Una estación permanente es un receptor que opera en forma continua con un intervalo de registro estándar de – por ejemplo - 30 segundos. En general, se trata de receptores de la más alta y actualizada tecnología, y la estación funciona en forma automática en la descarga de los datos, conversión al formato RINEX y puesta en un servidor que puede ser descargado por cualquier interesado.

Las estaciones permanentes cumplen, de ese modo, por lo menos tres funciones, la primera, de carácter científico, al proporcionar datos para estudiar los movimientos de la corteza terrestre y el retardo ionosférico en su zona de influencia, la segunda, servir como marco de referencia de orden cero, y la tercera, ofrecer un servicio a los usuarios de la tecnología GPS para que puedan operar con un solo receptor de frecuencia única.

Es, como las señales y efemérides GPS, un servicio gratuito.

La instalación de una estación permanente es también libre y no existe ningún registro ni inscripción necesarios sin embargo su ingreso a una red, y también para que se la considere una estación confiable, exige el cumplimiento de ciertas reglas básicas como las que siguen:

- contar con receptor y antena de doble frecuencia
- posibilidad de rastrear al menos 8 satélites sobre los 10º de elevación
- disponer, también, que el receptor reciba los códigos C/A y P
- antena estable
- distribución libre de los datos, preferentemente en forma diaria
- acceso a los datos a través de Internet
- intervalo de registro 30 segundos o menor
- mantenimiento adecuado de todas las instalaciones

El cumplimiento de las condiciones mencionadas implica contar con un receptor de alta calidad y también en forma recomendable de un segundo receptor, una computadora dedicada exclusivamente a la estación y un resguardo que garantice la tensión eléctrica necesaria, lo que en el ambiente se conoce como UPS (Uninterruptible Power Supply).

Las estaciones, además de proporcionar sus observaciones, cuentan en el sitio de Internet una detallada descripción de la propia estación y la forma de tomar contacto con la misma para consultas o aclaraciones. Este documento se lo conoce como “log file” y, dado el carácter universal que adquieren las estaciones, está redactado en idioma inglés. También es posible encontrar en las páginas de las más reconocidas un conjunto de datos estadísticos acerca de su comportamiento.

Las estaciones permanentes constituyen un cambio en la modalidad de ejecución de los trabajos geodésicos. Contábamos con las redes geodésicas formadas por un conjunto de puntos cuyas coordenadas eran conocidas pero para utilizarlos era necesario trasladarse a los mismos, es decir hacer una observación GPS en la actualidad. Son lo que a partir de ahora se llaman estaciones pasivas para distinguirlas de las estaciones permanentes que tienen el carácter de activas puesto que están operando sin haberlo requerido y – además – tenemos acceso a los datos adquiridos.

IGS es la sigla que identifica al International GPS Service que, con sus miembros, organizaciones y agencias de carácter internacional, mantiene una red de más de 360 estaciones permanentes que proporcionan datos de observación, efemérides y otros datos de alta calidad para una amplia gama de objetivos científicos y técnicos. Marca, por su trascendencia, las pautas universales en la materia.

La información más completa y detallada del servicio así como la ubicación de sus estaciones puede encontrarse en el sitio web http://igscb.jpl.nasa.gov/

Para encontrar los datos de las estaciones permanentes debe recurrirse a distintos sitios de Internet desde los cuales se los puede descargar. La dirección indicada en el párrafo anterior es la de mayor cobertura pero también pueden usarse:

SOPAC http://lox.ucsd.edu

correspondiente a las estaciones CORS de los Estados Unidos http://www.ngs.noaa.gov/CORS

En el caso de las estaciones argentinas, cuya situación describiremos en particular, los datos de casi todas aquellas están ingresando en la red RAMSAC disponible en la página web del Instituto Geográfico Militar
http://www.igm.gov.ar/institucional/ramsac/ramsac_indice.htm

En los sitios mencionados se encuentran las observaciones de las estaciones permanentes, sus coordenadas, las efemérides precisas, rápidas y ultra rápidas así como información complementaria. Como expresamos previamente la mayoría de las estaciones registra sus datos cada 30 segundos, sin embargo en algunos casos es posible encontrar intervalos de registro menores.

Respecto de las coordenadas de las estaciones es necesario señalar y recomendar que las mismas dispongan de las mejores existentes en el momento. El pasaje a coordenadas oficiales o requeridas por algunos proyectos se logra a través de adecuados parámetros de transformación.

