Introducción
Los equipos de las series eTrex y GPSMAP son usados ampliamente para hacer Levantamientos en campo con GPS Garmin cuando la precisión entre 1 y 3 metros de las coordenadas obtenidas es suficiente considerando el uso final que se les dará. Algunas aplicaciones destacadas son la Agrimensura, Arqueología, Delineación de zonas piscícolas, silvicultura y desarrollo forestal entre muchas otras en las que el levantamiento de puntos, líneas y áreas sean un factor importante en alguna actividad.
Los datos recopilados de esta forma son eventualmente transferidos a un sistema de información geográfica para su procesamiento posterior.
La accesibilidad de estos equipos de las familias Garmin eTrex y GPSMAP los hacen idóneos para realizar la captura de datos de una forma rentable.
En esta guía de uso Levantamientos en campo con GPS Garmin realizamos una explicación detallada de cómo conceptos, configuraciones y métodos que permitirán obtener los resultados esperados de una forma eficiente y práctica.
Usamos un eTrex 32x y un GPSMAP 65 para su desarrollo. El GPSMAP 65 al tener la opción de usar GNSS y multicanal, permite obtener coordenadas precisas en entornos dónde la recepción puede verse afectada por vegetación, edificios y otros objetos que obstaculicen la recepción de las señales de los satélites.
Para obtener el mayor provecho de esta guía, sugerimos ampliamente revisar la sección de Conceptos Importantes de GPS ya que en ella explicamos una serie de términos y datos que son importantes para esta guía.
Precisión
Estos equipos permiten obtener una precisión alrededor de los 3 metros. Esto significa que la posición real del dispositivo estará dentro de un círculo de 1 a 3 metros de radio (2 a 6 metros de diámetro) alrededor de la coordenada obtenida.
Por ello estos dispositivos NO deben ser usados en aplicaciones que requieran precisiones sub-metro.
Opción de Captura de Pantalla
Algunos de los procesos que describiremos a continuación proporcionan datos momentáneos que no es posible almacenar en el dispositivo. Tal es el caso de las pantallas “Cálculo de área” y “Promediar Waypoint”.
Una opción para mantener un registro de ellas es obtener una captura de pantalla, que almacenará una imagen de la pantalla del dispositivo en el momento que se acciona la opción, y que después es posible descargar en una computadora.
Para activar la captura de pantalla hay que ir a “Configuración”, seleccionar “Pantalla” y en la opción que aparece en la parte inferior, seleccionar “Activar”.
Objetos en GPS vs. Objetos en GIS
Estos dispositivos GPS están diseñados para uso recreativo y de navegación por medio waypoints que son puntos, así como tracks y rutas que son líneas. Estos objetos se almacenan en la memoria del GPS en un formato conocido cómo archivo GPX que es el que se descarga para procesar en Sistemas de Información Geográfica.
Por otro lado, los sistemas de información geográfica en datos vectoriales usan puntos, líneas y áreas. Dado que el levantamiento con GPS tiene un uso común en determinación de áreas, hay que usar las opciones de captura de datos disponibles en el GPS que permitan procesarlos para convertirlos en áreas como veremos más adelante.
Pantallas del GPS Usadas para Levantamientos en Campo
Una serie de pantallas están disponibles en los menús del GPS para realizar los levantamientos, que describimos a continuación.
Pantalla de Satélites
Es muy importante, antes de procesar un levantamiento, verificar en la pantalla de satélites que se tiene recepción de señal, que el GPS ha calculado una coordenada de posición y ver la precisión que en ese momento se está obteniendo.
Creación de Waypoints
Hay varias herramientas que permiten guardar una ubicación como waypoint. Tanto eTrex como GPSMAP tienen en el menú principal la opción “Marcar Waypoint”.
En la serie eTrex también se puede oprimir el joystick por un par de segundos y aparecerá la pantalla de guardar waypoint. Y en el GPSMAP 65 tiene el botón “Mark” en el panel, que también abre la ventana de guardar waypoint.
Al usar cualquiera de estas opciones, el waypoint se guardará con la precisión que en ese momento se muestra en la pantalla de satélites.
Es posible obtener ubicaciones más precisas usando la opción del menú denominada “Promediar Waypoint”. Esta opción obtiene una ubicación haciendo un promedio de los cálculos de posiciones que genera el GPS proporcionando un mayor grado de confiabilidad y de precisión del waypoint. Toma alrededor de 3 a 5 minutos en generar una ubicación y waypoint con este método, dependiendo de la geometría de los satélites.
