ANÁLISE DO DESEMPENHO DOS MAPAS IONOSFÉRICOS NO POSICIONAMENTO BASEADO EM REDES ANALYSIS OF IONOSPHERIC MAPS PERFORMANCE IN NETWORK- BASED POSITIONING

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1 ANÁLISE DO DESEMPENHO DOS MAPAS IONOSFÉRICOS NO POSICIONAMENTO BASEADO EM REDES ANALYSIS OF IONOSPHERIC MAPS PERFORMANCE IN NETWORK- BASED POSITIONING Mayara Cobacho Ortega 1 Daniele Barroca Marra Alves 2 Claudinei Rodrigues de Aguiar 3 1 Universidade Estadual Paulista UNESP/ Faculdade de Ciências e Tecnologia Programa de Pós-Graduação em Ciências Cartográficas, Presidente Prudente, SP mayarac.ortega@gmail.com 2 Universidade Estadual Paulista UNESP/ Faculdade de Ciências e Tecnologia Departamento de Cartografia, Presidente Prudente, SP danibarroca@fct.unesp.br 3 Universidade Tecnológica Federal do Paraná UTFPR Departamento Acadêmico de Agrimensura, Campus Pato Branco, PR rodrigues.aguiar@gmail.com RESUMO Visando usufruir do potencial dos sistemas de posicionamento global existentes, novos métodos de posicionamento têm surgido e outros vêm sendo aprimorados. Uma grande tendência nos últimos anos tem sido o uso de redes de estações GNSS (Global Navigation Satellite System) de referência. Mas, tanto no uso de redes como nos demais métodos um fator importante para melhorar a qualidade do posicionamento está relacionado com a modelagem atmosférica. Especial atenção deve ser dada aos erros que ocorrem devido à ionosfera, pois ela se tornou a principal fonte de erro no posicionamento GNSS após desativação da técnica SA (Selective Availability). Este erro é diretamente proporcional ao Conteúdo Total de Elétrons (TEC - Total Electron Content) e inversamente proporcional ao quadrado da frequência do sinal. O TEC e consequentemente o erro ionosférico varia no tempo e espaço e sofre diversas influências, como: ciclo solar, época do ano, hora local, localização geográfica, atividade geomagnética, entre outros. Atualmente, os erros proporcionados pela ionosfera podem ter seus efeitos minimizados a partir de arquivos IONEX (IONosphere map EXchange) ou por meio de modelagem ionosférica. Deste modo, nesse artigo, foi avaliado o desempenho dos mapas ionosféricos, disponibilizados por diversos centros, como CODE (Centre for Orbit Determination in Europe), ESA (European Space Agency), JPL (Jet Propulsión Laboratory), UPC (Polytechnical University of Catalonia) e IGS (International GNSS Service), no posicionamento baseado em redes, durante um período de intensa densidade de elétrons em 214 (1 a 4 de março) empregando dados da rede GNSS/SP, que se localiza na região equatorial do equador geomagnético. Para tal fim, foi adotado um sistema computacional desenvolvido na FCT/UNESP, denominado VRS-UNESP. Palavras chaves: Efeitos Ionosféricos, Cintilação Ionosférica, Posicionamento baseado em redes, Atividade Solar, Mapas Ionosféricos. ABSTRACT In order to take advantage from global positioning systems, new positioning methods have emerged and others have been improved. An important tendency in recent years has been the use of GNSS (Global Navigation Satellite System) reference stations networks. But, using networks or other positioning methods an important factor to improve the 1

