Foto: José Gabriel Almánzar/Christian Gómez. El trabajo de campo en el campus no es que sea “campo a través”, pero parece que pone a la gente contenta.

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Objetivos

  1. Familiarizarse con el procesamiento de datos GNSS: Los y las estudiantes aprenderán a descargar, convertir y analizar datos GNSS recolectados en el campo utilizando diferentes herramientas, con el fin de obtener soluciones precisas de posición.

  2. Evaluar la calidad de datos GNSS crudos: A través de la inspección visual de los archivos en formato RINEX y el uso de herramientas especializadas como RTKLib, los estudiantes identificarán posibles problemas en las observaciones, como saltos de ciclo o interrupciones en las señales.

  3. Convertir coordenadas a WGS84: Los estudiantes utilizarán el servicio HTDP del NGS (NOAA) para convertir las coordenadas obtenidas del procesamiento GNSS a WGS84, ajustándose a las normas de referencia geodésica internacional.

  4. Generar soluciones fijas mediante posprocesamiento GNSS: A través de herramientas de posprocesamiento como RTKPOST, los estudiantes utilizarán las coordenadas de la base para obtener soluciones de alta precisión para las coordenadas del rover, consolidando el ciclo de procesamiento de datos GNSS.

Recursos

-Software:

Ejercicio 1. Descarga tus datos, conviértelos, evalúa su calidad, descríbelos

Convierte a RINEX

Convierte tus archivos de observaciones crudas (raw) a formato RINEX v3.04. Las observaciones crudas contienen las mediciones GNSS (pseudorango, fase portadoras, doppler, SNR, etc.) y las efemérides (órbitas de los satélites). Los archivos de observaciones crudas pueden estar en distintos formatos, dependiendo del hardware usado. En este caso, tienes dos tipos de hardware.

Tengo por costumbre guardar las soluciones RTK (las que se tomaron en terreno) junto con las observaciones crudas (me gusta quedarme con todo para tener más elementos de comparación). Por lo tanto, los archivos .ubx y .log contienen también soluciones RTK en formato NMEA, las cuales puedes visualizar en RTKPLOT (de RTKLib-Ex) o con cualquier otro software capaz de “parsear” sentencias NMEA (investiga qué son sentencias NMEA). Sin embargo, en esta práctica lo que te pido es que generes soluciones fijas por posproceso usando las observaciones crudas, y las efemérides contenidas en los archivos .ubx y .log y usando dos bases. Por lo tanto, no usarás las soluciones RTK que ya vienen en los archivos .ubx y .log, pero las tienes en los archivos por si quieres verlas y contrastar.

Los archivos Unicore (casi seguramente tienen extensión .log, pero también podrían ser .unc), los podrás convertir con la herramienta Converter; ahora también RTKLIB-EX los convierte, pero había algunos problemillas meses atrás (desconozco si se resolvieron; en las últimas releases se asegura que sí, pero habría que hacer pruebas y no me fío). Te recomiendo que conviertas tus archivos Unicore (extensión .log), de base y de rover, a formato RINEX (v 3.04) usando la herramienta Converter; desmarca la opción Obs2Range, y desmarca teqc. Documéntate sobre el formato RINEX.

En el caso de los archivos u-blox (extensión .ubx), con cualquiera de las herramientas de RTKLib, denominadas, RTKCONV (interfaz gráfica) o convbin (terminal), convierte los archivos de formato U-blox (extensión .ubx) a RINEX v3.04.

En ambos casos, además de los observables, obtendrás las efemérides (órbitas de los satélites) en formato RINEX, las cuales necesitarás en el posproceso. Las efemérides tienen extensión ..rnx, .nav, o también .##N, ##.G, .##L, .##C o .##P (donde ## son dos dígitos que indican el año). Cuando RTKCONV convierte un archivo .ubx a RINEX, las efemérides se almacenan en un archivo .nav (todas las constelaciones mezcladas, GPS, GLONASS, Galileo, BeiDou). Por otro lado, Converter genera las efemérides en archivos separados por constelación, pero también produce un archivo mezclado de extensión .##P (en tu caso seguramente será .25P); dicho archivo es más cómodo de usar en RTKPOST, pues al igual que el .nav, contiene las efemérides de todas las constelaciones.

