UTILIZAÇÃO DE TECNOLOGIA GPS NA AQUISIÇÃO DE DADOS PARA PLANEJAMNETO AGRÍCOLA

Encontro de Ensino, Pesquisa e Extensão, Presidente Prudente, 22 a 25 de outubro, 2012 39 UTILIZAÇÃO DE TECNOLOGIA GPS NA AQUISIÇÃO DE DADOS PARA PLANEJAMNETO AGRÍCOLA Carlos Eduardo Seawright Silva 1, Edimilson Willian Lopes Rocha 1, Paulo Magalhães 1, Mcs José Gustavo Vieira 2 1 Aluno do Curso de Agronomia da UNOESTE, 2 Docente do Curso de Agronomia da UNOESTE. e mail: eduardoseawright@hotmail.com RESUMO O presente trabalho de pesquisa intitulado Utilização de tecnologia GPS na aquisição de dados para planejamento agricola teve como objetivo comparar duas tecnologias de posicionamento GPS de diferentes precisões. O GPS Global Positioning System (Sistema de Posicionamento Global) é um sistema de radionavegação baseado em satélites desenvolvido e controlado pelo departamento de defesa dos Estados Unidos da América (U.S.DoD), sendo os mais acurados, com valores na casa dos milímetros. O experimento foi realizado na Fazenda Bayte Porã no município de Rancharia SP. Foram utilizados dois receptores, GPS Garmim etrex 12 chanel (navegação), e o GPS Leica 900cs (geodésico) em áreas de diferentes tamanhos (grande, médio e pequena). As quais foram medidas em 3 vértices o lote 3 e o lote 2 e 3 com 4 vértices, com o método de coleta estático rápido para ambos os receptores. O delineamento experimental foi no desenho fatorial 2x3 (2 receptores x 3 áreas de diferentes tamanhos) e 4 repetições. Os valores obtidos para área e parímetro não apresentaram diferença significativa para ambos os fatores, concluindo que é possível a utilização de receptores GPS de baixo custo para elaboração de projetos agropecuários. Palavras chave: Receptor GPS, navegação, geodésico. INTRODUÇÃO Com o lançamento do satélite Sputinik I pelos russos em 1957, começou a utilização de satélites para o posicionamento geodésico. Em 1958 os americanos lançaram o satélite Vanguard tendo assim o início do desenvolvimento do sistema Navstar (Navigation satellite with Timing and Ranging). A partir de 1967 foi liberado para uso civil, o sistema denominado Navy Navigation Satellite System (NNSS) também chamado de Transit. Em 1973 iniciou se o desenvolvimento do Global Positioning System (GPS). projetado pelo Departamento de Defesa dos Estados Unidos da América (EUA) para oferecer a posição instantânea, bem como a velocidade e o horário de um ponto qualquer sobre a superfície terrestre ou bem próxima a ela num referencial tridimensional (LETHAM, 1996). O sistema GPS entrou em operação em 1991 e em 1993 a constelação dos satélites utilizados pelo sistema foi concluída. (BLITZLOW, 1995). A princípio, todos os receptores GPS são geodésicos, no entanto dependendo das precisões oferecidas pelos mesmos, são classificados em geodésicos, topográficos e de navegação, sendo que os receptores GPS geodésicos têm precisões milimétricas, os topográficos sub métrica e os de navegação métrica. Os receptores GPS para levantamentos (geodésicos e topográficos) são

