TECNICAS AVANZADAS PARA LA CARTOGRAFIA MODERNA

Ing. A. Márquez, Columbia University ( NY), UCV-Caracas

Gerente General de MECINCA-Topografia-GPS

Representantes para Venezuela de SOKKIA, MAGELLAN y Ashtech-Precision

I Congreso Nacional de Topografía. UNELLEZ 03-05-2001

Abstracto.

El desarrollo continuo que impulsa la presente tecnología, obliga a la creación de elementos conjuntivos que permitan la interacción entre la gran variedad de dispositivos avanzados, que proviniendo o no, de diferentes fabricantes, no presenten problema alguno, para la agregación y o manipulación de los datos que ellos generen.

En el caso de SOKKIA creemos que la INTEGRACION es la clave del éxito para el manejo continuo de equipos que cambian y transcienden a través del tiempo. Presentaremos en éstas páginas tres casos- estudio, que consideramos innovadores dentro del campo de la Topografía moderna.

a) Prolink, herramienta de Integración Cartográfica

Uno de los problemas, que frecuentemente el usuario de equipos topográficos debe enfrentar es el de la Compatibilidad del Formato de los Datos, entre equipos que provienen de diferentes fabricantes, e incluso dentro del mismo fabricante, no existen a veces procedimientos que nos permitan mezclar datos de diferentes colectores, sin perdida de resolución o de algún elemento de importancia dentro de los mismos.

En SOKKIA conscientes de éste problema se ha creado un sistema de software denominado PROLINK. Acrónimo de “ Enlazador de Proyectos”

PROLINK es realmente un INTEGRADOR de datos que nos permite, Descargar, Importar, Editar, Autentificar, Transformar, y Exportar desde cualquier equipo a cualquier software de los existentes en el mercado.

El rango de instrumentos que Prolink puede manejar para la descarga de Datos es sumamente amplio, va desde Estaciones Totales de primera generación hasta los últimos modelos de Equipos Inteligentes, Niveles Electrónicos con Código de Barras, Equipos GPS, de prácticamente todos los fabricantes, Colectores de Datos y por supuesto importación de todos los formatos conocidos en ASCII que provienen de fabricantes de todo el mundo. Y en caso de ser un formato nuevo no previsto en el catálogo, PROLINK cuenta con un autómata que lo diseña en forma interactiva y sin trabajo alguno por parte del operador.

Una vez visualizados los datos en el Editor, especia de libreta de campo, los mismos se pueden alterar, en la forma conveniente; inserción de nuevos registros no tomados en el campo, cambio de parámetros fundamentales como son la altura del trípode, antena o prisma, datos meteorológicos, o la eliminación de registros marcados en el campo cómo inútiles o mal tomados. Seguidamente se pueden realizar transformaciones de cualquier índole, bien sean en los datos crudos de campo, o en las coordenadas provenientes de los mismos. Podemos cambiar de Datum, realizar transformaciones a coordenadas locales, nacionales, rotaciones, traslaciones, transformación de escala e incluso cambios de proyección sin dificultad alguna, para finalmente proceder a la exportación en el formato deseado. En este mismo editor, tipo libreta de campo, se pueden mezclar datos provenientes de estaciones totales, de niveles electrónicos, de GPS-RTK, e incluso introducción manual de valores de coordenadas.

Así cómo se mencionó que no existían prácticamente restricciones en cuanto a los formatos de datos que se pueden importar y o agregar, lo mismo sucede en la exportación, que abarca desde los simples DXF para AUTOCAD, hasta los sistemas complejos de Información Geográfica. Creemos por las razones expuestas, que PROLINK es realmente la herramienta ideal para la INTEGRACION de datos de cualquier instrumento.

Algunos de los muchos equipos soportados por PROLINK

Estaciones Totales Inteligentes para Ingenieria y CONTROL

NIVELES ELECTRONICOS

Mira con Código de Barras

Libretas Topográficas Electrónicas de cualquier tipo, marca o fabricante

Sistemas GPS para Catastro y Geodesia

MAGELLAN

ASHTECH

b) La Tecnología de Antenas GPS Pin Wheel de NOVATEL- SOKKIA

Eliminados los errores GPS provenientes del SA en Mayo del pasado año, y disponiéndose de modelos matemáticos que alivian en forma eficiente los

errores ocasionados por la Ionosfera y la Troposfera, y habidas cuentas de que el Proceso Diferencial puede eliminar en forma casi absoluta los errores correlacionados entre la Base y el Rover, podemos en forma enfática establecer que los errores no comunes, es decir los que provienen de fuentes singulares, bien sean en la Base o en el Rover, son los mas difíciles de eliminar, y entre estos, los que mas daños pueden ocasionar a nuestras observaciones son los derivados de la multireflección de la señal GPS a su llegada a la antena receptora, y los ocasionados por la diferencias del centro eléctrico de fase entre la señal L1 y la señal L2 que repercuten notablemente en el resultado final de las cotas observadas con el receptor.

