GNSS es ampliamente conocido como un instrumento de observación geodésica, principalmente, por sus metodologías diferenciales o relativas lo cual indica que se requiere, al menos, un par de receptores operando de forma simultánea para obtener resultados compatibles con la actividad topográfica. Sin embargo, GNSS también presenta una metodología absoluta: es posible usar sólo un receptor para obtener posiciones geodésicas de gran precisión. Esto último se conoce como PPP.
Por su parte, Trimble ha profundizado en la técnica PPP a través de Trimble RTX el cual puede ser usado ya sea en tiempo real como en posproceso. Ahora, en términos de compatibilidad, las preguntas que aparecen son: ¿RTX es compatible con las determinaciones realizadas en RTK? ¿Pueden coexistir datos RTX y RTK en un mismo proyecto?
La respuesta a estas preguntas está asociada a conocer cómo un punto cambia sus coordenadas en el tiempo debido a efectos geodinámicos: aparece el concepto de época. Afortunadamente, Trimble RTX junto a Trimble Geodetic Library solucionan este problema.
En el ámbito geodésico y topográfico, GNSS siempre ha trabajado bajo el concepto diferencial. Esto involucra directamente la determinación de líneas base, asociadas al sistema geocéntrico, las cuales permiten determinar las coordenadas de un segundo punto conociendo la posición de la base.
En este sentido, la determinación de coordenadas está ligada a la posición de la base amparándose bajo el concepto relativo. En rigor, este tipo de determinaciones están muy ancladas a la perspectiva topográfica convencional lo que ha dado confianza a los profesionales del ámbito geoespacial.
Figura 1. Metodología diferencial para GNSS
Trimble RTX es una técnica de posicionamiento satelital que prescinde de una base logrando determinar coordenadas de precisión. Ya sea en posproceso o bien en tiempo real, Trimble RTX procesa una observación satelital, usando código y fase, para determinar coordenadas precisas asociadas a la época instantánea (momento en el cual se desarrolló la observación).
Figura 2. Trimble RTX: un satélite geoestacionario envía la corrección a un receptor móvil
Dejando fuera los tecnicismos propios de la técnica (incorporación de órbitas precisas, modelamiento atmosférico y corrección de reloj), la principal diferencia de Trimble RTX con las técnicas diferenciales es la aparición del concepto de época. Mientras la metodología diferencial depende plenamente de la posición de la base, Trimble RTX realiza un cálculo íntimamente asociado a la época obteniendo soluciones completamente independientes de la actividad geodinámica que afecta al lugar.
Para explicar el concepto de época de referencia es importante acudir a una serie de tiempo. Para esto se usará la estación SANT que es procesada por diferentes centros de procesamiento de SIRGAS llegando a la siguiente serie de tiempo:
Figura 3. Serie de tiempo de SANT calculada por SIRGAS
Como se puede apreciar en el gráfico, la componente horizontal (azul para el norte y verde para el este) tiene un comportamiento lineal respecto al tiempo excepto por algunas discontinuidades originadas por efectos geodinámicos que no son lineales. Supongamos que la época de referencia es 2016 y que se realizan determinaciones en 2019: la diferencia entre ambas posiciones supera los 5 cm. Por lo tanto, aquella posición determinada en 2019 puede ser “regresada” a 2016 conociendo la velocidad de aquella estación.
Figura 4. Velocidad lineal en el período 2016-2019
Cuando se trata de velocidades lineales el problema tiene una solución más simple. Sin embargo, hay momentos en donde las velocidades no pueden expresarse linealmente, como por ejemplo un terremoto.
Finalmente, una determinación absoluta en una época instantánea será diferente a la de una época de referencia dada. Es el caso que ocurre con SIRGAS-Chile 2021 cuya época de referencia es justamente el año 2021. Cualquier observación que se realice con Trimble RTX en una época instantánea dada y que requiera ser representada en una época de referencia, necesariamente debe ser transformada. Para esto es necesario establecer el uso de modelos de velocidad que responden a grillas que permiten transformar las coordenadas horizontales entre épocas.
Figura 5. Velocidad no lineal para un período extremadamente corto
Ante la necesidad de conocer las velocidades geodinámicas se crean grillas que permiten interpolar las coordenadas entre épocas dadas. Bien es conocido el modelo VEMOS creado por SIRGAS que permite interpolar velocidades horizontales para el cambio de época de una posición.
