A reformulação do serviço de pós-processamento on-line de dados GNSS IBGE-PPP: estudo de caso no estado de Mato Grosso do Sul

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1 Embrapa Informática Agropecuária/INPE, p A reformulação do serviço de pós-processamento on-line de dados GNSS IBGE-PPP: estudo de caso no estado de Mato Grosso do Sul Ronaldo Lisboa Gomes 1 José Marcato Junior 1 Fabrício dos Santos Prol 2 Antonio Conceição Paranhos Filho 1 1 Universidade Federal de Mato Grosso do Sul - Faculdade de Engenharias, Arquitetura e Urbanismo e Geografia Campo Grande - MS, Brasil ronaldo.lisboa@outlook.com jrmarcato@gmail.com antonio.paranhos@pq.cnpq.br 2 Universidade Estadual Paulista - Faculdade de Ciências e Tecnologia Presidente Prudente - SP, Brasil fabricioprol@hotmail.com Resumo. O avanço das geotecnologias e de sua atual importância nos mais diversos campos das Geociências fazem com que as ferramentas envolvidas nos processamentos para a Geografia sejam melhoradas. Neste sentido, o GNSS é uma tecnologia muito empregada em uma grande quantidade de aplicações em virtude da maturidade alcançada nos métodos de posicionamento e de seu fácil acesso. Contudo, melhorias podem ser realizadas para aproveitar sua cobertura global e permitir um posicionamento ainda mais acurado em regiões de difícil acesso. Desta forma, este trabalho tem por objetivo mostrar e discutir as recentes mudanças no programa on-line de pósprocessamento de dados GNSS (Global Navigation Satellite System), PPP (Posicionamento por Ponto Preciso) do IBGE, e avaliar as implicações dessas mudanças na acurácia posicional. O PPP surge como alternativa em levantamentos geodésicos no Pantanal, em virtude da carência de estações monitoramento contínuo da RBMC (Rede Brasileira de Monitoramento Contínuo) que permitiriam realizar o posicionamento relativo nesse bioma brasileiro. Palavras-chave: Geodésia, IBGE, RBMC, Pantanal. 384

2 Embrapa Informática Agropecuária/INPE, p Abstract. The advances of Geotechnologies and their importance on several fields of Geosciences develop the tools related to processing on Geography. Thinking about it, there is the GNSS, which has several applications due to the high level reached by the methods of positioning and its easy access. However, developments can be made to enjoy its global coverage and allow an even more accurate positioning in regions of difficult access. This way, this work has as an objective, expose and discuss the recent changes on the online program of post processing GNSS data and PPP (Posicionamento por Ponto Preciso) from IBGE (Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística), and evaluate de effects of these changes on the positioning accuracy. The PPP is seen as an alternative to geodesic surveying on the Pantanal, due to the lack of continue monitoring stations from RBMC (Rede Brasileira de Monitoramento Contínuo) that allows to use relative positioning on this Brazilian biome. Key-words: Geodesy, RBMC, IBGE, Pantanal 1. Introdução A técnica de posicionamento por ponto utiliza apenas um receptor GNSS (Global Navigation Satellite System), o que reduz o custo do levantamento. No entanto, os erros relacionados à troposfera, ionosfera e relógio do satélite, dentre outros, degradam a qualidade do posicionamento. Para aumentar a acurácia do posicionamento por ponto (um receptor), é necessário utilizar as observáveis de fase da onda portadora, efemérides precisas dos satélites GNSS e correções para o relógio dos satélites. Assim, tem-se a técnica denominada de Posicionamento por Ponto Preciso (PPP). Outra vantagem é que no site do IBGE disponibiliza gratuitamente o serviço de processamento de dados GPS com a técnica de posicionamento PPP. A aplicação dessa técnica não exige gastos com softwares proprietários. Em 2009 o IBGE lançou a ferramenta on-line de pós-processamento de dados GPS(IBGE- PPP), serviço o qual ainda não existia gratuitamente na América Latina. Costa at al. (2013). O serviço on-line, possibilita o processamento de dados GPS em modo estático e cinemático, de receptores L1 e L2, proporcionando coordenadas em SIRGAS2000, época 2000,4, que é o referencial geodésico adotado pelo Sistema Geodésico Brasileiro (SGB). O IBGE-PPP utiliza o programa CSRS-PPP desenvolvido pelo Geodetic Survey Division of Natural Resources of Canada(NRCan). Destaca-se que o INCRA (Instituto Nacional de Colonização e Reforma Agrária) em sua reedição de normas técnicas para georreferenciamento de imóveis rurais passou a aceitar os resultados provenientes do IBGE-PPP. INCRA (2013) No Estado de Mato Grosso do Sul tem-se apenas duas estações de monitoramento contínuo, uma localizada em Campo Grande e outra em Dourados. Para realizar o posicionamento relativo no Pantanal usando como base uma estação da RBMC (Rede Brasileira de Monitoramento Contínuo) exige-se um tempo de rastreio elevado para obter a precisão exigida pela norma do georreferenciamento de imóveis rurais. Nesse contexto, o IBGE-PPP surge como uma alternativa. A partir de 30 de novembro de 2013,o IBGE-PPP contou com novos recursos como o processamento da constelação GPS/GLONASS, correção do erro do relógio dos satélites, correção DCB(tendência inter-frequência dos receptores de satélites), inclusão de correções de centro de fase, inclusão de correções para o centro de fase para satélites GLONASS, utilização de modelos GPT (Global Pressure and Temperature) para determinação de dados meteorológico e a correção dos efeitos troposféricos. IBGE (2013). 385

