Comparativa Altimatria Nivelacion GPSxGeoide 2010

7/26/2019 Comparativa Altimatria Nivelacion GPSxGeoide 2010

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COMPARATIVA ALTIMETRA GPS+GEOIDE

EGM08 FRENTE A NIVELACIN GEOMTRICA

EN OBRA LINEAL

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DEPARTAMENTO DE INGENIERA CARTOGRFICA Y DEL TERRENO

PROGRAMA DE DOCTORADO: CIENCIA Y TECNOLOGA DE LAINGENIERA GEODSICA Y CARTOGRFICA

ESC!ELA POLITCNICA S!PERIOR DE VILA"!NIVERSIDAD DE SALAMANCA#

T!TOR: ALFONSO N$%E&'GARCA DEL PO&O

AL!MNO: MODESTO BLANCO DA&

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()*, ), C-(.,(*)-

ndice de Figuras............................................................................................................................3

ndice de Tablas.............................................................................................................................3

1.Introduccin................................................................................................................................4

2.Antecedentes...............................................................................................................................4

3.Datos de entrada..........................................................................................................................5

4.Metodologa ...............................................................................................................................5

5.Resultados...................................................................................................................................

5.1.!ost"roceso #!$................................................................................................................

5.2.%o&"arati'a alturas orto&(tricas....................................................................................1)

5.3.%o&"arati'a ondulacin del geoide.................................................................................11

5.4.%o&"arati'a coordenadas se*ales #!$ del I#+.............................................................12

,.%onclusiones.............................................................................................................................13

,.1.Res"ecto al "ost"roceso...................................................................................................13

,.2.Res"ecto a la co&"arati'a alturas orto&(tricas...............................................................14

,.3.Res"ecto a la co&"arati'a ondulacin del geoide...........................................................14

,.4.Res"ecto a la co&"arati'a coordenadas #!$ del I#+...................................................14

,.5.Resu&en conclusiones.....................................................................................................14

-.ibliogra/a...............................................................................................................................15

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()*, ), F*/Fig. 10 Ma"a de situacin de la ona de actuacin........................................................................5

Fig. 20 Dis"osicin lneasbase #!$...............................................................................................,

Fig. 30 neasbase conein a &arco re/erencia............................................................................,

Fig. 40 staciona&iento en se*al +A! n 24 6inea 137 "8. 153. de +611)..............................-Fig. 50 %o&"arati'a di/erencias alturas orto&(tricas eica 9 To"con /rente RD+A!.............1)

Fig. ,0 %o&"arati'a ondulaciones de geoide &odelo #M):RD+A! /rente obser'aciones

#!$6RD+A!.............................................................................................................................12

Fig. -0 Ma"a cur'as de ni'el de ondulacin geoide #M):RD+A!.....................................12

()*, ), T5Tabla 10 Resultados de 'ectores lneasbase To"conTools con RM$..............................................

Tabla 20 %oordenadas 9 des'iaciones t"icas esti&adas "or eica #eo;//ice..............................a de ser /iable 9 "recisa7

"ero "or el contrario es lenta7 "udi(ndose tardar en /uncin de la "recisin reBuerida 465 das enel traba>o de ca&"o "ara una obra lineal de 15 8&. !or otro lado el desarrollo de las redes#+$$ tanto en densi/icacin geogr?/ica co&o en eactitud de las coordenadas de re/erencia7 9sobre todo la introduccin de nue'os &odelos de geoide &?s densos7 "recisos7 9 ada"tados aldatu& 'ertical o/icial7 "er&iten obtener alturas orto&(tricas de "recisin raonable en tie&"os&ucCo &?s cortos Bue la ni'elacin geo&(trica con'encional7 al &is&o tie&"o Bue se instaurala red de bases de re"lanteo "lani&(trica.

