Generación de un modelo digital del terreno en el Campus de la UASD utilizando receptores GNSS de bajo costo

José Ramón Martínez Batlle, UASD (jmartinez19@uasd.edu.do)

III Congreso Internacional de Investigación,
Desarrollo e Innovación (I+D+I)
XXIII Jornada de Investigación Científica
Universidad Autónoma de Santo Domingo (UASD)
19 al 21 de noviembre, 2024
Santo Domingo, República Dominicana

https://geofis.github.io/mdt-campus-uasd-gnss-bajo-costo/presentaciones/III-Congreso-IDI-XXIII-JIC-nov24.html

Objetivos

  • Realizar un modelo digital del terreno del campus de la UASD (Sede) usando tecnología GNSS.

  • Evaluar la metodología de colecta y procesamiento en modo cinemático para generar soluciones fijas de bajo error que produzcan una nube de puntos interpolables para generar el MDT.

  • Evaluar el rendimiento de distintas antenas de parche y de plato.

JUSTIFICACIÓN

  • La elevación precisa y de alta resolución, es difícil de obtener, pero extremadamente necesario para infinidad de aplicaciones.

  • El equipamiento funcional out of the box para obtenerlo es extremadamente costoso.

  • Enseñar y aprender (ambas cosas) tecnología GNSS era un lujo reservado para unas pocas personas.

  • Red pública de CORS (estaciones de referencia de operación continua) de muy poca densidad.

  • Existen redes privadas y densas, pero de costos elevados.

  • Predominio de soluciones de software y hardware cerradas.

Las opciones.

Si nuestro criterio de elección es la funcionalidad out of the box, las alternativas legales se parecen a estas (precios en USD) …

… o armamos nuestros propios receptores usando placas y módulos OEM …

… y los operamos con software de código abierto y servicios gratuitos.

https://github.com/Stefal/rtkbase

http://rtk2go.com/

Aplicaciones

  • APRENDER Y ENSEÑAR SIN MIEDO A TENER QUE EMPEÑAR UN RIÑÓN.

Fotos: Cinthia Vandepool y Edwin Fernández

Aplicaciones

  • Topografía y mensura.

  • Monitoreo de la deformación del terreno (e.g. subsidencia), deslizamientos, fallas.

  • Perfil de playa, sección transversal del río, apoyo a la hidráulica fluvial.

  • Inventario preciso de seres vivos, especialmente de plantas.

  • Corrección en el procesamiento fotogramétrico y de datos LiDAR.

Aplicaciones

  • Construcción, monitoreo de edificaciones y estructuras (puentes).

  • Agricultura de precisión.

  • Detección de tsunamis por boyas GNSS.

  • Sistemas de transporte, vehículos autónomos.

  • Sistemas de cartografía móviles (Street View).

  • El “etc.” es bastante extenso.

MATERIALES Y MÉTODOS

Velocidad: <10 km/h, cada época separada, a lo sumo, por medio metro

http://rtk2go.com:2101/SNIP::MOUNTPT?NAME=geofis_mbase

“‘Ta rota, pero eso no e’ na’”

Foto: Saderis Carmona

RESULTADOS

Posición de la base según CSRS-PPP de NRCan. Los datos enviados con una tasa de muestreo de 30 segundos, pero la base colectó una época cada segundo para proveer correcciones RTCM y permitir soluciones RTK (éstas últimas no usadas, sólo para comprobar funcionalidad del motor interno de los módulos en terreno)

En rovers, una época cada 0.2 segundos, frecuencia de muestreo de 5 Hz

Soluciones fijas

  • Un cuarto de millón de soluciones FIX, de las que, usando un criterio extremadamente conservador, basado en el umbral 5 para la razón entre los residuos al cuadrado de la segunda mejor solución y la mejor solución.

  • Para la interpolación, se utilizaron ca. 90,000 soluciones fijas, pero se podían haber usado muchas más usando un criterio menos estricto.

  • La interpolación se realizó con splines multinivel utilizando funciones base (B-splines).

DISCUSIÓN

  • Se alcanzaron los objetivos propuestos inicialmente, y un poco más.

  • Se evaluó el error usando soluciones de ocupaciones estáticas anteriores realizadas en el BM ALMA y en el localizado frente a la rotonda de la FIA, y las diferencias fueron apenas centimétricas.

  • La metodología empleada es idónea para la producción de cartografía topográfica precisa.

  • Las antenas de plato mostraron un rendimiento ligeramente mejor que las de parche.

Desafíos futuros

  • Clasificar nube de puntos.

  • Añadir cámara para fotogrametría terrestre.

  • Añadir más recorridos en las áreas próximas a edificaciones, controlando el efecto multitrayecto.

  • Visitar áreas que, por encontrarse en uso (e.g. play de softball), no pudieron cubrirse.

Desafíos futuros

  • Desarrollar el mismo flujo de trabajo con compensación por inclinación y acelaración, así como con receptores de doble antena.

  • Realizar más ocupaciones estáticas de larga duración en distintos puntos del campus.

  • Instalar más bases en el campus. Son bienvenidas las colaboraciones, pero sospecho que sólo serán fructíferas aquellas en las que el/la interesado/a se apropia de su propio proceso de confección y, especialmente, del mantenimiento.


jmartinez19@uasd.edu.do

geofis