UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MATO GROSSO DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL APLICAÇÃO DE SIG NA ANÁLISE AMBIENTAL GNSS

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1 UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MATO GROSSO DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL APLICAÇÃO DE SIG NA ANÁLISE AMBIENTAL GNSS Setembro, 2017.

2 GNSS Sistemas Globais de Navegação por Satélite Global Navigation Satellite Systems - - GPS (Global Positioning System) - Sistema Norte Americano de Posicionamento - - GLONASS (Global Navigation Satellite System) - Sistema Russo de Posicionamento - Galileo e EGNOS - Sistema da União Européia (UE) de Posicionamento - - Compass ou Beidou 2 - Sistema chinês de posicionamento

3 GPS (Global Positioning System) Sistema em três partes: espacial, de controle e utilizador; Espacial Figura 1 Os 3 segmentos que constituem o GPS: o Espacial, o de Controle e o de Usuário (OLIVEIRA, 2003).

4 GPS (Global Positioning System)

5 GPS (Global Positioning System)

6 GPS (Global Positioning System)

7 GPS (Global Positioning System) O segmento espacial deste sistema utiliza 24 satélites artificiais, divididos em 6 órbitas circulares e assim cada órbita conta com 4 satélites. É necessária a comunicação com 4 satélites para resolver as equações responsáveis por determinar a localização de um ponto. Estes satélites comunicam-se com o usuário através de sinais de radionavegação dividido em 3 ondas chamadas de portadoras. Todas as portadoras estão na banda de frequência de transmissão L (entre 1000 e 2000 MHz). (L1, L2, L5) Figura 1 Os 3 segmentos que constituem o GPS: o Espacial, o de Controle e o de Usuário (OLIVEIRA, 2003).

8 GPS (Global Positioning System) O segmento de controle, segundo (MONICO, 2008, p.51) tem como principais tarefas: monitorar e controlar continuamente o sistema de satélites; determinar o sistema de tempo GPS; predizer as efemérides dos satélites, calcular as correções dos relógios dos satélites e; atualizar periodicamente as mensagens de navegação de cada satélite. Figura 1 Os 3 segmentos que constituem o GPS: o Espacial, o de Controle e o de Usuário (OLIVEIRA, 2003).

9 GPS (Global Positioning System) O segmento de controle: Figura 1 Os 3 segmentos que constituem o GPS: o Espacial, o de Controle e o de Usuário (OLIVEIRA, 2003).

10 GPS (Global Positioning System) O segmento de usuários se refere diretamente aos receptores GPS. Diversos modelos de receptores no mercado, que variam de precisão e, consequentemente, de custo. Para levantamentos de precisão é recomendável o uso de receptores de dupla banda (L1 e L2), enquanto que levantamentos de média e baixa precisão podem ser realizados com receptores de banda única (L1). O modelo da antena utilizada também influencia na precisão da coleta. Figura 1 Os 3 segmentos que constituem o GPS: o Espacial, o de Controle e o de Usuário (OLIVEIRA, 2003).

11 GPS (Global Positioning System)

12 GPS (Global Positioning System)

13 GPS (Global Positioning System)

14 GPS (Global Positioning System) Antena sobre bastão Antena sobre tripé Antena sobre pilar

15 Métodos de Posicionamento De acordo com Monico (2008) pode-se dividir os métodos de obtenção de coordenadas GNSS em três modelos: posicionamento absoluto, posicionamento relativo e posicionamento diferencial, este último exclusivo do sistema GPS. Tipo de processamento utilizado: Posicionamento em Tempo Real: as coordenadas são obtidas no momento do posicionamento em campo. Neste método de posicionamento podemos citar como exemplos os: sistemas de navegação automotivos, marítimos, aéreos, etc. Posicionamento Pós-processado: os dados coletados são processados após a coleta em campo. Esse processamento poderá ser realizado em escritório, utilizando-se para isso apenas as informações das coordenadas coletadas. Temos como exemplo os levantamentos geodésicos de alta precisão, controle de barragens, implantação de estações de referência, etc. Figura 1 Os 3 segmentos que constituem o GPS: o Espacial, o de Controle e o de Usuário (OLIVEIRA, 2003).

16 Métodos de Posicionamento Posicionamento absoluto: No posicionamento absoluto, também conhecido como método de posicionamento por ponto, temos que a referência é o geocentro e é necessário apenas um aparelho capaz de capturar as coordenadas dos sistemas GNSS. Este método possui maior facilidade na obtenção de coordenadas, porém a qualidade do sinal é inferior aos outros. Neste método não é necessário conhecer a localização de nenhum outro objeto para obter a localização do objeto desejado. Este método divide-se: Posicionamento absoluto estático: se refere à obtenção de coordenadas de objetos em repouso Posicionamento absoluto cinemático: se refere a obtenção de coordenadas de objetos em movimento.