Tracks
Los track pueden ser usar para hacer levantamientos de objetos lineales, así como de delimitación de áreas.
Este tipo de dispositivos están preprogramados para iniciar el registro de un track desde el momento en que obtiene una ubicación después de encenderlo. Por ello es muy importante borrar el “track activo” antes de iniciar un levantamiento.
Usando la función normal del track, en cuanto obtiene una posición inicial, lo único que se debe hacer el recorrer el borde del área a la que se le hará el levantamiento. El GPS irá generando el track con lo que se obtiene el perfil del área a levantar. Una vez concluido, hay que guardarlo en la memoria con un nombre representativo para post proceso.
Los dispositivos cuentan con una segunda opción de medición de áreas denominada “Cálculo de área” cuyo uso detallamos más adelante.
Configuración del GPS para Levantamientos
Considerando lo anterior es conveniente configurar el GPS para tener acceso rápido a las páginas o herramientas más usadas en este tipo de levantamientos y que son:
- Pantalla de Satélites
- Mapa
- Promediar Waypoint
- Cálculo del área
- Waypoint Manager
- Track Manager
Estas opciones están distribuidas a lo largo del menú principal, por lo que acceder a ellas requiere de muchas pulsaciones en el teclado. Hay una forma de configurarlas de manera que aparezcan directamente en la secuencia de pantallas del equipo. En los eTrex se accede a esta secuencia oprimiendo el botón superior derecho “back”. En los GPSMAP se accede con el botón “Page”.
Para configurar la secuencia de páginas tanto en un eTrex como GPSMAP hay que realizar lo siguiente:
Ir a “Configuración”, seleccionar “Secuencia de Páginas” y en la parte inferior se encuentra la opción de “Añadir Página”. Al oprimirla verás una lista de las pantallas disponibles. Selecciona las que hemos identificado de forma que puedas accesarlas fácilmente.
Pantalla “Cálculo de Área”
Al seleccionar esta pantalla, nos hará la indicación de recorrer el perímetro del área a medir, con lo que se irá generando un track a su alrededor.
Al detener la medición, nos indicará valor obtenido del área con una serie de botones para cambiar las unidades de medición. Es importante mencionar que, si el punto final de la medición del área no coincide con el inicial, el dispositivo los unirá con una línea recta para cerrar el polígono y hacer el cálculo.
Esta es una medición momentánea por lo que, al salir de la pantalla, se perderá el cálculo. Tenemos una opción de guardarla en memoria cómo un track, que, aunque no tendrá la información del área calculada, se podrá descargar a un sistema de información geográfica para post-procesamiento.
Esta es la secuencia sugerida para usar esta pantalla es:
- Ver Pantalla de satélites para confirmar señal y precisión.
- Borrar track actual en Track Manager.
- Seleccionar la herramienta “Cálculo de área”.
- Iniciar cálculo obteniendo el resultado de la medición.
- Opcionalmente, hacer una captura de pantalla del resultado, recordar que es el resultado no se puede almacenar.
- Guardar Track en dispositivo (no guarda datos del área) para procesamiento posterior.
Track Alrededor de Área
Similar al caso anterior, pero sin utilizar la pantalla “Calculo de Área”. Este consiste simplemente en circundar la zona de estudio con el dispositivo generando un track sin calcular el área.
Esta es la secuencia sugerida para usar esta pantalla es:
- Ver Pantalla de satélites para confirmar señal y precisión
- Borrar track actual en Track Manager
- Seleccionar la pantalla de Mapa
- Rodear el área de estudio hasta regresar al punto de inicio.
- Opcionalmente, hacer captura de waypoints como complemento.
- Guardar Track en dispositivo para procesamiento posterior.
Puntos Perimetrales de Áreas
En este método se crean waypoints que representen el perímetro de la zona a medir. La mejor opción para incrementar la precisión de la medición es usar la pantalla de “Promediar Waypoint” que, recordemos, tardará de 3 a 5 minutos en generar una ubicación lo más precisa posible considerando la ubicación de los satélites en el momento.
Es importante mencionar que es conveniente planear la nomenclatura de los puntos de captura, especialmente si se medirá más de una zona en una sola sesión. Por ejemplo, identificar cada zona con una letra como A, B, C, etc. seguida del consecutivo de puntos es decir A1, A2, A3, etc. hasta completar el polígono. El segundo tendría la secuencia de puntos B1, B2, B3, etc. igualmente hasta completar el polígono.