Encontro de Ensino, Pesquisa e Extensão, Presidente Prudente, 22 a 25 de outubro, 2012 40 equipamentos que diferem em pontos importantes dos receptores voltados à navegação..(penha, J. W. et al, 2009 p1) A principal diferença está no registro das observáveis dos satélites. Enquanto os aparelhos de levantamento armazenam estas observações na sua forma bruta, para posterior processamento, os de navegação não fazem este registro. Outra diferença fundamental, entre estes aparelhos, é que podem ser configurados os filtros de qualidades dos dados registrados nos receptores de levantamento, e no GPS de navegação não estão disponíveis estas funções, fazendo com que estes possuam poucos critérios para restringir resultados indesejados (coordenadas imprecisas). Os receptores GPS de navegação estimam e registram as posições, mas não armazenam as observáveis (fase da portadora L1 e/ou pseudo distância), não sendo possível o pós processamento dos dados.(penha, J. W. et al, 2009 p2) Porém, a partir da divulgação do protocolo de saída e de entrada do receptor GPS Garmin de 12 canais foram desenvolvidos vários programas para capturar as observáveis dos mesmos. Com o objetivo de verificar as potencialidades dos receptores GPS de navegação, foram realizadas algumas pesquisas no sentido de coletar e pós processar as observáveis rastreadas com estes equipamentos. Alguns trabalhos pertinentes são Camargo, et al. (2004); Krueger e Tranches Junior (2006); Carvalho (2007). Com a utilização destes programas, os receptores GPS de navegação, passam a ser mais confiáveis, ou seja, tem um grande aumento na acurácia e precisão das coordenadas fornecidas pelos mesmos, tornando os capazes de serem aplicados em diversas áreas da engenharia que exigem melhores níveis de precisão. Portanto, neste trabalho não se pretende substituir os receptores GPS topográficos, mas mostrar que os princípios de operação deste são os mesmos dos receptores de navegação. O sinal GPS em varias estruturas segundo a lista de auxilio de rádio da marinha brasileira, no qual se dividem em: Cada satélite transmite duas frequências destinadas ao posicionamento: 1.575,42MHz e 1.227,60 MHz, originadas de uma frequência básica de 10,23 MHz. As duasportadoras são denominadas L1 e L2. Os futuros satélites do Bloco IIF transmitirão aportadora L5, na frequência de 1.176,45 MHz. Sobre as portadoras L1 e L2 são modulados os sinais de código e os dados de navegação. Os códigos correspondem a uma sequência binária (+1 e 1) Pseudoaleatória de ruídos (PRN = Pseudo Random Noise), que permitem aos receptores identificar cada satélite e realizar medidas de distância, através do tempo de propagação da DH8 12 Original modulação. Estas

Encontro de Ensino, Pesquisa e Extensão, Presidente Prudente, 22 a 25 de outubro, 2012 41 distâncias, denominadas Pseudodistâncias, são utilizadas no posicionamento direto para o cálculo das coordenadas do receptor. Os códigos utilizados pelo GPS são: o Código C/A (Coarse Acquisition Code), que se destina ao posicionamento de baixa precisão; o Código P (Precision Code), que, como o nome indica, destina se a uma precisão maior de posicionamento; o Código Y, é utilizado no lugar do código P, quando o modo de operação AS (Anti Spoofing) está ativado. Corresponde ao código resultante do processo de criptografia aplicado ao código P. O Código Y tem seu uso restrito apenas a receptores autorizados; e o Código L2C, modulado sobre a portadora L2, visa reduzir as dificuldades decorrentes do código Y. Este código passou a ser transmitido pelos satélites do Bloco IIR M, cujo primeiro satélite foi lançado em 2005. A portadora L1 é modulada com os códigos C/A e P(Y) e a L2 com os códigos P (Y) e L2C (a partir dos satélites do Bloco IIR M). O processo de modulação é simples, consistindo na inversão de fase da portadora para indicar os valores digitais ( 0 ou 1 ). Este processo é denominado Chave de Mudança Binária de Fase (BPSK Binary Phase Shift Keying). Além dos sinais de posicionamento, as portadoras carregam uma massa de dados modulada em baixa frequência (50 Hz), destinada a informar ao usuário sobre o estado de funcionamento de cada satélite e sua posição orbital. Todos esses dados são decodificados pelo receptor GPS para que obtenha seu posicionamento em tempo real. OBJETIVOS O presente trabalho teve como objetivo a comparação no dimensionamento de áreas com diferentes lotes e diferentes receptores GPS. Pois muitos agricultores possuem acesso a tecnologia dos receptores GPS de navegação e os utilizam para dimensionar atividades rurais do dia a dia, sendo então com os dados propostos por este trabalho poderá chegar a conclusão, se realmente o agricultor pode confiar nos dados obtidos pelo receptor de navegação. MATERIAL E METODOS Foram utilizados os receptores: Leica 900CS, opera com 24 canais paralelos sendo 12 em L1 e 12 em L2, possui sua comunicação por bluetooth, com sistema operacional interno WinCE no qual pode ser adicionados aplicativos para aumentar a agilidade dos trabalhos produzidos em campo; Garmin Etrex12channel GPS, no qual recebe o sinal C/A, que uma frequência de sinal recebida dos satélites na frequência L1, diminuindo então um pouco a acurácia do recptor, por

