¿Cómo mitigar el impacto de la ionosfera en el posicionamiento GNSS?

La ionosfera se define generalmente como una región atmosférica parcialmente ionizada que oscila aproximadamente entre 60 y 1000 kilómetros. Algunas personas también consideran la magnetosfera, la atmósfera totalmente ionizada, como la ionosfera. La ionosfera presenta una gran cantidad de partículas e iones cargados libremente, que pueden interferir con la intensidad de las ondas electromagnéticas que se propagan a través de la ionosfera.

Uno de los mayores errores en la medición del GNSS es atribuible al retardo ionosférico en caso de que la cantidad de electrones libres en la ionosfera sea suficiente para afectar a la transmisión de la señal GNSS. El grado de impacto en el sistema GNSS se decide por la frecuencia portadora y la concentración del TEC (contenido total de electrones).

El error de distancia inducido por el retardo ionosférico alcanza generalmente 15 metros durante el día y 3 metros durante la noche, un máximo de 50 metros en la dirección cenital y 150 metros en la horizontal. En términos de posicionamiento relativo, la correlación ionosférica es fuerte en una línea de base corta y, como consecuencia, el retardo ionosférico puede eliminarse en gran medida; sin embargo, deja residuales significativos en el caso de líneas de base más largas, por lo que es difícil obtener una ambigüedad entera precisa.

La ionosfera influye en el posicionamiento RTK en los siguientes dos aspectos:

• En caso de intensa actividad ionosférica, el aumento de la ambigüedad de doble diferencia, que puso de manifiesto la dificultad para la resolución de la ambigüedad de los enteros, amplió el tiempo fijado.

• Cuando la ionosfera o el geomagnetismo son anormales, la corrección atmosférica estimada se desvía de la corrección calculada hasta cierto punto. Como los estudios anteriores han demostrado que los residuos de términos ionosféricos de orden superior a 8 cm afectarán negativamente a la solución de ambigüedad y a la estimación de coordenadas.

1. Los topógrafos deben observar en un momento más apropiado en lugar de en condiciones desfavorables cuando las erupciones solares y la radiación solar son fuertes, especialmente para mediciones de alta precisión. En general, cuanto más fuerte es la luz solar, más activa es la ionosfera. Por lo tanto, el efecto ionosférico alcanza su punto máximo alrededor de las 2:00 p.m. y se sugiere a los topógrafos que eviten trabajar al mediodía.

En términos geográficos, la ionosfera es más activa en latitudes bajas que en latitudes altas.

Sin embargo, en la mayoría de las situaciones, el efecto ionosférico es complejo y cambiante, ya que también se ve afectado por factores como la actividad solar y la actividad geomagnética. Se recomienda a los usuarios que realicen mediciones varias veces cuando esto suceda. 

2. Se sugiere a los topógrafos que realicen la medición con una línea de base ultracorta cuando el efecto ionosférico está activo para garantizar la confiabilidad de los resultados de posicionamiento, porque en términos de principio, RTK se basa en las correcciones de las estaciones de referencia que pueden eliminar los errores comunes en la estación del rover, por lo que el error ionosférico no se puede eliminar si la ionosfera de estas dos estaciones difiere significativamente. Los topógrafos pueden optar por realizar la medición con una línea de base más larga o puntos que requieren una mayor precisión por la noche. En cuanto a los nuevos puntos, la mejor manera es organizar al menos dos observaciones en diferentes períodos para lograr una precisión más confiable.

3. En el futuro, los topógrafos pueden adoptar el método eficaz para eliminar o corregir los efectos ionosféricos, PPP-RTK, por ejemplo, que se basa en un valor de corrección absoluto sobre la estación que transmite desde una base satelital, que no depende de la estación base en tierra.