Rtx y Rtk – los métodos de corrección GNSS

En la aparición de los receptores GPS profesionales debido a las restricciones, geometría y configuración del sistema satelital, la precisión que se podía alcanzar era de metros en su desarrollo cómo equipos autónomos o independientes.

Si se quería tener precisión, para ser utilizados en topografía en la medición de bases de replanteo o puntos de control con una calidad centimétrica había que recurrir a las mediciones estáticas y realizar un postproceso. Un método que al menos se utilizaban dos receptores, uno se quedaba como fijo haciendo de base durante toda la jornada de medición y el otro, el que hacía de móvil se movía con tiempos largos de posicionamiento. Con la recogida de las numerosas observaciones en un ordenador se hacia el procesamiento para disponer de las coordenadas precisas. Como ejemplo en los que participé en mis inicios de la actividad profesional en los años noventa del siglo pasado fue su utilización en la obtención de las bases para las trazas de los ferrocarriles de alta velocidad y alguna autovía.

Al tiempo se usaron los postprocesos cinemáticos en los que se seguía usando un equipo como base y con el móvil se iban midiendo puntos en los que ya se acortaba su tiempo de medición a algo menos de un minuto, pero se podía apagar o perder el rastreo de satélites.

Un poco antes del siglo XXI se desarrolló el método RTK. A la pareja de base y móvil GPS se le añadió una radio UHF, con lo que ya había una comunicación entre ellos.

El sistema consistía en que la base transmitía sus observables al equipo móvil que con su software de gestión y medición era capaz de calcular en tiempo real y en segundos las coordenadas.

Fue toda una revolución en los finales del siglo XX ya que la estación total quedó relegada a los trabajos de interior o de mucha precisión. Con gran efectividad.y productividad se podían medir grandes extensiones de terreno. En una obra de varios equipos de topografía GPS, se compartía la base con lo que se unificaban las calibraciones, sistemas de coordenadas y se lograba una homogeneidad y supresión de errores. Bastaba con poner a un móvil el mismo canal y frecuencia de una radio compatible que la base. No obstante había que tener cuidado y comprobar que la base a la que se hacía conexión era la correcta ya que por la inmediaciones podía haber otra base emitiendo, conectarse equivocadamente y no tener coordenadas buenas.

Recuerdo en la venta de unos equipos para una urbanización de Paracuellos del Jarama en Madrid en las que nos decía que no funcionaban bien los GPS. Descubrimos que se solapaban con el gran numero de GPS que había en la construcción de la T4 del aeropuerto de Barajas.

En otra ocasión con dos parejas de GPS distintas separadas a más de 50 km también se confundían las señales. A la hora de los test preventa los configuraba con la misma frecuencia y en este caso estos modelos disponían de una radio de gran potencia. No imaginaba que a esas distancias se acoplarian.

Fueron momentos que se buscaba compatibilizar las dos clases de radios que había en el mercado SATEL y TRIMTALK para utilizar la misma base aunque fuera de distinta marca. Es algo ya superado. Por mi parte tuve una colaboración notable en lograr esto en una de las empresas comercializadoras en las que trabajé ya que era una ventaja competitiva y la posibilidad de colocar nuestros equipos en las obras. Eran los tiempos de cuando se construía todo y en todos los sitios en el primer decenio de este siglo.

Mas tarde se empezaron a universalizar los datos móviles, GPRS, 3G, 4G y ahora 5G en combinación con la instalación de las redes de estaciones de referencia GNSS tanto del instituto Geográfico Nacional como de algunas organismos autónomos y casas comercializaras. Ya no era necesario llevar un equipo base en trípode, bastaba con conectarse vía internet a estas bases y así obtener precisión centimétrica.

Se empezaron a adaptar las bases para equipos móviles y así tener dos equipos funcionales.