Encontro de Ensino, Pesquisa e Extensão, Presidente Prudente, 22 a 25 de outubro, 2012 42 através do sinal C/A o aparelho não recebe a verdadeira coordenada do ponto coletado, gerando então uma pseudodistancia, o receptor trabalha com atualização da coordenada a ser coletada com tempo de 1 segundo, possui memória interna para armazenar 500 pontos, podendo coletar coordenada em UTM ou Geográfica. Os dados para o processamento dos vértices coletados pelo receptor Leica foram o da base da RBMC (Rede Brasileira de Monitoramento Continuo) de Presidente Prudente pertencente ao IBGE (Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística), no qual a base se encontra com a chapa de identificação do IBGE na lateral do seu pilar com a descrição SAT 91559, com alteração de sua descrição na próxima manutenção para SAT 93900, constando com sua coordenada oficial Geodésica com Latitude 22º07 11,6571 S e Longitude 51º24 30,7225 W; o software para correção de pontos do aparelho GPS Leica 900CS o LGO (Leica Geo Office); o software TOPOEVN foi utilizado para o desenho bruto dos dados corrigidos do aparelho GPS Leica 900 CS e o Software Auto CAD para as confecções dos mapas das áreas delimitadas pelos receptores GPS. O trabalho foi conduzido no município de Rancharia SP, na fazenda Ibyete Porã, onde os vértices coletados foram no interior de seu perímetro, com tempo de coleta de 8 minutos. Com a primeira coleta do receptor GPS Leica 900 CS, e a seguinte no mesmo ponto a coleta com receptor GPS Garmin modelo Etrex 12 channel. Os vértices coletados pelos recpetores são considerados posicionamento relativo estático rápido, sendo que este tipo de coleta procuras se agilidade no trabalho, possuindo tempo de coleta dos recptores variam de 5 a 20 minutos. Segundo Bernadi J. V. E. & Landim P. M. B.; os dados coletados da estação base e do receptor de caminhamento são processados para que se solucione o vetor de ambigüidade e se consiga uma melhor precisão. Os vértices coletados formam poligonais fechadas no qual e possível o calculo de sua área, sendo então possui a comparação dos diferentes polígonos coletados pelos receptores, a avalição da sua área com a interferência de variações das coordenadas, mesmo na área realizado o trabalho se tratava de um campo aberto no qual não possuía a presença de nenhuma vegetação. Na qual a presença de vegetação e edificações na mascara de coleta dos sinais recebidos pelo receptor GPS podem geram interferência nos vértices coletados, podendo gerar coordenadas falsas ou multicaminhamento através da refração gerada no sinal enviado do satélite a até a chegada à antena do receptor. Porém, mesmo em áreas em que a cobertura vegetal é menos acentuada, como em algumas regiões de cerrado, existe a ocorrência do multicaminhamento, fenômeno que constituí uma das maiores fontes de erros no posicionamento GPS (Monico, 2008).

Encontro de Ensino, Pesquisa e Extensão, Presidente Prudente, 22 a 25 de outubro, 2012 43 O vértice coletadas com o receptor Leica 900 CS, por se tratar de um receptor geodésico podendo chegar a precisões milimétricas, então foi utilizado como base da dimensão do tamanho dar área obtida através dos pontos coletados, pelo receptor gerando os polígonos utilizados como base para comparação com o receptor Garmin Etrex 12 channel. RESULTADOS E DISCUSSÃO A observação dos dados obtidos parte do principio onde a tecnologia com precisão conhecida é utilizada como referencia para comparação de dados. Neste trabalho a tecnologia de referencia foi à determinação de ponto preciso feita com receptores GPS de dupla frequência em relação a um receptor GPS de navegação. A tabela 1 apresenta os dados obtidos a partir da utilização dos receptores Tabela 1. Médias de perímetro em metros e área em hectares Receptor Lote Área (ha) Perímetro (m) 1 1 61,35623636 3984,4108 1 2 3,1856875 792,6600 1 3 0,5220875 297,7152 2 1 60,95353215 3974,2126 2 2 3,440613125 790,8753 2 3 0,498959993 298,8925 Pode se visualizar na tabela 1 que o receptor GPS Leica ouve pouca variações nos dados coletados tanto para o tamanho da área como no tamanho do perímetro, enquanto já no receptor GPS Garmin pode identificar uma maior variação dos dados por se tratar de um receptor GPS de navegação. Na tabela 2 demostra a comparação de área e perímetros coletados com ambos receptores GPS levando em consideração o receptor Leica como padrão para comparação dos cálculos por gerar precisão milimétrica na coleta de seus pontos. 2 tabela demonstra a diferença encontrada em área perímetro comparando o receptor Garmin em Relação ao receptor Leica. Pode se constatar que na tabela 2 á diferença de área que em lotes menores ouve uma maior diferença que no lote maior, pois o erro de área calculado de receptor GPS de navegação e inversamente proporcional, sendo que quando maior a área menor o erro, mas enquanto que o

