CARACTERÍSTICAS DE UN SISTEMA DE INFORMACIÓN GEOGRÁFICA

1. BASES TEÓRICAS SISTEMAS
DE INFORMACIÓN
GEOGRÁFICA
VERÓNICA TORRES GUZMÁN
FECHA: 01-06-17

2. BASES TEÓRICAS
Geodesia: Es la ciencia de medir y cartografiar la superficie
terrestre.
Estudia la forma y dimensiones de la tierra y establece los
procedimientos para la medida de porciones terrestres,
mismas que por su magnitud requieren la consideración
de la curvatura terrestre.
El origen de esta ciencia se ubica varios siglos antes de
nuestra era, cuando Eratóstenes de Alejandría logró
estimar con cierta aproximación la circunferencia terrestre
mediante un razonamiento geométrico sencillo y los
procedimientos de medida con que disponía en aquella
época.

3. La forma de la Tierra
El Elipsoide: cuerpo geométrico que se aproxima en mayor medida a la forma real de la Tierra. El
elipsoide es el volumen de revolución que se genera para hacer girar un elipse sobre su semi-eje
menor. Para definir una elipse en particular y por consiguiente su elipsoide, basta con establecer
la longitud de sus ejes o semiejes, a, b y como una relación geométrica derivada de estas
dimensiones la elipticidad o achatamiento, comúnmente referida como f.
El elipsoide es el sistema de referencia matemático con respecto al cual se establecerá la
posición de los rasgos de la superficie terrestre, la posición de un punto quedará definida por
una terna de valores o coordenadas referidas a un particular sistema de coordenadas
tridimensional.

4. Ejes de coordenas:
el origen de coordenadas (0,0,0) se ubica en el centro de masa de la Tierra
el eje Z coincidente con el eje de rotación terrestre
el eje X definido por la intersección del plano meridiano de Greenwich y el plano del ecuador
terrestre
Y es perpendicular a los dos anteriores

5. Posición: latitud y longitud
Los geodestas tomaron conciencia de que para alcanzar precisiones más altas deberían tomar en
cuenta la forma elipsoidal de ésta, de modo que las coordenadas esféricas dieron origen a las
coordenadas geodésicas.
La latitud: es el ángulo medido entre el plano del ecuador y la normal al elipsoide en el punto, se le
considera positiva al norte del ecuador y negativa al sur de éste
La longitud: es el ángulo medido entre el plano del meridiano origen (Meridiano de Greenwich) y el
plano del meridiano que pasa por el punto de interés, se considera positiva al este del Meridiano de
Greenwich y negativa al oeste.
Esta altura elipsoidal, h, es medida a lo largo de la normal entre el punto y el elipsoide.

6. EL GEOIDESuperficie de nivel equipotencial del campo de gravedad
terrestre. Podemos pensar que esta superficie se extiende
bajo los continentes y entonces identificarla como la forma
real de la Tierra. Dicha superficie de referencia es un
concepto muy importante en la comprensión de la teoría
geodésica, y se le denomina Geoide.
El geoide se ha escogido entonces como la superficie
equipotencial que corresponde al nivel medio del mar.

7. Definición de DATUM
Datum se refiere al “sistema de coordenadas-superficie de referencia”, para determinar la posición
geográfica de un punto sobre la superficie terrestre. También se le conoce como Datum Geodésico, se
requieren ocho parámetros para definirlo:
● dos para especificar las dimensiones del elipsoide
● tres para localizar la ubicación de su centro
● tres para indicar la orientación del elipsoide
● Los sistemas de referencia no pueden utilizarse en otros regiones de la Tierra, porque no se aproximan a las
características del Geoide.
ONDULACIONES DEL GEOIDE: Donde existe un exceso de masa el geoide se levanta por sobre el elipsoide de
referencia y por el contrario cuando exista una deficiencia de masa, el geoide se hundirá.
Para definir las alturas, se utilizan instrumentos topográficos nivelación. Las nivelaciones de precisión que parten
del nivel medio del mar, determinan la altura del terreno sobre el Geoide en puntos específicos. Para
transformar dicha altura a elipsoidal se debe conocer la separación en ambas capas.
El sistema GPS simplifica el cálculo de las coordenadas cartesianas geocéntricas (x,y,z

8. Definición de GPS
Las siglas GPS son el acrónimo en idioma ingles de Global Positioningg System, que en castellano
significa Sistema de Posicionamiento Global o Sistema Global de Posicionamiento.
El GPS se origina en la década de los setentas como un sistema de navegación via satélite que
implemento el departamento de defensa de los EEUU, para proveer posicionamiento geográfico
preciso en cualquier parte del mundo a usuarios en tierra por medio de receptores portátiles.
Funciona a través de las señales de radio frecuencia que trasmite una constelación de satélites
denominada NAVSTAR
Los satélites transmiten información a los usuarios en tierra pero no reciben información de otros
proveniente de los usuarios, esto significa que los satélites de esta constelación no funcionan como
enlace de comunicación entre el usuario y alguna estación base por ejemplo.

9. Funcionamiento del GPS
Con tres satélites a la vista el receptor puede estimar su posición en el plano.
tres subsistemas: el satelitario, de control y del usuario
Estos satélites están equipados con
relojes atómicos activados por
osciladores de Cesio o Rubidio, que
permiten al satélite trasmitir ondas
electromagnéticas en dos frecuencias
distintas, L1 con v1 = 1575.42 MHz y
L2 con v2 = 1227.6 MHz, indicando su
tiempo exacto de transmisión,
mismas que son capturadas por los
receptores utilizados para la
observación.

