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Brasília-DF. Métodos e Medidas de PosicionaMento Geodésico Gnss Elaboração Prof. Ms. Márcio Felisberto da Silva Produção Equipe Técnica de Avaliação, Revisão Linguística e Editoração Sumário APRESENTAÇÃO ................................................................................................................................. 5 ORGANIZAÇÃO DO CADERNO DE ESTUDOS E PESQUISA .................................................................... 6 UNIDADE I CONSTELAÇÃO DE SATÉLITES ................................................................................................................. 9 CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO AOS SISTEMAS DE POSICIONAMENTO GNSS ........................................................ 9 UNIDADE II REDES DE REFERÊNCIAS ...................................................................................................................... 25 CAPÍTULO 1 NORMA TÉCNICA PARA GEORREFERENCIAMENTO DE IMÓVEIS RURAIS (3A EDIÇÃO INCRA/2014) ................................................................................................................... 25 CAPÍTULO 2 REDES DE MONITORAMENTO .................................................................................................. 37 CAPÍTULO 3 REDES ATIVAS DE MONITORAMENTO RBMC (IBGE) E RIBAC (INCRA) ......................................... 43 CAPÍTULO 4 RBMC-IP – REDE BRASILEIRA DE MONITORAMENTO CONTÍNUO DOS SISTEMAS GNSS EM TEMPO REAL ...................................................................................................................................... 51 CAPÍTULO 5 RIBAC – INCRA ...................................................................................................................... 55 CAPÍTULO 6 INTRODUÇÃO AO PROGRID, PROCESSAMENTO PPP E AJUSTAMENTO DE REDE GNSS ................ 58 UNIDADE III PROCESSAMENTO DOS DADOS ........................................................................................................... 62 CAPÍTULO 1 PROCESSAMENTO PPP ........................................................................................................... 62 UNIDADE IV POSICIONAMENTO GNSS .................................................................................................................... 74 CAPITULO 1 MÉTODOS DE POSICIONAMENTO GNSS .................................................................................. 74 4 CAPÍTULO 2 FONTES DE ERROS E PROCESSAMENTO DE SINAL .................................................................... 78 PARA (NÃO) FINALIZAR ..................................................................................................................... 89 REFERÊNCIAS .................................................................................................................................. 96 5 Apresentação Caro aluno A proposta editorial deste Caderno de Estudos e Pesquisa reúne elementos que se entendem necessários para o desenvolvimento do estudo com segurança e qualidade. Caracteriza-se pela atualidade, dinâmica e pertinência de seu conteúdo, bem como pela interatividade e modernidade de sua estrutura formal, adequadas à metodologia da Educação a Distância – EaD. Pretende-se, com este material, levá-lo à reflexão e à compreensão da pluralidade dos conhecimentos a serem oferecidos, possibilitando-lhe ampliar conceitos específicos da área e atuar de forma competente e conscienciosa, como convém ao profissional que busca a formação continuada para vencer os desafios que a evolução científico-tecnológica impõe ao mundo contemporâneo. Elaborou-se a presente publicação com a intenção de torná-la subsídio valioso, de modo a facilitar sua caminhada na trajetória a ser percorrida tanto na vida pessoal quanto na profissional. Utilize-a como instrumento para seu sucesso na carreira. Conselho Editorial 6 Organização do Caderno de Estudos e Pesquisa Para facilitar seu estudo, os conteúdos são organizados em unidades, subdivididas em capítulos, de forma didática, objetiva e coerente. Eles serão abordados por meio de textos básicos, com questões para reflexão, entre outros recursos editoriais que visam a tornar sua leitura mais agradável. Ao final, serão indicadas, também, fontes de consulta, para aprofundar os estudos com leituras e