2 positioning quality is related to atmospheric modeling. Special attention should be given to errors that occur due to ionosphere, it became the largest error source in GNSS positioning after disabling SA (Selective Availability) technique. Ionosphere error depends on signal frequency and Total Electron Content (TEC) in the ionospheric layer. TEC and consequently the ionospheric error varies regularly in time and space and they are affected by different sources like: sunspot number (solar cycle), season, local time, geographic position, geomagnetic activity, and others. Besides, the ionosphere can not only degrade the accuracy of GNSS positioning as well as reduce its availability. Currently, the errors provided by the ionosphere can be minimized using IONEX (IONosphere map EXchange) files or models. Thus, in this paper, we evaluated the performance of ionospheric maps, available from several centers, as (Centre for Orbit Determination in Europe), ESA (European Space Agency), JPL (Jet Propulsión Laboratory), UPC (Polytechnical University of Catalonia) e IGS (International GNSS Service), in network-based positioning, during a period of intense electron density in 214 (1-4 March) employing data from the GNSS/SP network, which is located in the equatorial region of the geomagnetic equator. We adopted a computational system developed at FCT / UNESP, called VRS-UNESP. Keywords: Ionospheric effects, Ionospheric scintillation, Network-Based Positioning, Solar Activity, Ionospheric Maps. 1. INTRODUÇÃO Os métodos de posicionamento vêm sendo aprimorados nos últimos anos, visando à obtenção de alta acurácia. Dentre esses métodos pode-se citar o posicionamento relativo cinemático em tempo real denominado Real-Time Kinematic (RTK), sendo capaz de alcançar acurácia centimétrica no campo, sem necessidade de realização de um pós processamento (ALVES, 28; MONICO, 28). Este método é baseado no uso de uma única estação de referência localizada nas proximidades do receptor móvel. Entretanto, em razão dos erros envolvidos no processo, como efeitos atmosféricos (ionosfera e troposfera), órbita dos satélites entre outros, os quais são correlacionados espacialmente, o RTK fica restrito a aplicações com distâncias inferiores a 2 km entre a estação-base e a móvel, dependendo principalmente das condições ionosféricas. Para superar este problema, vem sendo empregado o conceito de rede de estações de referência, denominado RTK em rede ou simplesmente posicionamento baseado em redes, devido à necessidade de uma melhor disponibilidade, acurácia e confiabilidade no posicionamento e navegação (ALVES, 28). Mas, assim como em todos os outros métodos de posicionamento, a ionosfera deve ser modelada de forma adequada para que o posicionamento em redes possa atender a acurácia centimétrica almejada. Uma das formas de minimizar o erro devido à ionosfera é utilizar nos levantamentos receptores GPS de dupla frequência, que permitem eliminar o erro de primeira ordem da ionosfera nas observáveis GPS. Isto é possível devido ao fato do erro ser dependente da frequência do sinal, o que possibilita realizar a combinação linear ion-free (MONICO, 28; SEEBER, 23). Por outro lado, os usuários de receptores de uma frequência têm seus resultados bastante afetados pelo erro devido à ionosfera principalmente no posicionamento por ponto e no relativo de linhas de base médias e longas. Uma das alternativas de minimizar o erro devido à ionosfera nas observáveis GPS para usuários de receptores de uma frequência é fazer uso de algum modelo da ionosfera, como o modelo de Klobuchar (KLOBUCHAR, 1987), os modelos regionais (MOD_ION_FK - Camargo (1999), Matsuoka (23), Aguiar (25)) ou de Grade, (AGUIAR, 21) entre outros. Outra possibilidade seria utilizar os mapas ionosféricos disponibilizados por exemplo pelo IGS (, conhecidos como GIM (Global Ionospheric Maps Mapas Globais da Ionosfera) em formato IONEX (IONosphere map EXchange). Deste modo, o principal objetivo deste artigo é avaliar o desempenho dos arquivos IONEX produzidos por diversos centros no posicionamento baseado em redes, a partir do conceito de VRS (Virtual Reference Station). Assim, conceitos teóricos referentes à RTK em rede, principalmente VRS, assim como, os principais efeitos da ionosfera no posicionamento e variações temporais e espaciais do TEC são descritos nas próximas seções, incluindo os experimentos e análises dos resultados. 