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• Percy Flores Diaz

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL

CUARTA PRÁCTICA: USO DEL GPS NAVEGADOR (TRACKBACK) GRUPO 3

CURSO:

Geodesia Satelital

SECCIÓN: “G”

DOCENTE: Ing. Mendoza Dueñas Jorge Luis ESTUDIANTES: DESPOSORIO DE LA CRUZ, José Fernando

20152002K

FLORES DÍAZ, Percy Alonzo

20150018G

FLORES PAUCAR, ELIZHABET ROSSMERIE

20150099G

ROMÁN RODRIGUEZ,STEVEN WILLIAMS

20150131H

SALDAÑA VÁSQUEZ,KEYVIN YULIÑO

20154026D

Lima, 23 de abril del 2017

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE VIALIDAD Y GEOMÁTICA

ÍNDICE 1.

OBJETIVOS: .................................................................................................................................3

2.

FUNDAMENTO TEÓRICO: ...........................................................................................................3 SISTEMA DE POSICIONAMIENTO GLOBAL (GPS).............................................................................3 COMPONENTES DEL SISTEMA GPS .................................................................................................4 FUNCIONAMIENTO DEL GPS ..........................................................................................................5 TRACKBACK ....................................................................................................................................6

3.

EQUIPO A UTILIZAR ....................................................................................................................7

4.

PROCEDIMIENTO ........................................................................................................................9

5.

RESULTADOS ............................................................................................................................10

6.

CONCLUSIONES: .......................................................................................................................16

7.

RECOMENDACIONES: ...............................................................................................................16

8.

BIBLIOGRAFIA ...........................................................................................................................16

9.

ANEXOS ....................................................................................................................................16

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1. OBJETIVOS: 

Realizar la función TRACKBACK con el GPS de un TRACKLOG realizado por otro grupo, el cual consiste en un camino aleatorio y regularmente dificultoso, desde la puerta 2 hasta la puerta 6 de la UNI, para luego contrastarlas y así poder ver la precisión del equipo y ver si se puede usar para direccionar un camino ya trazado.

  

Aprender el manejo del programa MapSource. Familiarizarse con el manejo del GPS navegador en el uso específico del trackback. Identificar los usos que se le pueden dar al GO TO.

2. FUNDAMENTO TEÓRICO: SISTEMA DE POSICIONAMIENTO GLOBAL (GPS) Es un sistema que permite determinar en la Tierra la posición de un objeto, el cual puede ser una persona o vehiculo etc, con una precisión de centímetros en el caso de los GPS diferenciales. Pero en su mayoría poseen unos pocos metros de precisión. Este sistema nace y fue primeramente desarrollado y puesto en marcha y empleado por el Departamento de Defensa de los Estados Unidos. En sus comienzos fue diseñado para apoyar los sistemas de navegación y posiciones requerida precisas con fines militares. Su funcionamiento y eficacia de este artefacto implica la conexión con varios satélites, y mediante la trilateracion, el GPS logra determinar la posición de ese punto. El GPS se basa en la información brindada por una red de más de 20 satélites que se encuentran en órbita sobre la Tierra a aproximadamente 20 000 km de altura, las cuales sus trayectorias son sincronizadas y suficientes para cubrir la Tierra por completo. En la actualidad es una herramienta importante para aplicaciones de navegación y posicionamientos en los puntos sobre toda la Tierra.

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COMPONENTES DEL SISTEMA GPS El fundamento del sistema GPS consiste en la recepción de señales de radio de mínimo 4 satélites de más de 20 existentes en órbita, de los cuales se conoce de forma muy exacta su posición de orbita respecto a la Tierra. Cada satélite envía constantemente señales de radio con información precisa de la hora que se emite. Los receptores (GPS en Tierra) analizan dicha señal y calculan la diferencia de tiempo desde que se emitió hasta que se recibe. Conociendo la posición de los satélites, la velocidad de propagación de sus señales (velocidad de la luz) y el tiempo empleado en recorrer el camino hasta el usuario, por triangulación se puede establecer la posición en términos absolutos del receptor.

SEGMENTO ESPACIAL El segmento espacial está constituido por los satélites que soportan el sistema y las señales de radio que emiten. Estos satélites conforman la llamada constelación NAVSTAR (Navigation Satellite Timing and Ranging), constituida por 24 satélites más 4 de reserva. El el sistema NAVSTAR GPS se utilizan satélites no geoestacionarios, los cuales recorren órbitas elípticas respecto al centro de la tierra.

