Gps

gps_manualLa siguiente es una breve guía sobre uso de un navegador GPS. Los datos de configuración están refereridos para Colombia. Los pasos están relacionados a modelos Garmin pero en general son los mismos pasos en otras marcas. Por supuesto lo recomendado es leer detenidamente y practicar el respectivo manual de cada equipo. Considere el siguiente texto como sólo como una guía básica y de recomendaciones generales. Primero se hace una descripción de la tecnología GPS, luego se indica la configuración, la operación básica de toma de puntos y otros aspectos.

LA TECNOLOGÍA GPS

GPS es la sigla de Sistema de Posicionamiento Global y se trata efectivamente de un sistema cuyo objetivo principal es la localización en coordenadas de un punto sobre el globo terrestre a partir de satélites.

La tecnología GPS fue desarrollada originalmente por el Departamento de Defensa de los Estados Unidos en los años 70’s y hoy en día es de uso civil muy cotidiano presente en automóviles, celulares, relojes, entre otros.

El sistema GPS posee tres componentes: un componente satelital, uno de control y uno de recepción.

Segmento satelital: es un grupo o constelación de satélites al servicio del sistema que poseen relojes de atómicos de alta precisión, sincronizados entre sí y con otros relojes en tierra. Continuamente transmiten su tiempo y posición que es leída por los receptores GPS, la diferencia de tiempos respecto a la frecuencia de la señal de los satélites permite el cálculo de la posición aproximada del receptor.

El grupo principal de satélites GPS en el mundo es la constelación norteamericana llamada NAVSTAR-GPS que actualmente ha aumentado de 24 a 31 satélites que orbitan a 20.180 km sobre la superficie. También existe hace tiempo la constelación rusa GLONASS y están en desarrollo la constelación europea GALILEO, una de la India y otra de China.

gps_constelacion

Segmento de control: son estaciones en tierra que permanentemente están monitoreando la posición y estabilidad del grupo satelital.

Receptores GPS: lo que habitualmente conocemos como los dispositivos GPS son realmente receptores de la señal satelital y corresponden al segmento del usuario. Pueden tratarse de Navegadores o de GPS de alta precisión o submétricos. Los navegadores son los más comunes, económicos y con los cuales se pueden obtener localizaciones con error mínimo de 3 metros de precisión. Con los GPS submétricos se puede tardar la operación más tiempo pero se logran localizaciones con errores de pocos centímetros.

PREPARACIÓN DEL NAVEGADOR

Una vez encendido el dispositivo GPS se mostrará una interface o pantalla que puede cambiarse por el usuario. Generalmente aparece primero la pantalla de satélites donde se tras unos minutos se verá la posición actual no calibrada. Esto al menos indicará que ya hay señal receptora. Para empezar se debe dirigir entonces a la pantalla de menú principal para configurar las unidades, el sistema de coordenadas, proceder a la calibración y otras opciones.

gps_menu_principal_setup

Configuración de unidades y sistema de coordenadas

Desde el menú principal se ingresa al ítem configuración (set up), luego a unidades y se establecen los siguientes valores:

Distancia/velocidad: métrico
Altura: metros
Presión: milibares
Vel/m: M/min

En Datum se establece el sistema de coordenadas. Es recomendado usar WGS84 que es el sistema propio en el cual trabaja la red GPS y que devolverá las coordenadas en latitud y longitud. En Formato de posición se definirá a decisión del usuario si se desean valores en grados (D.dddddd),  en grados-minutos (DM.mmmm) o en grados-minutos-segundos (DMS.ss). Por ejemplo un valor de 4.5° equivalen a 4° 30′ 00″. Esta configuración se puede cambiar en cualquier momento y no afecta los puntos que ya se hayan tomado pues el dispositivo cambiará los valores automáticamente.

