Por Antonio Rodríguez Franco. Junio 1999
Fuentes: libros, internet,...

    Los propietarios de los GPS's se preguntan frecuentemente cual es la precisión de un receptor GPS a la hora de determinar la altura, y si éste puede llegar a sustituir o no a un altímetro. Otros, se preguntan si su equipo está defectuoso porque sabiendo la altura real en la que están (por que lo ven en un mapa, o lo indica algún letrero), observan que el GPS no da una lectura de altura correcta incluso en determinaciones 3D con más de 4 satélites. También confunde el hecho de que el valor de altura varía de forma constante en sus pantallas.

    Pues bien, las respuestas son que un GPS no puede nunca sustituir a un buen altímetro (aunque se complementa perfectamente con él), y que todos los errores y variaciones que da en la altura son absolutamente normales.

    En primer lugar hay que destacar que los efectos del SA (Selected Avaibility) afecta también a los valores de altura. Normalmente el SA distorsiona los posicionamientos en unos 100 metros durante el 95% del tiempo. Una valoración del SA a tiempo real demuestra que las distorsiones en la altura suelen ser casi siempre algo mayores que las distorsiones obtenidas en el plano horizontal. (Como un comentario aparte, tengo que recalcar que aunque el SA indica errores de 100 metros, la mayor parte de las veces estos errores están comprendidos en la franja de 30 a 50 metros). Aquí teneis un par de ejemplos tomados durante Junio de 1999, a la misma hora y que están referidos a un mismo sitio.

    El error de altitud siempre será mayor que el error en el plano horizontal por simples razones geométricas. Si consideramos de forma simple que intentamos tomar unas coordenadas horizontales (Lat/Long, UTM) con la ayuda de 4 satélites, la posición óptima de éstos en el espacio para realizar las triangulaciones es aquella en la que los cuatro satélites están a 45° en el horizonte, y cada uno de ellos están separados a la misma distancia unos de otros (por ejemplo uno situado al Norte, otro al Sur, Este y el último en el Oeste).

    Si consideramos los mismos principios, para estimar la altura de forma óptima, uno de los satélites deberían de estar justo encima de nosotros, mientras que los otros 3 deberían de estar justo en el horizonte (por debajo de él desaparecen las señales) y separados 120° cada uno. Bajo estas circunstancias, todas las señales recibidas desde los satélites en el horizonte se reciben pobremente y además, bastante más degradadas (rebotes, distorsiones, etc.). Esto justifica el hecho de que algunos fabricantes de GPS's lleguen a incorporar una "máscara electrónica" que hace las señales de los satelites que están por debajo de 15° sobre la línea del horizonte NO sean considerados por el receptor. Todos estos hechos determinan que la valoración de la altura contenga más errores que las determinaciones horizontales. Un simple altímetro dará alturas más fiables que un GPS (si se  sabe usar, claro está).

    En general, se admite que los efectos combinados del SA más la pobre geometría de los satélites para determinar la altura consiguen degradar la señal de ésta en un valor comprendido entre los 150 a 200 metros, frente a solo 100 metros en las medidas horizontales.

    ¡Ojo!. Es absolutamente importante saber que el valor de la altura que el GPS determina puede influir poderosamente en el valor de las coordenadas horizontales (Long/Lat, UTM) que el receptor GPS nos muestra. ¿Por qué?. Los GPS's Garmin y la mayor parte de los nuevos receptores de otras marcas trabajan internamente con los modelos matemáticos del datum WGS-84, que considera como punto de referencia para determinar las coordenadas terrestres las coordenadas del centro de la Tierra, y por tanto, el valor de altura. La altura forma parte de los cálculos que se realizan en las triangulaciones.

    Por esta razón, puede ser un tremendo error considerar la posición horizontal cuando el receptor está utilizando sólo 3 satélites (determinación 2D), ya que si la altura no es la correcta, se usa un punto de referencia incorrecto que te puede desviar varios cientos de metros de tu posición real. Es conveniente fiarte sólo de las lecturas cuando tu receptor está en modo 3D (4 satélites o más).

    Esto tiene una doble lectura. Algunos autores piensan que la determinación de una posición horizontal cuando el GPS está en 2D (3 satelites contactados) puede llegar a ser más fiable que cuando se está en modo 3D (al menos 4 satelites conectados) porque en esas condiciones (modo 2D) se puede introducir el valor real de la altura a través del uso de un altímetro, o mirando un mapa. Hay quienes en modo 2D ven la posición aproximada en la que están usando un mapa con ayuda del GPS, confirman su posición mirando que efectivamente esa montaña está alli, el rio y e cortijo esta aqui, y el valle está justo abajo. Una vez confirmada la posición relativa, uno mira el valor de la curva de nivel en la que está, e introduce manualmente dicho valor en el receptor. En modo 3D, la mayor parte de los receptores no te dejan introducir el valor de la altura manualmente. Hay otra forma más técnica de explicarlo. Cuando el GPS está haciendo los cálculos para estimar la posición, realiza un ajuste de cuatro ecuaciones con cuatro incognitas. Una de las incognitas es el valor de la altura. Si le damos el valor correcto, un problema menos para el GPS que no tendrá que equivocarse aquí. Esto es un contrasentido, pero así son las cosas...

    Con el DGPS se pueden mejorar las lecturas tanto horizontales como las verticales.  Así, podemos llegar a obtener estimas de menos de 5 metros en los posicionamientos horizontales, y menos de 10 metros en las de altura. Estas mejoras se deben a dos razones diferentes. La principal es que la información que envían los emisores de tipo DGPS son capaces de corregir los valores de posicionamiento en cualquiera de las tres dimensiones de una forma directa. La segunda razón es que se origina un proceso que podríamos definir como "autoalimentado". Al mejorar la estima de la altura, se facilita y se corrige al mismo tiempo la estima del posicionamiento horizontal por las razones indirectas anteriormente mencionadas, y viceversa. La influencia de este segundo factor causa que los posicionamientos de los GPS's a través de las señales DGPS no sean siempre perfectas, sino muy buenas en el 95-98% del tiempo. Tened en cuenta que el GPS aun debe seguir haciendo cálculos y triangulaciones aún cuando reciban señales DGPS, y eso introduce errores al cómputo.