Y ahora tenemos la banda L a la que conectarse directamente si el hardware está habilitado. Su potencial es increíble porque tras un breve periodo de inicialización se tiene precisión centimérica en cualquier parte del mundo. En Trimble es conocido como RTX y está definido como un servicio de corrección GNSS el cual en tiempo real permite a los usuarios obtener posiciones geodésicas mediante correcciones mediante comunicación satelital o internet, en todo el mundo sin necesidad de infraestructura terrestre como redes celulares, radios o módems, y sin utilizar estación base.

Desarrollando el argumento, Trimble RTX utiliza datos satelitales y atmosféricos en tiempo real de una red mundial de estaciones de seguimiento continuo (CORS), junto con un modelo ionosférico altamente preciso y de complejos algoritmos para generar las correcciones diferenciales. Estas correcciones son luego transmitidas a los usuarios de receptores móviles GPS/GNSS a través de un sistema de satélites geoestacionarios y/o Internet, que son utilizadas para mejorar la precisión de sus mediciones en campo. Dichas correcciones son multiconstelación (GNSS), es decir aplican a los distintos sistemas disponibles a nivel global como GPS, Glonass, Galileo, BeiDou (Compass), entre otras de uso regional como QZSS (Japón).

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¿Qué es un mapa? ¿Una foto?

La pregunta es una reflexión que se hace David Nogué en leconomic.cat
Comenta que los organismos públicos, ejércitos y demás entes que trabajan con mapas los utilizan anticuados. Ha habido guerras que se han perdido porque la información que arrojaban para tomar decisiones eran erróneas, con lo que tenía la consecuencia que no fueran las acertadas.
Como ejemplo pone la guerra de Chechenia de cuando los rusos la invadieron. Ellos iban con gran confianza porque años atrás como gran superpotencia se habían cartografiado todo el mundo conocido, con gran detalle sobre los lugares que podían tener interés geoestratégico.
La geoinformación no era la misma, ciertos elementos ya no existían, se habían modificado o eran nuevos. Además los chechenos fueron intercambiando el nombre de los municipios y cambiado el sentido de las calles. Todos estos motivos les inundaron de incertidumbres sobre el campo de batalla y perdieron la invasión.
Quizás algunos de vosotros ahora dirá que con las nuevas técnicas informáticas y cartográficas del siglo XXI no pasaría. Que un satélite.y la inteligencia artificial hacen todo el proceso cartográfico. Lamento comunicaros que hay que seguir haciendo el mapa aunque sea digital. Que si, se tarda menos tiempo que en los noventa, pero hay que seguir haciéndolo.
Y claro está si nos tomamos una foto con cinco años, otra con veinte y así sucesivamente cuando vamos teniendo mas edad y se notan los cambios ¿Por qué no hacerlo con un mapa?
¿Y la foto en cartografía de la pregunta del título del articulo que es?  Es una foto que interpreta la realidad en un determinado instante de una zona geográfica.
Y por mucho que haya bases cartográficas, bibliotecas de elementos, inventarios con coordenadas publicados en internet o empresas que los ofrecen.. son de un momento, es ese instante en el tiempo.
No es valido si son de años atrás y ahora se quiere hacer un análisis. Hay que visitar el campo, utilizar metodologías e instrumentos topográficos para su medición y captura adaptados a las precisiones y necesidades de ese plano, mapa o levantamiento 3D como producto geomático para la toma de las decisiones , naturaleza del proyecto o trabajo.

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¿Cuánto vale la Geomática barata?