Los datos se encuentran ordenados por estaciones y por fechas (a veces dadas como día anual). Las estaciones están identificadas con cuatro dígitos, por ejemplo la ubicada en el Observatorio Astronómico de La Plata se llama LPGS siendo bastante fácil descubrir estos códigos pues existe alguna referencia dentro de la misma página.

Es una regla casi general que los datos se encuentran en formato RINEX y para facilitar su descarga los mismos están doblemente compactados: la primera compactación es un formato compact RINEX que se realizó mediante un software conocido por el nombre de su autor HATANAKA y la segunda mediante alguno de los software ZIP como Winzip o bien Gzip.

El HATANAKA se descarga desde la página UNAVCO http://www.unavco.org/facility/software/preprocessing/preprocessing.html y el GZIP desde su propio sitio http://www.gzip.org encontrándose en ambos casos las indicaciones para la operación. Winzip forma parte de los programas estándar de casi todas las computadoras.

Es interesante observar los datos de las estaciones de la República Dominicana pues tienen menores intervalos de registro y está agrupados por hora lo que acelera su descarga.

Existen diversos modos de utilizar los datos de las estaciones permanentes. El más inmediato es hacer mediciones relativas respecto de aquellas adoptando su mismo intervalo de registro. Este es el caso típico cuando la distancia no es muy grande – unos 10 Km- y se dispone de un solo receptor o eventualmente dos y de frecuencia única.

Una alternativa para el caso de contar con un receptor de doble frecuencia, estar alejado de la estación y disponer de varios receptores que podrían ser de una sola frecuencia: en esta situación el receptor de doble frecuencia permanece fijo en una posición, durante mucho tiempo y con un intervalo de registro menor, por ejemplo (1; 5; 10 ó 15 segundos). Los otros receptores operan al intervalo elegido para la estación base. Luego el cálculo se realiza en dos etapas, la primera entre la base y la estación permanente y luego entre esta y los móviles en cualquiera de las modalidades: relativo, stop and go u otra. Un caso típico es el fotogramétrico donde se usa el posicionamiento cinemático con registros cada medio segundo o un segundo.

Una variante en desarrollo es la utilización de receptores de una sola frecuencia en distancias hasta 200 Km recibiendo de la estación permanente las correcciones ionosféricas, sobre lo que más adelante agregaremos las perspectivas actuales.

También está la posibilidad de acordar con la estación un intervalo de registro especial para algunas fechas y dentro de esas fechas para ciertas horas elegidas. Este caso depende de los recursos de memoria de la estación y de que probablemente no sea una operación automática. En este caso la estación suele establecer un costo por el servicio.

Con los casos mencionados no está agotado el tema, todo depende de la imaginación de los usuarios en función de los recursos disponibles.

Encontramos en el mundo numerosas redes, siendo la más importante la previamente mencionada de las estaciones IGS.

En los Estados Unidos de América existen las estaciones CORS (Continuosly Operating Reference Station) que forman una red muy densa y con distintas categorías de estaciones, las administradas por National Geodetic Survey que operan en forma permanente y las cooperantes que pueden funcionar con un mínimo de 8 horas durante 5 días de la semana. El sitio web http://www.ngs.noaa.gov/CORS contiene abundante información sobre la red.

En América del Sur, Brasil cuenta con una red integrada por quince estaciones cuya información está en el sitio del Instituto Brasileño de Geografía y Estadísticas http://www.ibge.gov.br

El principal emprendimiento es la red RAMSAC (Red Argentina de Monitoreo Satelital Continuo) iniciado por el Instituto Geográfico Militar y con el que colabora la Facultad de Ciencias Astronómicas y Geofísicas de la Universidad Nacional de La Plata. Esta red, a la que se han adherido un cierto número de estaciones permanentes sostenidas por entidades nacionales y provinciales cuenta en la actualidad con 15 estaciones (fig. 1) en la Argentina continental y cuatro estaciones en la Antártida.

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La ubicación de estas estaciones no tiene una distribución homogénea puesto que se iniciaron con el esfuerzo de las entidades participantes, con escasos recursos y la dedicación personal de quienes las atienden. En casi todos los casos participan de proyectos geodésico o geofísicos internacionales y han recibido la colaboración de numerosas entidades interesadas en la materia.

En noviembre de 2003 se realizó el primer taller nacional donde se pudo conocer la situación de cada una de las estaciones y se acordaron una serie de metas para el futuro inmediato que pueden resumirse en los siguientes puntos:

El segundo taller tendrá lugar entre el 6 y el 10 de setiembre de 2004 en conjunción con la XXII Reunión Científica de Geofísica y Geodesia, en Buenos Aires.

