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¡Un posicionamiento GNSS muy preciso… ¿Pero con respecto a qué?


Hace poco leí un artículo de David Doyle cuyo título era “Why Doesn’t my Centimeter Match Your Centimeter?”, en el que presentaba un panorama interesante sobre el uso generalizado  de los sistemas de recolección de datos basados en la tecnología GNSS. Hoy en día, casi todo el mundo puede realizar levantamientos al centímetro o a una fracción de 0.5 metros en cualquier parte del mundo, lo que solía ser una especialidad reservada a unos cuantos profesionales… En muchos casos, las posiciones levantadas no siempre se encuentran en el lugar correcto cuando se les integra en los sistemas de información geográfica (SIG). ¡Desafortunadamente, es casi siempre en esa etapa en la que se recurre al especialista! La clave está en el sistema de referencia, también conocido con el nombre de datum.

Aunque puede llegar a ser bastante complejo en sus detalles, el concepto de sistema de referencia cuando se usa el sistema GNSS es básicamente idéntico al de las antiguas técnicas de agrimensura. El topógrafo utilizaba a menudo una estación de referencia para efectuar un levantamiento con la ayuda de su teodolito. Mantenía rigurosamente su red de punto de control en el territorio al que prestaba servicios. Todos sus levantamientos estaban en referencia con su red de control (puntos que forman parte de una serie de polígonos controlados). Si no se vinculaban correctamente algunos polígonos al resto de la red, la integración en su programa de concepción asistido por computadora (o en su sistema de información geográfica (SIG)) era más  problemática, incluso imposible al centímetro, para los lotes vinculados a los polígonos equivocados. Eso es lo que sucede exactamente con el sistema GNSS. ¡Si se descuida la referencia, la integración al SIG se convertirá en un problema muy importante!

Los usuarios de GNSS también utilizan, sin saberlo, una red de referencia. Si trabajan en RTK (posicionamiento diferencial), utilizan un sistema VRS (Virtual Reference System) o una red de estaciones que transmiten correcciones. Por lo general, estos dos sistemas se basan en un sistema de referencia nacional (geocéntrico o no). También pueden utilizar una base portátil que ellos mismos instalan si es necesario. Cuando los usuarios ingresan un dato en una estación portátil, ellos son responsables del sistema de referencia utilizado. El mismo problema se presenta en la etapa de postprocesamiento. Se debe ingresar una posición en la estación de base y asegurarse de que se conoce su referencia (el datum).

Blog articulo GNSS Denis Parrot 21-05-2015 imagen planEjemplo de las posiciones levantadas no siempre se encuentran en el lugar correcto cuando se les integra en la sistema de información geográfica (SIG).

Si los usuarios utilizan sistemas de corrección por satélite (SBAS, Satellite Base Augmentation System) como los sistemas privados Omnistar, Veripos o StarFire, dichos sistemas se encuentran por lo general en referencia con un sistema geodésico geocéntrico (que actualmente incluye una desviación con respecto al tiempo) definido por organismos internacionales (el IGN en Francia que mantiene, junto con muchos centros de investigación, el Marco Internacional de Referencia Terrestre (ITRF)). Hoy en día dicho modo de posicionamiento hace referencia al PPP (Precise Point Positioning).

¡Por consiguiente, estos diferentes métodos de posicionamiento GNSS no utilizan la misma referencia! Cada uno de ellos puede ofrecer datos muy precisos; sin embargo, dichos datos serán precisos únicamente con respecto a su referencia. Aunque esto pueda parecer muy simple como concepto, en la práctica la utilización cada vez más generalizada de dichos sistemas por parte de usuarios no especializados a menudo da lugar a extrañas sorpresas.

He aquí algunos casos de utilización que causan confusión a nivel de sistemas de referencia, es decir, el “con respecto a qué”:

  • Un agricultor que utiliza la microtopografia para analizar sus campos se lleva la agradable sorpresa de que la altimetría puede alzanzar una muy buena precisión (algunos centímetros), aun en un sistema de “simple frecuencia”. Sin embargo, cuando trate de yuxtaponer los datos tomados en dos campos, podrá encontrar hasta 2 metros de diferencia altimétrica. La razón es muy simple: utilizaba sistemáticamente estaciones de base locales con coordenadas promedio tomadas en el terreno como coordenadas de base. Normalmente se utiliza una base por campo. Al no preocuparse por la coherencia entre las coordenadas de sus estaciones de base, dicho agricultor crea, sin darse cuenta, referencias independientes para cada uno de sus campos. Es obvio que si se hace el análisis sobre cada uno de sus campos de manera individual, no encontrará problema alguno. Es durante la integración los dos campos yuxtapuestos cuando surgirá el problema.

Blog articulo GNSS Denis Parrot 21-05-2015 imagen tractor

  • En Quebec, un topógrafo utiliza una estación del Ministerio de Energía y Recursos naturales (Ministère de l’Énergie et des Ressources naturelles) como fuente de correcciones diferenciales RTK. Este sistema está referenciado con el sistema de coordenadas NAD83 SCRS. Este usuario trata de integrar su levantamiento en datos que han sido levantados mediante el método convencional y que están en referencia con el antiguo sistema de coordenadas NAD83; encontrará incoherencias que pueden ir de unos pocos a varios centímetros. Estos dos sistemas de coordenadas (NAD83 ≠ NAD83SCRS) presentan incoherencias de varios centímetros uno con respecto al otro.
  • En Canadá, un agrónomo levanta la posición de los árboles en una ciudad con un sistema GNSS portátil que utiliza un sistema de corrección SBAS. Una vez terminado el levantamiento, al integrar la posición de los árboles al SIG de la ciudad, todos parecen presentar un error promedio de +/- 1.5 m. ¡Todos los sistemas de referencia SBAS son geocéntricos (a unos cuantos cm) mientras que el origen del sistema NAD83 SCRS se encuentra a +/- 1.5 m del centro de la Tierra!

Estos tres ejemplos ilustran el tipo de error que se incluye generalmente en la categoría “sistema de referencia”. Aquí no hablamos del rendimiento del sistema GNSS ya que asumimos que las posiciones obtenidas son precisas con relación a la referencia elegida. Tampoco hablamos de las variantes entre uno u otro tipo de sistema de referencia, de los métodos ni de la precisión de las transformaciones entre un sistema de referencia y otro (el tema es muy amplio).

Finalmente, la respuesta a la pregunta “¿Pero con respecto a qué?” debería normalmente encontrarse en lo que hoy llamamos los “metadatos”. En el caso de una posición GNSS, se trata de informaciones relacionadas con la creación de posiciones: sistema de referencia utilizado, estadística relativa a la estimación de la posición, fecha, diferentes valores de dilución de precisión (DOP), tipo de señal GNSS utilizada, etc.

¡En el momento de su próxima entrega, simplemente diga: “Preciso ¿pero con respecto a qué?” o incluso entregue sus posiciones acompañadas de metadatos completos!

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