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Si has manejado un GPS Topográfico de postproceso o RTK, o tienes conocimiento teórico de Geodesia seguramente en más de una ocasión has tenido la necesidad de manejar un archivo Rinex. En este articulo hablaremos brevemente de que son los archivos RINEX y como se compone.
RINEX son las siglas en ingles de “Receiver INdependent EXchange Format”, lo que podríamos traducir como formato de intercambio de datos GPS. Este formato fue presentado hace ya mas de 28 años en el 5° Simposium Geodésico Internacional en Posicionamiento por Satélites en Las Cruces (Nuevo México) en donde compitió con otros tres formatos:
Tas un análisis exhaustivo que llevo a una serie de deliberaciones, se opto por seleccionar el formato RINEX a reserva de realizar reformas al formato inicial.
La primera versión corrió a cargo del Instituto Astronómico de la Universidad de Berna (Suiza) y fue puesto en marcha por la misma Universidad en la campaña geodésica EUREF-89. En dicha campaña se utilizaron 60 receptores de 4 diferentes marcas, por los que contar con un archivo de intercambio de datos universal que facilitara el cálculo de las bases en conjunto era importantísimo.
De no haber contado con RINEX el tiempo de levantamiento en campo se hubiera incrementado drásticamente además de que cada base debería haberse calculado por separado para cada una de las 4 marcas.
Esta primera versión de RINEX se limitaba a datos de posicionamiento estáticos por lo que los datos de posicionamiento estático-rápido, pseudocinemático, cinemático, entre otros, fueron agregados en versiones posteriores.
A finales de 1990 en el Simposium de Ottawa (Canada) se lanzo la versión 2 que en resumen abriría la posibilidad a futuras modificaciones que permitió en 1993 un cambio en la toma de datos Antispoofing y la inclusión de la constelación Rusa GLONASS en 1996.
Hasta ahora se han desarrollado dos versiones principales de formato RINEX:
En esencia la base de un archivo RINEX parte de que la mayoría del software para GPS emplea los siguientes observables:
El resto de información que almacenan los receptores es prácticamente innecesario, ya que únicamente con estos tres observables e información adicional relativa al levantamiento (antena, altura de la antena, nombre, etc) sería suficiente.
El RINEX implica que los datos binarios propios de cada tipo de receptor pueden ser transformados a formato independiente universal ASCII7 durante el proceso de descarga, permitiendo así usar otro tipo de software o intercambiar datos procedentes de otros receptores. Dado que la estructura de los datos fuente (binario) difiere de cada receptor, es necesario que cada proveedor de software GPS genere un intérprete para este formato. En la campaña EUREF-89 se necesitó de programas que trasladaran a RINEX los datos recogidos, pero la mayoría de las casas fabricantes no disponían de dicha posibilidad en aquel momento, por lo que el Instituto Astronómico de la Universidad de Berna tuvo que generar los programas adecuados para sus receptores. Dichos programas están disponibles al público y se puede tener acceso a ellos por Internet.
En la actualidad, la mayoría de los fabricantes de software GPS incluyen en su paquete informático la opción de carga y descarga de archivos RINEX, con opciones de carga directamente del archivo fuente o aplicando una transformación a los datos propios del programa.
Dado que el RINEX es un archivo de intercambio de información cumple con la mayoría de los condicionantes que se imponen a un archivo de intercambio (información únicamente necesaria, fácilmente transportable entre los diversos sistemas operativos, no-redundancia de datos, posibilidad de agregar nuevas observaciones...), excepto con uno fundamental: la gran longitud de sus archivos. Inicialmente puedo haberse optado por la disminución de dicho tamaño escogiendo un formato binario, pero a costa de perder accesibilidad a su contenido y disponibilidad para el usuario. En la actualidad con los programas de comprensión de archivos se consigue reducir indiscutiblemente el archivo RINEX en un factor de tres o más. Por ejemplo, un archivo de medio día de observación, con épocas de 30 segundos, puede llegar a ocupar de 1.5-2 Mb fácilmente comprensibles a 500-600 kb o incluso menos. Pueden emplearse los ya conocidos formatos de compresión (ARJ, ZIP...), aunque la Universidad de Delft (Holanda) ha desarrollado un formato propio binario denominado CBI8, especialmente diseñado para RINEX
El formato RINEX se compone de la creación de cuatro tipos de archivos a partir de la versión 2. Estos cuatro tipos son:
En las primeras versiones únicamente se disponía de dos archivos, el de observación y el de navegación.