Encontro de Ensino, Pesquisa e Extensão, Presidente Prudente, 22 a 25 de outubro, 2012 44 erro de perímetro a grandes variações pois o receptor causa muitas variações nas coordenadas coletadas gerando polígonos com formatos e medidas diferentes, seguindo com nenhum fator de interferência no tamanho da área final. Na tabela 2 demonstra a diferença média entre os receptores GPS sendo a diferença entre a área e perímetro respectivamente acompanhando a diferença em porcentagem. Tabela 2. Médias das diferenças entre os dados Lote Área (m²) Área (%) Perimetro (m) Perimetro (%) 1 4027,0420 0,6520 10,1982 0,255441659 2 2549,2563 8,8314 1,7847 0,211047762 3 231,2751 4,3433 1,1774 0,866981418 3 tabela demonstra a diferença entre os valores coletados de áreas e perímetros. Com os dados coletados pode se analisar que o receptor GPS Garmin na primeiro e terceiro lote demostrou apresentar um valor maior que o coletado com o receptor GPS Leica, enquanto na segunda área o receptor Leica apresentou uma área com um maior tamanho quanto a área coletada com o receptor Garmin. No entanto em relação ao perímetro a dos lotes pode constar que erro e proporcional seguindo que ele acompanha o tamanho do lote, pode analisar que no lote 3 que possui maior área possui uma maior diferença no tamanho de seu perímetro. Pode se dizer então que seu erro e proporcional, seguindo o raciocínio que quanto maior o tamanho do lote coletado seguira com um maior erro de dimensionamento de seu perímetro. CONCLUSÃO As diferenças obtidas para calculo das áreas e perímetros ficaram abaixo de 9%, sendo que esta diferença variou de acordo com o tamanho da área avaliada, nas áreas maiores a diferença ficou abaixo de 1%, mostrando que para fins de planejamento agropecuário pode ser utilizado o receptor GPS Garmin Etrex12channel, pois com este receptor para área de maior dimensão não apresenta diferenças significativas para o levantamento agropecuário propriedades rurais. Pode se concluir através dos resultados deste trabalho que para planejamento de trabalhos agrícolas através do receptor GPS Garmin, pode se utilizar para o dimensionamento de área, podendo dimensionar as tarefas do dia a dia do campo, conseguindo um melhor controle através de resultados de levantamento de área em lotes de maior tamanho, chegando ao calculo da quantidade de fertilizantes que devem distribuídos no lote de terra, a quantidade de agroquímicos

Encontro de Ensino, Pesquisa e Extensão, Presidente Prudente, 22 a 25 de outubro, 2012 45 a serem utilizados para controle de alguma injuria em plantas, controle de plantas daninhas ou mesmo por ataque de insetos que possam prejudicar a cultura. Possuindo uma pequena diferença de se o levantamento a ser utilizado fosse feito com um receptor GPS geodésico que no trabalho foi o receptor Leica. Outro fator que gera uma grande importância e o custo de aquisição de um receptor de navegação em relação a um geodésico, também conta o grau de instrução para operar o receptor geodésico em relação ao de navegação que um leigo em relação ao funcionamento pode trabalhar com o aparelho e processar seus dados. REFERÊNCIAS http://www.mar.mil.br/dhn/chm/publicacao/lar/10 LAR Cap09 Sist naveg eletr.pdf Visitado em Setembro de 2012 ftp://geoftp.ibge.gov.br/rbmc/relatorio/descritivo_ppte.pdf Visitado em Setembro de 2012 RODRIGUES, V. A.et al; Receptores GPS de precisões e estação e estação total na caracterização de cotas básicas para projetos rurais. MONICO, J. F. G.; Posionamento por ponto de alta precisão utilizando o GPS: uma solução para a geodinâmica. SMANIOTTO, C. R. et al; Avaliação de acurácia das coordenadas pós processadas com dados rinex obtidos por meio de um receptor GPS de navegação. MACEDO, C. R.; Interferidores de GPS: Análise do sistema e de potenciais fontes de interferência: http://www.pgee.ime.eb.br/pdf/carlos_sousa.pdf Visitado em Setembro de 2012. http://marte.dpi.inpe.br/col/dpi.inpe.br/sbsr@80/2008/11.17.20.14.53/doc/1843 1849.pdf Visitado em Setembro de 2012