Configuración para coordenadas MAGNA-SIRGAS

En el caso en que se desee usar el sistema proyectado Magna-Sirgas es necesario crear una grilla de usuario en tanto no hace parte de los formatos pre-establecidos de los navegadores. En formato de posición se le indica grilla de usuario con la siguiente configuración:

Longitud de Origen:
El valor depende de la zona Magna de Colombia en la cual se esta trabajando. Hay que recordar que Colombia posee seis (6) orígenes Magna que definen a su vez seis zonas de coordenadas Magna. Cada zona tiene un ancho de 3° de modo tal que van de 1,5° a lado y lado de cada origen. En el siguiente mapa se pueden ver las zonas mencionadas. (clic en la imagen para ampliar)

sig_origenes_colombia

De esta forma, dependiendo de la zona en la cual se va a operar el GPS se establece el valor de longitud con el siguiente valor (según se exprese en grados-minutos o en grados minutos segundos):

Longitud para origen Este-Este: 68°04.6504’ W (= 68°04’39,0285”W)
Longitud para origen Este-Central: 71°04.6504’ W (= 71°04’39,0285” W)
Longitud para origen Central (Origen Bogotá): 74°04.6504’ W  (= 74°04’39,0285” W)
Longitud para origen Oeste: 77°04.6504’ W  (= 77°04’39,0285” W)
Longitud para origen Oeste-Oeste: 80°04.6504’ W (= 80°04’39,0285” W)
Longitud para origen Oeste-Insular: 83°04.6504’ W (= 83°04’39,0285” W)

Por ejemplo si se van a tomar puntos en Cundinamarca, le corresponde la longitud de origen central con valor de 74°04.6504’ W que es lo mismo que 74°04’39,0285” W.
Es importante notar que el territorio colombiano está al oeste del meridiano 0 (que pasa por Greenwich, Inglaterra) de modo tal que siempre serán longitudes W (west, oeste). Así que hay que fijarse que se ha asignado la letra W en una casilla para tal fin. Si el equipo no permite ingresar el símbolo W entonces se escribe el valor pero con signo negativo (-).

El resto de valores se establecerán así:
Escala: 1.00000
Este Falso: 1000000
Norte Falso: 491767.5344
Datum de posición: WGS84
Unidades: Metros
En la opción Hora: indicar zona horaria Este-EU que equivale a una diferencia horaria de -05.00 horas que es la que corresponde también a Colombia.
En ajuste de día: No

Pese a que se puede configurar el navegador para arrojar coordenadas Magna, siempre que sea posible trabajar en coordenadas geográficas es mejor por efectos de precisión y los valores obtenidos se podrán proyectar al sistema Magna con ayuda de software.

Calibración

El siguiente paso es calibrar el equipo el altímetro y el compás electrónico. Este procedimiento debe ser realizado cada vez que se inicie una jornada de toma de puntos. También es necesario si se ha desplazado largas distancias, si ha ocurrido un cambio notable de temperatura y/o altitud o se han cambiado las pilas. Por sensibilidad se debe estar lejos de automóviles, edificaciones, antenas, líneas de alta tensión y otros elementos que generen interferencia electromagnética.

Calibración de altímetro:

Hay equipos que vienen con altímetro barométrico que se calibra automáticamente y en otros se ofrece la opción de configuración manual. Desde el menú principal se ingresa a configuración y luego calibración. El sistema preguntará que sensor se desea calibrar y se ingresa a altímetro. Si se conoce la altura precisa donde uno esta ubicado y/o la presión barométrica se pueden digitar allí. De lo contrario se le responde no a las preguntas y el sistema arrojará un valor calculado por el equipo. Si es un valor razonable para el lugar se acepta o se vuelve a ejecutar la calibración.