pesquisas complementares. A seguir, uma breve descrição dos ícones utilizados na organização dos Cadernos de Estudos e Pesquisa. Provocação Textos que buscam instigar o aluno a refletir sobre determinado assunto antes mesmo de iniciar sua leitura ou após algum trecho pertinente para o autor conteudista. Para refletir Questões inseridas no decorrer do estudo a fim de que o aluno faça uma pausa e reflita sobre o conteúdo estudado ou temas que o ajudem em seu raciocínio. É importante que ele verifique seus conhecimentos, suas experiências e seus sentimentos. As reflexões são o ponto de partida para a construção de suas conclusões. Sugestão de estudo complementar Sugestões de leituras adicionais, filmes e sites para aprofundamento do estudo, discussões em fóruns ou encontros presenciais quando for o caso. Atenção Chamadas para alertar detalhes/tópicos importantes que contribuam para a síntese/conclusão do assunto abordado. 7 Saiba mais Informações complementares para elucidar a construção das sínteses/conclusões sobre o assunto abordado. Sintetizando Trecho que busca resumir informações relevantes do conteúdo, facilitando o entendimento pelo aluno sobre trechos mais complexos. Para (não) finalizar Texto integrador, ao final do módulo, que motiva o aluno a continuar a aprendizagem ou estimula ponderações complementares sobre o módulo estudado. 8 9 UNIDADE ICONSTELAÇÃO DE SATÉLITES CAPÍTULO 1 Introdução aos sistemas de posicionamento GNSS Aos olhos de um simples observador, que se pega contemplando as constelações do firmamento, é possível que este consiga ver e imaginar apenas os astros luminosos, e certamente não terá uma visão integral do que mais existe no espaço que nos rodeia. Dentre os diversos elementos presentes no espaço 24 horas por dia, estão algumas constelações de satélites artificiais orbitando a terra, a serviço de nos fornecer dados das mais diversas ordens e para as mais variadas finalidades, tais como a de uso militar, agricultura, monitoramento ambiental, clima, localização, navegação, aviação, comunicação, posicionamento diversos entre outros fins. A esta constelação de satélites damos o nome de GNSS (Sistema Global de Navegação via Satélite), o qual é composto pelos sistemas GPS, GALILEO, GLONASS, BEIDOU/ COMPASS e NNSS-TRANSIT estando este último já desativado. O sistema GNSS é utilizado para determinar a posição de um receptor em algum lugar na terra, no mar ou no espaço por meio de constelação de vários satélites artificiais, conforme pontuado anteriormente. Determinar a posição do receptor (ou seja, latitude, longitude e altura) baseia-se na distância calculada a partir de vários satélites. Cada satélite transmite continuamente uma mensagem de navegação, sendo que, normalmente três satélites são suficientes para determinar a longitude, latitude e a altura, embora o convencional sejam quatro satélites. A formação desse conjunto de satélites iniciou-se a partir do lançamento do satélite Russo Sputnik I no ano de 1957 e que posteriormente se desencadeou no desenvolvimento e operacionalização do sistema GLONASS. 10 UNIDADE I │ CONSTELAÇÃO DE SATÉLITES Logo após, em 1958, os Estados Unidos da América lançou o satélite Vanguard e a partir desse momento deu-se inicio ao desenvolvimento do sistema NAVSTAR (Navigation Satellite whith Timing and Ranging). Nove anos após o lançamento do Vanguard, um sistema de navegação que até então era utilizado apenas pela marinha americana, foi disponibilizado para uso civil, o qual era denominado de NNSS (Navy Navigation Satellite System) e também era conhecido pelo nome de Transit. Entre os anos 1973 e1988 desenvolveram estudos, desenho e a construção do primeiro bloco de satélites do sistema GPS – Global Positioning System. Esse sistema foi desenvolvido pelo Departamento de Defesa dos Estados Unidos com a precisão de obter a posição, velocidade e horário de um determinado ponto sobre a superfície da Terra. O sistema GALILEO por sua vez, surgiu a partir das restrições impostas pelos Estados Unidos aos demais países quanto a participação no desenvolvimento do sistema GPS. Dessa forma, em 1999 a União Europeia sugeriu que fosse desenvolvido um sistema próprio e independente, aberto a participação de demais países, compatível com o sistema GPS e com o sistema GLONASS, independente e controlado por civis. Em setembro de 2015, dois novos satélites foram lançados, o Alba e o Oriana. Atualmente, o GALILEO possui 10 satélites em órbitas, um terço de sua constelação, mas até 2020 pretende estar com uma rede completa de 30 satélites em órbita. O sistema BEIDOU que também é conhecido como COMPASS, começou a ser desenvolvido em 1983, tendo seu primeiro satélite lançado no ano de 2000. O ultimo lançamento foi em março de 2015. Figura 1. Lançamento satélite em março de 2015. Fonte: <www.beidou.gov.cn>. 