Programa de Monitoramento do Lençol Freático do AHE Jirau

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1 Programa de Monitoramento do Lençol Freático do AHE Jirau Preparado Por Preparado Para ICF Consultoria do Brasil Ltda. Av. das Américas, nº 700, Bloco 6, sala 251 Barra da Tijuca Rio de Janeiro, RJ CEP Tel (21) Fax (21) Rua Joaquim Nabuco, 3200 Sala 102 São João Bosco Porto Velho, RO CEP Tel (69) Junho de 2011

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3 ICF Consultoria do Brasil Ltda Programa de Monitoramento do Lençol Freático do AHE Jirau Anexo 4 Levantamento Planialtimétrico Metodologia Junho de 2011 Página 1/1 Índice

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5 ICF Consultoria do Brasil Ltda Programa de Monitoramento do Lençol Freático do AHE Jirau a) Introdução Foi adotado o método de georreferenciamento dos parâmetros X, Y e Z (latitude, longitude e elevação do terreno em relação ao nível do mar), utilizando um receptor DGPS (GPS Diferencial). O receptor móvel foi instalado em cada um dos referidos pontos, sendo feita a leitura e o armazenamento dos dados (X, Y e Z). Esses dados posteriormente foram corrigidos de forma automática através de dados simultâneos obtidos de uma das bases fixas integrantes do Sistema RBMC Rede Brasileira de Monitoramento Contínuo do Sistema GNSS, gerenciado pelo IBGE, que também disponibiliza online todos os dados relativos a cada base em tempo para que os usuários possam realizar as devidas correções de sinal DGPS para o georreferenciamento de precisão. A aplicação desse método se justifica primeiramente por terem sido obtidos dados de posicionamento X, Y e Z com precisão decimétrica em todos os 45 poços de monitoramento piezométrico componentes da rede, e ainda por se tratar de dados obtidos de forma pontual em uma área com dimensões regionais com mais de 1 bilhão de metros quadrados e distância linear aproximada de 100 km entre os pontos limítrofes, sendo que as sub-regiões eleitas para a instalação dos poços de monitoramento, ou pares de poços, se localizam a quilômetros de distância umas das outras. Neste contexto, a eventual opção pelo levantamento topográfico com bases transferidas, ou seja, aquele com a utilização de equipamentos de topografia mecânica como Teodolito ou Estação Total foi descartada, haja vista que representaria apenas uma atividade dispendiosa de tempo e recursos, que não representaria ganhos significativos frente ao objetivo do levantamento e aos resultados finais obtidos por meio do método aplicado. Com base no exposto, será apresentada a seguir uma breve contextualização teórica do método empregado. b) Sistema DGPS Posicionamento por GPS Diferencial Entende-se por posicionamento a determinação da posição, ou coordenadas de referência de pontos ou objetos com relação a um referencial (MONICO, 2000). Este posicionamento pode ser classificado como: Posicionamento Absoluto ou por Ponto ( Single Point Positioning ): quando as coordenadas estão associadas diretamente ao geocentro; Posicionamento Relativo: quando as coordenadas são determinadas com relação a um referencial materializado por um ou mais vértices com coordenadas conhecidas. Durante os levantamentos de campo é possível que a medida da distância entre os centros de fase da antena de um receptor GPS e da antena do satélite seja afetada por diversos tipos de erro, sendo denominada pseudodistância. Junho de 2011 Página 1/6

6 Programa de Monitoramento do Lençol Freático do AHE Jirau ICF Consultoria do Brasil Ltda Visando diminuir este erro de posicionamento, recorre-se a um dos métodos mais empregados, o GPS Diferencial (DGPS). Este método consiste no posicionamento de um receptor usuário DGPS em tempo real, que pode ser móvel ou fixo, com o uso de correções, usualmente denominadas de correções diferenciais, baseadas em dados obtidos em uma estação de referência - receptor GPS de referência. O conceito diferencial é aplicável a qualquer sistema que contenha erros capazes de serem identificados por um equipamento externo e com capacidade de comunicação com o usuário. A eliminação dos erros permite, portanto, que o usuário reduza significativamente o erro total induzido pelo sistema "não diferencial". Para o caso do GPS, os erros associados aos satélites, à propagação das ondas no meio e todos os erros associados ao próprio GPS, excluindo-se os eventuais erros do usuário e do receptor, podem ser compensados e possibilitar um sensível aumento da precisão da posição. Em síntese, DGPS ou GPS Diferencial é a técnica empregada com a utilização de receptores GPS avançados, os quais tem por finalidade obter precisões superiores às obtidas em modo absoluto de posicionamento. Cabe ressaltar que, de acordo com Brandão (2002), para obter qualquer precisão posicional, independentemente do nível de exigência, não basta apenas utilizar equipamentos (GPS ou outros), cujos fabricantes indiquem que são capazes de determinar posições com precisões centimétricas, decimétricas, entre outras. É necessário obedecer a determinados procedimentos técnicos nesses levantamentos, o que inclui, dentre outros critérios: conduzir o levantamento com medições independentes; realizar observações superabundantes; eliminar erros grosseiros e sistemáticos dessas observações; aplicar um modelo de ajustamento de observações; avaliar e comprovar a qualidade do levantamento. O método de levantamento a ser usado deve ainda garantir a "homogeneidade" dos resultados, sendo aplicado com equipamentos e profissionais habilitados a executar os mesmos de forma padronizada. Neste contexto é possível afirmar que, muito mais importante que utilizar equipamentos modernos e de alta precisão, é fazer uso dos procedimentos técnicos adequados. Nas palavras de Brandão (2002) ao se referir ao Georreferenciamento de Imóveis Rurais com base na Lei nº /01 pode se usar um GPS geodésico (de precisão centimétrica ou milimétrica) e não se obter o resultado desejado para o georreferenciamento. Por outro lado, com a utilização de uma Página 2/6 Junho de 2011