Calibración de compás o brújula:

Nuevamente desde el menú principal se ingresa a configuración y luego calibración. El sistema preguntará que sensor se desea calibrar y se ingresa a compás. El dispositivo indicará que se debe proceder a girar el aparato horizontalmente en una misma dirección. aparecerá una barra de progreso indicando el avance de la calibración. Si se gira o camina en círculo muy despacio el sistema indicará que se va muy lento o muy rápido. Una vez llega al 100% el sistema indicará calibración realizada con éxito. En ocasiones ni siquiera se alcanza a dar toda la vuelta y ya queda calibrado y otras veces hay que hacer varios giros. Algunos equipos tienen brújula de tres ejes de modo que hay que realizar el procedimiento tres veces: para sentido horizontal, para vertical y para transversal.

gps_calibracion_compas

Otras configuraciones

Si se desea limpiar el GPS de puntos (waypoints) tomados previamente se ingresa al menú principal y a la opción buscar – waypoints. Saldrá el listado de puntos existentes y el usuario decidirá si los deja, los modifica, borra algunos o todos. Según el modelo de equipo GPS habrá diferente cantidad de almacenamiento de waypoints. Algunos aparatos pueden guardar 250, 500, 1000, 2000 o más waypoints. Si la expectativa es tomar una gran cantidad de puntos se recomienda haber descargado los existentes, borrarlos del equipo y tener así espacio libre de almacenamiento.

Se recomienda también revisar desde el menú principal la opción Tracks. Un track es un trazo lineal que se almacena en el GPS al desplazarse con el equipo. Al ingresar a tracks habrá la opción de si se desea activar que se tomen tracks automáticamente o no. Los tracks son muy útiles para definir recorridos, caminos, senderos, linderos, etc. Según el modelo de equipo habrá capacidad de almacenar 20, 50, 100, 200 o más tracks. Cada track a su vez se conforma de una determinada cantidad de waypoints automáticos (son distintos a los waypoints que el usuario ha marcado uno por uno). Así, según el modelo habrán equipos con capacidad de memoria de tracks o Track log de 2000, 5000, 10000 o más waypoints de este tipo. Los tracks van a ocupar espacio de memoria y aparecerá un valor de porcentaje de track log. Un valor muy alto puede reducir el rendimiento del equipo por consumo de memoria. Si los tracks existentes se necesitan se deben descargar pues se recomienda en general limpiar la memoria de tracks y dejarla en cero (0) o 1%.

gps_tracks_setup

En el menú principal también aparecerá la opción Rutas. Si el usuario lo desea puede también eliminar o dejar las rutas preexistentes. A diferencia de los tracks que son trazos automáticos, las rutas son armadas por el usuario definiendo una secuencia específica de waypoints tomados. Según el modelo de equipo habrá un máximo de rutas que se pueden crear, por ejemplo 20, 50, 100, 200 o más rutas.

Desde el menú principal hay otros ítems opcionales que el usuario podrá configurar a su gusto que incluyen lenguaje, brillo y contraste de pantalla, colores, alarmas de proximidad entre otros.

TOMA DE UN PUNTO

Pantalla de satélites

Una vez calibrado y configurado el navegador nos dirigimos directamente a la pantalla de satélites o desde el menú principalsatélites. El sistema mostrará dos círculos con-céntricos con unos pequeños cuadros o símbolos numerados en su interior. Los círculos representan el cielo así: el círculo externo es el horizonte y el círculo interno es el cielo a 45 grados desde el horizonte. De esta forma el punto central es nuestro cenit o el punto del cielo justo encima de nosotros. Los números o símbolos en el cielo representan los satélites que en estos momentos están al servicio del navegador.