n este traba>o7 e&inente&ente "r?ctico7 se "retende e'aluar la alti&etra obtenida "or&(todo #!$ondulacin geoide7 co&o alternati'a a la ni'elacin geo&(trica cl?sica7 en unaobra lineal. !ara ello se utilia un tra&o de la Red s"a*ola de +i'elacin de Alta !recisin@RD+A! de unos 15 8& co&o re/erencia "recisa de alturas orto&(tricas @E 9 sobre las

se*ales de este tra&o7 es"aciadas 1 8&7 se Cace un le'anta&iento est?tico #!$ en "ost"roceso7si&ilar al Bue se realiara "ara instaurar una red de bases de re"lanteo en una obra lineal7 "araobtener alturas eli"soidales @C Bue >unto con la ondulacin del geoide @+ "ro'eniente del&odelo de geoide #M) escalado "or el I#+ @#M)6RD+A!7 nos "er&ite obtener unsegundo >uego de alturas orto&(tricas HGPS C#!$G +#M).

a co&"arati'a de a&bas alturas orto&(tricas o/rece resultados "ro&etedores7 con unadi/erencia absoluta &edia de 4. c&7 des'iacin t"ica de ).5 c& 9 lo &?s i&"ortante7 unadi/erencia relati'a &edia de 4., && "or 8& @4., ""& 9 di/erencia relati'a &?i&a de 1 c&

"or 8& @1) ""&.

26 A(.,,),(.,!ara "oder conseguir alturas orto&(tricas de calidad a "artir de &ediciones #!$ sin utiliar

ni'elacin geo&(trica cl?sica7 es necesario "or un lado una altura eli"soidal de la &?i&a"recisin7 Bue se "uede obtener dentro del rango de 1 c& en di/erencias relati'as sin &?s Buea"licar las t(cnicas de &edicin #!$ adecuadas.

!or otro lado se necesita una ondulacin del geoide ta&bi(n de la &?i&a "recisin Bue"er&ita conectar las alturas eli"soidales con las alturas orto&(tricas o/iciales. Dentro de estalnea7 a /inales del a*o 2))< el Instituto #eogr?/ico +acional @I#+ Ca "ublicado un nue'o&odelo de geoide @%entro de ;bser'aciones #eod(sicas del I#+6$"ain7 2))ust?ndolo al $iste&a de Re/erencia Hertical en s"a*a &aterialiado "or RD+A!7&ediante un a>uste de &ni&a cur'atura a 13.-)) se*ales RD+A! con doble >uego de alturaseli"soidal 9 orto&(trica. +o se trata "or lo tanto 9a de un &odelo de geoide gra'i&(trico7 sino&?s bien un con>unto de ondulaciones geoidales Bue relacionan el eli"soide de re/erencia con eldatu& 'ertical o/icial. as "rinci"ales 'enta>as res"ecto al antiguo IR#;illa.

RD+A! est? co&"uesta "or 25.))) se*ales con se"aracin &edia de 1 8&7 abarcando unos

1.)))7 &?s otros 34)) 8& en 34 nue'as lneas Bue constitu9en el "ro9ecto de densi/icacindesde el 2))7 con el ob>eti'o de Bue ningKn "olgono su"ere los 4)) 8& de "er&etro. a red

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Ca sido obser'adas con t(cnicas de ni'elacin geo&(trica de alta "recisin con tolerancias de1.5 L8 &&. !ara el a>uste del geoide se Can utiliado 12.3)) "untos &edidos con #!$ est?ticocon obser'aciones &edias de 1)J7 &?s 1,4 "untos de la a&"liacin de RD+A!7 en los Bue se&ide 1 "unto cada 5 8& con obser'acin de 3)J. Ta&bi(n se inclu9en unos 25) "untos con ,Coras de &edicin "rocedentes del a"o9o de ni'elacin de R#+T.

a e'aluacin de la "recisin se lle' a cabo sobre 1 se*ales en 11 lneas de la a&"liacinde RD+A! no incluidas en el a>uste del &odelo #M):RD+A!. a "recisin absoluta@eactitud obtenida es de 3. c& 9 la "recisin @relati'a es de 2 ""& @2 &&8&. l "resentetraba>o ser'ir? co&o una e'aluacin a*adida a este &odelo de geoide.