7 ICF Consultoria do Brasil Ltda Programa de Monitoramento do Lençol Freático do AHE Jirau simples trena (de qualidade) e balizas, esse resultado pode ser atingido. Tudo depende dos procedimentos técnicos adotados nos levantamentos e dos profissionais que os executam. c) Sistema DGPS Correção Diferencial O conceito de DGPS envolve, além dos dados obtidos nos levantamentos de campo, o uso de um receptor estacionário em uma estação com coordenadas conhecidas, rastreando todos os satélites visíveis. O processamento dos dados nessa estação base permite que sejam calculadas as correções posicionais, bem como das pseudodistâncias observadas. Estando a estação base localizada nas proximidades da região de interesse, há uma forte correlação entre os erros calculados na estação base e os erros da estação móvel utilizada nos levantamentos de campo. Dessa forma, ao obter tais correções é possível ao usuário corrigir suas observações coletadas. A aplicação de correções nas posições é o método mais simples de se utilizar o DGPS, porém, conforme mencionado anteriormente é necessário que o profissional responsável pelos levantamentos esteja atento para a forma e o tempo dispensado na obtenção dos dados em campo, haja vista que as correções serão afetadas se um dos satélites não for rastreado simultaneamente nas duas estações base e móvel. Neste contexto, para que o receptor usuário possa executar e utilizar estas correções diferenciais é necessário que elas sejam transmitidas até ele. A aplicação de correções diferenciais, calculadas e transmitidas por uma estação de referência por meio de um enlace de comunicação de dados num formato padrão é definido pela Radio Technical Commission for Maritime Services Special Committee 104 (RTCM, 1998), conforme ilustrado a seguir na Figura Erro! Nenhum texto com o estilo especificado foi encontrado no documento.-1. Junho de 2011 Página 3/6

8 Programa de Monitoramento do Lençol Freático do AHE Jirau ICF Consultoria do Brasil Ltda Figura Erro! Nenhum texto com o estilo especificado foi encontrado no documento. 1 Princípio básico do método GPS Diferencial Observa-se que o Receptor da Estação Usuária pode ser fixo ou móvel, isto é, operar no modo estático ou cinemático, e a Estação Base pode ser também chamada de Estação de Referência. De acordo com Monico (2000), as correções podem ser utilizadas para posicionar a estação usuária em tempo real com uma qualidade melhor do que aquela que seria obtida em um posicionamento absoluto. As correções DGPS se dividem em 02 (dois) grupos: as geradas em tempo real e as pósprocessadas utilizada no presente levantamento. O emprego de correções DGPS pósprocessadas exige uma estação de rastreamento contínuo próxima e também, um receptor capaz de armazenar as observações necessárias para o processamento diferencial. Assim: No DGPS em tempo real, o receptor GPS devidamente dotado de um dispositivo de recebimento de correções diferenciais em tempo real fica capacitado para posicionamento preciso no local e na hora do procedimento. No DGPS pós-processado, o receptor GPS tem que ter a capacidade de armazenar todas as observações fornecidas pelos satélites da rede GPS, para que estes dados sejam comparados em um processamento com o sinal rastreado por uma estação base de rastreamento GPS. Os erros sistemáticos do rastreio feito pelo receptor móvel são minimizados e em grande parte eliminados. Isto viabiliza, por exemplo, um levantamento de feições SIG - Sistema de Informação Geográfica ou georreferenciamento, conforme o utilizado no caso em pauta. Página 4/6 Junho de 2011