11 CONSTELAÇÃO DE SATÉLITES │ UNIDADE I O sistema BEIDOU de navegação por satélite é um sistema de navegação global por satélite da China, que foi desenvolvido com o intuito de manter a independência e manter a iniciativa e o poder de decisão nas próprias mãos. Objetiva-se equacionar o sistema de forma a ser aberto, compatível, estável e com uma tecnologia de confiança a fim de oferecer um serviço global, acelerando o desenvolvimento da indústria de navegação por satélite, ampliando o leque de possibilidades dentro do setor econômico e social do país. Assim como o GPS, o sistema BEIDOU é composto de três segmentos: o espacial, de controle e o de usuário. O segmento espacial contém 5 satélites geoestacionários e 30 satélites de órbita não geoestacionários. O segmento de controle é composto de uma série de estações. E o segmento usuário inclui terminais de sistema BEIDOU, bem como outros compatíveis com os outros sistemas de navegação por satélite. Sistema GLONASS O desenvolvimento do sistema GLONASS originou-se na União Soviética no ano de 1976. Os lançamentos de foguetes iniciaram em 12 de outubro de 1982 até que a constelação foi concluída em 1995. Durante a década de 1990, o sistema passou por um declínio até que em 2001, no governo de Vladimir Putin, o sistema foi restaurado e declarado como prioridade tendo o financiamento do programa espacial aumentado de forma bastante considerável. Segundo informações oficiais da Rússia, o sistema GLONASS é o programa mais caro da Agência Espacial Federal Russa, consumindo um terço do seu orçamento em 2010. Até o no de 2010, o sistema GLONASS já tinha alcançado uma cobertura de 100% do território da Rússia e em outubro de 2011, a constelação orbital de 24 satélites foi ampliada, permitindo uma cobertura global completa. A arquitetura dos satélites GLONASS foi submetida a várias atualizações e redesenhamentos desenvolvendo dessa forma a versão mais recente conhecida como o GLONASS-K. O programa GLONASS, como já mencionado, está entre as prioridades da política do Governo russo, cabe ressaltar que as metas para 2002-2011 foram alcançadas, demonstrando um desempenho de avanços semelhante ao sistema GPS. Um novo programa GLONASS para os anos de 2012 a 2020 já foi aprovado em março de 2012. Dentre as suas principais metas estão a continuidade, modernização e ampliação do uso nas mais diversas finalidades, bem como tornar o sistema GLONASS um elemento essencial ao GNSS. https://en.wikipedia.org/wiki/Satellite_constellation https://en.wikipedia.org/wiki/Russian_Federal_Space_Agency https://en.wikipedia.org/wiki/Geography_of_Russia 12 UNIDADE I │ CONSTELAÇÃO DE SATÉLITES Figura 2. Símbolo do sistema GLONASS. Fonte: <www.glonass-iac.ru>. O programa conta atualmente com 28 satélites em órbita, sendo 26 GLONAS-M e 2 GLONAS-K. As várias versões do GLONASS são: GLONASS - lançado em 1982, esses satélites tinham a intenção de trabalhar com o posicionamento, distância, tempo e medição de velocidade em qualquer lugar do mundo, sob o controle de militares e organizações oficiais. GLONASS-M - lançado em 2003 com o intuito de adicionar o segundo código para uso civil. Figura 3. Satélite modelo GLONASS-M. Fonte: <www.glonass-iac.ru>. GLONASS-K - começou em 2011 possuindo mais três tipos: K1, K2 e KM para pesquisa. Adicionando nessa fase, a terceira frequência para uso civil. Figura 4. Satélite modelo GLONASS-K. Fonte: <www.glonass-iac.ru>. http://www.glonass-iac.ru http://www.glonass-iac.ru http://www.glonass-iac.ru 13 CONSTELAÇÃO DE SATÉLITES │ UNIDADE I GLONASS-K2 - será lançado depois de 2015 (atualmente em fase de projeto). GLONASS-KM - será lançado depois de 2025 (atualmente em fase de investigação). A estrutura do sistema GLONASS é composta por: » Uma constelação de satélites distribuídos em três planos orbitais. » O Centro de Sistema de Controle (SSC) localizado