3 Embrapa Informática Agropecuária/INPE, p Objetivo Este trabalho tem por objetivo analisar as recentes mudanças no programa de pós-processamento de dados GPS do IBGE, e avaliar o impacto dessas alterações na acurácia posicional visando o georreferenciamento de imóveis rurais e levantamentos científicos na região do Pantanal. 3. Material e Métodos Neste trabalho realizou-se o pós-processamento através do PPP-IBGE versão 1.04/246 do CSRS-PPP(serviço canadense de pós-processamento de dados GNSS), versão esta que se manteve até o mês de novembro de 2013, quando foi atualizada e passou a utilizar a versão 1.05/03812, que visa a melhora dos resultados, dando aos usuários maior precisão. Utilizou-se os dados da estação RBMC MSCG, localizada em Campo Grande, conforme Figura 1. Os dados foram processados para os dias 26/02/2013, 17/03/2013, 09/04/2013, 20/04/2013 e 01/06/2013, em ambas as versões do serviço, o que permite realizar o confronto dos resultados, com relação às coordenadas da estação disponibilizada em seu descritivo. Os arquivos diários, disponibilizados pelo IBGE, foram divididos de 30 em 30 minutos utilizando o programa TEQC. Portanto, gerou-se 48 arquivos por dia. As discrepâncias com relação às coordenadas oficiais da estação MSCG permitiram verificar se esse tempo de coleta é adequado para atingir a acurácia exigida pela norma de georreferenciamento de imóveis rurais. Figura 1. Mapa da Rede de Monitoramento Continuo do Sistema GNSS. Com destaque para as duas estações em Mato Grosso do Sul. Fonte: IBGE. Disponível em: home/geociencias/geodesia/rbmc/ntrip/mapa_localizacao.shtm. Acesso em: 22 ago

