FUNDAMENTOS EM GEODÉSIA - ASPECTOS INTRODUTÓRIOS FUNDAMENTOS EM GEODÉSIA GA Aspectos Gerais da Geodésia: Introdução Geodésia na atualidade

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1 Universidade Federal do Paraná Setor de Ciências da Terra Departamento de Geomática Curso de Engenharia Cartográfica e de Agrimensura Laboratório de Referenciais e Altimetria por Satélites FUNDAMENTOS EM GEODÉSIA GA11 1 Aspectos Gerais da Geodésia: Introdução Geodésia na atualidade Prof. Dr. Sílvio Rogério Correia de Freitas

2 Sumário 1.1. Geodésia: Definição; Desafios e Métodos da Geodésia na atualidade; Problema Fundamental da Geodésia 1. - Evolução da Geodésia: Figura da Terra e Modelos da Terra (*) 1.3. Gravidade, Vertical e Geoide; Coordenadas astronômicas e geodésicas; azimutes Métodos Astro-Geodésicos e Astro-Gravimétricos

3 1.1. Geodésia: Definição Definição de Friedrich Robert Helmert (1880): Geodésia é a Ciência da medição e mapeamento da superfície da Terra. Nota: Geodésia e Cartografia formavam um único corpo. Na atualidade, pode-se afirmar que a Geodésia é a espinha dorsal da Cartografia.

4 1.1. Geodésia: Definição Possível Definição Atual: Geodésia é a Ciência da determinação da forma, das dimensões e do campo da gravidade externo da Terra, e das suas respectivas variações temporais, bem como de constantes físicas fundamentais associadas. Também sob sua responsabilidade situam-se a definição e realização de sistemas de referência adequados para o vínculo e disponibilização destas grandezas, para os levantamentos posicionais, para a referência espacial de informações e navegação. Nota: A determinação dos Parâmetros de Orientação da Terra (EOP) são na atualidade tarefas fundamentais da Geodésia não só para o atendimento de seus fundamentos como para subsidiar outras Ciências.

5 HIERARQUIA DAS REDES DE GEODÉSICAS DE REFERÊNCIA LPS +GNSS Tarefas comuns: Definição de origem, orientação e escala. Realização de sistemas de referência global devem ser feitas com a máxima precisão. Redes de referência subseqüentes utilizam pontos de referência de hierarquia mais alta para definir a origem, orientação e escala. Estações fundamentais são necessárias para as redes de referência.

6 Tarefas Fundamentais Associadas Ênfase em Sistemas Geodésicos de Referência e Posicionamento Dois Exemplos de Problemas de SGRs: h H + N r sat/geoc = r p/cs + r sat/p Chave para compreensão do método geodésico: l = Ax + ε

7 FONTE: Desafios e Métodos da Geodésia na atualidade OS DESAFIOS EM UM PLANETA DINÂMICO

8 FONTE: Desafios e Métodos da Geodésia na atualidade OS DESAFIOS EM UM PLANETA DINÂMICO

9 Desafios e Métodos da Geodésia na atualidade A Geodésia provê a base e estrutura sobre a qual Sistemas de Observação da Terra (EOS) são construídos. PILARES DA GEODÉSIA -integrados a estruturas de referência com uma acurácia de 10-9??? ou melhor A Geodésia moderna provê observações de grandezas associadas com a figura da Terra, bem como com seu campo da gravidade e rotação: os três pilares da Geodésia. As quantidades geodésicas associadas com os três pilares são predominantemente relacionadas com a distribuição e movimento de massas no ST. H.-P. Plag & M. Pearlman (eds.), 009. Global Geodetic Observing System, Springer, pp. 4.

