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Actividad 01-fotogrametria y-fotointepretacion-jeguzmanm-2021-02-15

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Actividad 01-fotogrametria y-fotointepretacion-jeguzmanm-2021-02-15

  1. 1. ACTIVIDAD COMPLEMENTARIA 01 FOTOGRAMETRÍA, FOTOINTERPRETACIÓN Y PRÁCTICA 2021-1 JAIME EDUARDO GUZMÁN MORENO CÓDIGO: D7304784 UNIVERSIDAD MILITAR NUEVA GRANADA FACULTAD DE ESTUDIOS A DISTANCIA (FAEDIS) PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL A DISTANCIA FOTOGRAMETRÍA Y FOTO INTERPRETACIÓN
  2. 2. TABLA DE CONTENIDO I. Propósito............................................................................................................................................................. 3 Proceso metodológico........................................................................................................................................... 3 Recursos................................................................................................................................................................. 3 Indicadores de evaluación .................................................................................................................................... 3 Peso de la actividad:.............................................................................................................................................. 4 II. Desarrollo:........................................................................................................................................................... 4 Tema del ensayo: ¿GPS, GLONASS y Galileo, cual sistema de navegación es la mejor opción?............ 5 Titulo....................................................................................................................................................... 5 Resumen................................................................................................................................................. 5 Introducción............................................................................................................................................. 6 Desarrollo................................................................................................................................................ 7 Conclusiones: ........................................................................................................................................ 12 Bibliografía.................................................................................................................................................................13
  3. 3. I. Propósito Realizar el Taller en grupo como la Primera Actividad Complementaria Proceso metodológico Para la presentación del Taller, tenga en cuenta los siguientes aspectos: 1.- El Taller se adjunta a esta actividad. 2.- Desde el momento en que consulte el mensaje, comenzará a correr el tiempo previsto para el desarrollo y entrega de la actividad. Hora y fecha de entrega: a las 23:59h del lunes 15 de febrero de 2021. 3.- El taller se hará en grupo (máximo tres estudiantes) y estos son los mismos que han conformado ustedes o el profesor de la asignatura. 4.- Una vez el Profesor haya emitido el concepto de calificación, usted podrá consultar la nota de la actividad en la opción Calificaciones ubicada en el Bloque Administración. Recursos - Material de estudio de la asignatura de fotogrametría y foto interpretación Indicadores de evaluación Después de entregar la actividad, será calificada de acuerdo a una rúbrica, y puesta la nota que hayan obtenido los estudiantes que conforman el grupo. Si entregan posteriormente la actividad (enviado al correo del profesor), entre la hora de entrega y las 6 am se les calificará sobre 350/500, después de las 6 am no se les recibirá el trabajo y la nota será 0/500.
  4. 4. Peso de la actividad: El taller tiene un peso de 15/30 de la nota definitiva primer corte. II. Desarrollo: El tema del trabajo será definido por el profesor.
  5. 5. Tema del ensayo: ¿GPS, GLONASS y Galileo, cual sistema de navegación es la mejor opción? Titulo: Experiencia de usuario de las constelaciones GPS, GLONASS y Galileo a partir de un punto conocido haciendo uso de una App para Android. User experience of the GPS, GLONASS and Galileo constellations from a known point using an App for Android. Resumen: En el presente trabajo se hace una breve consulta bibliográfica con aras a dar respuesta al interroga que orienta ¿GPS, GLONASS y Galileo, cual sistema de navegación es la mejor opción? Inicialmente se indagó por el funcionamiento de un sistema de posicionamiento global, por sus aspectos comunes, sus diferencias y se intento realizar un sencillo experimento utilizando una App para el sistema operativo Android que testea los satélites y señales de distintas constelaciones GPS. Como conclusiones del ensayo principalmente se indica que no se evidencia mejora en la precisión de la ubicación utilizada de referencia, en tal sentido se sugiere la utilización de equipos con sistemas de posicionamiento para repetir la experiencia basada en una ubicación e la ciudad de Bogotá u otra que se considere de interés.
