SISTEMAS DE COORDENDAS UTILIZADOS NO GPS

Transcrição

1 SISTEMAS DE COORDENDAS UTILIZADOS NO GPS Prof. Dr. Carlos A. Nadal

2 Posicionamento com GPS - posição sobre a superfície terrestre num sistema de coordenadas. Sistema de referência, referencial (Reference System) concepção, definição, existente no espaço abstrato, princípios conceituais do sistema de coordenadas. Rede de referência, referencial materializado (Reference Frame) realização e densificação. O sistema de referência, a rede de referência, particulariza um conjunto de estações que possibilitam a descrição dos valores da posição e movimento de objetos no sistema de referência.

3 Compatibilização de diferentes referenciais utilizados no GPS (WGS84, PZ90 e ITRF) Transformação de Helmert generalizada translações, rotações, fator de escala e taxas de variação com relação ao tempo, além da velocidade da estação. (aplicações de alta precisão)

4 vetor das coordenadas da origem de A no referencial B, na época de referencia t0 ; ε é a matriz de rotações diferenciais, em radianos, em torno dos eixos X, Y, Z do referencial A para estabelecer paralelismo com B, na época t0; s é o fator diferencial de escala entre os referenciais A e B na época t0; vetor das coordenadas cartesianas do ponto P no referencial A, na época de referencia to em unidades métricas; vetor das coordenadas cartesianas do ponto P no referencial B, na época t em unidades métricas; vetor velocidade do ponto P (em unidades métricas por ano), na época t0, devido ao movimento da placa litosférica que o contém; (t-to) é o intervalo de tempo expresso em anos e sua fração. O valor de t na prática é aproximado para o tempo médio do período observado; são as variações em translação, rotação e fator diferencial de escala, respectivamente, entre os referenciais A e B, com relação ao tempo.

5 WGS84 (World Geodetic System 1984) desenvolvido pela National Imagery and Mapping Agency (NIMA) ligada ao Departamento de Defesa dos EUA (DoD). - origem é o centro de massa da terra - eixos X, Y e Z idênticos ao do Sistema Convencional Terrestre (CTS) definido pelo BIH (Bureau International de L Heure) para a época de 1984,0. - elipsóide utilizado GRS80 (Geodetic Reference System 1980). - materialização utilizada pelo GPS para referenciar as efemérides transmitidas. -processamento de dados gera coordenadas compatíveis com essas efemérides, associadas a esse referencial. WGS84 (G873) é utilizada pelo NIMA desde 29 de janeiro de 1997 para referenciar as efemérides transmitidas

6 DEFINIÇÃO DO SISTEMA WGS-84 Pólo de Referência IERS (IRP) IERS Meridiano de Referência (IRM) Centro de Massa da Terra

7 PARÂMETROS DO WGS-84 O WGS84 originalmente usava o GRS80 como elipsóide de referencia, com refinamentos em edições posteriores para calculo de alta precisão dos parâmetros orbitais dos satélites tem-se: Ultima versão compatível com o ITRF94 em 5cm.

8 Monico, 2000, é aqui reproduzido:

9 PZ90 (Parametry Zemli 1990) GLONASS Sistema Geodésico Soviético 1990 (Soviet Geodetic System 1990). - definição similar à do ITRF, com a origem no centro de massa da terra. -eixo Z direcionado para o Pólo Norte Médio eixo X está no plano do equador da época plano XZ paralelo ao Meridiano Médio de Greenwich, -sistema dextrógiro. -deficiências em sua materialização estão no baixo número de estações de controle e na sua má distribuição global, além da precária manutenção. - Esse referencial não sofreu modificações significativas desde 1993 o que tem gerado efemérides pouco confiáveis.

10 -ITRF (IERS - International Earth Rotation Service - Terrestrial Reference Frame) - realização do ITRS, um sistema de referência convencional terrestre (CTRS) definido por uma série de modelos e definições. Estabelecido e é mantido pelo IERS (International Earth Rotation Service) - obtenção do ITRF resulta da combinação de uma lista de coordenadas (com seus valores de variância e covariância) e de velocidades de estações (SSCs Set of Station Coordinates), - resulta de observações de várias técnicas geodésicas espaciais, VLBI (Very long Baseline Interferometry), LLR (Lunar Laser Ranging), SLR (Satellite Laser Ranging) e o GPS nas soluções mais recentes.

11 A primeira solução ITRF publicada foi o ITRF88, e sucessivas versões tem sido publicadas, até a mais atual, denominada ITRF elipsóide adotado é o GRS80 O ITRF é utilizado para referenciar as efemérides precisas do GPS e dos satélites GLONASS, atualmente na versão ITRF2008.

12 MOVIMENTO DAS PLACAS LITOSFÉRICAS Placas litosféricas compõem a crosta da Terra. Rigor na transformação entre referenciais de alta precisão. Movimentos das placas geram alterações nas coordenadas das estações com o passar do tempo, Previsão destes movimentos utilizam modelos baseados em informações geofísicas e geológicas: - AMO (Absolute Plate Motion Model), - AKLM8.8 considera observações geodésicas espaciais -NNR-NUVEL-1A (No Net Rotation Northern University Velocity Model 1A) estima a velocidade relativa entre placas baseada em variações de anomalias magnéticas, azimutes de falhas na crosta, vetores de terremotos e a separação da crosta oceânica

13 Prof. DR. Carlos Aurélio Nadal - Sistemas de Referência e Tempo em Geodésia Aula 17

14 PARÂMETROS DE TRANSFORMAÇÃO ITRF2008 PARA OUTRAS VERSÕES

15 ATUALIZAÇÕES DE COORDENADAS DO SIRGAS 2000 Exemplo: Efetuou-se um rastreio GNSS no dia 20 de março de No processamento será utilizada a estação da RBMC UFPR. Com base no interpolador VEMOS2009, calcular as coordenadas atuais deste ponto. Transformar a data em fração de ano 20 de março 2013 = 2013, SIRGAS2000 = 2000,4 INTERVALO DE TEMPO DECORRIDO = 12, anos

16 Velocidade da estação (VEMOS2009): V(X) = 0,0012m/ano V(Y) = -0,0058m/ano V(Z) = 0,0108m/ano DESLOCAMENTO EM COORDENADAS TRIDIMENSIONAIS X= 12, x 0,0012 = 0,01538m Y= 12, x -0,0058 = -0,07434m Z = 12, x 0,0108 = 0,138418m

17 Coordenadas tridimensionais da estação UFPR. obtidos do descritivo da estação IBGE X= ,681m Y= ,832m Z= ,715m Coordenadas Atualizadas 20/03/2013 X = ,706m Y = ,916m Z = ,549m

18 Coordenadas geodésicas para estação UFPR. SIRGAS 2000 Φ = ,1269ʺ S λ = ,4372 ʺ W h = 925,81m (altitude geométrica) 20 de março de 2013 Φ = ,1209ʺ S λ = ,4385 ʺ W h = 925,81m