Recientemente tuve una situación que me ha hecho reflexionar y escribir esta artículo sobre ello. El título ya ofrece una buena pista.
Un profesional de la topografía que trabaja en una empresa de construcción me pidió oferta para un GPS. Como siempre, le hago una pequeña entrevista para conocer en que tipo de trabajos va a emplear el instrumento topográfico que desea comprar, quienes lo van a utilizar y el tiempo de uso. aparte de otras como es su experiencia, conocimientos de topografía y presupuesto que suele ser en su mayoría muy bajo.
Con todo ello le preparo la oferta detallando los componentes que según mis años de trabajo estimo que va a necesitar para acometer sus proyectos de medición y replanteo con éxito.
A la cotización le adjunto hojas de características de los productos y procedo a hacer seguimiento de la oportunidad  en las semanas siguientes.
Finalmente su empresa toma la decisión y se decantan por un equipo de un fabricante más económico, de precio mucho más bajo.
Al cabo del tiempo este profesional me llama preguntando que como puede calcular un parámetro de este equipo.
Le contesto de forma amable y tranquila que no soy experto de esos equipos y que recurra al soporte postventa si lo tiene el distribuidor al que ha comprado el GPS.
Este tipo de pregunta la he tenido en otras ocasiones y ocurre con una mayor frecuencia cuando el profesional ha adquirido un equipo económico, barato, de segunda mano o que ha dejado de distribuirse en su ámbito de trabajo.
Un precio inicial alto en la adquisición de un equipo topográfico es como el árbol que no deja ver un bosque maravilloso. Es en el árbol en el que el jefe de compras de una empresa se fija y el profesional que lo va utilizar no sabe o no tiene intención de venderle que el de mayor coste inicial es el ideal.
Hay múltiples beneficios en la compra de un equipo de reconocimiento mundial, testado y a la vanguardia en vez de un equipo económico. Entre ellas voy a enumerar diez.
    • Soporte postventa: Para mí una de la más importantes porque siempre surgen dudas, fallos y formas de utilización que se desconocen. Lo ideal es contar con la asistencia de un profesional con años de experiencia y formación actualizada. Ello lleva al técnico a ahorrarse tiempo, frustración y emociones negativas en saber como funciona la solución ante los problemas que puedan surgir y que se acomete con un aprendizaje autodidacta que le quita tiempo de su expertise o de hacer otras cosas y que puede ser erróneo.
    • Vanguardia: El equipo está con lo más innovador, dispone de la ultima tecnología, con lo que se pueden acometer proyectos de medición o replanteo antes impensables por los obstáculos que los hacían impensables.
    • Extras incluidos: Un mayor número de opciones o componentes que permiten hacer en menor tiempo un mayor número de proyectos. Llegar donde otros equipos no lo hacen o incluso actualizar los datos del proyecto in situ ante los frecuentes cambios de una obra viva.
    • Funcionales: Dispositivos testados por un equipo de profesionales en medición que previamente los han probado con lo que se ha podido analizar donde pueden estar los fallos en productividad, ergonomía o utilización.
    • Fiabilidad: Componentes electrónicos con un trabajo hasta la extenuación en bancos de pruebas emulando situaciones complicadas, reiteradas o de mal uso.
    • Calidad de fabricación: Las piezas no son endebles, mero «plástico» que no está preparado para su utilización en condiciones adversas. Un equipo topográfico tiene que estar pensado para trabajar en campo, en entornos adversos en cuanto a climatología o naturaleza de una obra. No están hechos para la mesa de un consejo de dirección.
    • Completa integración: Las piezas y componentes están pensadas y desarrolladas para un conjunto que tiene que asegurar su trabajo en campo en cuanto a duración de las baterías, ergonomía, calidad y productividad de todos ellos ello funcionando a la vez. Lo que es un reloj suizo. Los equipos económicos suelen ser una sucesión de integración de componentes de distinta naturaleza y que no se han testado convenientemente. Temperaturas internas altas, componentes no instalados convenientemente o baterías de baja calidad provocan fallas que en muchas ocasiones no son por el entorno.
    • Menor costes en reparación: Un equipo fiable con componente de calidad y duraderos consiguen reducir las reparaciones y por lo tanto los tiempos de inactividad.
    • Certificaciones: Este punto hace unos años era desconocido para mi y lo daba por descontado cuando un equipo se ponía a la venta. Hace poco me enfrenté a ello porque un dispositivo tuvo un retraso de varias semanas en su comercialización en la Unión Europea. Hasta que no fueron aprobadas las certificaciones de seguridad, permisos de software y pruebas en sus componentes el fabricante no lo puso a la venta.
    • La decima te la dejo a ti como profesional y lector de la geomática. Seguro que tienes más de una razón para adquirir un equipo que no todo sea el precio que es alto al inicio pero barato en el transcurso de la vida útil de la herramienta topográfica.
Quizás la primera objeción sea que el precio de los proyectos por los que hay que competir son muy bajos y no permiten una inversión alta. Y un alquiler reduce las ganancias ya de por si exiguas. Lanzo la siguiente reflexiones ¿Cómo ingeniero experto en mediciones hay que competir por trabajos baratos? ¿Por qué son baratos estos trabajos?