Evalúa la calidad

  • Simple inspección visual de los RINEX, tanto los de las bases como los de los rovers

  • Con RTKLib, identificando si hay saltos de ciclo (cycle slips), observaciones interrumpidas, *DOP. Tendrás que documentarte al respecto.

Ejercicio 2. Convierte la coordenada la base a WGS84

Coordenadas de las bases

Para obtener soluciones precisas (de error centimétrico y subcentimétrico) por posicionamiento diferencial (usando, como mínimo, un equipo base y otro móvil o “rover”) es necesario conocer las coordenadas precisas de la base. Dichas coordenadas pueden calcularse usando observaciones de larga duración; una semana de observaciones reduce el error al milímetro. Para esto, se usa software de escritorio (e.g. GAMIT/GLOBK) o servicios en línea. En esta práctica, te facilitaré las coordenadas de las bases que opero ya calculadas por un servicio en línea, por lo que no tendrás que obtenerlas, PEEEEERO, tendrás que transformarlas de ITRF a WGS.

Aclarar que, para fines de reproducibilidad, necesito dejar documentado cómo obtuve las coordenadas de la base (algunos detalles no te servirán para la práctica, pero debes conocerlos). Igualmente, te explico a continuación cómo las bases que opero transmiten mensajes de corrección en tiempo real para RTK.

Para hacer RTK, que es el mecanismo por el cual obtuvimos soluciones precisas en el terreno, usamos mensajes RTCM, los cuales son transmitidos por un caster NTRIP (busca y aprende sobre estos protocolos). Como cualquier streaming NTRIP, la coordenada de la base se transmite en uno de los mensajes RTCM (aprende sobre los identificadores numéricos de los mensajes RTCM). El servicio de transmisión que uso es rtk2go.com, un caster NTRIP basado en SNIP (busca SNIP y aprende sobre dicho software).

Base u-blox

La “base u-blox” usa un módulo u-blox ZED-F9P (archivo extensión .ubx en la carpeta “bases”). Estos son los detalles de la solución obtenida por PPP:

  • Si algún día necesitaras hacer RTK, la base transmite en rtk2go.com. Estos son los detalles:
    • Usuario: pon una dirección de correo válida y a la que puedas acceder
    • Password: no requiere
    • URL: rtk2go.com
    • Puerto: 2101
    • Punto de montaje: geofis_ovni
  • Si visitas esta ruta, podrás ver la coordenada en distintos formatos: http://rtk2go.com:2101/SNIP::MOUNTPT?NAME=geofis_ovni
  • Esta base se encuentra en el Distrito Nacional de Santo Domingo, y ha estado transmitiendo mensajes RTCM desde 2021. La coordenada de la base transmitida a partir de 08/11/2021 (desde aprox 11.02 am hora local SD, de ese día) es la siguiente: 18.4682098638889 -69.9101351555556 10.764 (ver otros formatos abajo).
  • Esta coordenada fue generada como una solución PPP usando 7 días de observaciones brutas mediante el Sistema Canadiense de Referencia Espacial Posicionamiento Puntual Preciso (Canadian Spatial Reference System Precise Point Positioning, CSRS-PPP) de Natural Resources Canada (NRCAN) (en lo adelante “CSRS-PPP-NRCAN”) EN MODO FINAL (efemérides precisas) (investiga que es CSRS-PPP de NRCAN).
  • Dejo a continuación los detalles de la solución obtenida, contenida en el archivo “observations.sum”:
    • Referencia: ITRF14 (2021.8)
    • Errores: Sigmas(95%): Latitude=0.0007 m, Longitude=0.0008 m, Ell. Height=0.0030 m
    • Coordenada provista por CSRS-PPP-NRCAN en Latitude, Longitude, Ell. Height: 18° 28’ 5.55551”, -69° 54’ 36.48656”, 10.7640 m
    • Coordenada provista por CSRS-PPP-NRCAN en XYZ (m): 2078721.2081, -5683487.6649, 2007608.4186
  • IMPORTANTE: ¡¡¡¡¡NO USAR ESTA COORDENADA PARA POSPROCESAR EN RTKLIB, PUES RTKLIB LA NECESITA EN WGS84. PARTE DE LA PRÁCTICA CONSISTE EN APRENDER A TRANSFORMAR ESTA COORDENADA A WGS84!!!!!