na Krasnoznamensk. » Duas estações de uplink. » Um Relógio Central localizado no Schelkovo (próximo a cidade de Moscou). » Uma rede de monitoramento e quatro estações de medição (MS). » Cinco Telemetria, Rastreamento e Controle de estações (TT & C). A infraestrutura do sistema GLONASS está organizado em dois segmentos, sendo eles: o segmento espacial e o segmento terrestre, complementando o terceiro segmento a partir dos receptores dos usuários, que compõem o segmento de usuário. Segmento Espacial As principais funções do segmento espacial são transmitir os sinais de radionavegação, armazenar e retransmitir a mensagem de navegação enviada pelo Segmento de Controle. O segmento espacial do sistema GLONASS é composto de um numero de 28 satélites operacionais, distribuídos em três planos orbitais. Os satélites operam em uma órbita circular com uma altitude de 19.100 km e uma inclinação de 64,8 graus, onde cada satélite completa a órbita em aproximadamente 11 horas e 15 minutos. Segmento de Controle O Segmento de Controle, ou Sistema de Controle Operacional, é o responsável pelo bom funcionamento do sistema GLONASS. Ele é composto por: » Um Centro de Sistema de Controle (SSC). » Uma rede de cinco Telemetrias. » Centros de Rastreamento e Comando (TT & C). » Um Relógio Central. » Três estações de upload (UL). http://www.navipedia.net/index.php/GLONASS_General_Introduction http://www.navipedia.net/index.php/GLONASS_Space_Segment http://www.navipedia.net/index.php/GLONASS_Ground_Segment http://www.navipedia.net/index.php/GLONASS_User_Segment http://www.navipedia.net/index.php/GLONASS_Space_Segment http://www.navipedia.net/index.php/GLONASS_General_Introduction http://www.navipedia.net/index.php/GLONASS_General_Introduction 14 UNIDADE I │ CONSTELAÇÃO DE SATÉLITES » Duas Estações Variando de laser do satélite (SLR). » Uma rede de monitoração e medição de Estações (MS). Além de toda essa estruturação distribuída ao logo do território Russo, outras seis estações de monitoramento e medição adicionais estão previstas para começar a operar em breve. O segmento conta ainda com um sistema de sincronização de todos os processos do sistema GLONASS, funcionando a partir de um relógio atômico de hidrogênio de alta precisão. Esse sistema é muito importante para a operacionalidade do sistema de forma apropriada. Segmento de Usuário O Segmento de Usuário representa os equipamentos receptores localizados na superfície terrestre que permitem rastrear os satélites do sistema GLONASS. É convencionado que para receber um posicionamento da forma mais adequado, é necessário que um receptor receba o sinal de quatro satélites: três para obter as coordenadas da posição e o quarto para determinar o tempo. Embora a constelação do sistema GLONASS esteja se aproximando de uma cobertura global, sua comercializaçãoe especialmente o desenvolvimento do segmento de usuários, deixa um pouco a desejar se comparando com o sistema norte-americano GPS. Dessa forma, para melhorar a situação, o governo Russo tem promovido de forma ativa o uso e abertura do sistema GLONASS para o uso civil. O governo tem forçado todos os fabricantes de automóveis na Rússia a produzir carros equipados com o sistema GLONASS, bem como desde fevereiro de 2011, todos os automóveis de passageiros, veículos de transporte e os veículos que transportam materiais perigosos são obrigados a usar navegadores equipada com o sistema GLONASS. Além disso, os esforços da Rússia para melhorar a precisão do sistema GLONASS já surte resultados, haja vista várias empresas de eletrônicos já anunciarem o lançamento de novos receptores com suporte total às inovações do GLONASS. Sistema GALILEO GALILEO é um sistema de navegação global por satélite desenvolvido pela Europa, o qual visa oferecer um serviço de posicionamento global altamente preciso sob o controle civil. Ele é compatível com o sistema GPS e o sistema GLONASS. http://www.navipedia.net/index.php/GLONASS_General_Introduction http://www.navipedia.net/index.php/GLONASS_General_Introduction http://www.navipedia.net/index.php/GLONASS_General_Introduction http://www.navipedia.net/index.php/GLONASS_General_Introduction 15 CONSTELAÇÃO DE SATÉLITES │ UNIDADE I Em 21 de outubro de 2011 foram lançados os primeiros dois dos quatro satélites operacionais. No ano seguinte, outros dois satélites foram