2o premio de la VII Edición de los premios de Cartografía y Territorio Padre Tosca Institut Cartogràfic Valencià (ICV). Autor: Alejandro Soria Pozo Trabajo "Posicionamiento Preciso de Punto (PPP): Una técnica de futuro. Análisis de la innovadora técnica de posicionamiento GNSS PPP para toma de datos en Tiempo Real en el territorio y aplicaciones forestales" Jueves 18 de abril de 2013

1. ALUMNO: ALEJANDRO SORIA POZOALUMNO: ALEJANDRO SORIA POZO
TUTOR: ANGEL MARTTUTOR: ANGEL MARTÍÍN FURONESN FURONES
TUTORA EXPERIMENTAL ICV: RAQUEL CAPILLA ROMTUTORA EXPERIMENTAL ICV: RAQUEL CAPILLA ROMÁÁ JUNIO 2012JUNIO 2012
Posicionamiento Preciso de Punto (PPP):
Una técnica de futuro.
Análisis de la innovadora técnica de posicionamiento GNSS PPP para toma
de datos en Tiempo Real en el territorio y aplicaciones forestales

2. 1. Objetivo
2. Conceptos básicos del posicionamiento PPP
3. Tipos de productos y servicios en Geodesia Espacial/GNSS para Tiempo Real
4. Análisis práctico de productos de publicación ultrarrápida
5. Análisis en el Centro de Control de productos emitidos en Tiempo Real
6. Campañas de campo: Toma de datos en el territorio
7. Caso de estudio del posicionamiento PPP Tiempo Real en aplicaciones
forestales en un entorno aislado
8. Conclusiones
ÍNDICE

3. 1. OBJETIVO

4. 1. Objetivo
2. Conceptos básicos del posicionamiento PPP
3. Tipos de productos y servicios en Geodesia Espacial/GNSS para Tiempo Real
4. Análisis práctico de productos de publicación ultrarrápida
5. Análisis en el Centro de Control de productos emitidos en Tiempo Real
6. Campañas de campo: Toma de datos en el territorio
7. Caso de estudio del posicionamiento PPP Tiempo Real en aplicaciones
forestales en un entorno aislado
8. Conclusiones
ÍNDICE

5. 2. CONCEPTOS BÁSICOS
POSICIONAMIENTO
DIFERENCIAL
RECEPTORRECEPTOR
Servidor
ESTACIONES
DE
REFERENCIA
Servidor
ESTACIONES
DE
REFERENCIA
POSICIONAMIENTO PPP
RECEPTORRECEPTOR
CENTRO DE
ANÁLISIS //
PRODUCTOS IGS
SERVIDOR
IGS
ESTACIONES
DE
REFERENCIA
ESTACIONES
DE
REFERENCIA

6. Aplicaciones posibles de la técnica PPP:
•Zonas carentes de infraestructura de red GNSS
•Entornos aislados (forestal, alta mar…)
•Monitorización de terremotos o volcanes, ámbitos de arqueología, SIG…
•Nivel científico: geodinámica, estudio de movimientos diurnos de mareas…
Limitaciones de la técnica PPP:
•Errores inherentes a la señal
GNSS
•Efectos de satélite
•Efectos de desplazamientos
•Un solo receptor no puede
modelar los errores como en la
técnica diferencial
Consecuencia: Tiempo de inicialización muy largo y
precisión alcanzable hasta un determinado rango utilizando PPP
2. CONCEPTOS BÁSICOS

7. 1. Objetivo
2. Conceptos básicos del posicionamiento PPP
3. Tipos de productos y servicios en Geodesia Espacial/GNSS para Tiempo Real
4. Análisis práctico de productos de publicación ultrarrápida
5. Análisis en el Centro de Control de productos emitidos en Tiempo Real
6. Campañas de campo: Toma de datos en el territorio
7. Caso de estudio del posicionamiento PPP Tiempo Real en aplicaciones
forestales en un entorno aislado
8. Conclusiones
ÍNDICE