Base Unicore

La “base Unicore” usa un módulo UM980 (archivo extensión .log en la carpeta “bases”). Estos son los detalles de la solución obtenida:

  • Si algún día necesitaras hacer RTK, la base transmite en rtk2go.com. Estos son los detalles:
    • Usuario: pon una dirección de correo válida y a la que puedas acceder
    • Password: no requiere
    • URL: rtk2go.com
    • Puerto: 2101
    • Punto de montaje: geofis_mbase
  • Si visitas esta ruta, podrás ver la coordenada en distintos formatos: http://rtk2go.com:2101/SNIP::MOUNTPT?NAME=geofis_mbase
  • Esta base se encuentra en el Distrito Nacional de Santo Domingo, y ha estado transmitiendo mensajes RTCM desde finales de 2024. La coordenada de la base transmitida a partir de 19/11/2024 es la siguiente: 18.45964924° -69.91668732° -11.582 (ver otros formatos abajo).
  • Esta coordenada fue generada como una solución PPP usando 2 días de observaciones brutas mediante el Sistema Canadiense de Referencia Espacial Posicionamiento Puntual Preciso (Canadian Spatial Reference System Precise Point Positioning, CSRS-PPP) de Natural Resources Canada (NRCAN) (en lo adelante “CSRS-PPP-NRCAN”) EN MODO Ultra-Rapid (efemérides no precisas) (investiga los tipos de soluciones de CSRS-PPP-NRCAN).
  • Dejo a continuación los detalles de la solución obtenida, contenida en el archivo “SALIDA.24O”:
    • Referencia: ITRF20 (2024.9)
    • Errores: Sigmas(95%): Latitude=0.002 m, Longitude=0.002 m, Ell. Height=0.006 m
    • Coordenada provista por CSRS-PPP-NRCAN en Latitude, Longitude, Ell. Height: 18° 27’ 34.73725” -69° 55’ 0.07435”, -11.582 m
    • Coordenada provista por CSRS-PPP-NRCAN en XYZ (m): 2078167.0183, -5683987.2824, 2006702.5783
  • IMPORTANTE: ¡¡¡¡¡NO USAR ESTA COORDENADA PARA POSPROCESAR EN RTKLIB, PUES RTKLIB LA NECESITA EN WGS84. PARTE DE LA PRÁCTICA CONSISTE EN APRENDER A TRANSFORMAR ESTA COORDENADA A WGS84!!!!!

Transforma

  • Usa el servicio de Posicionamiento Horizontal Dependiente de la Fecha (Horizontal Time-Dependent Positioning, HTDP) del Servicio Geodésico Nacional de Estados Unidos (NGS, NOAA) para convertir la coordenada de la base a WGS84.

Conserva dicha coordenada, pues es la que deberás usar en RTKLib-Ex para generar las soluciones fijas por posproceso.

Ejercicio 3. Genera soluciones fijas, evalúa el resultado

Genera soluciones fijas

Usa RTKLib-Ex para hacer posproceso. Si tienes otro software, mientras sea de código abierto, úsalo; de lo contrario, si es de código privativo, úsalo sólo para tus propios fines, pero no lo uses para reportar tus resultados en la práctica.

En RTKLib-Ex puedes usar la herramienta RTKPOST (interfaz gráfica) o rnx2rtkp (línea de comandos). Necesitarás las coordenadas de las bases en WGS84 para esto. Para facilitar las cosas, obtén las soluciones respecto del punto de referencia de la antena (Antenna Reference Point, ARP), por lo que tendrás que restar los 2 metros de jalón. Esto se lo debes indicar a RTKPOST (o a rnx2rtkp si usas línea comandos) en el argumento “Delta-E/N/U (m)”.

Deberás generar cuatro soluciones. Dado que tienes dos colectas de rover (u-blox y Unicore) y dos bases (u-blox y Unicore), deberás generar las siguientes soluciones:

  • Rover u-blox corregido con base u-blox
  • Rover Unicore corregido con base u-blox
  • Rover u-blox corregido con base Unicore
  • Rover Unicore corregido con base Unicore

En cada caso deberás realizar dos procesamientos, por lo que te saldrán dos archivos por cada solución: uno para obtener la solución fija promediada, y otro para obtener las soluciones de cada época (“época por época”, epoch-by-epoch). En total, generarás 8 archivos.