2. RTK EM REDE Nos últimos anos vem crescendo o interesse em realizar posicionamento acurado e em muitos casos em tempo real. Os dados do posicionamento podem ser processados após a coleta (modo pós-processado) ou durante a própria coleta (tempo real) (MONICO, 28; BARBOSA, 21). O posicionamento relativo em tempo real, denominado RTK, é baseado no uso de uma única estação de referência localizada nas proximidades do receptor móvel (usuário). Mas em razão dos erros correlacionados espacialmente envolvidos no processo, fica-se restrito a aplicações com distâncias inferiores a 2 km entre a estação-base e a móvel, dependendo principalmente das condições ionosféricas (MONICO, 28; ALVES, 211). 2

3 Deste modo, para superar este problema foi desenvolvido o conceito de rede de estações de referência, denominado RTK em rede ou posicionamento baseado em redes. Uma das principais vantagens dos usuários de redes de estações de referência, quando comparado a usuários de uma simples linha de base, é o aumento na confiabilidade e disponibilidade do serviço, pois se uma ou duas estações de referência falham ao mesmo tempo (por qualquer motivo), as estações de referência remanescentes ainda seriam capazes de prover aos usuários as correções (ALVES, 28; BARBOSA, 21; ALVES et al, 23). Além disso, segundo Alves (211), o uso da rede permite que a qualidade das correções geradas para cada estação de referência seja verificada com as correções remanescentes. Assim, se uma estação está gerando correções errôneas, o uso da rede permite uma possível detecção e eliminação desse erro para a solução final. No entanto, de acordo com Fotopoulos (2) existem algumas desvantagens associadas ao uso de uma rede de estações de referência. Mais especificamente, dependendo do método utilizado, pois pode existir um possível aumento da carga de transmissão dos dados (correções) e complexidade na implementação a ser realizada pelo usuário, se comparado ao uso de uma única linha de base. Combinar todas as observações da rede em uma estação central de processamento, e então transmitir as correções da rede ou observações de uma estação de referência virtual ((Fig. 1), VRS Virtual Reference Station) próxima ao usuário é um dos métodos que pode superar essas limitações. Fig. 1 Conceito de Estação de Referencia Virtual (VRS) Fonte: Adaptado de Alves (28). Para utilizar o conceito de VRS, os dados das estações de referência são enviados para um computador de controle central via uma rede de comunicação. Esse computador central, juntamente com softwares apropriados, utiliza os dados das estações de referência para modelar os erros sistemáticos (que limitam a acurácia do posicionamento GNSS) e gerar correções apropriadas para serem utilizadas na área de abrangência da rede (ALVES, 211). Posteriormente, o computador de controle central gera as observações dessa estação virtual e as envia para o usuário, que pode realizar o posicionamento relativo utilizando a VRS como se fosse uma estação de referência nas suas proximidades. Dessa forma, a ideia básica do conceito de VRS é gerar uma estação que não existe fisicamente, mas que simule uma estação base próxima ao usuário. Assim, o usuário utiliza os dados dessa VRS como se ela fosse uma estação de referência real (ALVES, 28). 