10 1.1.1 Desafios e Métodos da Geodésia na atualidade TRANSPORTE DE MASSAS E ANOMALIAS DE MASSA NO ST FONTE: H.-P. Plag & M. Pearlman (eds.), 009. Global Geodetic Observing System, Springer, pp. 118

11 Desafios e Métodos da Geodésia na atualidade AS FERRAMENTAS DA GEODÉSIA MODERNA Geometria e Cinemática Rotação da Terra VLBI; LLR; SLR; DORIS; GNSS; Astronomia clássica Futuros giroscópios terrestres GNSS; Satélites altímetros; SLR móvel; LPS; INS/GPS; Nivelamento geométrico; Sensoriamento Remoto; InSAR; Marégrafos Redes Geodésicas de Referência VLBI; LLR; SLR; DORIS; GNSS; PRARE; Alt. Satélite ADAPTADO DE: H.-P. Plag & M. Pearlman (eds.), 009. Global Geodetic Observing System, Springer, pp. 4. Campo Gravitacional e da Gravidade Grav. terrestre; INS/GPS; Gravimetria marinha e aérea; Análise de órbitas de satélites; Gravimetria absoluta e sup.; Hi-Lo & Lo-Lo SST; Grad. por satélite; PRARE

12 Desafios e Métodos da Geodésia na atualidade Sistema Integrado de Observação da Terra GEOMETRIA + DEFORMAÇÃO Resposta Pós-Glacial Terremotos Deformações vulcânicas Variação das superfícies de gelo Variação das superfícies dos oceanos Nível do mar Movimento de massa Hidrosfera Terra sólida Torques de maré e fricção Terremotos Processos do núcleo SISTEMA DE REFERÊNCIA TERRESTRE E MODELO DA TERRA Balanço de massa e movimento/fluxo: Isostasia Massa de gelo Topografia do oceano Aumento/decréscimo do NMM ROTAÇÃO DA TERRA Troca de momento angular: Atmosfera-gelo-oceano-terra sólida Manto-núcleo Terra-Lua Variações da Inércia GRAVIDADE + GEÓIDE Heterogeneidades : topografia (terra, gelo, oceano) das massas oceano/litosfera continental, manto, núcleo Variações temporais: Resposta Pós-glacial Deglaciação Águas subterrâneas Pressão atmosférica Marés Crédito: RUMMEL, R. DREWES, H & BEUTLER, G., 00. In: Vistas for Geodesy in the New Millenium, Springer, Berlim, pp

13 1.1.. Problema Fundamental da Geodésia O Problema Fundamental da Geodésia consiste em determinar a forma, dimensões, campo da gravidade externo da Terra e respectivas variações temporais bem como prover SGR e respectivas constantes fundamentais a partir de medidas realizadas na sua superfície ou exterior.

14 1.1.. Problema Fundamental da Geodésia NÍVEIS DAS OBSERVAÇÕES FONTE: H.-P. Plag & M. Pearlman (eds.), 009. Global Geodetic Observing System, Springer, pp. 39.

15 1.3. Gravidade, Vertical e Geoide Três conceitos fundamentais: - Gravidade é o vetor resultante da ação gravitacional e do efeito centrífugo sobre a unidade de massa. É tangente à linha de campo no ponto; g F a F c - Vertical de um ponto é a linha reta com orientação determinada ponto; pela direção do vetor gravidade no g n g - Geoide (def. oceanográfica Gauss-Listing) é a superfície equipotencial do campo da gravidade melhor ajustada ao Nível Médio do Mar (no sentido do MMQ) σ (W-Wo) dσ min

16 Introdução à Teoria do Potencial Força e Potencial Gravitacional; Eq. Laplace: O potencial gravitacional é: dm dv V G G com F a V l l V atende à equação de Laplace no exterior das massas, tal que: V V 0 A solução é obtida com base em funções harmônicas. O potencial centrífugo é dado por: p 1 p Onde: O geopotencial é definido como: W 1 (V ) (V p ( x y ) r cos )

17 Métodos Astro-Geodésicos e Astro-Gravimétricos Relações fundamentais entre grandezas naturais e matemáticas pelas componentes da deflexão da vertical meridiana e primeiro vertical se dá de forma arbitrária nos métodos astro-geodésicos e de forma absoluta nos métodos astro-gravimétrcos. A cos A A Acot g A A sin,, A A : são respectivamente a latitude, a longitude e o azimute astronômicos;,, A: são respectivamente a latitude, a longitude e o azimute geodésicos.