36 D.- ), ,(.) Alturas orto&(tricas de re/erencia "rocedentes de RD+A!7 de la lnea 13 Hillare>o6

$ego'ia.

Alturas eli"soidales obtenidas en ca&"o &ediante t(cnicas #!$ est?tico.

;ndulaciones de geoide "rocedentes de &odelo geoide #M):RD+A!.

46 M,.-)-5-/Inicial&ente se elige la lnea de ni'elacin 13 Hillare>o6$ego'ia7 "or estar dentro de %astilla

9 en 9 "ertenecer al gru"o de a&"liacin de RD+A! Bue no se inclu9 en el a>uste delgeoide7 de &odo Bue sir'a "or un lado de e'aluacin del error absoluto del &odelo de geoide 9a la 'e de re/erencia relati'a de alta "recisin @alturas orto&(tricas con "recisin de deci&a de&il&etro "ara la co&"arati'a de alturas orto&(tricas. Dentro de la lnea se escoge el tra&ointer&edio de 1, 8& entre las se*ales n 24 @"8. 153. de carretera +611) 9 n 43 @"8. 1,


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n este tra&o se obser'an 14 se*ales +A!7 a una distancia &edia de 1 8&7 desesti&ando lasse*ales 2, 9 33 "or tener ?rboles 9 un cartel de&asiado cerca Bue ocultan Corionte de sat(lites.l tra&o inclu9e 4 se*ales &edidas "or el I#+ con &(todos #!$ est?tico con tie&"os de 3)J 0n 247 3)7 37 43. os estaciona&ientos #!$ en las se*ales +A! realian con la &is&a&etodologa Bue se utiliara en la instauracin de una red de bases de re"lanteo en obra lineal7utiliando 3 rece"tores #!$ de doble /recuencia en "aralelo7 de &odo Bue sie&"re se /or&en

tri?ngulos Bue "er&itan un a>uste 9 redundancia en los resultados "ara tener un cCeBueo 9detectar "osibles errores en alguna lneabase. a dis"osicin esBue&?tica de las lneasbase se"uede 'er en la /igura 27 siendo los tie&"os de obser'acin &ni&os de 3)J "ara las lneas basede 2 8& 9 15J "ara las lneasbase de 1 8&. $e eligen estos tie&"os co&o un co&"ro&iso entrela "recisin 9 la ra"ide7 a &a9ores tie&"os de obser'acin se &e>ora la co&"onentealti&(trica de los 'ectores @lneasbase #!$7 Bue es la co&"onente &?s i&"recisa 9 a la 'e laBue &?s interesa en este caso7 "ero ta&bi(n se busca ra"ide en las &ediciones7 9 dado Bue el/actor at&os/(rico @tro"os/era e ionos/era Bue &?s a/ecta a las cotas #!$ se considera id(nticoa estas distancias tan cortas.

!ara conectar de &odo absoluto al &arco de re/erencia TR$< con alturas sobre el eli"soide#R$) se &iden las se*ales etre&as 24 9 43 con obser'aciones #!$ si&ult?neas de &?s de 1Cora de duracin contra las estaciones RIAN @Riaa 9 $#HA@ $ego'ia de la Red #+$$ de%astilla 9 en7 distantes 3)644 8& 9 21635 8& res"ecti'a&ente de a&bas se*ales7 co&o se

"uede obser'ar en la /igura 3. stas estaciones tienen coordenadas a>ustadas a la Red R#+$$

del I#+ con una des'iacin t"ica de 61 && en "lani&etra 9 63 && en alti&etra. A su 'eel a>uste con la Red R#+T de la Red %9 e'aluada en distintos '(rtices es in/erior a 62c& en las 3 co&"onentes.