4 Embrapa Informática Agropecuária/INPE, p Resultados e Discussão Os dados de 30 em 30 minutos da estação MSCG foram processados em 2013, antes da mudança do serviço de pós-processamento on-line do IBGE, e em 2014 após a mudança do serviço. As Tabelas 1 e 2 apresentam a média e a Raiz do Erro Médio Quadrático (REMQ) das discrepâncias das coordenadas estimadas com relação às coordenadas do descritivo da estação MSCG. Tabela 1. Resultados de dados da estação MSCG, localizada em Campo Grande, processados em 2013: Média e Raiz do Erro Médio Quadrático das discrepâncias para os intervalos de 30 minutos durante os dias selecionados. PPP 2013 Média (cm) REMQ(cm) Data E N Up E N Up 26/02/2013-5,79 3,79 0,02 22,18 6,62 24,19 17/03/2013-8,97 2,42 3,03 19,54 5,75 17,20 24/03/2013-2,77 3,32 0,63 21,37 6,11 24,94 09/04/2013-5,08 4,52 4,52 8,91 14,07 22,03 01/06/2013-5,39 1,15-3,33 13,74 5,40 15,44 Tabela 2. Resultados de dados da estação MSCG, processados em 2014: Média e Raiz do Erro Médio Quadrático das discrepâncias para os intervalos de 30 min durante os dias selecionados. PPP 2014 Média (cm) REMQ (cm) Data E N U E N Up 26/02/2013 0,34 2,45-4,04 6,09 3,00 6,66 17/03/2013 0,05 1,99-5,99 4,57 3,17 9,48 24/03/2013-0,17 1,73-4,77 8,47 3,50 8,99 09/04/2013 0,74 1,40-6,93 5,77 3,07 9,59 01/06/2013 0,51 1,86-3,47 5,18 2,60 6,05 Ao analisar os resultados apresentados nas Tabelas 1 e 2 verifica-se que há uma redução significativa na Raiz do Erro Médio Quadrático (REMQ) com as modificações implementadas no PPP-IBGE em novembro de A REMQ é sempre menor que 10 cm em todas as coordenadas (E, N, Up) quando o processamento foi conduzido com a versão atualizada do IBGE-PPP. Com a versão anterior, a REMQ em alguns casos foi maior que 20 cm. Por fim, verificou-se para os dias em análise se o período de coleta de 30 minutos é suficiente para atingir a acurácia exigida pela norma do georreferenciamento de imóveis rurais, que é de 50 cm na componente planimétrica (EN) em um sistema local. A Tabela 3 apresenta os intervalos em que não se atingiu essa acurácia. Nota-se pela Tabela 3 que a acurácia exigida pela norma do georreferenciamento de imóveis rurais não foi atingida apenas ao considerar a versão anterior do serviço IBGE-PPP. Quando o processamento foi realizado com a versão atual, obteve-se a acurácia exigida em todos os intervalos de 30 minutos nos cinco dias analisados. 387

5 Embrapa Informática Agropecuária/INPE, p Tabela 3. Dados processados em 2013 fora limite exigido pelo INCRA, e dados processados na nova versão do serviço IBGE-PPP. Data Intervalo Discrepância EN(2013) Discrepância EN(2014) 26/02/ h00-01h30 17/03/ ,74 20,91 00h00-00h30 68,46 2,57 12h00-12h30 50,01 5,19 15h00-15h30 51,37 2,14 5. Conclusões A análise dos resultados levados em consideração neste trabalho, permite concluir que as atualizações no serviço on-line de pós-processamento PPP-IBGE tiveram êxito e levou a resultados mais acurados, logo, mais confiáveis, ao considerar um intervalo de coleta de 30 minutos. Verificou-se que com a ferramenta atualizada obteve-se a acurácia exigida para o georreferenciamento de imóveis rurais para dados da estação da RBMC MSCG referentes aos cinco dias analisados. Para trabalhos futuros sugere-se realizar uma análise comparativa entre diferentes softwares online gratuitos de pós-processamento de dados GNSS. 6. Agradecimentos Ao CNPq e UFMS pela bolsa PIBIC-AF de Ronaldo Lisboa Gomes e PQ de Antonio Conceição Paranhos Filho (processo /2012-1). 7. Referências IBGE. Manual do Usuário: Aplicativo Online IBGE-PPP ed. Coordenação de Geodésia, Diretoria de Geociências e Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística. Disponível em: < gov.br/home/geociencias/geodesia/ppp/manual_ppp.pdf>. Acesso em: 10 abr INCRA, Manual Técnico De Posicionamento: Georreferenciamento de Imóveis Rurais. 1º ed. Brasilia, DF, Disponível em: < posicionamento_1_edicao.pdf>. Acesso em: 22 abr VIII Colóquio Brasileiro de Ciências Geodésicas, 2013, Curitiba. Serviço online IBGE-PPP: Avaliação dos 4 anos de serviço e perspectivas futuras, Anais eletrônicos. Disponível em: < home/wp-content/uploads/2013/11/g058_cbcg13.pdf>. Acesso em: 22 abr