Con unas barras verticales que van creciendo en la parte inferior de la pantalla  el sistema indica cual es la recepción que se tiene de cada satélite. Se requiere haber tomado buena señal de al menos cuatro (4) satélites para tener una posición horizontal y altitudinal. Este proceso puede durar entre unos pocos segundos o unos pocos minutos si hasta ahora se está iniciando la jornada.  Si aún no hay posición, en alguna parte de la pantalla dirá “buscando satélites”.  Una vez hay satélites suficientes aparecerá un valor de precisión en metros, por ejemplo ±3m, ±4m, ±5m etc. Si ya hay un estimado de precisión significa que ya hay una señal suficiente para tomar puntos. Es lo que se denomina comúnmente como “estar amarrado a los satélites”.

gp_pantalla_satelites

Consideración de la precisión

El usuario debe esperar ahora que el error de precisión esté dentro del margen que le sirva de acuerdo a sus requerimientos, o sea, de acuerdo a la escala del mapa donde va a representar los puntos. Si el error no esta dentro de ese margen no debe tomarse el punto, no será válido.

Por estándar cartográfico se asume que el máximo desplazamiento de los puntos dentro de un mapa es de 1/2mm. Por ejemplo, en un mapa escala 1:25.000 un mm en el mapa representa 25 metros en el terreno, así que el error (1/2mm) será de 12.5 metros. Cualquier objeto ubicado en ese mapa estará en campo en esa posición o 12.5 metros a la redonda. Otro ejemplo, en un mapa escala 1:10.000 el error será de 5 metros. Esto significa que si la expectativa es tomar puntos para mostrarlos en escala 1:10.000 deben ser tomados con un error máximo de 5 metros.  En este caso si la cifra de error que esté arrojando el navegador es superior aún no debe tomarse el punto y si se captura no será válido para esa escala.

Como los navegadores llegan a tener como mínimo un error de 3 metros es la razón por la cual no sirven para hacer levantamientos en escalas detalladas como 1:5.000, 1:2.500 o mayores. Los puntos tomados con 3 metros de error servirán en ese caso como referencia para llegar al sitio pero no para la ubicación precisa de un árbol, un poste, una caneca, etc. Si se desea alta precisión se usarían entonces GPS submétricos. Es un error de principiantes empezar a tomar puntos sin considerar el error de precisión y peor aún, sin calibrar el equipo.

Marcar un punto

Una vez se tiene un error aceptable se procede a buscar la opción de marcar punto, en algunos equipos se puede hacer directamente con un botón del navegador y en otros a través del menú principal opción “marcar“. Al ingresar aparecerá una ventana donde se puede cambiar el nombre al punto, cambiar el icono o símbolo y por supuesto aparecen las coordenadas respectivas.  Si el usuario lo desea en esta misma pantalla podría asignar el punto a una ruta (opcional). En algunos modelos se puede ingresar información adicional. Al proceder con “OK” o “aceptar” el punto queda almacenado. Para confirmar que el punto ha sido capturado se puede dirigir al menú principalbuscar-waypoints y debe estar en la lista de waypoints tomados. En esta lista se puede ingresar en cualquier momento para editar el punto si se desea. Este el procedimiento para cada punto nuevo cada vez.

gps_marcar_waypoint

En muchos trabajos la toma de puntos debe ser realizada con agilidad y es común que no se cambie el nombre del punto y se deje la autonumeración que el sistema arroja. Sin embargo, con nombre dado o con número automático es recomendable siempre en toda jornada llevar una cartera de campo donde se anote la información adicional de cada waypoint como mínimo a modo de descripción (entrada finca, cruce camino, huellas, camping, etc).

PANTALLA DE MAPA

Bien sea pasando directamente a la pantalla de mapa o desde el menú principal – mapa, se podrá ver la ubicación en contexto de los puntos tomados con sus respectivos símbolos y nombres además de los tracks. Generalmente la ubicación actual esta representada por un triángulo o un pequeño vehículo en el mapa. El mapa de fondo es el que posea por defecto el navegador o un mapa que se le haya cargado al equipo. Según el modelo de equipo puede ser un mapa muy simple con apenas unas pocas referencias de ciudades y vías hasta sofisticados mapas con imagen satelital de fondo estilo Google Maps/Google Earth. Se podrá hacer zoom en el mapa con los botones de flechas arriba – abajo o menos -más. También habrá opción de paneo o arrastre de pantalla, escala, norte, velocidad, entre otros elementos.