La secuencia de pasos propuesta es como sigue:
- Planeación de los puntos de captura
- Ver Pantalla de satélites para confirmar señal
- Aun cuando no se usará un track para obtener datos, es conveniente borrar track actual en Track Manager.
- Acceder a pantalla “Promediar Waypoint”
- Seleccionar crear waypoint
- Esperar a que la confianza llegue a 100%, puede tardar varios minutos
- Opcionalmente capturar pantalla para registrar la precisión
- Guardar el waypoint con el nombre asignado
- Trasladarse al siguiente punto
- Repetir pasos d, e, f y g
- Repetir el proceso en cada uno los puntos planeados
Opcionalmente, es posible crear una ruta siguiendo la secuencia de los puntos capturados lo que permite ver la delimitación del área en la pantalla del dispositivo y al descargarla en un Sistema de Información Geográfica, la generación del polígono final se simplifica un poco.
Si tu GPS cuenta con mapas incluidos, será necesario configurar que la creación se rutas se realice sin considerar a los caminos existentes en él.
Para ello hay que ir al menú “Configuración” seguido de “Rutas” y la opción de “Centrar en Carretera” debe cambiarse a “No”.
Nota: Si el GPS se usa también para navegar, serán necesario regresar esta opción a “Sí” para que el dispositivo haga una correcta selección de la ruta.
Los pasos a seguir para esta opción son
- Configurar a que las rutas se realicen sin considerar caminos existentes como se mencionó arriba.
- En el menú principal seleccionar “Plan de Ruta”
- Seleccionar “Crear Ruta”
- Pulsar en “Seleccionar 1er punto”
- Seleccionar “Waypoints”
- Seleccionar el primer punto en la secuencia en que fueron capturados
- Seleccionar “Utiliza”
- Pulsar “Sel. Sig. Punto”
- Repetir la secuencia e, f, g y h hasta incluir todos los puntos
- Al terminar el último punto. Oprimir el botón “Back” que regresará al listado de rutas.
- La nueva ruta aparecerá como “Ruta XXX” donde XXX es una secuencia numérica de acuerdo a las que se tengan almacenadas en la memoria.
- Al seleccionar la ruta nueva, se puede renombrar y ver en el mapa que nos dará una imagen clara del área registrada.
Dependiendo de la irregularidad del perfil de la zona a estudiar se debe seleccionar el método que mejor permita registrarla. Si hay zonas relativamente rectas, probablemente el método de puntos perimetrales sea el más práctico. Si hay muchas irregularidades o curvas, entonces el método de track puede ser más práctico, ya que el de puntos requeriría capturar muchos de ellos. En ocasiones, tener datos de las dos opciones pudiera ser lo óptimo.
Transferencia de Datos a un Sistema de Información Geográfica (SIG)
El método usado para transferir los datos del GPS a una plataforma SIG dependerá mucho de sus atribuciones para manejar este tipo de archivos. Algunos tienen interfases que permiten el acceso directo a los archivos mientras que otros requieren de un proceso intermedio de conversión.
Para efectos de esta guía, usaremos el programa de Sistemas de Información Geográfica conocido como QGIS para el manejo de los datos del GPS ya que tiene un acceso directo a ellos de forma que es fácil y rápido procesarlos.
Nota: Esta guía no pretende dar un curso de QGIS, sino sólo mostrar el uso de datos GPS en un programa SIG.
Cuando el GPS guarda datos en formato GPX, inserta un prefijo al nombre del archivo, distinguiendo si se trata de waypoints, tracks o rutas. Independientemente del formato de coordenadas ajustado en el GPS, los archivos GPX siempre están en coordenadas de latitud y longitud en Datum WGS84, por lo que así serán descargados en el software SIG. El formato de coordenadas y Datum se puede cambiar ya en la plataforma SIG.
Adicionalmente, los equipos Garmin no combinan tipos de datos en los archivos. Es decir, no encontraremos waypoints combinados con Tracks por ejemplo.
Se realizó un levantamiento de la misma zona usando todos los métodos descritos de forma que se puedan hacer comparaciones en los resultados.
Este es el proceso seguido:
Conectar el equipo GPS a la computadora y copiamos los archivos de trabajo a una carpeta específica para el proyecto. Son 4 archivos con los siguientes nombres:
- Track_2022-09-27 100326.gpx que contiene el track generado usando la pantalla de “Cálculo de área”.