SEGMENTO CONTROL Está constituido por todas las infraestructuras en tierra necesarias para el control de la constelación de satélites, mantenidas por la Fuerza Aérea Estadounidense. Dichas estructuras tienen coordenadas terrestres de muy alta precisión y consisten en cinco grupos de instalaciones repartidas por todo el planeta, para tener el control de toda la constelación de satélites

SEGMENTO USUARIO Está constituido por el hardware, que son los equipos de recepción, y el software que se utilizan para captar y procesar las señales de los satélites. Para nosotros, los usuarios del GPS, el segmento usuario es el más importante ya que para obtener una precisión dada necesitaremos un instrumento y método específico. El tipo de receptores va relacionado con el tipo de método a seguir para la medición, y a su vez a la naturaleza o tipo del uso que le demos al GPS.

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FUNCIONAMIENTO DEL GPS Los 5 principales pasos en los cuales se resume el funcionamiento del sistema GPS son: Triangulación Esta se logra por una medición muy exacta de nuestra distancia a al menos 3 satélites, lo que nos permitirá “triangular” nuestra posición en cualquier parte de la Tierra.

Cálculo de distancias a los satélites En el caso del GPS se está midiendo una señal de radio, que viaja a la velocidad de la luz. Entonces el problema de medir el tiempo de viaje de la señal es en lo que se basa el sistema. Estos tiempos a su vez son muy pequeños y necesitan relojes muy precisos.

Control del tiempo Si la medición del tiempo de viaje de una señal de radio es la clave para el GPS, los relojes deben ser muy exactos. Estos son relojes atómicos los cuales se encuentran en cada receptor de GPS.

Ubicación de los satélites en el espacio Los satélites se encuentran a una altura de 20 000 km, y esto es beneficioso para este caso, porque la atmosfera se encuentra despejada. Esto significa que el satélite orbitará de manera regular y predecible mediante ecuaciones matemáticas sencillas. Se utilizan radares para mantener y controlar constantemente la exacta altura, posición y velocidad de cada satélite.

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Corrección Los cálculos anteriores hacen notar que se trabaja de manera abstracta, pero en el mundo real hay muchos factores que afectan a una señal de GPS, haciendo que su expresión matemática se vuelva más compleja. Una corrección es tomar los valores reales de la velocidad de la señal del GPS, el cual en la atmosfera no toma el valor de la velocidad de la luz. Otras correcciones se toman cuando las señales de GPS pasan por la ionosfera, esto se debe a que se encuentran partículas cargadas positivamente, perdiendo algo de velocidad.

TRACKBACK La función del Trackback es generar una ruta la cual lleva de vuelta al punto más antiguo de un TRACK LOG ya creado. Su utilidad es que si por ejemplo estas de excursión para conocer el terreno de un proyecto y quieres regresar al punto de partida queriendo pasar por el mismo camino, esta función nos indica las direcciones y la distancias que debemos de seguir.

DIRECCIÓN

SELECCIONA EL PUNTO DE REGRESO

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3. EQUIPO A UTILIZAR NAVEGADOR GPS Un navegador GPS es un aparato electrónico que permite determinar en todo el mundo la posición de un objeto, una persona, un vehículo o una nave, con una precisión hasta de centímetros (si se utiliza GPS diferencial), aunque lo habitual son unos pocos metros de precisión. Además un navegador GPS permite el cálculo de una ruta entre dos puntos y recomienda el mejor trayecto a seguir para llegar desde un lugar a otro, en nuestro caso se utilizó:

 GPSmap 76CSx

GOOGLE EARTH Es un programa informático que muestra un globo virtual que permite visualizar múltiple cartografía, con base en la fotografía satelital, imágenes obtenidas por imágenes satelitales, fotografías aéreas, información geográfica proveniente de modelos de datos SIG de todo el mundo y modelos creados por computadora.

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PROGRAMA MAP SOURCE El software Mapsource fue creado por el fabricante de GPS Garmin para poder pasar del GPS al PC o viceversa Waypoints, Tracks (o caminos, rutas) y además sirve para pasar los mapas vectoriales IMG de Garmin a los receptores Garmin. Otra cosa que también usa este programa son ficheros GPX de manera que es obligatorio pasar por el para convertirlos al formato propietario de Garmin que es el GDB. Una característica muy especial de este programa es que todos los elementos con los que vas trabajando tales como Waypoints, Caminos o rutas, son guardados como un único fichero GDB, así que hay que acordarse de esta peculiaridad; a continuación presentamos la interfaz del programa.

