Nivelación GPS

PERU Bellavista / Iquitos / Tamshiyacu / Nauta / San Regis / Nueva York / Requena

Informe de Comisión PE62 (12 – 23 de mayo 2009) Germinal Gabalda

LMTG – Agosto 2009

PROLOGO Este informe sólo presenta los resultados de la campaña de mediciones geodésicas GPS realizada en estaciones hidrométricas del SENAMHI1 y del HIBAM2 en la cuenca amazónica peruana. Prorrogarse al documento “Informe de comisión PE-62” (junio de 2009) de P. Vauchel y P. Fraizy para los resultados relativos al aspecto “hidrológico”. Prorrogarse al documento “HiBAm, Monografias de las Estaciones GPS, PERU, Bellavista, Iquitos, Tamshiyacu, Nauta, San Regis, Nueva York, Requena” (Enero 2010) de G. Gabalda para obtener más informaciones respecto a las estaciones (descripción, acceso, fotos,…).

CAMPAÑA DE MEDICIONES GPS / MÉTODO OPERATORIO Objetivos El Observatorio HIBAM incluye hasta ahora 16 estaciones hidrológicas principales en la cuenca amazónica. En la última reunión técnica (Lima, noviembre de 2008) es pareció importante hacer o rehacer una nivelación GPS de calidad para el conjunto de las estaciones del observatorio. En este marco y en asociación con el DHN3, el SENAMHI de Lima y el SHNA 4 de Iquitos, se organizó una campaña de mediciones geodésicas de 12 al 23 de mayo de 2009 en Amazonia Peruana entre las ciudades de Iquitos al Norte y Requena al Sur. El objetivo principal de la campaña GPS era establecer una red de estaciones geodésicas GPS de referencia lo más cerca posible de los lugares observados en el marco del observatorio (estaciones del SENAMHI y el programa HIBAM) a fin 1) de vincular las escalas a una misma referencia geodésica, 2) de poder calcular las pendientes de los ríos y 3) de poder garantizar una continuidad y una homogeneización de las medidas de alturas de agua en caso de instalación o reinstalación de escalas. Estaciones principales HiBam y lugares de medidas en Anexo 1

Medios humanos, material y logísticos La campaña de medición GPS se realizó utilizando receptores GPS del IRD (2), del DHN de Lima (2) y el SHNA de Iquitos (2) o sea 6 receptores GPS doble-frecuencia. Además del préstamo de material, el SHNA puso a nuestra disposición 3 operadores para operar el equipo y la vigilancia del material prestado por el servicio hidrográfico de la armada (DHN y SHNA). Aparte del trayecto ida y vuelta a la ciudad de Nauta efectuado en taxi para instalar el lugar NAUT, todos los demás desplazamientos se realizaron por vías fluviales (Barco " EL Volador" y una chalupa alquilados por toda la duración de la misión). Personal implicado y material utilizado en Anexo 2

Lugares de medida Debido a la ausencia de substrato rocoso en la zona y de la presencia importante del cubierto vegetal, es imposible seleccionar los lugares según criterios " geodésicos" y por eso favorecimos los criterios prácticos: existente del lugar, estación SENAMHI, perpetuidad, seguridad, condiciones de acceso,…. 1

SENAMHI : Servicio nacional de meteorología e hidrología HIBAM : Hidrología de la cuenca amazónica 3 DHN : Dirección de Hidrografía y Navegación 4 SHNA : Servicio de Hidrografía y Navegación de la Amazonia 2

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Todos los nuevos lugares son marcados al suelo con un clavo sellado en un mojón en cemento construido para la ocasión. Los lugares antiguos vueltos a ocupar son definidos también al suelo por una placa sellada (IQUI, REQA) o un clavo en el cemento de la acera (REGI). Todos estos lugares pueden acoger un trípode geodésico. Cuando las escalas se encontraban demasiado distantes del lugar materializamos un lugar secundario con el fin de permitir el control y/o la fijación vertical de la escala más rápida y más fácil. Los lugares secundarios se nivelaron con relación al lugar principal. Puntos principales : o BETA Bellavista o IQUI Iquitos o NAUT Nauta o REGI San Regis o REQA Requena o TAMS Tamshiyacu o YORK Nueva York Puntos secundarios : o o o

Rio Napo Rio Amazonas Rio Marañón Rio Marañón Rio Ucayali Rio Amazonas Rio Tigre

TAM1 Tamshiyacu Rio Napo NAU1 Nauta Rio Marañón REG1 San Regis Rio Marañón

Creación Existente Creación Existente Existente Creación Creación Existente Creación Creación