17 Métodos de Posicionamento Posicionamento absoluto:

18 Métodos de Posicionamento Posicionamento relativo: Segundo Monico (2008), no posicionamento relativo a posição de um ponto é determinada com relação à de outro(s). Para tanto, é necessária a instalação de um receptor em um ponto conhecido, com coordenadas precisas, enquanto outro receptor é instalado no ponto que se deseja conhecer. Estes dois receptores farão a leitura simultânea dos mesmos satélites e o receptor instalado no ponto conhecido fará os ajustes para corrigir os ruídos do sinal e transmitirá essas correções para o receptor instalado no ponto a ser conhecido. Figura 1 Os 3 segmentos que constituem o GPS: o Espacial, o de Controle e o de Usuário (OLIVEIRA, 2003).

19 Métodos de Posicionamento Posicionamento relativo:

20 Métodos de Posicionamento Posicionamento Diferencial: O método DGPS (GPS Diferencial) funciona similarmente ao método de posicionamento relativo. Um receptor GPS é instalado no ponto a ser conhecido, e outro receptor GPS é instalado em um ponto de coordenadas já conhecidas. Entretanto, o referencial utilizado será diferente. No método DGPS, o geocentro é o referencial adotado, ao contrário do método relativo, onde se utiliza o ponto georreferenciado já conhecido. [...] as estações não devem ultrapassar cerca de 200 km [...] (MONICO, 2008, p. 310). Logo, centenas de estações teriam que ser implantadas para atender aos mais diversos usuários. Buscando solucionar tal problema o WADGPS (Wide Area DGPS). Figura 1 Os 3 segmentos que constituem o GPS: o Espacial, o de Controle e o de Usuário (OLIVEIRA, 2003).

21 Métodos de Posicionamento Melhorias no Sinal: RTK significa Real Time Kinematic, ou posicionamento cinemático em tempo real, e alia a tecnologia de navegação por satélites a um rádio-modem ou a um telefone GSM para obter correções instantâneas. Algumas aplicações de engenharia exigem que o processamento e fornecimento das coordenadas sejam obtidos instantaneamente, sem a necessidade de pós-processamento dos dados. Uma estação de referência provê correções instantâneas para estações móveis, o que faz com que a precisão obtida chegue ao nível centimétrico. A Norma Técnica para Georreferenciamento de Imóveis Rurais do Incra (Lei de 2001), prevê o uso de equipamentos GPS RTK para levantamentos precisos de imóveis. Figura 1 Os 3 segmentos que constituem o GPS: o Espacial, o de Controle e o de Usuário (OLIVEIRA, 2003).

22 Métodos de Posicionamento Melhorias no Sinal: WAAS Wide Area Augmertation System: É um sistema de estações terrestres e satélites para GPS que melhoram a precisão de monitoramento do sistema de navegação GPS para cerca de 3,3 metros. Implantado em 2003, o WAAS dispõe de um grupo de 25 estações de referência e dois satélites que cobrem a América do Norte. CDGPS Canadian Differential GPS: Similar ao sistema WAAS e que cobre o Canadá, Estados Unidos e México, possui 30 estações em terra e um satélite que aumenta a precisão do GPS para menos de 3 metros, porem só é utilizado para navegação terrestre e foi implantado em Para receber as informações CDGPS é necessário possuir um receptor habitado.

23 Métodos de Posicionamento Melhorias no Sinal: EGNOS (European Geostationary Navigation Overlay Service ) : Um sistema europeu de 34 estações terrestres e três satélites que cobrem toda a Europa com uma precisão de aproximadamente 5 metros e foi implantado em Servira para atender o sistema Galileo e para receber seus dados o receptor tem que ser homologado ao sistema. MSAS (Multi-functional Satellite Augmentation System): Um sistema japonês de estações terrestres e satélites que melhoram a precisão de monitoramento do sistema de navegação GPS para baixo de aproximadamente seis metros. Lançado em 2007, MSAS deverá abranger outras partes da Ásia, como a Austrália e Nova Zelândia. As estações terrestres MSAS e os registros dos satélites de navegação só podem ser recebidos por receptores habilitados.

24 Erro de Coordenadas: Erro comum: "precisão" para indicar precisão e exatidão. Precisão refere-se à semelhança de medições (ou de resultados) individuais entre si. Exatidão, esta também chamada de Acurácia (em inglês, "accuracy"), refere-se à proximidade de uma medição (ou de um resultado) ao valor real.

25 Índices Geométricos de Precisão O indicador geralmente utilizado na preparação de uma campanha é o DOP (Dilution Of Precision). Quanto maior é o DOP menor será a precisão. Quanto maior o número de satélites observados simultaneamente, menor é o DOP. Satélites distribuídos numa vasta zona do céu indicam um bom DOP Satélites juntos numa zona do céu indicam um mau DOP

26 Índices Geométricos de Precisão O efeito da geometria dos satélites na propagação do erro da distância às coordenadas, é expresso pelo índice de degradação de precisão (DOP Dilution Of Precision). VDOP precisão da posição vertical HDOP - precisão da posição horizontal PDOP - precisão da posição tridimensional GDOP - posição tridimensional e tempo Índices de precisão relativos à configuração geométrica dos satélites

27 Recomendações: systemsch onstruction