PLANO FOTOGRAMÉTRICO UNI La Fotogrametría tiene por objeto la representación en planimetría y altimetría del terreno por medio de fotografías de este convenientemente obtenidas. Prescindiendo de la deformación producida por el objetivo fotográfico, puede decirse que las imágenes fotográficas son proyecciones centrales del terreno sobre el plano-imagen de la cámara, siendo el centro de proyección el punto nodal posterior del objetivo.

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4. PROCEDIMIENTO 

Primero en el MENÚ DE TRACKS es necesario ubicar el tracklog al cual se requiere realizar su trackback, preferible si es el único que se necesita conocer su punto de partida o un punto de interés del camino trazado es mejor borrar los demás tracklog para así evitar confusiones.



Segundo es configurar el GPS a coordenadas UTM, datum WGS 84, abrimos el tracklog y para guardar nuestro trackback ponemos ON luego seleccionamos trackback, en el mapa que se nos muestra elegimos el punto al que se desea volver.



Siga las instrucciones hacia el primer giro. cuando realice el primer giro, se mostrarán las direcciones hacia el siguiente y así sucesivamente, hasta que llegue a su destino.



Cuando se requiera dejar de tomar puntos será necesario primero guardar el avance y posteriormente desactivar la herramienta.



Luego sigue el trabajo de gabinete, el cual será necesario instalar un programa que lea estos puntos obtenidos por el GPS, el cual es un software de la misma compañía del GPS.

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5. RESULTADOS TRABAJO DE GABINETE 

El archivo obtenido del GPS, lo abrimos en el programa MAP SOURCE.

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Lo guardamos en formato .txt en una carpeta



En el programa Excel , abrimos el archivo .txt de la siguiente manera:

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El resultado: Aquí hay que eliminar fila y columnas que no sean necesarias.

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Para exportar el archivo guardamos en extensión cvs (entre comas)

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

En el AutoCAD Civil importamos los puntos de la siguiente manera



Con los puntos obtenidos se empieza a graficar con una polilínea el camino del trackback con otro color diferente al track log para así poder compararlos.

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Ahora evaluaremos el error mediante la varianza y la desviación estándar. En cada tramo obtendremos una diferencia de distancias del tramo recorrido y . Así obtendremos una media del error a cometer para tener una idea de la exactitud y presicion del instrumento a la hora del trabajo en campo. Medimos la distancia trazando una línea vertical en Autocad, habiendo muchas maneras mas de determinar un error o alcance del instrumento. En esta práctica no es imprescindible calcularlo ya que solo se trata de recorrer el camino trazado por el grupo anterior y llegar al punto final.

En TRACKBACK podemos cuantificar un valor que nos indica la cercanía de los tramos mas no un error ya que la practica consiste en llegar a un punto.

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PUNTO DE CONTROL 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 |15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32

Escala para que se desprecie el error promedio:

DISTANCIA PERPENDICULAR 1.5017 0.9853 3.3668 5.1854 1.8479 4.5821 0.5247 0.33 4.8816 2 2.5345 0.4183 2 2.53 0.418 5.07 3.43 3.6132 15.86 0.07 2.165 2.976 6.319 3.88 4.428 2.5 0.523 1.44 1.97 0.59 0.6314 1.159

d minima = 0.02 mm = 2X10-5m E= dpapel/dreal = 2X10-5 m / 3 m E  1/15 000 PROMEDIO

2.804090625

VARIANZA

8.529280249

DESVIACION ESTANDAR

2.920493152

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6. CONCLUSIONES:  



Se realizó el TRACKBACK llegando al punto final. Manteniéndonos cerca del camino. El culminó la practica mostrando un alejamiento máximo de 20 metros entre los 2 caminos y uno minimo de 0 (debido a que prácticamente coinciden en el plano) y además uno promedio de 3 metros, este indica el valor que se presentara en mas casos durante el trayecto. El error promedio puede ser despreciado a una determinada escala la cual será la minima visible en un plano. Esta es la minima percepción de la vista humana (0.02mm). Para escalas mayores por lo que no es visible se desprecia.

E=1/150 000

7. RECOMENDACIONES:  



No limitarnos caminando lento ya que el GPS indica en tiempo real la dirección del camino. Cuando se esté cerca del punto, empezar a guardar los puntos ya que la precisión del instrumento empieza a fallar mientras más cerca se encuentre de este Para trabajar cómodamente es necesario sin interrupciones se recomienda el uso de baterías alcalinas ya que estos aseguran horas de trabajo.

8. BIBLIOGRAFIA 

Ing. Jorge Mendoza Dueñas, Manual de Geodesia, paginas 2, 4 y 5, última revisión el 4 de septiembre del 2016

9. ANEXOS

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Se adjuntan los planos

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