  6. 6. Introducción Un Sistema de Posicionamiento Global está compuesto de tres elementos fundamentales: satélites, estaciones terrestres y receptores. Los satélites están en un lugar determinado en un momento determinado dado, las estaciones terrestres usan radares para determinar la ubicación de los satélites y los receptores siguen la señal de los satélites para determinar qué tan lejos están de ellos. Se requiere de un mínimo de cuatro satélites de geolocalización para determinar la ubicación del receptor con una precisión de metros e incluso centímetros, el método que permite esto recibe el nombre de trilateración. La trilateración 2D se basa en el cálculo de la longitud y la latitud en un mapa, a partir de conocer la distancia a la que se está de otros tres puntos conocidos. La trilateración 3D difiere en que las distancias a los que se está de un determinado punto conocido incluyen además de la longitud y la latitud a la altitud, obteniéndose a diferencia de la trilateración 2D una serie de esferas que se superponen permitiendo ubicar en la intercepción de estás el lugar donde se ubica el receptor. El funcionamiento concreto de un GPS se basa en el envío de una señal de un satélite GPS informando su posición y hora actual a un receptor a ciertos intervalos de tiempo, el receptor analiza las señales de radio de los satélites GPS para revelar dos datos importantes: la ubicación de al menos tres satélites visibles y la distancia entre esos satélites y el receptor, dado que la señal de radio viaja a la velocidad de la luz, el receptor calcula el tiempo que le tomó a la señal viajar desde el espacio a la tierra para calcular la distancia que ha viajado, para esto los satélites GPS cuentan con relojes atómicos (de alta precisión) y los receptores con relojes de cuarzo que se actualizan constantemente para obtener la hora más precisa a partir de la información que reciben de los satélites. Dado que el tiempo transcurre más rápido para los objetos que están lejos de la gravedad (Teoría de la relatividad) los relojes atómicos se colocan 38 microsegundos (38 x 10-6 segundos) por delante de los relojes terrestres cada día, lo que hace que las ubicaciones por GPS erren por aproximadamente 10km por tal razón se usa un mínimo de cuatro satélites para lograr ubicaciones precisas de los objetos lo que hace prácticamente imposible equivocar la ubicación del receptor. Otro problema que debe resolver el posicionamiento global GPS es determinar exactamente dónde está el satélite, lo cual se simplifica en
  7. 7. razón a que los satélites siguen orbitas establecidas, así mismo el receptor cuenta con un almanaque de GPS donde está registrado donde debe estar uno u otro satélite en cada momento. Si bien la gravedad del sol y la luna afectan a las orbitas de los satélites, las estaciones en tierra se ocupan de corregir y enviar información actualizada a todos los receptores GPS junto con las señales de los satélites, además de enviar mediciones del tiempo con una precisión de 10 mil millonésimas de segundo (10 x 10-9 segundos). Los sistemas bancarios, las redes eléctricas y celulares dependen del GPS para sus distintas operaciones, desde la transferencia sincronizada de llamadas hasta las transacciones con fecha y hora precisas, además de las utilizaciones más conocidas asociadas a la navegación donde a pesar de la gran precisión del sistema no está libre de errores al no ser capaz de distinguir muchos de los accidentes geográficos más comunes y algunos paisajes artificiales visualmente similares. La tecnología de GPS tiene, por tanto, multitud de usos o aplicaciones algunas de ellas asociadas a su utilidad para determinar posiciones y velocidades tanto en la Tierra como en el espacio, tales como: un satélite espacial guiado por GPS, maquinaria agrícola que ara los campos sin conductor, el aterrizaje automático de una aeronave (Urrego Baquero, Hurtado, & Niño Alfaro, 2004), el seguimiento a una especie animal, los levantamientos topográficos y las lecturas geodésicas asistidas por estaciones GPS, entre otros. Desarrollo Conceptualmente un sistema GPS es un complemento de los Sistemas de Información Geográfica SIG empleados para describir y categorizar la Tierra y