Figura 6. VEMOS y sus diferentes versiones
Es justamente este modelo que es implementado por Trimble en su librería geodésica (TGL) la cual es transversal tanto para Trimble Business Center como para Trimble Access.
Figura 7. Trimble Access y su relación con VEMOS2017
Trimble RTX, luego de determinar una posición en la época instantánea, pasa a utilizar los modelos disponibles en TGK para realizar el cálculo directamente en SIRGAS-Chile 2021 aplicando una corrección totalmente compatible con otras determinaciones de carácter relativo que se realicen con GNSS.
Se ha comparado la determinación de coordenadas en SIRGAS-Chile 2021 a través de la metodología diferencial mezclando técnicas de posproceso y tiempo real con el uso de Trimble RTX en tiempo real. El escenario propuesto tiene que ver con la instalación de puntos de control para un vuelo fotogramétrico.
Figura 8. Trimble R12i en operación
Respecto a la operación relativa la metodología convencional se tiene:
Densificación de SIRGAS-Chile 2021 a través de la observación de una línea base
Se observa el punto A1, mientras se realiza el vuelo del drone, para ser enlazado a SIRGAS-Chile 2021 a partir de la estación de referencia continua SNTI que forma parte de la Red GNSS GEOCOM.
Figura 9. Línea base GNSS entre SNTI y A1
Esta observación tiene una duración de 2 horas y 17 minutos observando GPS+GLO+GAL+BDS con multifrecuencia logrando una precisión de 6 mm en la horizontal y 26 mm en la vertical a un 95% de intervalo de confianza. Con esto se obtiene la posición de A1 directamente en SIRGAS-Chile 2021.
Observación RTK de los puntos de control
A partir de la instalación de la base Trimble R12i sobre A1, se emiten correcciones diferenciales para un móvil, también Trimble R12i, el cual determina las coordenadas SIRGAS-Chile 2021 en RTK. En oficina, cuando se determinan las coordenadas de A1 este levantamiento es recalculado.
Figura 10. Observación RTK de los puntos de control
En promedio para los cinco puntos de control observados se tuvo un promedio de 12.3 mm en la horizontal y de 14.4 mm en la vertical a un 95% de intervalo de confianza con observaciones bajo la metodología de punto TOPO.
Por otra parte, se realizan observaciones RTX con Trimble DA2 junto a Trimble Access. Sólo se necesita obtener convergencia lo cual se consigue en un par de minutos luego de inicializar el receptor y que comience a recibir las correcciones a partir de un satélite geoestacionario (o bien por internet).
Figura 11. Trimble DA2 observando puntos de control con Trimble RTX
Observación RTX de los puntos de control
Se utiliza un receptor GNSS Trimble DA2 en conjunto con Trimble Access configurando un proyecto usando SIRGAS-Chile 2021 (importante para obtener las coordenadas en el referencial adecuado). Cada punto de control es observado al menos 5 segundos usando la metodología de punto TOPO de Trimble Access. Finalmente, se obtienen sin mayor esfuerzo las coordenadas SIRGAS-Chile 2021 para cada punto.
Finalmente, a modo de comparación, se realiza la comparación de coordenadas entre RTK y RTX:
Tabla 1. Diferencias entre RTK y Trimble RTX
El uso de RTX como técnica de posicionamiento GNSS describe perfectamente la componente del tiempo presente en las definiciones modernas de Geodesia. Trimble RTX, mediante determinaciones en la época actual, proporciona con precisión centimétrica y en tiempo real posiciones GNSS las cuales automáticamente son vinculadas al marco geodésico nacional SIRGAS-Chile 2021 mediante la adopción del modelo de desplazamiento VEMOS 2017.
La reducción de época realizada por RTX permite al usuario alinearse a la definición geodésica oficial vigente en Chile sin la necesidad de recurrir a transformaciones o ajustes posteriores al proceso de observación en terreno. Esto puede ser aplicado de forma sencilla, como fue presentado la experiencia de artículo, en la toma de punto de control para fotogrametría. Respecto a la comparación realizada estas presentan diferencias centimétricas entre ambas metodologías propias de cada determinación.