3. IONOSFERA E SEUS EFEITOS NO POSICIONAMENTO A radiação solar causa a fotoionização da atmosfera terrestre nas altas altitudes, criando, na atmosfera superior, regiões com alta densidade de elétrons livres capazes de afetar a propagação de ondas de rádio, tais como as transmitidas pelos satélites GNSS, conhecidas como ionosfera, que está compreendida, aproximadamente, entre 5 a 1 km de altura. A ionosfera se comporta como um meio dispersivo para a faixa de frequência GNSS, afeta a modulação e a fase da portadora, fazendo com que sofram, respectivamente, um retardo e um avanço (CAMARGO, 1999). Diferentemente da troposfera que se comporta como um meio não dispersivo, ou seja, a refração é independente da frequência do sinal transmitido, dependendo apenas das propriedades termodinâmicas do ar (MATSUOKA, 23). Na prática, a partir da combinação linear livre da geometria entre observáveis de diferentes portadoras se obtém o Conteúdo Total de Elétrons (TEC), que é o principal parâmetro para descrever a atividade ionosférica no posicionamento GNSS. A magnitude do erro devido à ionosfera sobre os sinais GNSS depende diretamente do TEC presente ao longo da trajetória percorrida pelo sinal, que por sua vez está relacionado ao processo de ionização na 3

4 ionosfera e inversamente proporcional ao quadrado da frequência (MATSUOKA, 27). Um dos problemas no estudo da ionosfera é a variabilidade espacial e temporal do TEC em função de diversas variáveis, tais como: a hora do dia, época do ano, localização geográfica (Fig.2), campo geomagnético, atividade solar, ciclo solar de 11 anos, entre outros. Fatores estes, que contribuem para alteração na densidade de elétrons. Fig. 2 Regiões Geográficas da Ionosfera Fonte: Adaptado de Segundo Beard (1975) apud FEDRIZZI (23), em períodos de alta atividade solar (maior número de manchas solares), os valores de TEC podem chegar a ser 5% maiores que em períodos de baixa atividade, no entanto em regiões equatoriais, como é o caso do Brasil, este valor pode ser ainda maior. Deste modo, estes efeitos e irregularidades vem sendo intensificados, pois o pico da atividade solar do ciclo solar 24 está ocorrendo entre os anos de 213 e 214 (Fig. 3). Fig. 3 Predição do número de manchas para o Ciclo 24 (Fevereiro/214) e o ciclo anterior (23) Fonte: (Acesso em 15/6/214) Os receptores GNSS de dupla frequência permitem efetuar correções do efeito da ionosfera, devido ao fato do erro ser dependente da frequência do sinal. No entanto trata-se de equipamentos caros, fazendo com que os receptores de uma frequência (receptores com a portadora L1) ainda sejam amplamente empregados no posicionamento GNSS com linhas de base maiores que as consideradas adequadas para eliminar grande parte dos efeitos da ionosfera. Por isso, o uso de modelos da ionosfera é indispensável para atingir uma maior acurácia. Além disso, a ionosfera pode não apenas degradar a acurácia do posicionamento GNSS como reduzir sua disponibilidade, pois existe uma alta dependência entre perdas do sinal e irregularidades ionosféricas, como a cintilação ionosférica (MATSUOKA,27; CONKER et al, 23). 4