9 ICF Consultoria do Brasil Ltda Programa de Monitoramento do Lençol Freático do AHE Jirau d) Precisão do Sistema DGPS Segundo Amorin (2004), o termo precisão é o grau de referenciamento com o qual uma grandeza é medida. Normalmente, a precisão é expressa em termos de desvio padrão ou variância das medições. Já no caso da acurácia, existem diferentes tipos e conceitos, entre os quais se destacam a acurácia posicional e geométrica, que representam o quanto o dado difere espacialmente em termos de posição absoluta do dado tomado como referência. Outros conceitos de acurácia incluem a temporal, que é a medida de atualidade dos dados, em geral descrita pela data, época ou tempo de produção dos dados, e a acurácia de atributos, que apresenta a fidelidade dos dados descritos, avaliando de forma sucinta a identificação de entidades e atribuição de valores de atributo no conjunto de dados. Segundo Gomes et al. (2001), o PDOP (Diluição da Posição da Precisão) é uma figura sem unidades que expressa a relação entre o erro na posição do usuário e o erro na posição do satélite. Indica o momento em que a geometria dos satélites proporciona os resultados mais exatos durante os levantamentos. O tempo mínimo para recolher os dados pode ser selecionado baseado em relatórios gráficos que mostram o PDOP. Esse fator é o resultado de um cálculo que considera a situação de cada satélite em relação aos outros satélites da constelação. Um DOP baixo indica uma maior probabilidade de precisão, enquanto um DOP alto indica uma menor probabilidade. Neste contexto, de acordo com Rodrigues (2010) um DOP de 4 ou inferior fornece posições excelentes; um DOP entre 5 e 8, é aceitável e maior que 9 corresponde a um sinal pobre. Com base nessa definição, é possível estabelecer um parâmetro como máscara PDOP no receptor para ignorar as constelações que tem um PDOP superior ao limite que se especifica, neste caso 4. Na busca por uma configuração que proporcione maior precisão dos dados de posicionamento é possível ser aplicada a máscara de elevação, que corresponde ao ângulo de elevação acima do horizonte, abaixo do qual os satélites não são utilizados. Para aplicações baseadas na Terra onde há obstruções locais como cobertura vegetal e edifícios, entre outros, o funcionamento do sistema obtém melhores resultados com uma máscara de elevação de 15 a 20 acima da linha do horizonte (RODRIGUES, 2006). Cabe ressaltar que o aumento da máscara de elevação limita o número de satélites que o receptor rastreia e podem resultar em um PDOP maior. Em seus estudos sobre a influência do tempo de coleta de dados com receptores GPS nas determinações altimétricas, Corsevil e Robaina (2003) constataram precisão centimétrica em altitudes, com tempos de 5, 10 e 15 minutos de ocupação do receptor. Junho de 2011 Página 5/6

10 Programa de Monitoramento do Lençol Freático do AHE Jirau ICF Consultoria do Brasil Ltda e) Equipamentos e Bases de Referência Utilizados Com base no exposto anteriormente, buscou-se a melhor configuração de dados e equipamentos para a utilização na área, culminando no levantamento dos dados X, Y e Z dos poços de monitoramento piezométrico do AHE Jirau com a utilização de receptores GPS Pathfinder Pro XR da TRIMBLE, configurados com máscara de elevação de 15 e taxa de coleta de 1 segundo. Este equipamento é um dos mais utilizados no mercado de georreferenciamento, devido ao fato de permitir processar dados utilizando uma estação de referência situada a longas distâncias. Segundo o fabricante o equipamento fornece precisão melhor que 0,5m usando código C/A a uma distância de até 300km de uma base fixa. Durante os levantamentos de campo, visando à máxima precisão dos dados, o equipamento foi configurado para trabalhar apenas com geometria de satélites que fornecesse um valor PDOP - Diluição da Posição da Precisão inferior a 4, tendo sido praticado em média valores entre 1,5 e 3,0, de encontro, portanto, ao que constatou Rodrigues (2010) ao avaliar os fatores de precisão de GPS para levantamentos neste sentido. Cabe ressaltar que, devido às configurações utilizadas, visando à maximização da precisão dos dados de campo, foi comum um tempo de aquisição de dados superior aos 30 minutos pré-estabelecidos para cada ponto, haja vista que nos períodos em que a geometria dos dados recebidos pelo equipamento não atingiam o mínimo de precisão aceitável os mesmos não eram registrados. Obtidos os dados em campo, com os maiores fatores de precisão possíveis, partiu-se para o pósprocessamento dos mesmos. Este processamento foi executado de forma automatizada com a utilização do programa Path Finder Office 3.10, de propriedade da empresa Santiago & Cintra. A Estação Base de referência para a aquisição dos dados e execução da Correção Diferencial dos dados levantados em campo foi a BASE ROGM Guajará-Mirim, pertencente ao sistema RBMC Rede Brasileira de Monitoramento Contínuo do Sistema GNSS, implantada e gerenciada pelo IBGE. Os dados relativos à referida estação ROGM, se encontram disponibilizados online no servidor de dados FTP do IBGE e pode ser acessado através do endereço URL: ftp://geoftp.ibge.gov.br/rbmc/dados/2011/. Página 6/6 Junho de 2011

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