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El Sistema GPS
La forma tradicional de posicionamiento, es decir, de conocer nuestra posición, es utilizar un mapa (representación simbólica a escala del territorio) localizando puntos conocidos mediante la interpretación del mismo y la observación real directa. Una vez localizada nuestra posición actual podemos utilizar la brújula para decidir hacia donde ir, es decir, para orientarnos.
Un paso más allá de la brújula y el mapa, y acorde con los cambios tecnológicos continuos que nos está tocando vivir, nos encontramos con el GPS. Podemos considerar el GPS como el instrumento de orientación y posicionamiento más moderno y técnicamente más avanzado del momento.
Descripción
Realmente las siglas GPS significan Global Positioning System o Sistema de Posicionamiento Global y consiste en un sistema compuesto por una red de 24 satélites operativos orbitando alrededor de la Tierra y unos receptores GPS (que son los instrumentos que realmente llevamos encima) que permiten determinar nuestra posición en cualquier lugar de nuestro planeta, ya sea de día o de noche, en los polos o en el desierto y bajo cualquier condición metereológica, Dicho sistema está apoyado por unas estaciones de control terrestres, coordinado todo por un centro de Control.
Hay que añadir que el sistema GPS es, en su origen, un sistema militar y es propiedad del Gobierno de los EEUU que lo gestiona a través de su Departamento de Defensa. Europa, conjuntamente con otros países como China, actualmente está poniendo en marcha su propio sistema de posicionamiento global llamado GALILEO, por lo que aproximadamente dentro de 3 o 4 años (operativo en el 2008) dispondremos de un sistema propio europeo.
Funcionamiento
Los receptores GPS (un receptor GPS solo recibe señales, no envía ningún tipo de ellas) reciben, a través de su antena, las señales de radio enviadas por los satélites y las procesan, de tal manera, que van recibiendo los datos de la posición en el espacio de cada uno de los satélites, el tiempo exacto en UTC (Universal Time Coordinated) de cuando fue enviada esa información, información de las órbitas y de los otros satélites de la red.
De esta manera el receptor GPS va recibiendo las señales de los satélites por orden de intensidad y cuando capta al menos 3 de ellos entonces puede conocer la distancia a cada uno de los mismos (ya que conoce la posición y el tiempo que ha tardado la señal en propagarse a la velocidad de la luz) y puede calcular la propia posición en la Tierra mediante un cálculo parecido a la triangulación (se consideran más factores y parámetros). La constelación de satélites ha sido diseñada para poder ver en circunstancias normales como mínimo 4 satélites en cualquier lugar del mundo, por lo que la señal de un cuarto satélite nos permite tener más precisión en los cálculos y saber también la altitud.
Todas estas informaciones nos las va presentando el receptor GPS en pantalla. Hay que tener en cuenta que a pesar de que se utiliza una tecnología lo suficientemente precisa, en su uso real se están consiguiendo precisiones de más/menos 5-10 metros ya que la precisión máxima se determina por la suma de varias fuentes de error como son la ionosfera y la atmósfera terrestres que causan retrasos en la señal GPS, los relojes de los satélites, los receptores, la recepción con trayectoria múltiple, la configuración de los satélites, etc…
Aplicaciones
En la medida que los GPS se pueden conectar a un PC para descargar sus datos se están desarrollando nuevos productos y aplicaciones como son la cartografía digital, es decir, los mapas papel de siempre en formato digital y programas como FotoGPS que aprovechan al máximo todas estas nuevas tecnologías.
Ya que con el GPS podemos saber dónde nos encontramos, dónde hemos estado y hacia dónde nos dirigimos, el GPS se está introduciendo rápidamente entre los practicantes de actividades al aire libre, tanto lúdicas como profesionales, como uno de los elementos indispensables para llevar a cabo dichas actividades. Estamos hablando desde el control de flotas, al seguimiento de equipos comerciales pasando por la planificación de excursiones, ascensiones, travesías, vuelos, etc.
Una de las funcionalidades más importantes de los receptores GPS es la función Track log que nos da un trazado casi perfecto de nuestra ruta ya que es el propio GPS quien se encarga de grabar automáticamente nuestro recorrido. Es precisamente esta función la que utilizaremos conjuntamente con nuestro software para poder sincronizar las fotos con el GPS ya que éste nos marcará nuestra posición en cada momento.
Receptores GPS
La forma tradicional de posicionamiento, es decir, de conocer nuestra posición, es utilizar un mapa (representación simbólica a escala del territorio) localizando puntos conocidos mediante la interpretación del mismo y la observación real directa. Una vez localizada nuestra posición actual podemos utilizar la brújula para decidir hacia donde ir, es decir, para orientarnos.
