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2ª Assembleia Luso Espanhola de Geodesia e Geofísica
Lagos 2000
2ª Asemblea Hispano Portuguesa de Geodesia y Geofisica
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CATNET: una red de estaciones permanentes GPS con capacidades de tiempo real
CATNET: a permanent GPS network with real-time capabilities
Julià Talaya, Ernest Bosch, Miquel Àngel Ortiz, Carme Parareda
Institut Cartogràfic de Catalunya, Parc de Montjuïc 08038 Barcelona, talaya@icc.
SUMMARY
Since 1992 the Institut Cartogràfic de Catalunya (ICC) has deployed a permanent GPS network that covers Catalonia. The
network consists of 8 stations with an average distance of 100 km between them. To take full advantage of the network the
ICC is working on the deployment of several real time services that will bring CATNET closer to the user. A description of
the different services will be presented, some of the services are already operational since 1995 as the RASANT while
others are still under development as RTK broadcast. The real time services will be based on satellite technology VSAT
(Very Small Aperture Terminal) for the real time data collection from the permanent GPS stations and DAB (Digital Audio
Broadcast) for the data dissemination to the end user. First test and experiences with will be presented.
1. INTRODUCCIÓN
Desde 1991 el Institut Cartogràfic de Catalunya (ICC) está
trabajando en el proyecto SPGIC (Sistema de Posicionamiento
Geodésico Integrado de Cataluña), Colomina et al. (1995). SPGIC se
define como un conjunto de normas legales, datos, comunicaciones,
hardware, software y soporte técnico que permiten el
posicionamiento en todo el territorio de Cataluña.
Uno de los elementos fundamentales del projecto SPGIC es
CATNET (CATalan NETwork), una red de estaciones permanentes
GPS, Ortiz et al. 1998. La red está configurada por 8 estaciones de
referencia que cubren una área de 30000 km
2
con una población de 6
millones de habitantes (Figura 1). La red ha sido diseñada para
proporcionar una cobertura uniforme excepto en el área de
Barcelona (con mayor densidad de población) que está cubierta por
dos estaciones para aumentar la redundancia.
Figura 1 -
CATNET
Todas las estaciones disponen de receptores geodésicos con
antenas choke-ring montadas sobre pilares muy sólidos. Desde el
inicio del despliegue se identificó la importancia del
posicionamiento cinemático por lo que todos los receptores recogen
observaciones con una cadencia de 1 Hz. Los ficheros se envían
mediante telefonía celular al ICC. Según necesidades, dichos
ficheros se filtran a un intervalo entre épocas de 15 segundos antes
de su envío al ICC.
2. RED GPS CON CAPACIDADES DE TIEMPO
REAL
CATNET proporciona un excelente marco de referencia para el
posicionamiento geodésico en Cataluña, diversas aplicaciones
pueden ser llevadas a cabo mediante postproceso sin embargo la
posibilidad de disponer de los datos de la red en tiempo real
aumentaría enormemente sus aplicaciones, Talaya y Bosch (1999).
Para poder proporcionar servicios en tiempo real los datos de las
estaciones permanentes tienen que ser transferidos a la sede del ICC,
procesados y posteriormente diseminados para su utilización por
parte de los usuarios. Después de realizar un análisis detallado el
ICC decidió utilizar la tecnología VSAT (Very Small Aperture
Terminal), Maral (1996), basada en comunicaciones vía satélite para
la transmisión de los datos de las estaciones permanentes GPS a la
sede del ICC y utilizar la tecnología emergente de radio digital DAB
(Digital Audio Broadcast) para la difundir de la información a los
usuarios.
Tecnología VSAT
VSAT es un sistema de comunicaciones basado en satélite de
bajo coste, fiable y de fácil instalación. El sistema dispone de un
servidor central (figura 2) y utiliza la misma infraestructura de la
nueva red sísmica del ICC implementada por la Unidad de Geología,
Roca et al. (1998). A finales de 1999 dos estaciones GPS (AVEL,
LLIV) transmitirán observaciones GPS a 1 Hz a la sede del ICC vía
VSAT.
Figura 2 ­
Configuración de red en estrella VSAT (
VSAT Star
network configuration
)
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Tecnología DAB
Como se ha comentado anteriormente para proveer de servicios
en tiempo real la información de las estaciones permanentes debe ser
difundida a los usuarios. El medio de radiodifusión debe ser: de bajo
coste, de alta calidad, proporcionar cobertura a una gran parte del
territorio y disponer de la capacidad suficiente para la transmisión de
los datos. El servicio RASANT, Talaya et al. (1997), transmite la
información vía RDS (Radio Data System) sobre subportadoras de
emisoras comerciales de FM, sin embargo la difusión de
correcciones diferenciales de la fase requiere capacidades de
transmisión mucho mayores. El ICC ha adoptado la tecnología DAB
para difundir servicios en tiempo real que requieran una alta
capacidad de transmisión.