otras geografías con la finalidad de mostrar y analizar la información a la que se hace referencia espacialmente (Vargas Melgarejo & Gonzalez Ribera, 2016). De manera general un sistema GPS es un sistema de radio – navegación de cobertura global operado por algunas de las más importantes agencias aeroespaciales del mundo, el cual permite posicionar puntos sobre la superficie de la Tierra con diferentes niveles de precisión, ofreciendo a los usuarios información sobre posicionamiento, navegación y cronometría. Los sistemas GPS están constituidos básicamente por tres segmentos: el espacial, de control y de usuario (GPS.gov, 2021). Teniendo como un elemento común a los sistemas GPS (Estadunidense), Glonass (Ruso) y Galileo (Unión
  8. 8. Europea) que la operación de sus segmentos espacial y terrestre o de control está a cargo de sus departamentos de defensa, sus fuerzas aéreas y agencias aeroespaciales gubernamentales e intergubernamentales en el caso del sistema europeo (Delgado Ramos). Los segmentos espaciales de los sistemas GPS (GPS.gov, 2021), Glonass (Centro de información y análisis para posicionamiento, 2021) y Galileo (Rodríguez Álvarez, 2017) se componen cada uno de una constelación de satélites que transmiten señales a los usuarios. El segmento espacia de GPS está compuesto por 24 satélites en seis planos orbitales (4 satélites por orbita) con ocho satélites en reserva que permiten el tener 24 satélites GPS operativos el 95% del tiempo. La orbita de inclinación en la que el Departamento de defensa de EE. UU. vuela sus satélites es de 55°, con un radio de vuelo de 20.000 km, a una altitud de 20.200 km y un tiempo de 11 horas y 58 minutos para completar una órbita. Características que le permiten al sistema Estadunidense una cobertura global con una presión de 2,5 a 3 m el 95% del tiempo. La constelación de satélites del sistema Glonass se compone de 31 satélites, 24 en activo, 3 satélites de repuesto, 2 en mantenimiento, uno en servicio y otro en pruebas a la fecha de 2019, en 3 planos orbitales (8 satélites por orbita) con una inclinación de 64,8° con relación al ecuador terrestre, con un radio de vuelo de 25.510 km a una altitud de 19.100 km. El periodo orbital de cada uno de los satélites es de 11 horas y 15 minutos. Configuración que le permite al sistema Ruso una cobertura global con una precisión de aproximadamente 30 m el 95% del tiempo. Por su parte, el segmento espacial del sistema Galileo está compuesto por 30 satélites de los cuales 27 son operativos y tres de reserva, separados 120° entre sí, distribuidos en tres planos orbitales a una altitud de 23.222 km con respecto al geocentro y una inclinación con respecto al ecuador de referencia de 56°, con un periodo orbital de aproximadamente 14 horas y 22 minutos, lo que hace que cada satélite realice 17 orbitas en 10 días terrestres. La precisión del sistema Galileo proyectada en sus inicios en 2003 era de 0,7 m cuando completara la puesta en órbita de su constelación. Los segmentos tierra de cada sistema muestran ciertas particularidades, en el caso del sistema GPS (Mattos & Pisoni, 2013) se compone de una red global de instalaciones terrestres que rastrean las
  9. 9. señales de los satélites GPS, realizan análisis de estos y envían comandos y datos a la constelación. Por su parte el sistema de control Glonass está ubicado completamente en territorio de la Federación Rusa, su centro principal de control se ubica en Moscú y las estaciones de telemetría y seguimiento en San Petersburgo (también llamada Petrogrado), Ternopil, Yeniseisk, y Komsomolsk-na-Amure. Por último, el segmento terrestre del sistema europeo está compuesto por un Centro de Control (GCC) ubicado en territorio de la Unión, el cual se encarga del control de los satélites y el cálculo de los distintos parámetros de navegación de los satélites sincronizando las distintas señales de tiempo de todos los satélites Galileo con los osciladores en Tierra. Las estaciones de enlace ascendente en la Kourou, en la Guayana Francesa; Isla de la Reunión en el Océano Índico y Noumea en la Polinesia Francesa: sirven para cargar correcciones de mensajes de navegación a los satélites para retransmitir a los usuarios (Rodríguez Álvarez, 