GEODESIA ESPACIAL

GEODESIA ESPACIAL

1. ORIGEN

   • Radica el 4 de octubre de 1957 en la Unión Soviética, con el lanzamiento del primer satélite artificial de la Tierra: SPUTNIK I
     • Luego de este fue posible establecer la órbita del satélite, y a partir de esta la posición del receptor; para lo que se requería realizar varias observaciones durante el paso del satélite. Dio paso al primer sistema de posicionamiento geodésico.
       • SISTEMA TRANSIT
         • Sistema con fines militares, entró en operación en el año 1964 y en 1967 se empleó en trabajos geodésicos. En 1996 fue reemplazado por un nuevo sistema; salió de operación por algunas deficiencias:
           • Las variaciones del campo de gravedad afectaban las órbitas.
           • La refracción atmosférica alteraba la transmisión de la señal
           • La constelación contaba con pocos satélites, esto provocó vacís en las observaciones.
   • SISTEMA DE POSICIONAMIENTO GLOBAL (GPS)
     • El sistema originalmente tenía fines militares. La implementación del programa NAVSTAR fue efectiva en 1973, en febrero de 1978 fue lanzado el primero de cuatro satélites.
     • GPS es un sistema cuyo fin es la determinación de las coordenadas espaciales de puntos en cualquier lugar del planeta y/o momento del día.
       • REQUERIMIENTOS GEODÉSICO-TOPOGRÁFICO
         • PLANTEO DIRECTO O LEVANTAMIENTO
           • Se solicitan las coordenadas de un punto previamente materializado, en un sistema de referencia prefijado.
         • PLANTEO INVERSO O REPLANTEO
           • Se proporcionan las coordenadas de un punto en un sistema de referencia determinado, para la localización y materialización del mismo.
     • El mantenimiento y desarrollo es responsabilidad de la División de sistema espacial, de EE.UU.
     • El sistema se basa en la determinación de las distancias a mínimo 4 satélites por medio de las señales que emiten los mismos. Para la obtención de las coordenadas del punto.
     • El acceso a las señales que emiten los satélites es público. En la actualidad su uso es mundial, con innumerables aplicaciones y de suma importancia
     • TIEMPO
       • Definido por el reloj atómico de cesio.
       • Su origen se fijó a las 0 horas del 6 de enero de 1980.
       • La unidad del tiempo universal coordinado (UTC) es el segundo atómico.
       • ATÓMICO
         • Escala uniforme que gobierna los movimientos de los cuerpos en un campo gravitatorio.
         • El día comprende 86400 segundos.
         • Rige la navegación, la aviación y el transporte.
       • DINÁMICO
         • Tiempo medido en el sistema definido con origen en el baricentro del sistema solar.
       • UNIVERSAL COORDINADO
         • Se define a partir del TAI
     • CONSTITUIDO POR TRES SEGMENTOS
       • ESPACIAL
         • CONSTELACIÓN
           • 24 satélites distribuidos en 6 órbitas.
             • Ubicados a 20180 Km de altura.
             • 11h 58m de rotación en tiempo oficial.
             • Clasificación Por Bloques
               • Bloque I
                 • Experimental
                 • Satélites pioneros
                   • Ninguno en funcionamiento.
                 • Lanzados en 1978 y 1985
                 • Vanderburg
               • Bloque III
                 • Primer satélite en 2009.
                 • Mejor capacidad para las portadoras L1 y L2.
               • Bloque II
                 • Puestos en órbita mediante transbordadores espaciales.
                   • 3 satélites en cada viaje.
                 • Desastre Challenger retrasó programa en 1986.