8. 3. TIPOS DE PRODUCTOS Y SERVICIOS

9. 1. Objetivo
2. Conceptos básicos del posicionamiento PPP
3. Tipos de productos y servicios en Geodesia Espacial/GNSS para Tiempo Real
4. Análisis práctico de productos de publicación ultrarrápida
5. Análisis en el Centro de Control de productos emitidos en Tiempo Real
6. Campañas de campo: Toma de datos en el territorio
7. Caso de estudio del posicionamiento PPP Tiempo Real en aplicaciones
forestales en un entorno aislado
8. Conclusiones
ÍNDICE

10. 4. ANÁLISIS PRÁCTICO DE PRODUCTOS ULTRARRÁPIDOS
Estudio de la continuidad de la serie y latencia de los productos ultrarrápidos según
Centros de Análisis (CODE y GOP) y el IGS
De los productos ultrarrápidos se obtienen: correcciones de reloj, órbitas y
efemérides para ser emitidos en Tiempo Real
Resultados del análisis en porcentajes a lo largo de 8 meses:
Sin latencia Con latencia
Discontinuidad de la
serie/GAP
Órbitas ultrarrápidas IGS 92,44% 4,62% 2,94%
Órbitas ultrarrápidas CODE 90,02% 8,10% 1,88%
Órbitas ultrarrápidas GOP 78,57% 20,42% 1,01%
Órbitas rápidas CODE 51,85% 48,15% 0%
Relojes rápidos CODE 56,08% 43,92% 0%
Provocará que los productos de correcciones de reloj y órbitas usados en
la técnica PPP‐Tiempo Real se vean degradados
CODE: Center for orbit Determination in Europe
GOP: Geodetic Observatory Pecny, Pecny – República Checa

11. 4. ANÁLISIS PRÁCTICO DE PRODUCTOS ULTRARRÁPIDOS
Para este análisis se ha programado software propio en el
centro de control GNSS de Valencia.
Gráficas de ejemplo de los 8 meses de pruebas
IGS
CODE
Azul: Sin latencia
Verde: Con latencia
Rojo: GAP

12. 1. Objetivo
2. Conceptos básicos del posicionamiento PPP
3. Tipos de productos y servicios en Geodesia Espacial/GNSS para Tiempo Real
4. Análisis práctico de productos de publicación ultrarrápida
5. Análisis en el Centro de Control de productos emitidos en Tiempo Real
6. Campañas de campo: Toma de datos en el territorio
7. Caso de estudio del posicionamiento PPP Tiempo Real en aplicaciones
forestales en un entorno aislado
8. Conclusiones
ÍNDICE

13. 5. ANÁLISIS EN EL CENTRO DE CONTROL
Análisis realizados:
•Contrastación de modelos de correcciones para posicionamiento PPP Tiempo Real
sobre estaciones IGS/ ICV
•Comparación de la estabilidad de soluciones PPP‐Tiempo Real y SOLUCIÓN DE RED
RTK para Tiempo Real
•Solución PPP‐Tiempo real con distinto tipo de efemérides
•Comparación en PPP‐Tiempo Real según modelos de correcciones con distintas
constelaciones
•Comparativa según el uso de producto de un centro de análisis y producto
combinado del IGS (SOLO GPS)
•Comparativa según el uso de productos combinados del IGS, frente a productos de
un solo Centro de Análisis o el uso de distintos software (GPS + GLONASS)

14. 5. ANÁLISIS EN EL CENTRO DE CONTROL
Esquema general del diseño de la UNIDAD DE CONTROL del Instituto Cartográfico
Valenciano para el análisis de la técnica PPP en Tiempo Real
Esta unidad de control garantiza la realización de las pruebas en condiciones de latencia
de conexión de red excelentes para recepción de productos
Productos empleados:
•Correcciones de reloj y órbita
•Efemérides: RTCM3EPH
•Mountpoint: Una estación permanente. Se testearon varias y finalmente se optó por
Ayora al ser una estación GPS+GLONASS y tener muy buena latencia para los controles
Servidor ICV
Mountpoint Corrección de
reloj y órbita
Efemérides
Servidor ICV Servidor IGS
Stream en tiempo real
Stream en
tiempo real