El problema de la Multireflección de la señal, ha sido ampliamente investigado, y de hecho los receptores modernos GPS cuentan con algoritmos de procesamiento de señal basados en múlitiplesmúltiples correladores, donde el grupo NOVATEL-SOKKIA ha sido siempre pionero, con su correalador de Banda Ancha, Correlador de Banda Estrecha, y últimamente con su estado de Arte, Correlador de Apertura Pasos Múltiples. Dichos algoritmos NOVATEL-SOKKIA, han sido incluso objeto de litigio judicial, y algunos receptores competitivos los implementalimplementan en forma parcial. Como vemos la eliminación de los errores por Multireflección de señal ha sido encaminada hacia el proceso digital de la misma, pero nada o poco se ha hecho en los últimos diez años en cuanto a la tecnología de antenas. Entre las cuales, las únicas diseñadas para eliminar el error por Reflección Múltiple de la señal han sido las del tipo Choke Ring, que además de ser súmamentesúmamente costosaos, son voluminosoas, pesadaos, delicadoas, impracticoas de usar en campañas móviles, e incluso necesitan ser calibradaos en un centro especial, con su costo adicional. En dicha calibración se generan los coeficientes de un polinomio especifico que se carga en el software de pos proceso al tiempo de realizar la corrección diferencial, y compensaorrige por las diferencias ende fase entre L1 y L2 en todas las alturas angulares de los satélites.

Y es aquí donde la Antena PIN WHEEL se recrea y entra en acción. Los ingenieros de Novatel-Sokkia, en colaboración con los centros espaciales, estudiaron las experiencias obtenidas con los Array Radar Antena de los F16, en los aviones invisibles a radaresstoll y las usadas en naves interplanetarias para crear la tecnología Pin Wheel.

BasicamenteBásicamente, consiste en un sustrato de material poliméricoeríco de mediano factor Q, en el que por tecnicastécnicas de foto impresioón se le han grabado doce heliceshélices concentricasconcéntricas que convergen en un nodo electricoeléctrico, y desde allí la RF proveniente de los satélites pasa a un módulo amplificador de Alta Ganancia y Bajo Ruido, denominado LNA, donde la señal se filtra por ruidos armónicos, ademasademás de eliminar las interferencias causadas por lineaslíneas electricaseléctricas, por radares, celdas de celulares, destellos electricoseléctricos de tormentas, y las ocasionadas por cualquier fenomenofenómeno radio eleéctrico. Las doce espirales están rodeadas por doce círculos concéntricos que actúan cómo acopladores de impedancia, para eliminar la señal de fase residual proveniente de señales por debajo del horizonte y las causadas por la difracción y reflección en los bordes. Esta antena, no solamente posee las características de rechazo de la señal Multireflejada, sino que la diferencia de fase entre las señales L1 y L2 es cero. Las pruebas realizadas en cámaras Aenoicas para chequeo del patrón de ganancia en la antena, muestran, que la geometría resultante es superior y de mejor simetría que el obtenido con las antenas geodésicas convencionales de cualquier marca, y muy similar a los patrones obtenidos por los Choke Rings de muy alta calidad, lo que sumado al hecho que anteriormente referimos, de la diferencia cero entre el centro de fase en L1 y L2, establecemos que presenta cualidades superiores a un Choke Ring, sin necesidad de realizar calibración alguna, y lo más extraordinario es, que se puede montar encima de un bastón. Lo expuesto, equivale a decir que podemos contar con una antena de calidad geodésica para levantamientos en tiempo Real RTK, con la ventaja de que podemos acercarnos a paredes, edificios, puentes, o caminar bajo los árboles sin ninguna acentuación del error ocasionado por la reflexión de la señal GPS en dichos elementos. Para concluir podemos garantizar que la antena PIN WHEEL de NOVATEL-SOKKIA, establece un nuevo precedente en la tecnología GPS, ya que permite a un costo sumamente bajo obtener mediciones precisas GPS, de calidad Geodésica y en una forma bastante cómoda y segura.