                 • Se divide en sub-bloques
                   • IIA
                   • II
                   • II-R
                   • II-F
             • Puesta en órbita
               • Cohetes
                 • Atlas F
                 • Delta 2
               • Fases
                 • Órbita elíptica a 180 Km.
                 • Órbita de transferencia a 20.180 Km.
                 • Desde tierra se corrige la órbita.
             • Identificación
               • # Navstar.
               • # De órbita.
               • Posición de órbita.
               • # De catálogo Nasa.
               • # IRON
           • Hay satélites desactivados en disponibilidad de reemplazo.
           • Observación máx de satélite: 4h 15m.
         • IDENTIFICACIÓN
           • Puede hacerse de varias formas
             • Por orden de lanzamiento
             • Por la órbita y su posición
             • Por su PRN (Ruido Pseudo Aleatorio)
         • PORTADORAS Y CÓDIGOS
           • Todos los satélites emiten 2 ondas portadoras en la banda L.
             • L1 está modulada por 2 códigos (C/A y P)
             • L2 solo por el código P
             • Las ondas incluyen el denominado mensaje de navegación.
         • RELOJES
           • Son osciladores atómicos con frecuencia estable, permiten mediciones de alta precisión.
       • DE CONTROL
         • INTEGRADO POR:
           • Estación De Monitoreo
             • Estaciones con coordenadas conocidas con gran precisión.
               • su Función es:
                 • Determinar las distancias a los satélites visibles.
                 • Transmitir las distancias a la estación maestra.
                 • Emitir a la estación datos meteorológicos.
           • Estación De Control Maestra
             • Calcula y transfiere a las antenas, los parámetros:
               • Orbitales.
               • De los relojes.
         • FUNCIONES
           • Monitoreo permanente de los satélites.
           • Sincronizar reloj de satélites con tiempo GPS.
           • Transmitir a cada satélite información procesada.
       • DEL USUARIO
         • Instrumentos de recepción y procesamiento de la señal emitida por los satélites.
           • Integrados por:
             • ANTENA
               • Conectada por cable al receptor o en ocasiones son uno solo.
             • RECEPTOR
               • Funcionamiento
                 • Canales que permiten recepcionar y procesar la señal.
                 • Oscilador que permite la frecuencia para la observación.
                 • Microprocesador interno con software correspondiente.
                   • Calcula
                     • Coordenadas de la antena.
                     • La velocidad.
                     • El acimut.
                 • Memoria para almacenar observaciones
                   • Varía con el tipo de receptor.
                   • Guarda información por decenas de horas.
               • Información
                 • Satélites
                   • Localizados
                   • En seguimiento
                 • Posición
                   • Longitud
                   • Latitud
                   • Altitud
                 • Intensidad de la señal.
                 • Calidad de la geometría de observación.
                 • Según precisión se pueden clasificar en:
                   • Receptores Geodésicos.
                   • Receptores Topográficos.
                   • Receptores Navegadores.
           • Están en continuo desarrollo.