Un paso más allá de la brújula y el mapa, y acorde con los cambios tecnológicos continuos que nos está tocando vivir, nos encontramos con el GPS. Podemos considerar el GPS como el instrumento de orientación y posicionamiento más moderno y técnicamente más avanzado del momento.
Coordenadas y Datum
Para definir un determinado punto de un mapa utilizaremos siempre unas determinadas coordenadas (UTM, geográficas, etc..) referidas a un determinado Datum.
Las coordenadas
Un Datum es un modelo matemático que intenta aproximar la forma de la superficie de la tierra (que como sabréis no es una esfera regular), normalmente a través de un elipsoide, en una zona determinada, y permite calcular posiciones y áreas de una manera consistente y precisa.
Cada datum se compone de un modelo matemático y de un punto, llamado Fundamental, en el que las coordenadas astronómicas (las del elipsoide) y las geográficas (las de la Tierra) coinciden. El datum está representado físicamente por un entramado de referencias base en la Tierra cuyas posiciones han sido escrupulosamente medidas y calculadas para esa determinada zona.
Una vez definido un Datum ya podemos empezar a elaborar mapas de esa zona ya que disponemos de unos puntos de referencia. Las líneas de Longitud y Latitud en un mapa o carta de navegación están referenciadas siempre a un específico Datum, es decir, que cada mapa tiene un Datum de referencia, que debe estar descrito en él de manera visible (normalmente en algún margen). Si estamos comparando coordenadas de nuestro GPS con las de un mapa, deberemos seleccionar el datum interno de nuestro GPS con el mismo que sirvió para generar ese mapa. A igualdad de coordenadas, si tenemos datum distintos los puntos que nos marque nuestro GPS estarán desplazados con respecto a su verdadera posición en el mapa.
Si los mapas con los que estamos trabajando son europeos, lógicamente el datum será europeo, normalmente el European 50 (si el mapa es de antes de 1979) o el European 79 (si el mapa fue elaborado después de 1979). En España, por tanto, se utilizan normalmente estos dos datums.
El sistema GPS utiliza o trabaja con el datum WGS84, aunque nuestros receptores convierten automáticamente en tiempo real estas coordenadas a las que nosotros tengamos definidas en nuestro receptor.
Track Log
El track log es el otro elemento fundamental, juntamente con las fotos digitales, que alimenta de datos a FotoGPS.
Un Track log o track es un conjunto de puntos que se van almacenando automáticamente en nuestro GPS a medida que nos vamos moviendo. Estos puntos se mostrarán como una línea continua en nuestra pantalla de mapa del GPS, con lo que podremos ver donde hemos estado y el camino descrito. El track es una representación gráfica de nuestro movimiento, sin indicar específicamente ninguna coordenada, es decir, no hay números o nombres de puntos ni sus coordenadas.
El número de puntos máximo que puede almacenar un Track dependerá de nuestro modelo de receptor y de la memoria asignada para ello. De todas maneras hay que tener presente que dependerá de lo rectilíneo que sea el recorrido para que, a igualdad de puntos, tengamos más o menos kilómetros memorizados, ya que nuestro receptor grabará puntos automáticamente cada vez que haya un cambio significativo en la dirección o la altitud que seguimos. También existe, normalmente, la opción de grabar automáticamente puntos según un intervalo de tiempo o distancia definidos.
Normalmente hasta ahora los receptores simplemente almacenaban el Track que estábamos siguiendo, pero están saliendo modelos nuevos en los que se pueden almacenar varios tracks.
El track, juntamente con otros tipo de datos del GPS como son los waypoints y las rutas, son datos susceptibles de ser traspasados a un ordenador personal y guardados. Esta descarga del track desde el GPS al PC se puede realizar a través de FotoGPS.
Hay que configurar nuestro receptor GPS para que grabe automáticamente el track. Como ya se ha comentado este proceso de grabación puede ser automático según un algoritmo interno del GPS basado en cambios bruscos de altura y dirección o determinado por el usuario según un intervalo de tiempo o distancia. Se ha de analizar la capacidad máxima de puntos de nuestro GPS (actualmente puede llegar hasta los 10.000 puntos) y la duración de nuestra salida y encontrar una fórmula para poder tener toda nuestra salida entera, ya que si se supera la capacidad máxima entonces se empiezan a perder puntos del principio o los del final, en función de cómo tengamos definido este parámetro.
Lo más normal es que el GPS lo forcemos a que grabe cada X segundos donde X debe ser lo más pequeño posible ya que así nuestro track será lo más detallado posible.
Por ejemplo si nuestro GPS guarda 1.000 puntos de track y planeamos estar tomando fotos durante 4 horas, entones podremos almacenar unos 250 puntos de track por hora, o sea, 4 trackpoints por minuto aproximadamente. Para poder cumplir estas restricciones debemos de grabar un punto cada 15 segundos.
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