5 3.1 Modelos e Mapas Ionosféricos No que diz respeito à correção do erro devido à ionosfera, diversos modelos têm sido desenvolvidos para uso em receptores de uma frequência. Dentre eles, há o modelo de Klobuchar (KLOBUCHAR, 1987), os modelos regionais (MOD_ION_FK - Camargo (1999), Matsuoka (23), Aguiar (25)) ou de Grade, (AGUIAR, 21) entre outros. Outro modelo disponível aos usuários é o gerado, por exemplo, pelo IGS, conhecido como GIM, sendo disponibilizado pelo IGS em arquivos no formato IONEX com valores de VTEC (Vertical TEC TEC na direção vertical) fornecidos com resolução espacial de 5 x 2,5 em longitude e latitude, respectivamente, e resolução temporal de 2 horas. Oficialmente, estes mapas são distribuídos com uma latência de 11 dias e são produzidos por 4 centros de análise do IGS (CODE - Centre for Orbit Determination in Europe; ESA - European Space Agency; JPL - Jet Propulsión Laboratory; UPC - Polytechnical University of Catalonia). São estes centros de análise que produzem os mapas do TEC disponibilizados pelo IGS, cada qual com suas estratégias, porém todas utilizando os dados GPS e GLONASS das estações ativas do IGS. Desta forma, para cada dia é disponibilizado pelo IGS um total de 4 arquivos IONEX. Desde 22, para cada dia, os arquivos IONEX produzidos por cada um dos centros de análise são combinados para resultar em um único arquivo IONEX, resultando então em 5 arquivos diários (MATSUOKA e CAMARGO, 27). Atualmente já vem sendo disponibilizados mapas com latência menor do que 24 horas (Produtos Ionosféricos Rápidos do IGS). Estes arquivos de cada centro de análise são disponibilizados pelo IGS, com acesso livre, no seguinte endereço eletrônico < ftp://cddis.gsfc.nasa.gov/gps/products/ionex/> A precisão média dos valores de VTEC fornecidos nos arquivos IONEX varia em função da região do globo, do número de estações GNSS utilizadas, entre outros fatores. Na América do Sul e, principalmente, no Brasil, a rede IGS é pouco densificada. De acordo com IGS ( efetivamente, dentro da região brasileira existem apenas oito estações localizadas em Brasília, Eusébio, Cachoeira Paulista, Porto Velho, Recife, São Luiz, Salvador e Curitiba. 4. METODOLOGIA Para a realização dos experimentos foi utilizado um sistema que vem sendo desenvolvido na FCT/UNESP denominado VRS-UNESP (ALVES, 28, 211). Este sistema realiza RTK em Rede usando o conceito de VRS para observações GPS no modo pós-processado. No VRS-UNESP é possível empregar arquivos externos em formato IONEX para determinar os parâmetros ionosféricos. Os dados de entrada utilizados nesse artigo para geração da VRS foram os arquivos de observação GPS da rede de referência (no formato RINEX), efemérides precisas (no formato SP3) e o arquivo com a grade de valores de VTEC no formato IONEX. Vale ressaltar, que é realizada interpolação espacial (ponderada) dos valores do VTEC do grid do IONEX, para a obtenção deste valor correspondente à posição da VRS gerada pelo programa. Para o experimento foram utilizados os dados da rede formada pelas seguintes estações da rede GNSS/SP pertencentes à RBMC (Rede Brasileira de Monitoramento Contínuo) do IBGE (Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística): PPTE, ROSA, ILHA, OURI e SJRP, sendo a primeira utilizada como estação base (estação mais próxima da posição da VRS, aproximadamente 72km), como apresentado na Fig. 4. Fig. 4 - Estações GNSS da rede para geração da VRS Estas estações estão localizadas na região de baixas latitudes (Equatorial), onde existe uma alta atividade da ionosfera, estando, por exemplo, numa localização que normalmente sofre o efeito do pico da anomalia equatorial de ionização. Os dados são referentes a quatro dias de intensa densidade de elétrons em 214 (1 a 4 de março) e apresenta alta cintilação ionosférica (Fig.5). Vale ressaltar que estes dias também foram selecionados de tal forma que a avaliação correspondesse a um período de alta atividade ionosférica dentro da variação do ciclo de longo período, pois, o ano 214 está dentro do período de máximo número de manchas solares do ciclo 24 (Fig.3). 5