,

Fig. 2: Disposicin lneasbase GPS

Fig. 3: Lneasbase conexin a a!co !e"e!encia


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Todas las &ediciones de ca&"o se realian en 1 da @ Coras7 el lunes < de agosto de 2)1)7utiliando las rese*as de RD+A! "ublicadas "or el I#+ "ara encontrar las se*ales7 co&odetalle se &uestra el estaciona&iento en la se*al n 24 @/igura 47 a tener en cuenta Bue el "unto3< estaba ligera&ente a"lastado 163 &&.

l "ost"roceso de los datos #!$ se realia con 2 so/t=ares di/erentes7 el #eo;//ice '.- deeica 9 el To"conTools '.-.51 de To"con7 de &odo Bue Ca9a una co&"robacin7 9a Buegeneral&ente cada so/t=are7 9 sobre todo en co&"onente alti&(trica7 a"lican criterios distintos.n este caso los "ar?&etros co&unes de "rocesa&iento de lneasbase son0

6Ongulo de ele'acin de 1)7 e/e&(rides "recisas7 slo datos #!$.

6Frecuencia 17 127 segKn distancia inter'alo de &uestreo 15J.6Modelo tro"os/(rico Eo"/ield@eica 9 +iell@To"conTools &odelo ionos/(rico auto&?tico

6%alibraciones de antena absolutas.

l a>uste de las lneasbase se Cio de 2 &odos7 inicial&ente a>ustando la subred eterna conlos etre&os 247437 asignando a las estaciones $#HA7RIAN des'. t"ica de 2 && en "lani&etra9 5 && en alti&etra7 "ara una 'e a>ustados las se*ales 247437 a>ustar la subred interna. lsegundo &odo /ue a>ustando la subred eterna 9 la interna a la 'e7 co&"robando Bue lasdiscre"ancias entre los dos &odos eran de 162 && en las 3 co&"onentes.

-

Fig. #: $stacionaiento en se%al &'P n( 2# )Linea *13+ p,. 1-3.* de &)11


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6 R,5.)-

616 P-.9-,- GPS

os resultados de los 'ectores lneasbase con eica #eo;//ice sie&"re son de&asiadoo"ti&istas7 con des'iacin t"ica de 1 && en alti&etra7 &ientras Bue con To"conTools son &?s

realistas7 siendo de 2 a && @RM$


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resultados. n este caso lo &?s i&"ortante es Bue la consistencia interna de la red @di/erenciasrelati'as se &antenga en cada so/t=are.

as alturas orto&(tricas @E &ostradas en las tablas est?n calculadas sin &?s Bue restar laondulacin del geoide #M):RD+A! a las alturas eli"soidales 0 HGPS C#!$ G +#M).DicCa ondulacin se obtiene a "artir de las coordenadas "lani&(tricas con el "rogra&a !A# delI#+.

e&"lo7son de 4., ""& @&&8& en "ro&edio7 con una des'iacin t"ica de 2.- ""& 9 una di/erencia&?i&a de o de 1 c&8& en todos los casos 9 Bue a &a9ordistancia &e>or es la "recisin relati'a de la ni'elacin #!$geoide.

636 C-9.*; -()5*7( ),5 /,-*),

$e realia solo con los datos de eica @tabla 57 siendo el resultado id(ntico al obtenido conlas di/erencias de alturas orto&(tricas7 9a Bue +#M)6+#!$ +#M) 6 C#!$ ERD+A!HRED$P-HGPS A tener en cuenta Bue el 'alor de 64. c& es negati'o &ientras la esti&acin del I#+ de3. c& es "ositi'a7 "ero esto es debido a Bue ellos calculan restando obser'acin @#!$6

RD+A! &enos &odelo @#M) &ientras aBu est? calculado co&o &odelo6obser'acin7con lo Bue la di/erencia res"ecto a las esti&aciones del I#+ es de slo 1 c& 9 del &is&o signo.n la /igura , se a"recia Bue en t(r&inos generales a&bas ondulaciones de geoide enca>an &u9

bien7 siendo las discre"ancias del orden de la des'iacin t"ica de 6 5 &&@,P. Ta&bi(n se&uestra en la /igura - co&o enca>an las ondulaciones del geoide #M):RD+A! en la onade traba>o.