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¿Qué hay dentro de un GPS ROVER topográfico?

Los receptores GNSS, o como vulgarmente los conocemos GPS, a día de hoy son herramientas básicas en el coche de un topógrafo. Todo profesional de la captura de coordenadas con precisión que se precie de ello los conoce y utiliza con regularidad.

Pero un GPS no es solo un conjunto de plástico, placas electrónica, tornillos y metal que recibe señales de los satélites y por arte de magia o por unos seres pequeñitos muy listos que viven en su interior devuelven unas coordenadas y el valor de la precisión.

El sistema GNSS – GPS es un conjunto de satélites, estaciones de control, receptores, estaciones fijas de referencia y software que consigue obtener coordenadas con distintos grados de precisión en cualquier parte de La Tierra que no obstaculice la señal de los satélites.

¿Qué es lo que realmente hace que un receptor GPS topográfico obtenga coordenadas?

Lo que realmente le hace reconocible es la antena, ya que es lo que hace su diseño. Las antenas más utilizadas son las del tipo parche que no es más que un pequeño cuadrado de cerámica en medio de un plano de tierra. Tienen algunas variaciones que dan solución a la recepción, exclusión de valores extraños, multipaths y ahora que sigan funcionando aun estando inclinados.

Para recibir todas las bandas y señales de las múltiples constelaciones de satélites las antenas son construidas con varias placas apiladas que buscan recoger todas las frecuencias posibles.

Los satélites para optimizar la energía que consumen en su funcionamiento para enviar las frecuencias lo hacen a la menor potencia posible, con lo que llegan a los receptores siendo muy débil. Para ello la tecnología con la que está conformado el GPS lleva amplificadores de bajo ruido que actualmente logran que incluso se pueda medir en zonas de espesa cobertura forestal.

El spoofing o suplantación de identidad es un elemento que con el desarrollo de la guerra electrónica hay que tener en cuenta con lo que se emplean filtros hardware para evitar estas interferencias.

El Sol es otro inconveniente para el buen funcionamiento de un GPS, su actividad en forma de tormentas solares provoca anomalías en las señales de los satélites que llegan incluso a inutilizarlos. En las construcción de los nuevos GPS inteligentes se mitigan estos efectos. No obstante desde aquí invito a su consideración visitando alguna web o suscribiéndose a las alerta porque puede arruinar jornadas de trabajo.

Mascara de elevación, plano de tierra, variación del plano de tierra y centro de fase también son importantes en el diseño y construcción de una antena ya que podrán permitir el rechazo de las señales rebotadas (multipath) y las mediciones inclinadas.

Lo que más se aprecia a la vista de un receptor GNSS es su diseño, siendo redondo, cuadrado, como una bala, zanahoria,.. Los fabricantes han intentado dar solución con estas formas al desafío en su uso intenso en terrenos abruptos donde se puede enganchar con la vegetación, ser incomodo para subir o bajar un talud,.. Todo ello en conjunción con el alojamiento de las baterías, la placa bluetooth, cámaras, radios y módulos WIFI. Un reto que busca la mayor miniaturización del conjunto y hacerlo lo más cómodo, liviano y competitivo en el mercado sin perder su eficacia.