6 Estação PRU1 Cintilação Baixa Cintilação Alta Fig. 5 Média da Cintilação Ionosférica nos meses de março à junho, nas proximidades da Estação PPTE (Base) Fonte: (Acesso em 17/6/214) Deste modo, foi possível avaliar a performance dos IONEX do IGS em um local no Brasil com alta influência da ionosfera, a partir das VRS corrigidas do erro devido à ionosfera utilizando os arquivos IONEX do CODE, ESA, JPL, UPC e IGS, na posição X: , Y: , Z: da VRS. Logo, para cada dia foram geradas cinco arquivos de VRS (arquivos RINEX), de modo que todas foram corrigidas do efeito troposférico utilizando o modelo de Hopfield: VRS_CODE: com correção da ionosfera utilizando o IONEX do CODE; VRS_ESA: com correção da ionosfera utilizando o IONEX da ESA; VRS_JPL: com correção da ionosfera utilizando o IONEX do JPL; VRS_UPC : com correção da ionosfera utilizando o IONEX do UPC ; VRS_IGS: com correção da ionosfera utilizando o IONEX do IGS, que para as análises será considerada como referência, haja visto que o mesmo é a combinação dos demais centros de análises; Para avaliar e comparar a performance dos arquivos IONEX no posicionamento baseado em redes foram analisados os resultados do posicionamento por ponto preciso das VRS geradas no modo estático, utilizando o serviço gratuito para pós-processamento de dados GNSS do CSRS-PPP (Canadian Spatial Reference System) desenvolvido pelo Geodetic Survey Division of Natural Resources of Canada (NRCan), disponível em < Posteriormente, foram calculados os valores do erro médio quadrático (EMQ), para obter o erro posicional cometido no posicionamento por ponto em cada época, assim como, o valor médio diário. Além disso, neste experimento foram avaliados os gráficos do VTEC para os dias de estudo, gerados no programa ISMR Query Tool disponibilizados pelo projeto CIGALA (Concept for Ionospheric Scintillation Mitigation for Professional GNSS in Latin America), finalizado em 212, e atualmente do projeto CALIBRA (Countering GNSS high Accuracy applications Limitations due to Ionospheric disturbances in BRAzil), disponível em < do mesmo modo, foram gerados gráficos do índice S4, o qual mensura a cintilação ionosférica. Esses gráficos foram produzidos de modo a avaliar as variações temporais do VTEC durante um período diário. 5. RESULTADOS E DISCUSSÕES Nessa seção são apresentados os resultados e análises do experimento para avaliar o desempenho dos Mapas Ionosféricos (arquivos IONEX). Primeiramente, são apresentados os gráficos referentes ao VTEC dos dias estudados, (Fig. 6 a Fig. 9), gerados no programa ISMR Query Tool, para estação PRU1 (próxima a estação base PPTE) com máscara de elevação de 15. Deste modo, pode-se analisar o comportamento diário do TEC, onde o efeito máximo da ionosfera ocorre próximo às UTC (14-16 Hora Local (HL)), e atinge valores mínimos no período entre 7-9 UTC (4-6 HL). È importante destacar um segundo máximo de valores de VTEC após o pôr do sol, isto pode ser justificado pelos efeitos da cintilação ionosférica. Deste modo, para fins de comparação e análise, também são apresentadas dados do índice S4 para a mesma estação, pois de acordo com Conker et al. (23) quando o índice S4 é maior que,77 os receptores podem perder quase ou totalmente o sinal transmitido pelos satélites devido a cintilação ionosférica. 6

7 Fig. 6 VTEC e índice s4 do dia 1/3/214 da estação PRU1, nas proximidades da Estação PPTE Fonte: (Acesso em 19/6/214) Fig. 7 VTEC e índice s4 do dia 2/3/214 da estação PRU1, nas proximidades da Estação PPTE Fonte: (Acesso em 19/6/214) Fig. 8 VTEC e índice s4 do dia 3/3/214 da estação PRU1, nas proximidades da Estação PPTE Fonte: (Acesso em 19/6/214) Fig. 9 VTEC e índice s4 do dia 4/3/214 da estação PRU1, nas proximidades da Estação PPTE Fonte: (Acesso em 19/6/214) 7