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/abla -: Di"e!encias ondulacin geoide $GM* !especto

GPS)0$D&'P pa!a so"t5a!e Leica

24 0.00 53.607 53.661 -0.054

27 1.92 53.603 53.658 -0.055

28 3.04 53.600 53.648 -0.048

29 3.84 53.604 53.644 -0.040

30 4.84 53.607 53.651 -0.044

32 5.84 53.612 53.663 -0.051

34 7.99 53.616 53.670 -0.054

35 8.84 53.611 53.662 -0.051

38 10.65 53.603 53.642 -0.039

39 11.54 53.603 53.645 -0.042

40 12.74 53.593 53.643 -0.050

41 13.83 53.582 53.626 -0.044

42 14.82 53.586 53.634 -0.048

43 15.94 53.591 53.640 -0.049Me)!# -0.048

Desv.T!"# 0.005

M!o -0.039

M&!o -0.055

$%

Pu&to

D!st#&"!#

#"uu(#)#$

EGM08

$GPS

:

hGPS

-HRED$P

D!e'e&"!#s

$EGM08

-$GPS


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646 C-9.*; --),() ,=5, GPS ),5 IGN

$e realia en las 4 se*ales "rinci"ales 247 3)7 37 43 se"aradas cada 5 8& 9 de las cuales elI#+ Ca calculado &ediante t(cnicas #!$ la "lani&etra 9 altura eli"soidal7 estacionando encada se*al 3)J 9 radiando desde un R#+T a &enos de 2) 8&. os resultados en la tabla ,

&uestran unas di/erencias entre ). 9 1., c& en "lani&etra7 9 una di/erencia de 6,. c& enalti&etra res"ecto al I#+. as di/erencias en "lani&etra son "eBue*as7 &?s teniendo en cuenta

12

Fig. 7: opa!atia ondulaciones de geoide odelo $GM*80$D&'P "!ente

obse!aciones GPS)0$D&'P

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

53.550

53.570

53.590

53.610

53.630

53.650

53.670

53.690

24 27

2829

30

3234

35

38 39 40

41

4243

$ EGM08

$ GPS

D!st#&"!#

$:

*&)u(#"!+&Geo!)e

Fig. 9: Mapa cu!as de niel de ondulacin geoide $GM*80$D&'P


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Bue unas est?n calculadas desde R#+T 9 otras desde la Red #+$$ @enca>ada conR#+$$ con discre"ancias Bue 9a Ce&os co&entado de Casta 6 2c&. as di/erencias enalti&etra s son grandes7 9a Bue esta es la co&"onente &?s d(bil en el c?lculo #!$7 e in/lu9entie&"os de obser'acin7 ionos/era 9 tro"os/era7 constelacin de sat(lites7 so/t=are de

"ost"roceso7 "ar?&etros utiliados7 etc. $i se utiliasen las alturas eli"soidales &edidas "or elI#+7 las di/erencias absolutas en E orto&(trica "asaran de 64. a 2 c&7 "ero con signo

contrario @obser'acin G &odelo a lo esti&ado "or el I#+ de 3. c&.