- Track_2022-09-27 101855.gpx contiene el track generado al mismo tiempo que se capturaron los waypoints.
- Waypoints_27-SEP-22.gpx son los puntos capturados alrededor de la zona de estudio.
- Ruta_2022-09-27 113548.gpx con la ruta generada en el GPS siguiendo la secuencia de puntos capturados.
Abrimos QGIS y desde la consola GPS accedemos a los archivos GPX
Seleccionamos el archivo a descargar. Dependiendo del método que se haya usado para capturar la zona de interés, es probable que se tengan que abrir varios archivos. Aún cuando el GPS solo incluye un tipo de dato en el archivo GPX, QGIS está preparado para abrir los 3 tipos si se encontraran combinados. Abrimos Track_2022-09-27 100326.gpx
Seleccionamos el tipo de dato track usando como guía el nombre asignado por el GPS. Repetimos el proceso con otro tipo de archivos que se hayan capturado en la sesión.
Ya con los datos en el SIG, podremos realizar varios procesos.
Creación de áreas desde Puntos
Usando la capa de waypoints
con la herramienta de QGIS “Puntos a RUTA” unimos todos los puntos y generar el perfil del área. Nos aseguramos de generar una ruta cerrada.
Con la herramienta “Líneas a polígonos” generamos el polígono y procesamos el objeto para obtener su área y perímetro.
Creación de áreas desde Tracks y Rutas
Es un proceso similar al anterior pero no requiere el primer paso de unir los puntos, ya que este tipo de archivos ya contiene las líneas de unión por lo que solo es necesario usar la herramienta “Líneas a polígonos” generando el polígono para posteriormente realizar el proceso de cálculo de área y perímetro.
Esta imagen muestra el área generada a partir del track usando “Cálculo de área”
Y en esta vemos la generada usando la ruta creada en el GPS
Haciendo una comparación del método de “Cálculo de área”, el GPS obtuvo un valor de 0.4755 Ha mientras que el valor calculado en QGIS usando el track que generó es de 0.4731 Ha.
De igual forma, el polígono generado por unir los puntos en QGIS tiene un área de 0.5242 Ha mientras que el generado a partir de la ruta creada en el GPS es de 0.5241 Ha.
Un sistema SIG permite agregar otro tipo de atributos para asignar información que describa las propiedades del polígono según su uso. Por ejemplo, en campos de cultivo puede haber un número de parcela, tipo de cultivo, cantidad de cerca necesaria, estimados de uso de fertilizantes y riego entre muchos otros.
También es posible que se hayan capturado otro tipo de datos representados por líneas y puntos como son líneas de división, tuberías de riego, puntos de muestreo, construcciones, bodegas, almacenes entre muchos más, que se pueden agregar al SIG y generar mapas detallados de la zona de estudio.
Creando un Mapa Compatible con GPS usando Datos Procesados
Es posible realizar la conversión de los datos procesados a un mapa compatible con los equipos GPS que contenga todo el detalle de instalaciones y activos de la zona de estudio, incluso con opción de búsqueda.
Esto puede ser muy útil en silvicultura y desarrollo forestal, por ejemplo, en los que se suele identificar especímenes de vegetación, que se pueden integrar a un mapa que facilite su localización en campo.
Este es un ejemplo del desarrollo de un levantamiento en campo de parcelas para cultivo. Del total de 7 de ellas, 6 se registraron con puntos y una usando el método de track. Esta imagen muestra los datos ya cargados en QGIS
Procesando los datos con los métodos explicados, se generaron los polígonos correspondientes a las 7 parcelas.
Los que se procesaron para convertirlos en un mapa vectorial compatible con los equipos de las series eTrex y GPSMAP. Además de las parcelas a las que se agregó el nombre y la superficie en hectáreas, se agregaron otros objetos como los caminos que las rodean, una construcción en el centro así como un estanque dentro de la zona de estudio.
Así es como se ven en el GPSMAP 65
Es posible agregar todos los detalles necesarios para representar en detalle la zona de estudio y poder usarla en los mismos equipos usados para recopilar los datos iniciales.
En México GIS Data podemos desarrollar mapas personalizados compatibles con equipos de las series eTrex y GPSMAP de Garmin usando datos recolectados en campo siguiendo los métodos descritos en este artículo, así como incorporando datos propios de un Sistema de Información Geográfica de una empresa en caso de poseerlos.
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