Representa tabular y cartográficamente, compara

Representación tabular

Muestra los resultados de tus soluciones promediadas en una tabla como ésta:

Rover Base Resultado (LLH o XYZ) Observaciones
u-blox u-blox
Unicore u-blox
u-blox Unicore
Unicore Unicore


O si lo prefieres, en una tabla como ésta (en cada celda, colocarías tus soluciones promediadas en formato LLH o XYZ):

Rover \ Base u-blox Unicore
u-blox
Unicore

Para gráficar las soluciones, ve a tu cuenta en el servidor RStudio, sube tus archivos de soluciones .pos, carga la función personalizada pos_read_violin usando el comando siguiente …

devtools::source_url(
paste0('https://raw.githubusercontent.com/geomorfologia-master/',
       'datos-gnss-soluciones-fijas/refs/heads/main/R/funciones.R'))

… y evalúa dicha función con este comando …

archivos_pos <- list.files(pattern = '*.pos')
res <- pos_read_violin(archivos_pos, q_filter=1, export='gpkg',
                       export_path = "ppk_fix.gpkg",
                       export_layer = "ppk_fix",
                       plot_stat = "raw", stat_by = "archivo")

… y finalmente imprime el resultado en consola con esto …

res

… lo cual imprimirá un extracto de la tabla y un gráfico de violín. Si notas mucha dispersión, o si quieres ver cuál de las soluciones presenta mayor dispersión respecto de la media, podrías correr esto:

res <- pos_read_violin(archivos_pos, q_filter=1, export='gpkg',
                       export_path = "ppk_fix.gpkg",
                       export_layer = "ppk_fix",
                       plot_stat = "z", stat_by = "archivo")
res

El argumento export='gpkg' genera un archivo GeoPackage (ppk_fix.gpkg) que puedes descargar y abrir en QGIS para representar cartográficamente las soluciones. El argumento export_layer permite definir el nombre de la capa dentro del GeoPackage.

Compara los resultados

Compara los resultados obtenidos. Dado que obtendrás las soluciones época por época, con la prueba t de Student no emparejada, compara los siguientes pares de muestras en cada una de las componentes de coordenadas (X, Y, Z o Lat, Lon, H) para un nivel de significancia de 0.05:

  • Misma base, distintos rovers:
    • Rover u-blox corregido con base u-blox vs rover Unicore corregido con base u-blox
    • Rover u-blox corregido con base Unicore vs rover Unicore corregido con base Unicore
  • Mismo rover, distintas bases:
    • Rover u-blox corregido con base u-blox vs rover u-blox corregido con base Unicore
    • Rover Unicore corregido con base u-blox vs rover Unicore corregido con base Unicore

u-blox con base u-blox vs Unicore con base u-blox

Componente Media de las diferencias p Sign. o no sign.
Lat / X
Lon / Y
H / Z

u-blox con base Unicore vs Unicore con base Unicore

Componente Media de las diferencias p Sign. o no sign.
Lat / X
Lon / Y
H / Z

u-blox con base u-blox vs u-blox con base Unicore

Componente Media de las diferencias p Sign. o no sign.
Lat / X
Lon / Y
H / Z

Unicore con base u-blox vs Unicore con base Unicore

Componente Media de las diferencias p Sign. o no sign.
Lat / X
Lon / Y
H / Z

Representación cartográfica

Representa tus soluciones promediadas o época por época en RTKPLOT, el cual te permite mostrar dos archivos de soluciones a la vez. Si lo haces con QGIS, asigna simbología que permita distinguir qué soluciones estás mostrando.

Redacta un informe integrado (IMRaD abreviado)

Prepara un informe breve con estructura IMRaD (Introducción, Métodos, Resultados, Discusión), usando IA como apoyo si lo deseas (para bosquejar texto, tablas o figuras). Todo debe ser conciso: cada sección debe tener entre 3 y 4 párrafos cortos. Añade lista de referencias al final y citas en el texto (mínimo 3 fuentes).

Uso de IA: puedes apoyarte en herramientas de IA para redactar, resumir o formatear, pero debes verificar los contenidos, números y citas; no entregues texto sin revisar. Añade al final una breve nota: “Se utilizó IA para apoyo en redacción/edición/formato; verificación humana realizada.”