2017). En lo referente a los segmentos usuario, todos están compuestos de un receptor – procesador y un sistema de antenas, diferenciándose fundamental en su penetración a través de aplicaciones informáticas y sistemas de geolocalización que los utilizan, es así como el segmento usuario de GPS es de índole gratuita, ininterrumpida y fiable (en un 95% del tiempo), por su parte el segmento usuario de Glonass a través de sus usuarios militares y civiles es más conocido por sus aplicaciones en los campos de las ciencias militares y la geolocalización que por sus aplicaciones a la esfera de la vida cotidiana (al menos por estas latitudes), donde son los usuarios quienes inventan nuevos usos del sistema de posicionamiento global. Por otro lado, el sistema Galileo es más conocido en los ámbitos multilaterales en las aplicaciones de su segmento usuario entre las que destacan: Open Service, Safety Of Life, Commercial Service, Public Regulated Service, Search and Public Rescue Service, entre otros (Centro de información y análisis para posicionamiento, 2021). Comparación: La evaluación de la conveniencia de la utilización de un sistema u otro pasa por la evaluación de la experiencia usuario, en este sentido se utilizó la app GPS Test del desarrollador Chartcross Limited en su versión para el sistema operativo Android, la cual permite verificar la recepción de GPS en el área del usuario y actualizar los datos AGPS para tiempos de corrección más rápidos, además de actuar como un punto único para visualización de: altitud, UTC precisa y la hora local, la dirección de la brújula, la fase de
  10. 10. la luna y las horas del día. Suportando los satélites GPS, GLONASS, GALILEO, SBAS, BEIDUO e QZSS (Changsheng, Chang, Rock, & Lin, 2016). En un uso de la App próxima a los 20 minutos empleado una red móvil 4G se pudo observar que hubo momentos en los que no se detectaba la señal de los satélites Galileo mientras que las señales de los satélites GPS, Glonass e incluso Beiduo fueron más consistentes, teniéndose para el momento de la prueba disponibilidad de diez (10) satélites del sistema GPS, nueve (9) del Glonass, nueve (9) de Galileo, cinco (5) de BeiDuo y uno (1) de SBAS (Odijik & Teunissen, 2013). Convenciones de satélites Totalidad de satélites En términos de ubicación y cronometría se observó que al tener encendidos todos los satélites hay variaciones en la medida de la longitud y la latitud en varias centenas de segundo lo cual lleva a imprecisiones que rondan las decenas de metro en terreno (Mattos & Pisoni, 2013). Longitud y latitud Cronometría
  11. 11. Finalmente, la cronometría se muestra más ajustada variando únicamente debido al paso del tiempo, la medición de la velocidad se ajustó al hecho factico de la quietud del receptor, mientras que las lecturas de la altitud variaron entre los 2568 y 2571.5 metros sobre el nivel de referencia para ciudad de Bogotá D.C. (Enríquez & Morillo, 2018). Velocidad y Altitud Resumen de telemetría Punto utilizado como referencia de localización.
  12. 12. Conclusiones: Las utilizaciones más comunes en el área civil no muestran mayor ganancia en términos de precisión, no se evidencia interconectividad en la utilización de las constelaciones para mejorar la precisión del sistema de georreferencia por defecto o GPS (Changsheng, Chang, Rock, & Lin, 2016). En el mismo orden de ideas, la escogencia de un sistema u otro dependerá más del uso que se pretenda dar al sistema y del equipo que se utilice como receptor GPS, el cual para el caso de equipos topográficos y geodésicos se entienden vienen preconfigurados con las opciones más ampliamente difundidas (Mattos & Pisoni, 2013). La pretendida mejora en la presión del sistema GPS a través de la interoperatividad con el sistema Galileo no se evidencia en razón a que la prueba que se hizo de los satélites y la intensidad de sus señales no incorporó distintos equipos GPS que faciliten las comparaciones locales entre sistemas y particularmente de un equipo con un protocolo que utilice simultáneamente las constelaciones GPS y Galileo (Odijik & Teunissen, 2013). El estudio de los aspectos técnicos referidos a sus orbitas, inclinaciones y tiempos de vuelo ameritaría un estudio especializado en el que se tuviese en cuenta la transmisión de señales, la inclinación y los revotes de los receptores, trabajos ya adelantados pero que por motivos de alcance del presente trabajo no son tenidos a cuenta sino como referentes de este (Enríquez & Morillo, 2018). Finalmente, la precisión y la cobertura de los distintos sistemas de geo posicionamiento global debería incluir la entrada de nuevos competidores del sistema GPS tal y como son la versión china BeiDuo quien según informaciones propias de los medios periodísticos terminó su constelación de satélites en 2020 (Changsheng, Chang, Rock, & Lin, 2016)