15. 5. ANÁLISIS EN EL CENTRO DE CONTROL
Comparación de la estabilidad de soluciones PPP‐Tiempo Real y SOLUCIÓN DE RED
RTK para tiempo real
Productos empleados para el análisis:
•Corrección de reloj y órbita CLK11
•Corrección de la Solución de Red RTCM3NET
PRODUCTO/ SERVICIO
CLK11 –PPP Tiempo Real Solución de Red RTK‐NETWORK (caso RED ERVA)
DOY GAPS LATENCIA (segundos) GAPS LATENCIA (segundos)
220 139 12.34 2 0.11
221 194 12.18 0 0.45
222 214 12.29 2 0.40
223 194 12.23 4 1.01
224 187 11.95 4 0.56
225 225 11.99 0 0.63
Es el producto más estable y de más
rendimiento en la actualidad

16. 5. ANÁLISIS EN EL CENTRO DE CONTROL
Comparación en PPP Tiempo real según diferentes modelos de correcciones de
reloj y órbitas, con distintas constelaciones
Productos empleados para el análisis:
•Producto de reloj: CLK10 (GPS / BKG)
•Producto de reloj: CLK11 (GPS + GLONASS / BKG)
•Producto de reloj: CLK91 (GPS + GLONASS/CNES)
Características:
•Marco de referencia: ITRF2005
•Centro de Análisis: BKG (Bundesamt für Kartographie und Geodäsie)
•Centro de Análisis: DLR (German Aerospace Center)
Y en todas las pruebas empleamos:
•Efemérides: RTCM3EPH
•Mountpoint: Ayora
Se analiza el tiempo de convergencia de la solución en
Tiempo Real y la precisión

17. 5. ANÁLISIS EN EL CENTRO DE CONTROL
CLK10 (G) / CLK11 (G+G) / CLK91 (G+G) Productos con distintas constelaciones
PRODUCTO
% Del total que la solución
está entre 5‐20 cm (para
cada componente)
Media de los
Promedios diarios (m)
Tiempo de
inicialización tras
arranque (seg)
CLK10 (G) 55.13 / 56.94 / 75.40 0.156 / 0.175 / 0.171
5770/4668/1562
7627/5970/1840
CLK11 (G+G) 38.99 / 65.72 / 56.31 0.150 / 0.183 / 0.202
3173/302/27844
3765/810/‐
CLK91 (G+G) 60.17 / 58.60 / 73.51 0.075 / 0.063 / 0.085
555/2089/483
629/2426/504
Diferencia entre las coordenadas ITRF ajustadas del receptor y
coordenadas obtenidas con PPP‐Tiempo Real

18. 5. ANÁLISIS EN EL CENTRO DE CONTROL
CLK10 (G) / CLK11 (G+G) / CLK91 (G+G) Productos con distintas constelaciones
Estos gráficos pertenecen a 7 días de monitorización continua
CLK10
CLK91

19. 5. ANÁLISIS EN EL CENTRO DE CONTROL
Consecuencias de la variación del número de satélites. Producto CLK11 (G+G)
Coordenadas
Número de
satélites
Primera mitad:
geometría mas
constante
Segunda mitad:
hay más fluctuaciones
de satélites en menos
tiempo
Provoca: pérdida de
estabilidad en la
soluciones del
posicionamiento PPP
Doy 358/2011 (24 Diciembre 2011). Pertenece a 7 días de monitorización continua
Duración de la medición del gráfico : 86400 segundos (24 horas)

20. 5. ANÁLISIS EN EL CENTRO DE CONTROL
Comparativa en PPP Tiempo real según el uso de productos combinados del IGS,
frente a productos de un solo Centro de Análisis o el uso de distintos software
Productos empleados para el análisis:
•Producto combinado IGS03 (G+G)
•Producto de correcciones de un solo centro de análisis (BKG) CLK11 (G+G)
•Producto de correcciones de un solo centro de análisis (CNES) CLK91 (G+G)
(RTKlib y BNC)
Características:
•Marco de referencia: ITRF 2008
•Centro de Análisis: BKG (Bundesamt für Kartographie und Geodäsie)
•Centro de Análisis: CNES (Center Nacionale d’Estudies Espatiales)