>6 C-(5*-(,

>616 R,9,.- 5 9-.9-,-

os test del Ano'a 9 T6test sobre las &edias indican Bue estadstica&ente el so/t=are de"ost"roceso 9 a>uste @eica 9 To"con a/ecta signi/icati'a&ente a la eactitud @&edia de lasaltura orto&(trica. n alti&etra se a"recia Bue no eisten di/erencias @1 && &?i&o entre lasse*ales etre&as 247 437 lo cual indica un buen acuerdo en el a>uste de la red eterior7 &ientras

en la red interior eisten discre"ancias de Casta 12 && con una &edia de 4 && entre a&bosso/t=ares.

$egKn el Test de e'ene la des'iacin est?ndar de las di/erencias de alturas orto&(tricas s essi&ilar estadstica&ente entre a&bos so/t=ares @6 5 && lo cual indica Bue el so/t=are noa/ecta signi/icati'a&ente a la "recisin @di/erencias relati'as de los datos7 esto es7 Bue

"rocesando sie&"re con el &is&o so/t=are e id(nticos "ar?&etros7 la consistencia 9 "recisininterna de la red Ca de &antenerse7 aunBue si se ca&bia de so/t=are "robable&ente ca&bienlas cotas absolutas.

Dado Bue no eiste el grado de /iabilidad 9 co&"robacin de una ni'elacin geo&(tricadoble 9 cerrada7 "ara conseguir una cierta redundancia 9 co&"robacin en los resultados #!$7

es i&"rescindible &edir las lneasbase /or&ando tri?ngulos7 Bue "er&itan un a>uste robusto 9deteccin de errores. os errores en los 'ectores lneabase se trans&iten directa&ente a la

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/abla 7: Di"e!encia coo!denadas G& ) p!oecto en se%ales p!incipales

ETRS89- UTM huso 30

;G$ P'oh

e(!so!)#(


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"recisin /inal de las coordenadas7 de aC Bue no Can de su"erar la tolerancia es"erada "ara lascoordenadas /inales. n caso de Bue algKn 'ector no alcance la tolerancia es"erada7 lo &e>or es'ol'erlo a &edir en ca&"o. n este caso la des'. t"ica @RM$ "ara la co&"onente alti&(tricade los 'ectores To"con @&?s realistas Bue eica es de 2 a &&7 lo cual enca>a con lasdi/erencias relati'as en alturas orto&(tricas calculadas res"ecto a RD+A!7 "ro&edio de 4.,&& 9 &?i&o de 1 c&. $i la consistencia interna de los 'ectores calculados se &antiene "or

deba>o de 1 c&7 es es"erable Bue las di/erencias relati'as en alturas orto&(tricas ta&bi(n se&antenga "or deba>o.

>626 R,9,.- 5 -9.*; 5. -.-oran Casta 1.5 ""&. sto indica Bue a &a9or distancia &e>or es la "recisinrelati'a de la ni'elacin #!$geoide. a di/erencia &?i&a en 1 8& es de 1 c& @66 R,,( -(5*-(,

A la 'ista de los resultados7 utiliando la &etodologa "resentada en este traba>o se "uedenobtener alturas orto&(tricas con "recisiones absolutas del orden de 5 c& res"ecto RD+A!7 9

"recisiones relati'as in/eriores a 1 c& entre se*ales es"aciadas cada 8&7 utiliando t(cnicas#!$ 9 el nue'o &odelo de geoide #M):RD+A!. $ie&"re teniendo en cuenta Bue esnecesario &?s Bue nunca un cCeBueo eCausti'o de los 'ectores 9 a>uste #!$ 9a Bue no secuenta con la /iabilidad de una ni'elacin doble 9 cerrada. n /uncin de los reBuisitos de laobra se debe 'alorar la idoneidad de este ti"o de ni'elacin.

n cuanto a la e'aluacin del &odelo #M):RD+A! los datos calculados coincidensensible&ente con las esti&aciones del I#+ en cuanto a di/erencias absolutas 9 relati'as.

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?6 B*5*-/@%entro de ;bser'aciones #eod(sicas del I#+6 $"ain7 %.7 2))

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Comparativa Altimatria Nivelacion GPSxGeoide 2010