lançados, em 12 de Outubro de 2012. E após ocorreu uma sucessão de lançamentos até o último ocorrido no dia 11 de setembro de 2015, que na ocasião foram lançados mais dois satélites. » Segmento Espacial: O Segmento Espacial do sistema GALILEO, pretende concluir uma constelação total de 30 satélites em uma Órbita Média (MEO). » Segmento de Controle: Este segmento conta com um conjunto de diversas estações distribuídas globalmente, afim de dar apoio a determinação de órbitas e sincronização de tempo. Essas estações irão proporcionar dados para outras duas estações, uma responsável pelos dados de navegação e outro pela manutenção física do sistema. É importante ressaltar que esse segmento é considerado o coração de todo o sistema GALILEO. Quadro 1. Status da Constelação do Sistema GALILEO. Satélites Nome Missão Data Lançamento Nome Satélite Status Sat – 14 ------------------- ------------------- ------------------- Em curso Sat – 13 ------------------- ------------------- ------------------- Sat – 12 ------------------- ------------------- ------------------- Sat – 11 ------------------- ------------------- ------------------- Sat – 10 Galileo Sat 9 e 10 11.09.2015 GSAT0206 Lançamento RecenteSat – 09 GSAT0205 Sat – 08 Galileo Sat 7 e 8 28.03.2015 GSAT-204 Em Operação Sat – 07 GSAT-203 Sat – 06 Galileo Sat 5 e 6 22.08.2014 GSAT-202 Em Operação Sat – 05 GSAT-201 Sat – 04 IOV – 2 12.10.2012 GSAT-104 Sat – 03 GSAT-103 Sat – 02 IOV – 1 21.10.2011 GSAT-102 Sat – 01 GSAT-101 GIOV-B ------------------- 27.04.2008 ------------------- Desativado GIOV-A ------------------- 28.12.2005 ------------------- Desativado Fonte: <www.esa.int>. » Segmento de Usuário: Conforme observado nas características dos segmentos de usuário dos demais sistemas que já estudamos, notamos que é comum a definição apontada para uma diversidade de equipamentos receptores civis e militares que recebem o sinal emitido pela constelação de 16 UNIDADE I │ CONSTELAÇÃO DE SATÉLITES Satélites. Para o sistema GALILEO, não é diferente, haja vista o segmento de usuário abranger o uso do produto final a partir das mais variadas especificações de receptores. Sistema GPS O Sistema de Posicionamento Global (GPS) é um sistema de navegação dos Estados Unidos da América, com base no espaço, fornecendo confiável serviço de posicionamento, navegação e cronometria aos usuários civis, de forma livre e desimpedida para todo o mundo. A partir de um receptor GPS, o sistema irá fornecer a localização e a hora exata em qualquer tempo, do dia ou da noite, em qualquer lugar do mundo sem limites para um número de usuários simultâneos. O sistema GPS consiste em três segmentos: os satélites que orbitam a Terra (espacial), monitoramento (controle) de solo e das estações de controle e dos receptores (usuários) de GPS pertencentes a usuários. A partir do espaço, os satélites do sistema GPS transmitem sinais que são recebidos e identificados por receptores GPS em superfície. Estes por sua vez, recebem as coordenadas tridimensionais de latitude, longitude e altitude, e o tempo preciso local. O sistema GPS está agora disponível para todos no mercado de pequenos receptores GPS portáteis. Com estes receptores, os usuários podem determinar com precisão a sua localização e facilmente navegar para o local onde se deseja ir, seja a pé, dirigindo, voando ou navegando. O sistema GPS é essencial em todos os sistemas de transporte do mundo, o qual oferece suporte para a navegação por ar, terra e mar, conforme já mencionado. Os serviços de emergência e assistência em catástrofes, também são bastante dependentes do sistema GPS para localização e determinação do tempo de coordenação das missões para salvar vidas. Atividades cotidianas, como serviços de banco, telefonia celular e até mesmo redes de distribuição de energia, ganham no quesito de eficiência, haja vista à precisão fornecida pelo GPS. Os agricultores, topógrafos, geógrafos, geólogos, cartógrafos, geodésicos entre outros inúmeros usuários passam a trabalhar com mais eficiência, segurança, com mais economia e com mais precisão, graças aos sinais de GPS acessíveis de forma gratuita. 