21. 5. ANÁLISIS EN EL CENTRO DE CONTROL
PRODUCTO
% Del total que la
solución está entre 5‐
20 cm (para cada
componente)
Media de los
Promedios diarios (m)
Tiempo de
inicialización tras
arranque (seg)
IGS03 2.85/25.84/0 0.788/0.427/0.923
13162/9602/3450
13431/9880/‐
CLK11 38.99/65.72/56.31 0.150/0.183/0.202
3173/302/27844
3765/810/‐
CLK11
IGS03
Doy 066/2012 (6 Marzo 2012). Pertenece a 7 días de registro continuo de datos
Duración de la medición: 86400 segundos (24 horas)

22. 5. ANÁLISIS EN EL CENTRO DE CONTROL
CLK11/CLK91 Productos de correcciones de distinto centro de análisis
Ambos tienen las siguientes características:
•Constelación de satélites: GPS + GLONASS
•Marco de referencia: ITRF 2008
Y las diferencias son:
•CLK11: emitido por el centro de análisis BKG (Bundesamt für Kartographie und
Geodäsie)
•CLK91: emitido por el centro de análisis CNES (Center Nacionale d’Estudies
Espatiales)
PRODUCTO
% Del total que la
solución está entre 5‐
20 cm (para cada
componente)
Media de los
Promedios diarios (m)
Tiempo de
inicialización tras
arranque (seg)
CLK11 38.99/65.72/56.31 0.150/0.183/0.202
3173/302/27844
3765/810/‐
CLK91 42.04/74.51/39.68 0.201/0.213/0.273
3415/36300/28777
4025/48581/‐

23. 5. ANÁLISIS EN EL CENTRO DE CONTROL
CLK11/CLK91 Productos de correcciones de distinto origen
CLK11
CLK91
Doy 066/2012 (6 Marzo 2012). Pertenece a varios días de prueba continua respectivamente
Duración de la medición: 53330 segundos (14h 48min 50seg)
El comportamiento es
mucho más parecido

24. 5. ANÁLISIS EN EL CENTRO DE CONTROL
CLK91 RTKlib/CLK91 BNC Mismo producto, distinto software (RTKlib y BNC)
PRODUCTO
% Del total que la
solución está entre 5‐
20 cm (para cada
componente)
Media de los
Promedios diarios (m)
Tiempo de
inicialización tras
arranque (seg)
CLK91 RTKlib 42.04/74.51/39.68 0.201/0.213/0.273
3415/36300/28777
4025/48581/‐
CLK91 BNC 60.17/58.60/73.51 0.075/0.063/0.085
555/2089/483
629/2426/504
RTKlib BKG Ntrip Client

25. 5. ANÁLISIS EN EL CENTRO DE CONTROL
CLK91 RTKlib/CLK91 BNC Mismo producto, distinto software (RTKlib y BNC)
BNC
Doy 066/2012 (6 Marzo 2012). Pertenece a varios días de prueba continua respectivamente
Duración de la medición: 86400 segundos (24 horas)
RTKlib

26. 1. Objetivo
2. Conceptos básicos del posicionamiento PPP
3. Tipos de productos y servicios en Geodesia Espacial/GNSS para Tiempo Real
4. Análisis práctico de productos de publicación ultrarrápida
5. Análisis en el Centro de Control de productos emitidos en Tiempo Real
6. Campañas de campo: Toma de datos en el territorio
7. Caso de estudio del posicionamiento PPP Tiempo Real en aplicaciones
forestales en un entorno aislado.
8. Conclusiones
ÍNDICE

27. 6. CAMPAÑAS DE CAMPO: Toma de datos en el territorio
Análisis realizados para ver otro tipo de limitaciones, por ejemplo con una conexión no
tan estable y con más latencia por telefonía móvil que en el centro de control, cuanto
tiempo tarda la solución en permanecer estable o como responde el posicionamiento
PPP con obstrucciones
•Comparación entre sesión PPP Tiempo Real/SOLUCIÓN DE RED (UPV)
•Comparativa en PPP Tiempo Real según el uso de productos del IGS (producto
combinado) y producto de un Centro de Análisis, simultaneando la observación en el
centro de control y en campo
•Se realizaron análisis en varios entornos (Campus de la Politécnica y litoral marítimo),
sobre señales de las que se conocían sus coordenadas ITRF/ETRF

