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Física de Electromagnetismo. Tecnología GPS en la dinámica terrestre. Gutiérrez.
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TECNOLOGÍA GPS EN LA DINÁMICA
TERRESTRE
Gutiérrez Myriam – 142565
[email protected]
Universidad Nacional de Colombia - Sede Bogotá
Facultad de Ciencias
Departamento de Física
RESUMEN
E
n los actuales estudios de las ciencias de la tierra ha adquirido gran importancia el Sistema de Posicionamiento
Global mas conocido como GPS, que ahora tiene diversas aplicaciones a las ciencias particularmente a las ciencias
de la tierra. Sin embargo esta no es su única aplicación, existen muchas mas que se han desarrollado y muchas otras
todavía por descubrir. La ubicación de un punto en la tierra, el movimiento de las placas tectónicas son algunos de los
fenómenos que se pueden cuantificar con estos tipos de sistemas.
INTRODUCCIÓN
Desde tiempos inmemorables el hombre ha querido
buscar métodos para ubicarse durante sus trayectorias y
poder volver al punto inicial sin extraviarse.
Con el uso de los satélites las ultimas décadas del siglo
XX y los avances en la ciencia y la tecnología,
se llegó a la conclusión que la única forma posible de
cubrir la mayor parte de la superficie terrestre con señales
de radio que sirvieran de orientación para la navegación o
para situar un punto en cualquier lugar que nos
encontrásemos, era situando transmisores en el espacio
que sustituyeran a las estaciones terrestres. De esa forma
se crearon las bases de lo que posteriormente sería el
sistema GPS (Global Positioning System) o Sistema de
posicionamiento global, que en principio solo fue usado
con fines militares pero que hoy se puede adquirir a un
relativo bajo costo y puede ser usado para diferentes
aplicaciones.
Para su funcionamiento este sistema contiene tres partes
fundamentales: los satélites, los receptores y el control
terrestre.
El sistema se compone de 24 satélites distribuidos en seis
órbitas polares diferentes, situadas a 2 169 kilómetros
(11 000 millas) de distancia de la Tierra. Cada satélite la
circunvala dos veces cada 24 horas.
Figura1. Esquema de posición de satélites [1]
Por encima del horizonte siempre están “visibles” para
los receptores GPS por lo menos 4 satélites, de forma tal
que puedan operar correctamente desde cualquier punto
de la Tierra donde se encuentren situados.
Cada uno de esos satélites mide 5 m de largo y pesa
860kg. La energía eléctrica que requieren para su
funcionamiento la adquieren a partir de dos paneles
compuestos de celdas solares adosadas a sus costados.
Están equipados con un transmisor de señales codificadas
de alta frecuencia, un sistema de computación y un reloj
atómico de cesio, tan exacto que solamente se atrasa un
segundo cada 30 mil años.[2]
Física de Electromagnetismo. Tecnología GPS en la dinámica terrestre. Gutiérrez.
Figura 2.Satélite GPS en órbita. Representación gráfica: NASA [2]
Otra parte importante en este sistema y que es la que nos
va a permitir analizar posteriormente los datos son los
receptores. Los receptores GPS más sencillos están
preparados para determinar con un margen mínimo de
error la latitud, longitud y altura desde cualquier punto de
la tierra donde nos encontremos situados, estos datos son
los que ayudan al conocimiento de la dinámica terrestre
como se va a ver con algunos ejemplos posteriormente en
este mismo trabajo.
El funcionamiento del sistema GPS se basa también, al
igual que los sistemas electrónicos antiguos de
navegación, en el principio matemático de la
triangulación, donde cada uno de los satélites envía una
señal al transmisor del GPS, éste responde enviándole a
su vez una señal activación. Se asume que las señales de
radiofrecuencia viajan a velocidad constante. Bajo estas
consideraciones, es posible conocer la distancia entre el
satélite y el GPS. La posición del satélite respecto al
centro de la Tierra, siempre es conocida. La combinación
de tres satélites permite determinar la posición (x,y,z) del
usuario, respecto al centro de la Tierra. El cuarto satélite
se emplea para hacer un corrección de la sincronía entre
el reloj del usuario y del sistema satelital. [3]
Por tanto, para calcular la posición de un punto será
necesario que el receptor GPS determine con exactitud la
distancia que lo separa de los satélites. Esta distancia se
halla con algunos cálculos matemáticos que no se
mencionan en el presente artículo, lo que sigue es la
interpretación de los datos tomados por el receptor y sus
múltiples aplicaciones a diferentes campos.
2
Figura3. Esquema del principio de triangulación [4]
APLICACIONES
TERRESTRE.
