Este tutorial es una introducción a Conceptos Importantes de GPS usados en la realización de Levantamientos en campo con GPS Garmin.
¿Qué hace un GPS?
La función básica de un dispositivo GPS es determinar su ubicación sobre la superficie de la tierra. Esto lo hace al recibir la señal de al menos 4 satélites de alguna de las constelaciones actualmente disponibles. El acceso a estas señales no tiene costo.
Al recibir y procesar al menos 4 satélites, se obtiene una ubicación muy exacta tanto en el plano horizontal, es decir la superficie de la tierra, como el plano vertical, es decir, la altura sobre el nivel del mar. La forma en que se despliega la posición calculada es por medio de un sistema de coordenadas.
Por tanto, una ubicación básica de un dispositivo GPS consta de 2 elementos, sus coordenadas geográficas y la altitud sobre el nivel del mar, cómo puedes ver en esta imagen
El sistema de coordenadas más conocido es el de Latitud y Longitud, pero hay otros que tienen diversas ventajas y aplicaciones como son el sistema UTM y MGRS.
Usando el software del dispositivo, estas ubicaciones se pueden convertir en puntos de referencia (waypoints), grabar un recorrido (tracks) o pedir al dispositivo que te guíe a un ubicación específica.
En los inicios del uso de dispositivos GPS, no contaban con mapas incluidos, por lo que era necesario obtener las coordenadas del dispositivo y trasladarlas a un mapa de papel para saber dónde se encontraba en la superficie terrestre.
Hoy en día, con la disponibilidad de mapas digitales incluidos en los dispositivos, así como la opción de agregarlos de otras fuentes, ya rara vez será necesario trasladar las coordenadas a un mapa de papel. Hay dos tipos de mapa que se pueden ver en un GPS. Los vectoriales que son el tipo comúnmente usados y los raster o imágenes que pueden ser personalizados y desarrollados por el usuario. Esto permite ver ortofotos, fotografía aérea u otro tipo de mapas personalizados, como es un DRG que se muestra en esta imagen
En un principio sólo estaba disponible el sistema de satélites de Estados Unidos, cuyo nombre es Global Positioning System cuyas siglas son GPS, que se popularizaron como un nombre de referencia genérico. Hoy en día existen varias constelaciones de satélites adicionales lanzadas y operadas por otros gobiernos y que, dependiendo del modelo de tu GPS, le son accesibles por medio sus parámetros de configuración.
Al conjunto de todos los sistemas disponibles se le conoce como GNSS (Global Navigation Satellite Systems) por sus siglas en inglés que se traduce como Sistema Global de Navegación Satelital y ellos son:
GPS
Desarrollado por el ejército de los Estados Unidos, es el sistema original de posicionamiento global y tiene cobertura para todo el mundo.
Siendo un sistema militar, en un inicio la precisión para uso civil no era buena, en un rango de 200 a 300 metros, ya que se usaba una degradación intencional llamada “Selected Availability”.
En mayo del año 2000 se eliminó esta degradación lo que permitió obtener la precisión que tenemos hoy en día.
GLONASS
Desarrollado por Rusia, fue el segundo GNSS disponible para uso civil también con un alto grado de precisión. Al igual que en el caso de GPS, su desarrollo fue con fines militares y ofrece cobertura en todo el mundo.
GALILEO
Desarrollado por la Unión Europea, es un GNSS para uso civil exclusivamente y con la intención de evitar su dependencia de sistemas de otros países. También con cobertura mundial.
BEIDOU
Es el más reciente, desarrollado por China y funcional a partir de 2020, ya hay algunos dispositivos que también se conectan a este GNSS.
QZSS
Sistema de 4 satélites para mejorar la disponibilidad de GNSS en Japón y zonas aledañas de Asia. Solo disponible en esa región.
Además de los GNSS mencionados, hay sistemas de satélites adicionales cuya función es aumentar la precisión en ciertas partes del mundo. Inicialmente enfocadas a la aviación, también son ampliamente usadas en otros campos.
Estos sistemas son:
- WAAS para Norteamérica
- EGNOS para Europa
- MSAS en zonas de Japón y Asia.
En los dispositivos de Garmin, se puede optar por obtener la señal de más de un GNSS, así como de los sistemas adicionales, lo que beneficia en acelerar la obtención de una ubicación y mejorar su precisión.
Al momento de redactar esta guía, los dispositivos eTrex pueden acceder a GPS y GLONASS y los dispositivos GPSMAP serie 65 pueden conectarse a GPS, GLONASS, Galileo y QZSS (solo en la región de Japón).
Bandas de Transmisión
Las señales que emiten los satélites de estas constelaciones usan diferentes frecuencias conocidas como Bandas. Inicialmente se usó la conocida como L1 y se incorporó después una de mayor frecuencia conocida como L2. Recientemente se inició el uso de la L5. Sin entrar en complejidades, mientras más bandas pueda recibir un dispositivo, mejor será su capacidad de obtener señales de satélites y aumentar la precisión.
Los dispositivos GPSMAP serie 65 son multibanda cómo se ve en esta imagen de la pantalla de satélites.
Waypoints, Tracks y Rutas
Después de obtener una señal del GPS, hay 3 tipos de uso básico que puedes realizar.
El primero es guardar en la memoria del dispositivo la ubicación en la que se encuentra en un momento determinado con lo que estarás creando un Waypoint o Punto de Referencia el que se identifica con
- Un símbolo
- Un nombre
- Coordenadas de ubicación
- Altura
- Nota (opcional)
que permanecerá en la memoria a menos que el usuario lo borre.
Segundo, es que el dispositivo irá obteniendo posiciones conforme te mueves mostrándolo en el mapa. De esta forma puedes saber dónde iniciaste un recorrido, así como el camino seguido. En esta imagen se ve en azul y el ícono triangular muestra la ubicación del GPS en ese momento.
Al guardar este recorrido en la memoria del GPS, se crea un Track al cual se le asigna un nombre y se registra su longitud total.
Tercero, es pedirle al dispositivo que te guíe a un destino específico como un Waypoint, o siguiendo un Track guardado anteriormente, ya sea en el mismo sentido en el que se grabó originalmente o en el inverso. De esta forma se crea lo que se llama una Ruta.
Aunque la generación de estos tres tipos de datos se diseñó enfocados al uso recreativo, tienen aplicaciones en el uso empresarial para capturar rasgos en el campo y poder trasladarlos a un entorno de Sistemas de Información Geográfica.