1) Introducción (3–4 párrafos)

  • Contexto y relevancia: sitúa el problema (posicionamiento GNSS, necesidad de soluciones fijas/PPK/RTK) y por qué importa en geomorfología.
  • Estado breve del arte: menciona 1–2 ideas clave de la literatura (p. ej., PPP vs. RTK, calidad de observaciones, conversión a WGS84), con citas en el texto.
  • Objetivo(s) y pregunta(s): formula con precisión qué comparas (p. ej., “cuatro combinaciones rover–base”) y qué esperas observar.
  • Hipótesis (opcional, breve): qué combinación esperas que tenga menor dispersión y por qué.

2) Métodos (3–4 párrafos)

  • Datos y equipos: resume rovers/bases, formatos (UBX/LOG → RINEX 3.04), ventanas temporales, y criterio de calidad (p. ej., filtro Q=1 FIX).
  • Procesamiento: software (RTKLIB-EX/RTKPOST o rnx2rtkp), parámetros esenciales (máscara de elevación, constelaciones, modelo troposférico, ARP/altura de jalón, “Delta E/N/U”), y conversión de coordenadas de ITRF → WGS84 (HTDP/NGS).
  • Salidas: especifica que generaste solución promediada y época por época para cada combinación (4 pares rover–base → 8 archivos).
  • Estadística: cómo resumiste (medias/dispersiones), cómo normalizaste (opcional: z-score o |x−μ|), y prueba t no emparejada por componente (Lat/X, Lon/Y, H/Z; α=0.05).

3) Resultados (3–4 párrafos)

  • Tabla(s) y figura(s) numeradas: incluye al menos una tabla de promedios por combinación y una o dos figuras (p. ej., gráficos de violín de E/N/H; mapa opcional).

    • Cita en el texto: “…(ver Fig. 1 y Tabla 1)”.
    • Leyendas completas bajo cada figura/tabla: “Figura 1. Distribución E/N/H por combinación…” / “Tabla 1. Medias y dispersión…”.

  • Hallazgos principales: reporta tendencias concisas (p. ej., menor varianza en Unicore@Unicore; sesgo vertical en u-blox@u-blox).

  • Pruebas de hipótesis: resume p-valores por componente y la significancia (p<0.05), referenciando una tabla de contraste (ver Tabla 2).

  • Calidad y anomalías: menciona FIX/float, outliers y cualquier incidencia (saltos de ciclo, pérdida de solución).

4) Discusión (3–4 párrafos)

  • Interpretación: explica por qué ciertas combinaciones rinden mejor (geometría satelital, multipath, configuración, base–rover).
  • Comparación con literatura: relaciona tus resultados con al menos 2–3 trabajos/fuentes citados.
  • Limitaciones: ventana temporal, entorno, parámetros de RTKLIB, supuestos (WGS84, modelos).
  • Implicaciones y trabajo futuro: cómo mejorar (más datos, PPP final, máscaras, antenas, filtros), y aplicabilidad en geomorfología.

Referencias

  • Incluye mínimo 3 fuentes y cítalas en el texto (elige un estilo y sé consistente: autor–año o numérico).

  • Sugerencias típicas (elige las reales que uses):

    • Documentación RTKLIB-EX / manual de usuario.
    • NGS/NOAA HTDP (conversión o marcos de referencia).
    • Artículos/revisiones sobre PPP/RTK/PPK, calidad de observaciones GNSS, tratamiento de RINEX.

  • Formato de ejemplo (autor–año):

    • Autor, A. (2023). Título del recurso. Editorial/Revista. DOI/URL.
    • Autor, B. & Autor, C. (2021). Título… DOI/URL.
    • Organismo (2024). Título… URL.

Requisitos de forma

  • Extensión breve: 4 secciones × 3–4 párrafos cada una (frases compactas; evita relleno).
  • Numeración de figuras y tablas (Fig. 1, Fig. 2…; Tabla 1, 2…), mención en el texto y leyenda clara.
  • Transparencia: nota de uso de IA (si aplicó) y repositorio/archivos usados (ruta o enlace).
  • Entregable: PDF/HTML; incluye tablas/figuras incrustadas y lista de referencias.

Referencias