8 EMQ 3D (m) A Tabela 1 e a Fig.1 apresentam o valor do EMQ considerando a componente horizontal e vertical para os dias de estudo, referente a cada estratégia de processamento no modo estático. TABELA 1 POSICIONAMENTO POR PONTO: EMQ PLANIALTIMÉTRICO EMQ 3D (m) 1 de Março de de Março de de Março de de Março de 214 VRS_CODE, ,463476,416926, VRS_ESA, , , , VRS_IGS, , , , VRS_JPL, , , , VRS_UPC,345218, , , /mar/14 2/mar/14 3/mar/14 4/mar/14 VRS_CODE VRS_ESA VRS_IGS VRS_JPL VRS_UPC Fig. 1 EMQ 3D dos dias estudados Com base nos valores da Tabela 1, os valores da melhora obtida (em %) na acurácia da determinação da coordenada após a correção do erro devido à ionosfera para cada resultado são apresentados na Tabela 2. É importante ressaltar que a estratégia que utiliza o IONEX da combinação dos centros (VRS_IGS), foi utilizada como referência. Assim, os valores positivos referem-se à porcentagem que estão acima do valor de referência, ou seja, apresentam acurácia melhor que a VRS_IGS. Do mesmo modo, para os valores negativos deve-se considerar que a acurácia é inferior ao VRS_IGS. TABELA 2 POSICIONAMENTO POR PONTO: PERCENTAGEM DE MELHORA NA ACURÁCIA 1 de Março de de Março de de Março de de Março de 214 VRS_CODE - 4,986% - 3,7399% -,6916% -9,777% VRS_ESA + 2,528% + 4,1364% +,3981% +,225% VRS_JPL + 9,1884% + 6,9486% +5,6727% +1,6323% VRS_UPC + 6,5559% + 2,5561% +,9671% +1,26% Analisando os resultados obtidos, observa-se de acordo com os valores médios do EMQ (Tabela 1) que a estratégia VRS_JPL obteve os melhores resultados, pois o erro no posicionamento variou de 3,4 cm à 4,2 cm, além disso, comparando com a estratégia de referência (VRS_IGS), apresentado na Tabela 2, pode-se notar que a melhoria obtida na acurácia foi de aproximadamente 8%. Por outro lado, a estratégia VRS_CODE, apresentou acurácia inferior se comparado com VRS_IGS, de aproximadamente 4%, já o erro no posicionamento obteve um máximo de 4,6cm e um mínimo de 3,9cm. No entanto, como a geometria dos satélites deve favorecer a determinação planimétrica, o erro devido à ionosfera deve influenciar mais na determinação altimétrica. Assim, a Tabela 3 apresenta o valor do EMQ para altitude geométrica para os dias de estudo, referente a cada estratégia de processamento no modo estático, assim como, a melhora obtida na acurácia (em %). 8

9 TABELA 3 POSICIONAMENTO POR PONTO: EMQ PARA ALTITUDE GEOMÉTRICA e PERCENTAGEM DE MELHORA NA ACURÁCIA ALTIMÉTRICA 1 de Março de de Março de de Março de de Março de 214 EMQ (m) % EMQ (m) % EMQ (m) % EMQ (m) %, , , , VRS_IGS,4777-5,2, ,54, ,89 VRS_CODE, ,26, ,74, ,25, ,28, ,97 VRS_ESA, ,96, ,6, ,32, ,5 VRS_JPL VRS_UPC, ,19, ,85, ,51, , EMQ 3D (m) EMQ 3D (m) Da mesma forma que a análise do EMQ considerando a componente horizontal e vertical (EMQ 3D), podese verificar, com base na Tabela 3, que o erro altimétrico maior foi apresentado na estratégia VRS_CODE, cerca de 3,4 cm. Além disso, a acurácia fica abaixo do valor de referência em aproximadamente 6%. De modo análogo, ao anterior, a estratégia VRS_JPL apresentou os melhores resultados, com erro médio de 2,8 cm, e melhoria na acurácia altimétrica de aproximadamente 13%. Vale ressaltar, que a melhoria na acurácia altimétrica em porcentagem, é aproximadamente 1,5 vezes da acurácia planialtimétrica, por exemplo, enquanto a melhora máxima planialtimétrica é de 1,63%, a altimétrica é de 2,5%, para o mesmo dia de dados. Analisando os resultados obtidos, observa-se