28. 6. CAMPAÑAS DE CAMPO: Toma de datos en el territorio
•Comparar técnica PPP en Campo y en Centro de Control
Centro de control XY UTM
Campo XY UTM
Mayor precisión y menor tiempo de
inicialización para alcanzar 20 y 5 cm
CLK10
BNC
Tiempo de inicialización
tras arranque (segundos)
CAMPO
1706/752/2985
2527/882/‐
CENTRO
CONTROL
385/1204/1183
440/2016/1301
Centro de control h elipsoidal
Campo h elipsoidal

29. 6. CAMPAÑAS DE CAMPO: Toma de datos en el territorio
•Comprobar la importancia del número de satélites
Tiempo de convergencia (segundos)
X Y h
20 cm 504 413 ‐
5 cm 531 450 ‐
Tiempo de convergencia (segundos)
X Y h
20 cm 559 545 524
5 cm 631 561 451
Duración de la medición: 18min 28seg
Intervalo 7. Numero satélites: 9
XY UTM XY UTM
h elipsoidal h elipsoidal
Duración de la medición: 21min 4seg
Intervalo 5. Número satélites: 8

30. 1. Objetivo
2. Conceptos básicos del posicionamiento PPP
3. Tipos de productos y servicios en Geodesia Espacial/GNSS para Tiempo Real
4. Análisis práctico de productos de publicación ultrarrápida
5. Análisis en el Centro de Control de productos emitidos en Tiempo Real
6. Campañas de campo: Toma de datos en el territorio
7. Caso de estudio del posicionamiento PPP Tiempo Real en aplicaciones
forestales en un entorno aislado.
8. Conclusiones
ÍNDICE

31. 7. CASO DE ESTUDIO DEL POSICIONAMIENTO PPP TIEMPO REAL EN
APLICACIONES FORESTALES EN UN ENTORNO AISLADO.
Aplicaciones en estático y cinemático:
•Determinación de áreas afectadas por un incendio, levantamiento de los mojones
de una línea límite y elementos característicos del territorio, seguimiento de
brigadas forestales…
Sesión en el Vértice 5055 (cobertura estable)
Sesión en el Vértice 5056 (cobertura de recepción limitada)

32. 7. CASO DE ESTUDIO DEL POSICIONAMIENTO PPP TIEMPO REAL EN
APLICACIONES FORESTALES EN UN ENTORNO AISLADO.
Aplicaciones en estático y cinemático:
•Determinación de áreas afectadas por un incendio, levantamiento de los mojones
de una línea límite y elementos característicos del territorio, seguimiento de
brigadas forestales…
Sesión en el Vértice 5055 (cobertura estable)
Sesión en el Vértice 5056 (cobertura de recepción limitada)
5056
5055

33. Sesión en el Vértice 5055 (cobertura estable)
7. CASO DE ESTUDIO DEL POSICIONAMIENTO PPP TIEMPO REAL EN
APLICACIONES FORESTALES EN UN ENTORNO AISLADO.
X Y h
Promedio (m) 0,265 0,341 0,517
Desviación estándar (m) 0,148 0,139 0,529
XY UTM
h elipsoidal
Número satélites

34. Sesión en el Vértice 5056 (cobertura de recepción limitada)
X Y h
Promedio (m) 1,925 0,916 1,510
Desviación estándar (m) 0,890 0,687 0,831
7. CASO DE ESTUDIO DEL POSICIONAMIENTO PPP TIEMPO REAL EN
APLICACIONES FORESTALES EN UN ENTORNO AISLADO.
¡No llega a converger
la solución!
XY UTM
h elipsoidal
Número satélites

35. Sesión en el Vértice 5055 (cobertura estable)
7. CASO DE ESTUDIO DEL POSICIONAMIENTO PPP TIEMPO REAL EN
APLICACIONES FORESTALES EN UN ENTORNO AISLADO.
XY UTM
h elipsoidal
X Y h
Promedio (m) 0,253 0,490 0,189
Respuesta ante el fallo en la emisión
del stream del producto CLK11 desde
el Centro de Análisis del IGS

36. Sesión en el Vértice 5055. Cinemático, recorrido en planta y en 3D con las
herramientas de TERR@SIT del Instituto Cartográfico Valenciano. Se aprecia las
características del terreno: orografía, pendiente, arbolado en el análisis realizado…
Con la técnica PPP‐Tiempo Real en modo cinemático la trayectoria seguía el
trazado previsto con desviaciones de 0.5 metros
7. CASO DE ESTUDIO DEL POSICIONAMIENTO PPP TIEMPO REAL EN
APLICACIONES FORESTALES EN UN ENTORNO AISLADO.