La crónica detallada del taller puede consultarse en la página web de la Asociación Argentina de Geofísicos y Geodestas www.aagg.org.ar

Como contribución al desarrollo de las estaciones permanentes y del desarrollo de las actividades vinculadas se encuentra el proyecto Infraestructura GPS para ciencia y tecnología aprobado por la Agencia Nacional de Promoción Científica y Tecnológica cuyo director es el doctor Claudio Brunini.

En el marco del proyecto RAMSAC (Red Argentina de Monitoreo Satelitario Continuo) el Instituto Geográfico Militar ha dedicado los mayores esfuerzos que se han realizado hasta el presente para coordinar el funcionamiento de las Estaciones Permanentes y centralizar sus datos. Seis ya fueron instaladas u operan bajo su responsabilidad directa. La Facultad de Ciencias Astronómicas y Geofísicas ha acompañado en forma significativa los esfuerzos realizados por el IGM.

La propuesta de una Infraestructura GPS apunta a lograr resultados con repercusión en el ámbito nacional e internacional, tanto en el plano científico como en el tecnológico. En el ámbito internacional se propone, entre otras metas, crear un centro regional del International GPS Service para contribuir a la densificación del ITRF y al desarrollo del proyecto Tide Gauge Bench Mark Monitoring (control de los mareógrafos con GPS para el estudio de las variaciones del nivel medio del mar). En el ámbito nacional se propone materializar en el país un marco de referencia geodésico de orden cero y desarrollar un servicio GPS basado en Estaciones Permanentes (almacenamiento y accesibilidad a los datos así como la producción de correcciones ionosféricas para usuarios de receptores de simple frecuencia). La transferencia tecnológica y de conocimientos al medio socio-productivo (catastro, teledetección, recursos naturales, medio ambiente, agricultura, navegación, levantamientos SIG, etc.) ocupa un lugar preponderante dentro del proyecto. Figura también entre sus metas contribuir en la formación de recursos humanos para el manejo de las tecnologías de posicionamiento satelitario

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Alturas antenas
(apéndice a la nota sobre las Estaciones GPS Permanentes)

Se componen de dos valores:

- la altura del punto de referencia (antenna reference point, ARP) respecto de la marca, y
- la corrección (offset) entre el dicho punto y el centro electrónico de la antena (electrical phase centre, EPC). Cuando se utilizan las observaciones de las estaciones permanentes es necesario conocer el tipo de antenas instaladas en las mismas a fin de introducir tal corrección.

1) La medición de la distancia respecto de la marca física (bulón, chapa de identificación, etc.) puede ser vertical o inclinada. En este último caso es inevitable conocer el radio de la antena para determinar el valor vertical. Para la verificación una alternativa es tomar una fotografía de la antena adosándole una regla vertical, por ejemplo una mira topográfica, cuyas graduaciones sean legibles en imagen fotográfica.

2) La distancia que media entre el ARP y el centro de fase (típicamente dos uno para L1 y otro para L2 o a veces coincidentes) de la antena es pequeña, en general del orden de los 10 centímetros, y su valor puede estar estampado en la misma antena o bien obtenerse de algún sitio de Internet, tal como  ftp://igscb.jpl.nasa.gov/pub/station/general/igs_01.pcv (o bien 
http://www.ngs.noaa.gov/ANTCAL/index.shtml ) en función del fabricante y modelo. Este centro no es un punto físico y no está bien definido pues depende de las condiciones en que la señal llega desde el satélite. Este segmento debe ser agregado a la altura vertical dada para el ARP (o la deducida a partir de la distancia inclinada y el radio).

Los softwares ofrecen distintas alternativas para la incorporación de las alturas (vertical, inclinada, radio, offset). Cuando solamente permiten insertar sólo un valor (altura vertical sobre la marca = altura del ARP + offset) el offset puede ser determinado mediante la siguiente expresión recomendada por
http://www.gps.gov.uk/antenna.asp

Offset = 2.545 L1 – 1.545 L2

L1 y L2 suelen estar estampados en la propia antena, mencionados en el manual del equipo u obtenerse de los sitios previamente mencionados cuando se utilizan las observaciones de una estación permanente.

En conclusión, teniendo presente las consideraciones precedentes la altura elipsoidal calculada corresponderá a la marca implantada o existente.

Rubén Rodríguez, con la colaboración de María Paula Natalí, FCA y G, UNLP