DAB es un estándar para la transmisión de radio digital
comercial, tiene una capacidad de 1.7 Mbps repartidos en 6
programas de audio de alta calidad y dispone de una capacidad
importante (150 ­ 300 Kbps) para la transmisión de datos. Se ha
desarrollado una canal transparente de datos (TDC) que permite una
conexión RS-232 transparente entre el multiplexor DAB y el
receptor de radio DAB. La información RTK se inyecta mediante un
enlace RS-232 al multiplexor DAB y esta misma información,
estará disponible en el enlace RS-232 del receptor de radio DAB
lista para ser inyectada al receptor GPS.
3. SERVICIOS DE CATNET
Para explotar al máximo las capacidades en tiempo real de
CATNET el ICC esta trabajando en el despliegue de 5 servicios
públicos.
RASANT
Desde 1995 el ICC ha estado transmitiendo correcciones
diferenciales de código de la estación BELL mediante el sistema
RASANT vía RDS. En 1999 se empezó la instalación de un servicio
de monitorización de integridad del sistema para proporcionar mayor
robustez al servicio RASANT. Dicho sistema estará basado en la
duplicidad de las estaciones GPS generadoras de las correcciones
diferenciales de código, BELL (estación principal), PLAN (estación
secundaria) y de una estación que monitorice continuamente las
correcciones RASANT, en caso de detectar algún error en las
correcciones diferenciales transmitidas el sistema cambiaría
automáticamente a la estación de referencia secundaria.
RACP
La idea de utilizar una red de estaciones permanentes GPS para
mejorar el posicionamiento de código ha existido desde el desarrollo
del concepto WAAS (Wide Area Augmentation System). En el
WAAS las observaciones de una red de estaciones permiten la
determinación de los diferentes parámetros presentes en los modelos
usados para el posicionamiento de código. Esta misma idea aplicada
a una área regional permitiría una mejora del posicionamiento de
código a nivel regional, RACP (Regional Area Code Positioning),
hasta los niveles nominales del ruido de las observaciones de código
(20-30 cm) en toda la región cubierta por la red.
RTK
Una estación permanente que transmita correcciones
diferenciales RTK permitiría un posicionamiento centimétrico en un
radio de 15-20 km de la estación. Puesto que entre el 50-60% de la
población de Cataluña habita en el área de Barcelona, la transmisión
de correcciones de la fase RTK desde las estaciones de PLAN y
MONC proporcionaría un servicio de posicionamiento centimétrico
en una de las zonas más dinámicas de Catalunya.
El 12 de Julio de 1999 empezó la fase experimental para la
transmisión de correcciones diferenciales RTK de estaciones GPS
individuales vía DAB. Mensajes RTCM (tipo 18 ­21) se
transmitieron utilizando el canal TDC con una capacidad de 8000
bps. Los resultados mostraron gran calidad de transmisión y
soluciones RTK/OTF fueron obtenidas por el receptor móvil. Dentro
de la fase experimental, desde noviembre de 1999 se está
transmitiendo continuamente correcciones RTK vía DAB.
RARTK
La transmisión de correcciones diferenciales RTK de estaciones
GPS individuales proporciona un excelente servicio en áreas
limitadas (15 ­ 20 km de la estación) pero la total cobertura de un
territorio con una red de estaciones permanentes con una separación
media de 30-40 km implica una gran inversión en infraestructura. La
comunidad geodésica esta estudiando la idea de utilizar Regional
Area RTK para superar los 20 km de limitación inherentes del
posicionamiento RTK clásico. El proceso en tiempo real de los datos
de la red de estaciones permanentes GPS permitiría la obtención de
un vector de correcciones (correcciones de órbitas, correcciones del
reloj de los satélites, correcciones ionosféricas, correcciones
troposféricas) de alta precisión que debería permitir la resolución de
ambigüedades en toda la región cubierta por la red de estaciones
permanentes. Este vector de correcciones sería transmitido al usuario
vía DAB.
GEOFONS
Las observaciones realizadas por las estaciones permanentes
GPS también están disponibles vía ftp (
ftp.icc.es)
para su utilización
en aplicaciones de postproceso. La transmisión de los datos en
tiempo real en el ICC permitirá su disponibilidad vía ftp con un
retardo máximo de 0.5 ­ 2 horas lo cual posibilitará su utilización
para la mejora de predicciones meteorológicas a partir de la
determinación del retardo que sufren las señales GPS a su paso por
la troposfera (proyecto MAGIC).
4. AGRADECIMIENTOS
Parte de la infraestructura de CATNET ha sido financiada por el
proyecto español IGUANA (CICYT TIC97-0993-C02-01), el
proyecto europeo MAGIC (PL972065) y por el CUR catalan
(Comissionat per a les Universitats i Recerca).
5. REFERENCIAS
Colomina,I., Térmens, A., Ortiz,M.A., Talaya,J., 1995. SPGIC: Integrated
Geodetic Positioning System of Catalonia. International Union of
Geodesy and Geophisics (IUGG) XXI General Assembly, 2.7.95 --
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