37. Sesión en el Vértice 5055. Cinemático, recorrido en planta y en 3D con las
herramientas de TERR@SIT del Instituto Cartográfico Valenciano. Se aprecia las
características del terreno: orografía, pendiente, arbolado en el análisis realizado…
Con la técnica PPP‐Tiempo Real en modo cinemático la trayectoria seguía el
trazado previsto con desviaciones de 0.5 metros
7. CASO DE ESTUDIO DEL POSICIONAMIENTO PPP TIEMPO REAL EN
APLICACIONES FORESTALES EN UN ENTORNO AISLADO.

38. Sesión en el Vértice 5055. Cinemático
7. CASO DE ESTUDIO DEL POSICIONAMIENTO PPP TIEMPO REAL EN
APLICACIONES FORESTALES EN UN ENTORNO AISLADO.

39. 1. Objetivo
2. Conceptos básicos del posicionamiento PPP
3. Tipos de productos y servicios en Geodesia Espacial/GNSS para Tiempo Real
4. Análisis práctico de productos de publicación ultrarrápida
5. Análisis en el Centro de Control de productos emitidos en Tiempo Real
6. Campañas de campo: Toma de datos en el territorio
7. Caso de estudio del posicionamiento PPP Tiempo Real en aplicaciones
forestales en un entorno aislado.
8. Conclusiones
ÍNDICE

40. 8. CONCLUSIONES
•Ofrece un campo de investigación muy amplio hasta que alcance el potencial
suficiente para ser operativa y comparable con los servicios de las redes GNSS
actuales
•En Tiempo Real, con la técnica PPP, el tiempo mínimo que tarda en converger a 20
cm es en torno a 1000 segundos (16min 40seg), y a 5 cm es de 1186 segundos
(19min 46seg). También se ha evaluado el tiempo que la solución PPP es estable y
permanece en el rango entre 5 ‐20 cm, variando estos valores en el caso más
favorable entre el 55% y 75% del tiempo de observación, y en los casos más
desfavorables entre el 5% y 25%
•Importancia de sumar constelaciones GPS+GLONASS óptimas para que converja a
la solución correcta en un menor tiempo, y en un futuro otras como Galileo o
Beidou
•Productos de centros de análisis individuales, ofrecen mejor rendimiento que los
productos combinados de diversos Centros de Análisis IGSxx, con lo cual es
necesario la optimización de estos

41. 8. CONCLUSIONES
Conclusión final
Se prevé un futuro muy positivo al método PPP
Esto ocurrirá cuando:
•Se mejoren los productos empleados para PPP por parte de los Centros de Análisis
internacionales y estos sean consistentes entre si. Al generarse a partir de una
distribución global del IGS, en algunos casos se necesitan productos de redes más
densas, por lo que las infraestructuras GNSS siguen siendo relevantes
•Existan receptores capaces de aplicar los productos directamente con softwares
optimizados integrados en el controlador (además de RTKLIB y el software del BKG)
•Se reduzca el tiempo de convergencia (se está estudiando además la transmisión
de correcciones ionosféricas en tiempo real, la optimización en la detección de gaps
en la solución, y la posibilidad de optimizar el conocimiento del valor de las
ambigüedades en la resolución del sistema de ecuaciones)

42. ALUMNO: ALEJANDRO SORIA POZOALUMNO: ALEJANDRO SORIA POZO
TUTOR: ANGEL MARTTUTOR: ANGEL MARTÍÍN FURONESN FURONES
TUTORA EXPERIMENTAL ICV: RAQUEL CAPILLA ROMTUTORA EXPERIMENTAL ICV: RAQUEL CAPILLA ROMÁÁ JUNIO 2012JUNIO 2012
Posicionamiento Preciso de Punto (PPP):
Una técnica de futuro.
Análisis de la innovadora técnica de posicionamiento GNSS PPP para toma
de datos en Tiempo Real en el territorio y aplicaciones forestales