  13. 13. Bibliografía Centro de información y análisis para posicionamiento, n. y. (12 de 02 de 2021). Centro de información y análisis para posicionamiento, navegación y cronometraje. Obtenido de https://www.glonass- iac.ru/en/ Changsheng, C., Chang, H., Rock, S., & Lin, P. (2016). A comparative analysis of measurement noise and multipath for four constellations: GPS, BeiDuo, GLONASS and Galileo. (S. Review, Ed.) doi:10.1179/1752270615Y.0000000032 Delgado Ramos, G. (s.f.). Competencia intercapitalista en tecnología estratégica y su militarización: el caso del sistema satelital Galileo. doi:https://doi.org/10.1590/S0104-44782007000200009 Department of Spatial Sciences, C. U. (Ed.). (s.f.). Pilot evaluation of integrating GLONASS, Galileo and BeiDuo whith in araim. doi:10.1515/arsa-2016-0003 Enríquez, D., & Morillo, A. (2018). Análisis de la posición horizontal del sitema Galileio en el Ecuador continentel utilizando el software Rtklib. Recuperado el 12 de 02 de 2021, de Revista Geoespacial: https://journal.espe.edu.ec/ojs/index.php/revista-geoespacial/article/download/1243/919. GPS.gov. (12 de 02 de 2021). El Sistema de Posicionamiento Global. Obtenido de Oficina de Coordinación Nacional de Posicionamiento, Navegación, y Cronometría por Satélite.: https://www.gps.gov/systems/gps/spanish.php Mattos, P., & Pisoni, F. (2013). Receptor de cuatro constelaciones: GPS, GLONASS, Galileo, BeiDuo. Recuperado el 12 de 02 de 2021, de ION Institute of navegation: https://www.ion.org/publications/abstract.cfm?articleID=11255 Odijik, D., & Teunissen, P. (2013). Estimation of differenyail inter-system biases between the overlapping frequencies of GPS, Galileo, BeiDuo and Qzss. (D. o. 1GNSS Research Centre, Ed.) Recuperado el 12 de 02 de 2021, de https://gnss.curtin.edu.au/wp- content/uploads/sites/21/2016/04/Odijk2013Estimation.pdf Rodríguez Álvarez, D. (07 de 2017). Sistema de Navegación Galileo, Segmento Terreno. Recuperado el 12 de 02 de 2021, de INDRA Sistemas S.A.: https://fundacioncarolina.es/wp- content/uploads/2017/07/Galileo_CIBEAM.pdf Sistema de navegación por satélite BeiDuo. (s.f.). Recuperado el 12 de 02 de 2021, de BeiDuo.gov: http://en.BeiDuo.gov.cn/
  14. 14. Tejedor, J., Ovstedal, O., & Virgen, E. (2014). Precise orbit determination and point positioning using GPS, Glonass, Galileo and BeiDuo. Recuperado el 12 de 02 de 2021, de Journal of Geodetic Science, Research Article, Open Access.: https://nmbu.brage.unit.no/nmbu- xmlui/bitstream/handle/11250/276785/jogs-2014-0008.pdf?sequence=3 UNSE. (s.f.). Sistemas de Posicionamiento Global: Sistema GLONASS. Obtenido de Facualtad de ciencias forestales: https://fcf.unse.edu.ar/archivos/series-didacticas/SD-4-GLONASS-Reuter.PDF Urrego Baquero, N., Hurtado, F., & Niño Alfaro, R. (2004). Sistema de navegación orientado por sistemas de posicionamiento global G.P.S. Obtenido de Universidad Distrital: https://repository.udistrital.edu.co/handle/11349/1612 Vargas Melgarejo, O., & Gonzalez Ribera, J. (25 de 08 de 2016). Ampliación De La Actual Red Geodésica Nacional (Magna-Sirgas), En La Universidad Militar Nueva Granada – Campus Cajica. (U. M. Granada, Ed.) Recuperado el 12 de 02 de 2021, de Sistema de aulas virtuales: https://repository.unimilitar.edu.co/bitstream/handle/10654/16190/Vargas%20Melgarejo%20Oscar %202016.pdf?sequence=1&isAllowed=y Xingxing, L., Maorong, G., & Xiaolei, D. (2015). Accuracy and reliability of Multi-GNSS real-time precise positioning: GPS, GLONASS, BeiDuo, and Galileo. (G. H.-Z. Postdam, Ed.) doi: 10.1007 / s10291- 012-0269-5

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