El «envase» de los componentes de la antena tiene que salvaguardarlos de caídas, polvo, agua, humedad y las vibraciones del golpeo continuo en la materialización de los puntos con el jalón. Así en las hojas de características de un modelo de calidad el fabricante indica la altura de caída, el numero de veces que se puede caer en una superficie dura de hormigón y los niveles de protección y vibración que soporta.

El número de canales que posee una placa GPS es una de sus características necesaria, aunque no es tan importante la cantidad como su calidad.

A nivel genérico cada canal es ocupado por una frecuencia de las que proporciona un satélite.

Desde el punto de vista del marketing ha habido una competición por indicar el número de canales más alto, para dar la sensación que es mejor. No obstante hay otros condicionantes como su capacidad mutlconstelación, mitigación de multipath, interferencias y corrección de los efectos ionosféricos.

A mayor capacidad de tener en cuenta estos parámetros mayor costo es el del sistema. Hay soluciones de coste bajo que utilizan tecnología antigua o bien no tienen capacidad de mitigar las características anteriores aunque indiquen un gran número de canales.

La placa es el corazón del sistema GNSS, la que hace funcionar la posibilidad de obtener coordenada con precisión en la marca que se está ubicando. La placa base está compuesta de un ASIC (application-specific integrated circuit), IMU en la mas nuevas junto con elementos microelectrónicos para la medición de la aceleración e inclinación.

Las placas por tradición han sido construidas por un número limitado de fabricantes para sus equipos o bien las vendían en formato OEM a terceros integradores. Hoy en día un número mayor de integradores están construyendo sus propias placas.

El circuito integrado de aplicaciones específicas es muy pequeño, actualmente mide 10×10 milimetros y dispone de millones de puertas que cada vez son más por la ley de Moore. El coste de fabricación del circuito integrado es bastante alto, con lo que los fabricantes de prestigio disponen de la ultima versión con mayores capacidades.

Para desarrollar las puertas con una gran potencia y el menor coste de energía posible se utilizan lenguajes de programación muy avanzados, siendo también una seña de identidad para los fabricantes que invierten en investigación y desarrollo para disponer de los receptores GNSS con la tecnología más innovadora.

Los motores gps o de posicionamiento tienen que estar habilitados para discernir la coincidencia de señales y generar una replica local con la que se ha transmitido. Una replica de la portadora y el código transmitido que debe debe de estar alineada en tiempo y frecuencia con la recibida.

Debido al incremento de satélites, potencia y velocidad en el procesamiento, la componente ASIC de la placa GPS ha tenido que evolucionar. Una progresión en reducir su tamaño y aumentar su operabilidad. Es por ello que puede haber receptores más antiguos que aunque puedan ser multiconstelación no son capaces de gestionar todo el potencial de las señales actuales.

Quien realmente hace la corrección en las mediciones aplicando los sesgos de código, reloj y orbita con los diferenciales RTK y PPP el el motor GPS en conjunción con el ASIC

Es necesaria una alta capacidad de procesamiento de la alta cantidad de señales de los satélites, para ello los motores GPS tienen que estar preparados para ello ya que actualmente se hacen cálculos de diez posiciones por segundo (10 hz). Incluso los receptores de alta gama son capaces de hacer cálculos mayores. Disponer de un buen motor GPS diferencia al GPS y para los de bajo coste es todo un desafío.

En el campo de los profesionales hay un error de concepto en el que se piensa que los equipos GPS que hacen referencia traen directamente las coordenadas, cuando lo que traen son posiciones del estado del reloj, orbita, datos de modelo ionosférico. Es el software de campo el que hace este cálculo con los parámetros anteriores.