gps_map

IR A UN PUNTO – PANTALLA DE COMPÁS

Todos los navegadores dan la opción de navegar hasta un punto almacenado. Para esto el usuario primero va a la página de satélites para confirmar que este con buena señal y un error aceptable. Es opcional si desea marcar la posición actual. Seguido se dirige desde menú principal a buscar-waypoints, se elige el punto al cual se quiere dirigir, se ingresa y aparecerán los datos de dicho punto. En la parte inferior de la pantalla se ve entre otras opciones el item “Ir a” o “Go to“, al ingresar a esta opción la pantalla cambiará automáticamente a la pantalla de mapa para visualizar el punto actual respecto al punto de destino. Ahora se procede desde el menú principal -a la opción compás, allí se visualizará una brújula y una flecha indicando la dirección a seguir para llegar al punto y un estimado de la distancia recta a recorrer. Para este procedimiento el equipo debe estar en posición horizontal, es decir, nivelado. El usuario estará apuntando o caminando en la dirección correcta sólo si la flecha esta señalando hacia arriba.

gps_compass

En algunos modelos, cuando se ha configurado la opción de alarmas de proximidad, el sistema emitirá un sonido o aviso indicando que se está cerca al punto de destino o puntos marcados.

Si se desea ir  unas coordenadas específicas pero aún no están cargadas como punto en el GPS se puede simplemente crearlo desde el menú – buscar waypoints – lista de waypoints; marcar uno arbitrariamente y luego editarlo en el listado o cambiar los datos de un punto ya existente en la lista. El nuevo punto se usará como punto de destino.

PANTALLA DE PERFIL ALTITUDINAL

Desde el menú principal – altímetro se podrá apreciar un gráfico altitudinal que va cambiando a mediad que el usuario cambia su posición/altura. Este gráfico es muy útil en especial en largos recorridos.

Gps_perfil_altitudinal

OTRAS HERRAMIENTAS Y JUGUETES

Tal como ha sucedido con la telefonía celular donde originalmente su función era la de llamadas y ahora cuenta con muchas funciones multimedia, internet y entretenimiento en general, así mismo han evolucionado los navegadores con opciones más allá de tomar puntos.

Entre otras herramientas figuran las siguientes:

Alarmas de proximidad, despertador, hora salida/puesta sol, cálculo de áreas, calendario, calculadora, cámara, linterna, radio, cronómetro, puntos de interés, agenda de direcciones, visor de imágenes, juegos y otros.

DESCARGAS

Hay varias formas para descargar la información almacenada en un navegador GPS. Si se trata de unos pocos puntos se puede hacer una simple transcripción de la lista de waypoints pero en general es mejor mediante software. Por supuesto se debe tener el cable USB o configuración Bluetooth para la descarga.

Entre los conocidos programas externos para GPS figura el clásico MapSource desarrollado especialmente para equipos Garmin, el programa GlobalMapper,  Basecamp, GPSBabel, EasyGPS y otros numerosos softwares. Las posibilidades de cada uno son diversas con opciones de descargar y convertir la información a formatos como dxf (CAD), shapefile (ArcGis), KML (Google Earth), entre otros.

Pero también los software de sistemas de información geográfica como ARCGIS y aplicaciones como el mismo Google Earth o SAS Planet poseen opción de conexión a receptor GPS para descargar directamente desde el aparato como se ve en las siguientes pantallas:

En Google Earth:

conectar_gps_en_googleearth

En SAS Planet:

conectar_gps_en_sasplanet

En ARCGIS:

conectar_gps_en_arcgis

En ocasiones la información del GPS es descargada en formato .gpx. En versiones recientes de ARCGIS se puede convertir dicho archivo a shapefile o feature class desde una caja de herramientas para tal fin:

convertir_GPX_en_arcgis


Rodolfo Franco, Ingeniero Forestal, Especialista SIG. Docente.


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