10. Subsistema de control
Estación Maestra de Control, localizada en Colorado Springs, California, EEUU, y cuatro estaciones
más, distribuidas a lo largo del ecuador alrededor del mundo. Cada estación de control rastrea los
satélites GPS mediante radiotelescopios y envío de información hacia la estación maestra, donde se
llevan a cabo complicados cálculos para determinar las y efemérides precisas de cada satélite, y el
error de reloj correspondiente. La estación maestra genera la actualización de la información de
navegación de cada satélite y la transmite a los satélites, esta información a su vez es retransmitida
por los satélites como parte de su mensaje de navegación al subsistema usuario. en el mensaje de
navegación se encuentra la siguiente información:
Almanaque de los satélites
Efemérides precisas
Parámetros de las órbitas satelitales
Datos de la corrección ionosférica
Datos de corrección del reloj
Estado de salud de los satélites
Estaciones del
Subsistema de
Control :
1 Hawai
2 Ascension
3 Diego García
4 Kwajalein
5 Colorado
Springs

11. Subsistema del usuario
Este subsistema lo componemos todos los usuarios de señales de la constelación NAVSTAR.
El programa de disponibilidad selectiva SA, se aplica sólo a uno de los códigos que se hallan
sobrepuestos en las señales GPS, codigo “CIA”, código de acceso claro está impreso sobre la portadora
L1 y sujeto a SA, mientras que el código de precision “P” está colocado parte en L1 y parte en L2,
además de que el algoritmo que permite decodificarlo en tiempo no está disponible para los
receptores que usamos los civiles.
Estructura de la señal
Las señales que emiten los satélites NAVSTAR son ondas electromagnéticas que entran en la banda L
del espectro electromagnético, entre las microondas, las ondas de radio y de radar

12. Mensaje de Navegación:
El código de acceso ciaro (C/A) esta sobrepuesto en la banda L1 únicamente.
El código de precision(P) aparece sobrepuesto tanto en L1 como en L2.
La función de los códigos es por un lado establecer una diferencia entre los usuarios, pero
primordialmente sirven como marcas de tiempo.
Los receptores GPS tienen relojes que aunque no son tan precisos. los consideramos por el momento
remos como “sincronizados” con los relojes de los satélites.
Ahora bien, todo el sistema GPS se
apoya en un modelo geométrico
denominado sistema geocéntrico
cartesiano, que es un datum geodésico
particular, el WGS84, con un elipsoide
específico y cuyo origen hipotético se
encuentra en el centro de la masa de la
tierra, de manera que los satélites
NAVSTAR tiene coordenadas X, Y, Z en
este sistema calculadas por su parte del
subsistema de control y retransmitida
continuamente como efemérides a los
usuarios en el mensaje de navegación.

13. Para resolver las cuatro variables, habrá que resolver algebraicamente un sistema igual de número de
ecuaciones, para plantear dichos sistema es necesario contar con la señal de por lo menos cuatro satélites
en el receptor:
(X1 -Xp) 2 +(Y1-Yp)2 +(Z1-Zp)2 =( Pd1-Cr)2
(X2 -Xp) 2 +(Y2-Yp)2 +(Z2-Zp)2 =( Pd2-Cr)2
(X3 -Xp) 2 +(Y3-Yp)2 +(Z3-Zp)2 =( Pd3-Cr)2
(X4 -Xp) 2 +(Y4-Yp)2 +(Z4-Zp)2 =( Pd4-Cr)2
Una vez que el receptor encancha la señal de al menos cuatro satélites, calculara sus correspondientes
coordenadas Zp, Yp y Xp, en el sistema geométrico cartesiano y mediante un algoritmo matemático, las
transformara en coordenadas geodésicas como se muestra en la siguiente imagen:

14. DATUM QUE OCUPA EL GPS
Elipsoide WGS84 (datum de 1984)
Datum: marca de referencia, punto de origen de referencia va al punto del centro de
referencia
La altura es la distancia sobre el elipsoide al centro de la tierra, no lo captura sobre la
superficie.
Elipsoide de donde sale el datum, el geoide no es regular.
NAD27 datum norteamericano de 1927, dirigido al elipsoide clarke de 1986
Marco referencial de 1992 ITRF92, referido al GRS80 (nueva proyección de INEGI, no hay
discrepancia con la proyección)
Hay diferencias entre el WGS84 y el NAD27, hay discrepancias de Y= 200m X=5.0 m
Los programas de postproceso tienen rutinas especiales
para el ajuste de redes por mínimos cuadrados, al final de
dicho ajuste el programa reporta la precisión de los
vectores y es entonces cuando hay que especificar las
coordenadas de él o los puntos de control, para que
finalmente el programa calcule en base a los vectores
ajustados las coordenadas definitivas de los vértices
objeto de la medición

15. Difusión de la precisión por posición “PDOP3”PDOS
1 - 5 malo
6 - 10 regular
10 malo
Geométrica que hay en los satélites
Todos los GPS contienen las imágenes de los satélites en el espacio.
Intervalo de grabación:
1 segundo
5 segundos
10 segundos
15 segundos
Método Autónomo Diferencial
Equipo SA ON SA OFFF Submetria <Im
LI
C/A
<100m
15 a 30 m
3 a 15 m Decimetria <dm
Li
L2
PiC/A
<100m
15 a 30 m
1 a 8 m Centimetrica
Navegadores:
cartográficos
geodesicos