Integración de la Antena Pin Wheel en el STRATUS

Stratus Sistema de 12 canales paralelos, L1 C/A y Fase Completa, sin cables, que permite realizar en forma rápida, levantamientos GPS con precision milimetrica en las modalidades Estática y Cinemática. Su bateria recargable integrada, asi como su alta capacidad de memoria y descarga de datos a través de un sensor infrarojo, hacen de éste equipo un favorito para los catastros del tipo Urbano y Rural, ya que su software permite ajustar por medio de Minimos Cuadrados todas las observaciones en forma conjunta.

RADIAN IS. Sistema de 24 canales de doble frecuencia RTK, mas capacidad para futura señal L5 y Galileo. Con batería y memoria interna PCMCIA, sin cables y con la Antena Pin Wheel integrada, es un reto de NOVATEL-SOKKIA a cualquier receptor GPS existente hoy dia en el mercado.

El Radian IS en acción. Sin cables y en modalidad RTK , RTCA, y RTCM 2.02 ----- Probado a más de 35 Km de distancia desde la base.

Peso ultraliviano. 5 mm de precision. Flota ,es impermable y cumple normativa ARMY USA.

c) MapScenes ---- Sistema Cartográfico para uso Forense

Como una consecuencia del gran desarrollo social logrado por el uso de la tecnología, las exigencias ciudadanas en cuanto al establecimiento de

responsabilidades de terceros en el marco jurídico se han acentuado, y los cuerpos policiales, han tenido que recurrir al uso de modernas herramientas tecnológicas, para responder a esta demanda. Este es el caso de la Policía de Transito de Chacao, que desde final del año pasado, decidieron adquirir por medio de nuestra empresa MECINCA, un sistema Cartográfico para levantamiento de los accidentes viales.

El sistema esta compuesto por una Estación Total marca SOKKIA con su Libreta Electrónica de Campo, SOKKIA modelo SDR33, los accesorios topográficos correspondientes y un paquete de Software MapScenes, desarrollado por MICROSURVEY de Canadá. El hecho de que éste sistema debe ser manipulado por policías de tránsito, con muy pocos conocimientos de cartografía, lo hacen en sus cualidades de diseño, sumamente atractivo, puesto que es completamente interactivo, y orientado hacia una Cartografía Automática por Códigos. Es decir, el operador comienza orientando el instrumento con coordenadas relativas, a dos o tres lugares invariantes, como pueden ser esquinas de edificios o alcantarillas, y acto seguido levanta todo con sus correspondientes nombres, es decir, el bordillo, lo codifica como bordillo, y así lo demás, como acera, poste, señal, cruce de vía, carro1, carro2, moto, rueda frontal, rueda trasera derecha, cabeza humana, pies, etc., etc., etc..., para después descargar los datos al computador, y permitir que el procesador de códigos, realice la cartografía en forma automática. Su poderoso CAD permite ejecutar cualquier medición dentro del plano, en incluso genera curvas de nivel que lo auxiliaran en su posterior diagnóstico. Permite insertar en la escena fotografías tomadas en el lugar, en incluso realiza experticias aprobadas por las organizaciones de policía forense a nivel mundial, como son establecer la velocidad de los vehículos, por la medición de las marcas de frenada de los vehículos, y el análisis de la posición de los cuerpos antes del impacto por las marcas de sangre que hubiese en el pavimento. Es en realidad un sistema experto de topografía, aplicado a la policía de transito. Genera reportes, mapas, croquis, y no solamente puede trabajar con estaciones totales, sino que acepta mediciones referidas a un eje como las que regularmente utiliza la policía en sus levantamientos. Actualmente el sistema esta en fase de traducción al español y MECINCA conjuntamente con MICROSURVEY está desempeñando ésta labor.

Finalmente quisiera comentar, que la inclusión de ésta tercera parte en mi charla, ha sido simplemente para que los topógrafos hoy aquí reunidos, en ésta PRIMERA promoción altamente significativa para el futuro de Venezuela, aprecien que nuevos horizontes se abren en su rama, y que también vean cómo la alta tecnología los va a auxiliar, en la misma proporción en que ellos la van adquiriendo.#