La tecnología geoespacial avanza y con ello los GPS móviles. Decir lo que posee un receptor móvil actualmente es hablar de cámaras integradas, bluetooth, wifi, modem 4G, iMU, giróscopos electrónicos y acelerómetros.

El articulo lo he escrito basándome en el propio de la revista digital XYHT https://www.xyht.com/gnsslocation-tech/part-one-whats-inside-your-gnss-rover/

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GTD, una filosofía para organizarse y disfrutar de la vida.

Semanas atrás, en una de las conversaciones que mantengo asiduamente con una madre de dos hijos, felizmente casada, autónoma y que la pende mía le ha llevado a reinventarse, me decía que está sobrepasada por el trabajo y aunque comparte con el marido,  las tareas del cuidado de los niños y de la casa, también está agobiada en este aspecto.
Llega todos los días a la noche cansada como si hubiera tenido mil batallas en el día. No tiene tiempo para ella y ya menos por supuesto ir a lo que hacía antes del 2020, paseos por los alrededores de su casa o el gimnasio.
Además en su mesa de trabajo no cabe ni «el pelo de una gamba», cuando antes se veía que es de color blanco.
Si, yo soy uno de los que se fija en la mesa de trabajo de una persona, que dependiendo de como la tenga, es un síntoma claro de su carácter organizativo y de la forma de afrontar las tareas.
En mi caso, me gusta tener todo colocado lo máximo posible y tener la mesa despejada al finalizar una actividad ya que me permite tener la cabeza libre ante los estímulos que suponen «una montaña de objetos» que no están en el sitio que les tengo dedicado.
Le hablé del GTD (Getting Things Done) que se ha traducido al español como «Organízate con eficacia» .
Adopté esté método hace ya mas de diez años por la facilidad que supone guardar todas las actividades, recordatorios y tareas de un forma estructurada y no mantenerlas en la cabeza mas que lo justo.
Ahora soy de los que piensa que hay tiempo para todo y nuestro espacio personal tiene que estar acotado en contemplar como anochece  todos los días, hobbies y más que nada disfrutar de la vida. Trabajamos para vivir ya que si lo hacemos al revés, nuestra existencia carece de sentido.
Estoy tranquilo porque todas las actividades están guardadas y accesibles en el momento que las necesito.
Pero su implantación no es sencilla, más que nada porque es una filosofía de llevar la vida y el trabajo. Primero hay que saber realmente hacía donde nos queremos enfocar y después ir asignando todas las actividades a los segmentos en acciones, seguimientos en espera  y la «nevera» de tal vez, algún día.
En GTD es importante tener «una bandeja» de entrada donde echar todo para no tenerlo en la cabeza dando vueltas para después aclararlo, si merece la pena hacer algo con ello si está dentro de mi hoja de ruta y en que momento.
Por mi actividad comercial en la Geomatica y Topografía requiere de una gran valor la bandeja de en espera y seguimiento. Son innumerables los proyectos en la venta y organización del dia a día que necesitan de una decisión o acción de otra persona para continuarlos.
En mi experiencia una que lo puse en funcionamiento y dedicándose a organizar unos minutos diarios, mi productividad aumentó, la cabeza se aclaró y mi pesadez mental (mi kriptonita) disminuyó. Mi calidad de vida es mayor y tengo tiempo para disfrutar y avanzar en mi crecimiento personal.
Y ahora al final de este artículo comento la herramienta para aplicarlo. Antes de comprar o pedir  una herramienta hay que saber para que vale, que vamos a hacer con ella.
Desde una simple libreta, archivador con apartados o ya recurriendo a Evernote, OneNote o aplicaciones concebidas expresamente para usar GTD todas son válidas
Si quieres saber como lo llevo aplicando todo este tiempo te recomiendo leer los artículos que ya escribí en su día sobre esta filosofía de organización:

Como uso GTD en Evernote para mis tareas

La organización del Geomático con GTD, mi experiencia.

Y el libro de referencia a este método de productividad sin stress es:

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