EN
LA
DINÁMICA
Algunos ejemplos de la aplicación que pueden tener los
GPS en la dinámica terrestre son:
En Taiwán, Para cuantificar la cinemática de la
deformación a lo largo del límite de placas convergentes,
la "Taiwan GPS red" estableció en 1990 con doble
frecuencia los receptores geodésicos ([Yu et al., 1997],
[Yu y Kuo, 2001] y [Hickman et al., 2002]). Estos datos
proporcionan la amplitud y
la orientación del
movimiento tectónico a través de la frontera de la placa
de Taiwán, y las limitaciones por lo tanto, directamente
en geodinámica. De este modo fue posible controlar la
deformación de la corteza a lo largo y alrededor de las
principales estructuras de la corteza, como la Falla de
Chaochou y la falla de Chishan.[5]
En Africa,
datos de GPS, de las estaciones con
coordenadas conocidas, se puede utilizar para estimar los
retrasos troposféricos que se puede transformar en vapor
de agua precipitable (VOP). Estudios metodológicos de
la información meteorológica y aplicaciones GPS se
han llevado a cabo desde hace más de 10 años
(por ejemplo, Bevis et al., 1992 ; Businger et al.,
1996 ; Tregoning et al., 1998 ; Bock y Doerflinger,
2001 ) y ahora nos permiten inferir VOP
de observaciones GPS con la misma precisión que las
mediciones meteorológicas convencionales, tales como
las radiosondas y radiómetros de microondas (WVR), a
1-2 mm de VOP.[6]
Con el Sistema de Posicionamiento Global ( GPS)
están disponibles, las ideas desarrolladas para crear una
red de GPS a través de los Alpes orientales, que permite
el seguimiento de los movimientos de la corteza. La
travesía con 43 puntos de referencia entre Munich,
Alemania y Trieste, Italia se observó en mayo de 1991,
Física de Electromagnetismo. Tecnología GPS en la dinámica terrestre. Gutiérrez.
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en agosto de 1992 y en agosto de 1994, obteniendo como
resultados la observación de la velocidad de movimiento
de los ales por medio de estos sistemas GPS.
Otros ejemplos de aplicaciones GPS en la dinámica
terrestre son, movimiento de las placas, deformaciones
asociadas con los terremotos y volcanes, actividad de
fallas y deformaciones de la corteza en los límites de la
placa.
REFERENCIAS
[1]ESQUEMA DE POSICION DE LOS SATELITES.
Tomado de la base de datos de blog electrónica.
Disponible
en:
http://www.blogelectronica.com/el-gps-sistema-deposicionamiento-global/
[2]FUNCIONAMIENTO DEL GPS. Tomado de la
base de datos de así funciona. Disponible en:
http://www.asifunciona.com/electronica/af_gps/af_gps_8
.htm
[3]PRINCIPIO DE TRIANGULACIÓN. Tomado de la
base de datos de Tecnoedu. Disponible en:
http://www.tecnoedu.com/Pasco/SE9638.php
[4]ESQUEMA
DEL
PRINCIPIO
DE
TRIANGULACIÓN. Tomado de la base de datos de
GPS y mapas. Disponible en:
http://e-global.es/b2b-blog/2008/06/11/gps-y-mapas-delnuevo-iphone-3g/
[5]
FAULT
ACTIVITY
AND
LATERAL
EXTRUSION INFERRED FROM VELOCITY
FIELD REVEALED BY GPS MEASUREMENTS
IN THE PINGTUNG AREA OF SOUTHWESTERN
TAIWAN. Journal of Asian Earth Sciences, Volume 31,
Issue
3, 15
November
2007, Pages
287-302
Jyr-Ching Hu, Chin-Shyong Hou, Li-Chung Shen, YuChang Chan, Rou-Fei Chen, Chung Huang, Ruey-Juin
Rau, Kate Hui-Hsuan Chen, Chii-Wen Lin, Mong-Han
Huang, Pei-Fen Nien.
Tomado de la base de datos de ScienceDirect.
Disponible en:
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[6]ASSESSMENT
OF GPS DATA
FOR
METEOROLOGICAL APPLICATIONS OVER
AFRICA: STUDY OF ERROR SOURCES AND
ANALYSIS OF POSITIONING ACCURACY.
Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial
Physics, Volume 69, Issue 12, August 2007, Pages 13121330
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Tomado de la base de datos de ScienceDirect.
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[6]GPS-DERIVED MOTION OF THE ADRIATIC
MICROPLATE FROM ISTRIA PENINSULA AND
PO PLAIN SITES, AND GEODYNAMIC
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Tectonophysics, Volume 483, Issues 3-4, 10 March
2010, Pages 214-222
John Weber, Marko Vrabec, Polona Pavlovčič-Prešeren,
Tim Dixon, Yan Jiang, Bojan .
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[7] MONITORING OF RECENT CRUSTAL
MOVEMENTS IN THE EASTERN ALPS WITH
THE GLOBAL POSITIONING SYSTEM (GPS)
Tectonophysics, Volume 275, Issues 1-3, 10 July
1997, Pages 273-283
J. van Mierlo, S. Oppen, M. Vogel.
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