Medición de Distancias y Posicionamiento con GPS y Otros Métodos
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Determinación de la Posición con GPS
Los satélites actuales incorporan cuatro relojes atómicos, dos de **Rubidio** y otros dos de **Cesio**, que ofrecen una estabilidad de frecuencia equivalente a un error de un segundo en 30.000 años. Las señales de GPS han sido utilizadas para medir parámetros atmosféricos.
Para ubicar la posición exacta donde nos encontramos, el receptor GPS tiene que localizar por lo menos tres satélites que le sirvan de puntos de referencia. Para determinar el lugar exacto de la órbita donde deben encontrarse los satélites en un momento dado, el receptor tiene en su memoria un **almanaque electrónico** que contiene esos datos. Tanto los receptores GPS de mano como los instalados en vehículos no funcionan bajo techo ni debajo de las copas de los árboles, por lo que para que trabajen con precisión hay que situarlos en el exterior, preferiblemente donde no existan obstáculos que impidan la visibilidad y reduzcan su capacidad de captar las señales que envían a la Tierra los satélites.
Proceso de Posicionamiento GPS
- Cuando el receptor detecta el primer satélite, se genera una esfera virtual o imaginaria, cuyo centro es el propio satélite. El radio de la esfera será la misma que separa al satélite del receptor. Este se encuentra situado en un punto cualquiera de la superficie de la esfera, que aún no puede precisar.
- Al calcular la distancia hasta un segundo satélite, se genera otra esfera virtual. La esfera anteriormente creada se superpone a esta otra y se crea un anillo imaginario. En ese instante, el receptor reconoce que solo se puede encontrar situado en uno de los puntos de ese anillo.
- El receptor calcula la distancia a un tercer satélite y se genera una tercera esfera virtual. Esa esfera se corta con un extremo del anillo anteriormente creado en un punto en el espacio y con el otro extremo en la superficie de la Tierra. El receptor discrimina como ubicación el punto situado en el espacio utilizando sus recursos matemáticos de posicionamiento y toma como posición correcta el punto situado en la Tierra.
- El receptor ejecuta los tres pasos anteriores para mostrar las coordenadas de posición, es decir, la latitud y la longitud.
- Para detectar también la altura a la que se encuentra situado el receptor GPS sobre el nivel del mar, tendrá que medir adicionalmente la distancia que lo separa de un cuarto satélite y generar otra esfera virtual que permitirá determinar esa medición.
Medición de Distancias: Métodos e Instrumentos
Tipos de Distancias
- Distancia geométrica: longitud del segmento que determinan dos puntos en el espacio.
- Distancia natural o topográfica: distancia medida entre dos puntos adaptándose al terreno que los separa.
- Distancia reducida: proyección sobre una superficie horizontal de referencia del segmento determinado por dos puntos en el espacio.
Instrumentos para la Medida de Distancias
- Paso de una persona: precisión de 1/50 a 1/100.
- Odómetro o Rodete: precisión de 1/100 a 1/500.
- Cintas métricas: precisión de 1/1000 a 1/2000.
- Cintas extensiométricas de convergencias: la cinta de convergencia es un instrumento de precisión que mide los desplazamientos y deformaciones. En la construcción, la medición precisa de los desplazamientos requiere que la medida sea fija con los tornillos de fijación.
- Aplicación de las cintas extensiométricas: auscultación de túneles, edificación, excavaciones, uso genérico, detalle de perno auxiliar de medición.
- Hilos Invar: equipo de hilos de material INVAR, prácticamente indeformables por efecto de la temperatura. Muy estable. Utilizados en la medición de bases geodésicas.
- Distanciometría electrónica:
- Telurómetros: utilizan ondas de radio como portadora de su longitud de onda. Pueden medir distancias mayores de 150 km con una precisión de +/- (10 mm +/- 3 ppm).
- Distanciómetros electroópticos: basados en ondas del espectro luminoso o infrarrojo próximo.
- Distanciómetros de láser visible: no precisan de ninguna superficie de reflexión especial. Tan solo presentan limitaciones sobre superficies oscuras. El punto de medición queda representado por un punto luminoso de color rojo. Alcance: los incorporados en estaciones totales tienen un alcance de hasta 500 m.
- Distanciómetros de láser infrarrojo (no visible): utilizan como fuente un diodo láser de arseniuro de galio (Ga-As). Tienen un alcance máximo de 20 km, aunque, en general, los incorporados en estaciones totales tienen un alcance de entre 3,5 y 5,0 km. Necesitan de una superficie de reflexión: PRISMA.
- Estaciones totales: el goniómetro electrónico y el distanciómetro están integrados, de forma que la medida angular y la distanciometría se realizan a través de una sola operación.