En el archivo de datos de la observación la pseudodistancia se mide en Metros. Se aceptan tres tipos de pseudodistancias, la C1 (código C/A o estándar sobre la frecuencia L1), la P 1 (código P o Precise en L 1) y la P 2 (código P en L2). Algunos receptores no recogen observaciones sobre la frecuencia L2 bajo A/S, dado que en este caso el código P es encriptado pasando a ser el código Y; si se dispone de un desencriptador, el RINEX es capaz de generar un código P2 sintético, pero de todas formas estas observaciones deben ser marcadas como afectadas por el A/S.
La medición de fase también se puede realizar sobre las frecuencias L1 o L2, y se denominan del mismo modo L1 y L2. Se mide en ciclos completos, aunque en los primeros receptores la unidad era el medio ciclo, debiéndose convertidos los datos a ciclos completos. Este tipo de receptores además presentan otros tipos de problemas con la medición de la pseudodistancia que es ambigua e incluso con la medición de código y fase porque no se realizaba al mismo tiempo; estos inconvenientes hacen necesaria una manipulación de datos previa a la transformación a RINEX.
El RINEX también dispone de lugar para las mediciones Doppler en aquellos receptores donde esté disponible la lectura de sus observables D1 y D2. En el RINEX se expresan en Hertz. La fase debe ser expresada en el mismo sentido que la pseudodistancia, un incremento en la pseudodistancia implica un incremento en el valor de la fase, el cual es opuesto a la cuenta Doppler. Ninguno de estos observables debe ser corregido por sesgos externos tales como la refracción atmosférica o el retardo del reloj del satélite.
Es necesario realizar una aclaración respecto a la medida del tiempo. La mayoría de los receptores miden el tiempo en la llegada de la señal tanto para la pseudodistancia como para la medición de fase. Estos receptores además sincronizan el tiempo de las observaciones obtenidas de los diversos canales del receptor a diversos satélites al mismo tiempo. Dado que el reloj del receptor es esencialmente independiente de él de los satélites, la observación real puede diferir entre varios receptores. Las diferencias en general suelen ser de menos de un milisegundo debido a que los receptores GPS sincronizaron sus relojes con tiempo real GPS. Además si el receptor o el software conversor ajusta las medidas usando tiempo real descorregido de retardos del reloj del satélite, la consistencia de las tres observables bases (la fase, la pseudodistancia y el tiempo) debe mantenerse. Esto requiere la corrección del retardo del reloj del receptor.
El archivo con el mensaje de navegación contiene los datos de orbitales, los parámetros del reloj y la precisión de las medidas de pseudodistancia de los satélites observados. Su cabecera puede contener opcionalmente datos del mensaje de navegación tales como los parámetros del modelo ionosférico para aparatos de una sola frecuencia y términos de correcciones relacionados con el tiempo GPS y UTC10. Una gran parte de este archivo está basado en el formato ARGO de la NGS.
El archivo de navegación GLONASS sigue esta misma filosofía para su cabecera. Sin embargo, la estructura de datos difiere mucho de la empleada por el GPS, sobre todo debe definir la diferencia entre los sistemas de tiempo empleados en las dos constelaciones. Además, define las órbitas de los satélites por sus coordenadas, insertadas desde las bases centrales a unas horas determinadas e indicándose la antigüedad de dicha información. La definición del tiempo GLONASS también ha dado sus problemas, siendo necesario indicar la procedencia del tiempo de referencia de las observaciones. Dado su pequeño uso actual en España no se profundizará en los problemas que plantea la definición del tiempo GLONASS ni en sus observables, para ello se puede recurrir a la bibliografía.
Por último, el archivo de datos meteorológicos fue definido para la versión 2 en delante de RINEX y su función es la de simplificar la exportación y procesamiento de datos meteorológicos recogidos por los observatorios. Sigue el mismo principio que el archivo de observación. Contiene datos como la presión atmosférica en milibares, la temperatura seca y húmeda en grados Celsius y la humedad relativa; opcionalmente puede contener la humedad central del retardo ionosférico obtenida por un radiómetro de vapor de agua. Cada archivo contiene los datos de una estación.
Los últimos cambios efectuados en los archivos RINEX están relacionados con la inclusión de observaciones procedentes de la constelación GLONASS, posibilitando archivos mixtos, y a un nuevo tratamiento que se le da a la medición bajo A/S. Una de las variaciones más relevantes de la inclusión del sistema GLONASS es la creación de un nuevo archivo de navegación para dicho sistema, siendo –como ya se ha comentado- cuatro los archivos que se generan. Además, el número PRN de cada satélite tiene el formato snn, donde s se corresponde con el identificador del sistema al que pertenece (G o banco: para GPS, R: GLONASS, T: Transis) y nn es el número del satélite. Otros cambios han concernido a la ampliación de captación de satélites por época, dado que estaba limitado a 12 satélites, o a la inclusión de parámetros adicionales dentro del archivo de navegación.
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