Control de calidad de redes geodésicas permanentes gnss. Aplicación a la red andaluza de posicionamiento

  1. Páez Jiménez, Raúl
Supervised by:
  1. Manuel Berrocoso Domínguez Director
  2. Andres Jiménez Jimenez Director

Defence university: Universidad de Cádiz

Fecha de defensa: 27 July 2015

Committee:
  1. Fernando Fernández Palacín Chair
  2. Cristina Torrecillas Secretary
  3. Jorge Gárate Pasquín Committee member
Department:
  1. Matemáticas

Type: Thesis

Teseo: 387490 DIALNET

Abstract

El objetivo principal de esta tesis es la creación de un sistema y unos procedimientos para la evaluación de los parámetros que se utilizan en el control de calidad de las estaciones y de los datos proporcionados por una red geodésica permanente GNSS. Se han establecido algoritmos que garantizan una mayor eficiencia y rapidez en el control de calidad de este tipo de redes geodésicas. Además del control de calidad sobre las estaciones y los datos, se presenta una metodología para realizar el cálculo y ajuste de una red geodésica regional de estaciones GNSS, a partir del cual se obtienen series temporales de coordenadas que son utilizadas para realizar el control geodésico de la red. El tratamiento de las series temporales mediante técnicas estadísticas y analíticas permitirá calcular las tendencias, periodicidades y posibles perturbaciones que afecten a las estaciones como condiciones atmosféricas anómalas, interferencias radioeléctricas, ocurrencia de sismos, deslizamientos de tierra, construcciones próximas, etc. Además el análisis de estas series temporales posibilitará la obtención de modelos geodésicos y geofísicos más precisos: modelos de deformación tectónica, modelos de fracturación, modelos de refracción atmosférica, etc. Todas las técnicas, algoritmos diseñados y metodologías desarrolladas en esta tesis han sido aplicadas a la Red Andaluza de Posicionamiento (RAP). Esta red fue proyectada en el año 2004 por el Instituto de Cartografía de Andalucía con la colaboración del Laboratorio de Astronomía, Geodesia y Cartografía de la Universidad de Cádiz. Nació con el objetivo principal de solucionar el problema del posicionamiento en Andalucía suministrando datos procedentes de observaciones de satélites del sistema GNSS con carácter permanente, bien mediante datos para el posproceso, bien en tiempo real mediante la utilización de correcciones diferenciales. La red RAP esta compuesta por 22 estaciones permanentes GNSS que cubre homogéneamente Andalucía y permitie obtener coordenadas geodésicas precisas referidas al sistema ETRS89 (European Terrestrial Reference System 1989) en cualquier ubicación andaluza. Esta red constituye el marco de referencia geodésico en Andalucía para aplicaciones científicas y tecnológicas. Esta tesis está divida en dos partes. La primera parte consta de tres capítulos en los que se exponen la descripción de la RAP y toda la metodología desarrollada para el control geodésico y de calidad de la red, así como la difusión de los resultados de estos análisis. La segunda parte es una colección de tres trabajos de investigación realizados en torno a esta red. El Capítulo 1 presenta todo el proceso de diseño y desarrollo de la RAP y detalla toda la infraestructura de la red, tanto los equipos instalados en las estaciones como el que compone el Centro de Control. Por último se describen los servicios que presta la red para posicionamientos en posproceso y en tiempo real. En el Capítulo 2 se expone todo el tratamiento de los datos obtenidos en las estaciones de la RAP hasta llegar al establecimiento de las series temporales de coordenadas. Primero se describe el proceso de obtención de los archivos necesarios para el cálculo y ajuste semanal de la red con el software Bernese 5.0. Este proceso se realiza de forma automática con la ayuda de un software creado en Matlab® llamado DESCARGA RAP. Posteriormente se detalla la estrategia de procesado y las transformaciones de coordenadas realizadas hasta obtener las series temporales de coordenadas semanales, a partir de las cuales se determinará el marco de referencia para Andalucía. Finalmente se presentan los parámetros de transformación Helmert calculados para pasar del antiguo marco de referencia referido a ETRF05 al nuevo marco referido a ETRF2000(R08). En el Capítulo 3 se describe el control al que se somete la red para garantizar la calidad de los servicios ofrecidos. Esta tarea se realiza con otro software desarrollado en Matlab® llamado RAP QC y que permite automatizar la obtención de series temporales de los parámetros evaluados. El control de calidad realizado a la RAP se divide en tres partes: control de calidad de los datos, control de calidad de las estaciones y control de calidad geodésico. El Capítulo 4 es un trabajo que fue presentado en el EUREF Symposium of the International Association of Geodesy Commission 1 - Reference Frames, Subcommission 1-3a Europe (EUREF), celebrado en Riga en Junio del 2006. Este trabajo supuso la presentación de la RAP a nivel internacional y en él se recogían el diseño de la red, la metodología empleada en el procesado de los datos y los primeros resultados sobre el control de calidad de la red. En el Capítulo 5 se desarrolla una nueva metodología para la jerarquización de las estaciones de una red permanente de estaciones GNSS a partir de los parámetros de calidad: número de observaciones, pérdidas de ciclo, el efecto multipath y la relación señal-ruido en las señales L1 y L2. El método se basa en la aplicación del Análisis de Componentes Principales para reducir la dimensión de estas variables, de manera que sea posible obtener una representación de las estaciones en dos dimensiones que permita una clasificación de estas, que además permita explicar los factores que afectan en mayor medida a cada uno de los emplazamientos de la RAP. Por último, en el Capítulo 6 se evalúa el impacto de la crisis económica en el sector de la construcción a través del uso de la RAP. Se analiza la relación entre las variables económicas y de la actividad de la construcción a nivel nacional y andaluz, con los datos de uso de los servicios de la RAP. El objetivo final es el de identificar nuevos indicadores de la actividad económica y de la construcción a partir de los datos registrados sobre uso de los servicios de la RAP, lo que supone una ventaja sobre los índices tradicionales por la disponibilidad de estos en tiempo casi real. También se realiza un estudio geolocalizado del uso de la red y su evolución desde el comienzo de la crisis económica en España en el año 2008.