2. TÉCNICAS DE MEDICIÓN

   • Recepción de señales electromagnéticas emitidas por:
     • La luna.
     • Las estrellas.
     • Cuásares extragalácticos.
     • Dispositivos embarcados en satélites artificiales.
   • Precisión centimétrica
     • GNSS (SISTEMA MUNDIAL DE NAVEGACIÓN POR SATÉLITE)
       • Proporcionan cobertura global de posicionamiento de manera autónoma.
         • ORIGEN
           • Civil
             • En 1995.
           • Militar
             • Hacia 1970 con el desarrollo del GPS.
         • CONDICIONES
           • Disponibilidad
             • Normal funcionamiento, por encima del 95% del tiempo.
               • Esto se logra con la redundancia de satélites.
               • Calculo correcto de una posición.
           • Integridad
             • concepto fundamental en navegación, los datos de operación deben tener:
               • Calidad
               • Fiabilidad
             • Los satélites deben transmitir información fiable y no errónea.
           • Continuidad de servicio
             • Servicio prestado por el GPS.
           • Precisión
             • En cuanto al posicionamiento espacial y temporal.
             • Depende de 2 aspectos principalmente:
               • Tipo de receptor.
               • Técnica de posicionamiento.
           • Cobertura
             • Constelación de satélites suficientes para garantizar el funcionamiento mundial.
             • Se requiere de un mínimo de 4 satélites para calcular:
               • Coordenadas espaciales.
               • Coordenadas temporales.
         • FUNCIONAMIENTO
           • Involucra los tres segmentos de GPS
             • Espacial
               • Envía la señal que se recibe en los segmentos de control y usuario.
             • Control
               • Recibe la señal del segmento de espacio.
               • Monitorea y actualiza la información, enviando correcciones a los satélites.
             • Usuario
               • Recibe información del segmento espacial.
               • Calcula la posición del segmento espacial.
         • APLICACIONES
           • Militar
             • Aeronáutico
               • Cálculo de rutas
               • Aproximación al aterrizaje
               • Reconocimiento y localización de objetivos.
             • Para Infantería
               • Supervivencia
               • Artillería
               • Recuperación de equipos
               • Evacuaciones
             • Para la Marina
               • Navegación
               • Operaciones anfibias
               • Patrulla costera
               • Posicionamiento de submarinos
           • Automotriz
             • Rutas
             • Localización
           • Ferrocarriles
             • Apoyo en control de tráfico.
             • Gestión de recursos ferroviarios
             • Control de trenes.
           • Aviación
             • Guía al piloto
             • Precisión en rutas
           • Agricultura
             • Trazado de linderos
             • Gestión forestal
           • Cartografía
             • SIG
             • Mapas temáticos
           • Telefonía
       • A través de una red de satélites, se determina la posición de un punto en 4 dimensiones.
         • Tiempo.
         • Altura.
         • Latitud.
         • Longitud.
     • SLR (System Laser Ranging)
       • Tecnología geodésica que mide:
         • La distancia desde una estación en tierra a un satélite..
           • La precisión de cada punto es de 2mm de RMS.
         • Tiempo de ida y regreso.
           • Una incertidumbre de 1 nano segundo traduce un error de 15cm.
       • Fuentes De Error
         • Puntería al prisma del satélite.
         • Medida del tiempo.
         • Degradación de la señal.
         • A través de las bandas atmosféricas, la velocidad de la luz no es constante.
       • Componentes Del Sistema
         • Grabado de datos.
         • Equipo de registro de t de salida y retorno.
         • Láser propiamente.
       • Observación de distancia por rayos láser.
       • Satélites pasivos.
         • Esferas recubiertas de prismas de reflexión total.
       • Láser Geodinámicos
         • Artificiales en órbita terrestre.
         • 406 Kg para un diámetro de 60cm.
         • 8.4 millones de años en órbita.
           • Órbita circular media (5.900 Km de altitud).
         • Esfera de bronce cubierta con aluminio, 426 reflectores romboédricos.
     • VLBI (Interferometría de Muy Larga Base)
       • Radiotelescopios con que se estudian los astros.
         • Las señalas son cruzadas para producir una correlación.
       • Proceso de Datos
         • La correlación halla la distancia ente cada radiotelescopio y fuente observada.
         • Con la observación a varios radiofuentes se calcula la baselineas o vectores que los une..
       • Principio básico
         • Quasar
           • Fuente radio-astronómica lejana.
             • Se consideran fijos en los mas alejados confines del universo.
           • Dos o más antenas observan sus señales.
             • Son almacenadas juntos con las marcas de tiempo que se han producido.
             • Se calcula la posición relativa de las antenas,
           • Enérgica galaxia con un núcleo galáctico activo.
           • Objetos más potentes del universo.
           • Identificados a partir de 1950.
             • Hay más de 100.000 y están a millones años luz de la Tierra.
         • Un correlador en fase posterior calcula las diferencias de:
           • Tiempo
           • Retardo
       • Propósito
         • Medir tiempo en señales de microondas.
         • Observación geodésica 24 horas.
           • Precisiones
             • En horizontal: 1mm
             • 3mm en vertical
         • Estudiar los movimientos de la Tierra.
       • Datos generales
         • La sensibilidad de las observaciones es directamente proporcional al tamaño de la red VLBI.
         • Ideal para estudios geodinámicos.
         • Es la única técnica capaz de medir todos los componentes de la Tierra.
           • Con exactitud. de +/- 0.2 miliarcosegundos.
           • Simultáneamente.
     • DORIS (Doppler Orbitography and Radiopositioning Integrated by Satelite)
       • Sistema de determinación de órbitas bajas.
         • Gestionado por el servicio internacional DORIS IDS
           • Diseñado por el CNES y el IGN Franceses (2003)
       • Señal captada por satélites,
       • Radiobalizas terrestres emiten señal.
       • Efecto Doppler
         • El movimiento del satélite produce un cambio de frecuencia de la señal.