Red SIRGAS5 Comisión PE-22 (2005) Red SHNA

Placa sin inscripción NO medida en GPS

Fichas de ectaciones en annexo 9

Método operatorio / Adquisición de las medidas GPS La adquisición de los datos se hizo entre el 12 y el 23 de mayo de 2009 :  12 de mayo : Instalación IQUI (Iquitos, hito SIRGAS situado en el recinto de la base naval del SHNA). Esta estación funcionó ininterrumpidamente durante toda la duración de la campaña o sea 11 días de datos.  13 de mayo : Instalación NAUT (Nauta, estación meteorológica del SENAMHI).  14 de mayo : Instalación TAMS (Tamshiyacu, estación meteorológica del SENAMHI).  15 de mayo : Instalación REGI (San Regis, plaza del pueblo, hito GPS "PE-22").  16 de mayo : Instalación YORK (Nueva York, plaza del pueblo).  17 de mayo : Instalación REQA (Requena, hito SHNA, escalas del SENAMHI).  18 de mayo : Desarme de YORK (Nueva York) et REGI (San Regis)  19 de mayo : Desarme de REQA (Requena)  20 de mayo : Desarme de TAMS (Tamshiyacu)  21 de mayo : Instalación BETA (Bellavista, estación del SENAMHI).  22 de mayo : Desarme de TAMS (Tamshiyacu)  23 de mayo : Desarme de BETA (Bellavista) et IQUI (Iquitos). Los parámetros de adquisición (sesión de 24 horas, adquisición cada 10 segundos y un ángulo de corte de 10°) se fijó en los mismos valores para todos los lugares. Resumen cronológico en Anexo 3 Localización de los instrumentos y planificación de las adquisiciones en Anexo 4 5

SIRGAS : Sistema de Referencia Geocéntrico para las Américas

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PROCESAMIENTO Y ANÁLISIS DE LOS DATOS Estaciones principales Las coordenadas de las estaciones GPS principales se calcularon con el programa GAMIT/GLOBK del MIT6 desarrollado para aplicaciones geodésicas de precisión. El procesamiento consiste en una inversión en el sentido de los menores cuadrados de los datos GPS de fase y código. Fase 1 : Procesamiento de cada día de medida (GAMIT)        

Sesiones diarias de 24 horas Combinación de las frecuencias L1 y L2 para suprimir los efectos dispersivos de la ionosfera Orbitas IGS7 no son re-calculadas (efemérides precisas) 24 estaciones GPS permanentes de la red IGS cuyas posiciones y velocidades se determinan precisamente en el referencial terrestre ITRF20058 con el fin de vincularnos a éste Estimación de 13 parámetros troposféricos por estación y por día (cada 2 horas) Utilización de los modelos de corrección de centro de fase de las antenas Parámetros de orientación de la Tierra proporcionados por el IGS Modelización de las mareas sólidas luni-solares y de la sobrecarga oceánica



Para cada estación el resultado final es una serie temporal de las posiciones.

Fase 2 : Combinación de las soluciones diarias (GLOBK/GLORG)  

Las soluciones diarias se combina con un filtro de Kalman (GLOBK). Después el sistema se ajusta considerando la mejor transformación (translación + rotación + factor de escala) y se fija respecto a 10 estaciones muy bien determinadas en el sistema de referencia ITRF 2005 (GLORG).



Para cada estación el resultado final es una posición en el sistema ITRF.

Estaciones permanentes IGS utilizadas en anexo 5 Soluciones diarias (ITRF 2005) en anexo 6 Coordenadas de las estaciones GPS principales en anexo 7

Estaciones auxiliarías Los datos de las estaciones GPS secundarias NAU1 y TAM1 se calcularon con los programas informáticos “Trimble Total Control” y “Ashtech Solución” y fijando como estación de referencia el sitio GPS principal el más cerca posible sea respectivamente NAUT y TAMS. Tomando en cuenta las distancias relativamente cortas (algunas decenas de metros) entre la estación secundaria y la estación de referencia, se realizaron todos los cálculos utilizando las órbitas emitidas por los satélites GPS. Coordenadas de las estaciones GPS auxiliarías en anexo 7

Transformación de las alturas elipsoidales en altitudes Para convertir las alturas elipsoidales (h) ITRF2005/WGS84 en altitudes ortométricas H (sobre el nivel medio del mar), es necesario conocer en cada punto la altura N del geoide (derivada de un modelo del geoide) : H = h - N

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MIT : Massachussets Institute for Technology IGS : International GNSS Service 8 ITRF2005 : International Terrestrial Reference Frame 2005 7

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geod.nrcan.gc.ca

 Etapa 1 : Elección de un modelo de geoide (EGM20089) y extracción de los datos Las alturas N del geoide (sobre el elipsoide WGS84) en nuestra zona de estudio se extrajeron del Modelo Geopotencial Mundial EGM2008 calculado por el US Nacional Geospatial Agency (NGA) con precisión teórica de 30 cm en altimétria y disponible desde abril 2008. Disponemos también de la Desviación Estándar sobre la misma zona. A lo largo de nuestro perfil de estaciones GPS (eje SW-NE), podemos tener en cuenta que las variaciones de altura del geoide son relativamente lineales y moderadas (