de acordo com os valores médios do EMQ (Tabela 1) que a estratégia VRS_JPL obteve os melhores resultados, pois o erro no posicionamento variou de 3,4 cm à 4,2 cm, além disso, comparando com a estratégia de referência (VRS_IGS), apresentado na Tabela 2, pode-se notar que a melhoria obtida na acurácia foi de aproximadamente 8%. Por outro lado, a estratégia VRS_CODE, apresentou acurácia inferior se comparado com VRS_IGS, de aproximadamente 4%, já o erro no posicionamento obteve um máximo de 4,6cm e um mínimo de 3,9cm As Fig. 11 a Fig. 14 apresentam os valores da acurácia das coordenadas (EMQ Planialtimétrica -3D) para cada época das 24 horas dos dias de estudo, referente a cada estratégia de processamento no modo estático. As análises mostram equivalência nos resultados obtidos pelos diferentes IONEX. No primeiro instante o EMQ é de 18 à 64m (período no qual o PPP está iniciando o processamento), após as primeiras duas horas são de aproximadamente,7m (tempo que o PPP leva para se estabilizar nesses testes), e depois desse período o PPP se estabiliza e a acurácia fica em torno de,2m (Fig.15) ESA 9:36: IGS JPL 14:24: UPC 19:12: CODE Fig. 11 EMQ 3D por época (1/3/214) ESA 9:36: IGS JPL 14:24: UPC 19:12: CODE Fig. 12 EMQ 3D por época (2/3/214) 9

10 EMQ 3D (m) EMQ 3D (m) :36: ESA IGS JPL 14:24: 19:12: UPC CODE ESA 9:36: IGS JPL 14:24: UPC 19:12: CODE Fig. 14 EMQ 3D por época (4/3/214) :: 2:37:45 3:15:3 3:53:15 4:31: 5:8:45 5:46:3 6:24:15 7:2: 7:39:45 8:17:3 8:55:15 9:33: 1:1:45 1:48:3 11:26:15 12:4: 12:41:45 13:19:3 13:57:15 14:35: 15:12:45 15:5:3 16:28:15 17:6: 17:43:45 18:21:3 18:59:15 19:37: 2:14:45 2:52:3 21:3:15 22:8: 22:45:45 23:23:3 EMQ 3D (m) Fig. 13 EMQ 3D por época (3/3/214) ESA IGS JPL UPC CODE Fig. 15 EMQ 3D por época (2/3/214) a partir da estabilização do processamento 5. CONCLUSÃO Considerando que a ionosfera é a principal fonte de erro sistemático no posicionamento com GPS, principalmente com a utilização de receptores de uma frequência, esse artigo se propôs a avaliar o desempenho dos Mapas Globais Ionosféricos, disponibilizados por diversos centros, como CODE, ESA, JPL, UPC e IGS, no posicionamento baseado em redes. Para tanto foram empregados dados de um período de máxima atividade solar do ciclo 24 e com alta cintilação ionosférica. Em suma, foi verificado que a estratégia VRS_CODE apresentou os piores resultados, com acurácia inferior a adotada como referência que utiliza o IONEX do IGS (VRS_IGS), cerca de 4,26cm em planialtimetria e 3,4 cm em altimetria. Por outro lado, a estratégia VRS_JPL, atingiu cerca de 3,8cm em planialtimetria e 2,8 cm em altimetria, sendo a melhoria na acurácia de aproximadamente 8% e 13%, respectivamente em relação ao mapa ionosférico do IGS. É importante enfatizar que uma das vantagens dos mapas globais da ionosfera é que eles são disponibilizados na internet com acesso livre, neste caso, o usuário poderá melhorar seu posicionamento, seja absoluto ou relativo, sem custo adicional. Vale ressaltar ainda, que a precisão média dos valores de VTEC fornecidos nos arquivos IONEX varia em função da região do globo, do número de estações GNSS utilizadas, entre outros fatores, sendo estes predominantes na qualidade e acurácia pretendida no posicionamento. AGRADECIMENTOS À FAPESP pelo financiamento da bolsa do primeiro autor (214/3858-9) e pelo projeto Regular da segunda autora (processo 212/1996-7). Ao CNPq pela bolsa de produtividade em pesquisa para a segunda autora e ao projeto Universal (processo 47112/212-3). Ao projeto CIGALA e CALIBRA pelo acesso ao banco de dados. 1

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