17 CONSTELAÇÃO DE SATÉLITES │ UNIDADE I Os satélites GPS voam em órbita terrestre média (MEO) a uma altitude de cerca de 20,200 km (12.550 milhas). Cada satélite orbita a Terra duas vezes por dia. Figura 5. Modelo esquemático dos planos de órbitas do sistema GPS. Fonte: <www.gps.gov>. Quanto ao arranjo dos satélites da constelação GPS, estes são dispostos em seis planos orbitais igualmente espaçados em torno da Terra. A constelação de GPS é uma mistura de antigos e novos satélites composta por GPS do Bloco IIA (2a geração, Advanced), do Bloco IIR (Reposição), do Bloco IIR (M) (modernizada), do Bloco IIF (Siga-on ) e do BLOCO GPS III, conforme figuras a seguir. Para simplificar nosso entendimento acerca dos blocos de satélites, é importante salientar o quanto o projeto de satélites GPS evoluiu com o tempo. Cada geração de satélites com características semelhantes é chamada de bloco. Dessa forma, vamos observar uma breve descrição dos diferentes blocos de GPS: » Bloco I: Onze satélites deste tipo foram lançados entre 1978 e 1985. A Disponibilidade Seletiva (S/A) não foi implementada e seu peso médio era de 845 kg. A vida média prevista era de 4,5 anos, embora alguns deles tenham durado até 10. Eles foram capazes de dar serviço de posicionamento por 3 ou 4 dias sem nenhum contato com o centro de controle. » Bloco II e IIA: São satélites operacionais que consistem em 28 satélites no total, lançados a partir de 1989 e muitos estão ainda em operação. Eles pesam cerca de 1.500 kg e tem uma vida média prevista de 7,5 anos. Desde 1990, uma versão melhorada foi usada, denominado Bloco IIA 18 UNIDADE I │ CONSTELAÇÃO DE SATÉLITES (avançado), com capacidade de comunicação mútua. Eles são capazes de fornecer o serviço de posicionamento por 180 dias sem nenhum contato com o segmento de controle. No entanto, no modo de funcionamento normal, eles se comunicam diariamente. » Bloco IIR: São satélites operacionais em substituição aos anteriores, a partir de 1997. Estes satélites estão sendo utilizados como peças de reposição para o Bloco II. Esse Bloco IIR é formado por um conjunto de 20 satélites, embora possa ser aumentada para mais 6 unidades. Eles pesam aproximadamente 2.000 kg e têm uma vida útil média de 10 anos.Estes satélites podem determinar suas órbitas e calcular a sua própria mensagem de navegação autônoma. Eles têm a capacidade de medir distâncias entre si e transmitir dados para outros satélites ou para o segmento de controle. Esses satélites são capazes de operar cerca de meio ano sem qualquer apoio do Segmento de Controle e sem degradação na precisão das efemérides. » Bloco IIR-M: São satélites modernizados, onde incluem um novo sinal militar e o mais robusto sinal L2C civil. O primeiro satélite deste bloco foi lançado no dia 26 de setembro de 2005. » Bloco IIF: O primeiro satélite (SVN62) foi lançado no dia 28 de maio de 2010. Estes satélites incluem o terceiro sinal civil na banda L5. Sua vida útil média é de cerca de 10 anos. » Bloco III: A nova geração de satélites GPS introduz melhorias significativas nas capacidades de navegação. Eles fornecem o quarto sinal civil na banda L1 (L1C). O primeiro lançamento está previsto a partir de 2017. Figura 6: Satélites Bloco II e IIA. Fonte: <www.gps.gov>. 19 CONSTELAÇÃO DE SATÉLITES │ UNIDADE I Figura 7: Satélites Bloco II R. Fonte: <www.gps.gov>. Figura 8: Satélites Bloco II R-M. Fonte: <www.gps.gov>. Figura 9: Satélites Bloco II F. Fonte: <www.gps.gov>. 20 UNIDADE I │ CONSTELAÇÃO DE SATÉLITES Figura 10: Satélites Bloco III. Fonte: <www.gps.gov>. A política dos Estados Unidos para manter a liderança no serviço de sistemas de navegação por satélite possui metas para atender a crescente demanda por melhoria do desempenho dos serviços de GPS, bem como para manter a competitividade com os sistemas de navegação por satélites internacionais. Figura 11. Metas para desenvolvimento e modernização do sistema GPS. Fonte: <www.gps.gov>. Segmentos do Sistema GPS Como já fora visto, o Sistema de Posicionamento Global (GPS) é um sistema de propriedade norte-americana, disponibilizado a uma gama de usuários. Este sistema é composto por três segmentos: o segmento espacial, o segmento de controle e o segmento do usuário. Espacial Neste segmento inclui os satélites e os foguetes Delta que lançam satélites a partir de Cabo Canaveral, na Flórida. 21 CONSTELAÇÃO DE SATÉLITES │ UNIDADE I Os satélites GPS (mínimo de vinte e quatro satélites) voam em órbitas circulares (seis planos orbitais) a uma altitude de 10.900 milhas náuticas ou 20.200 km e com um período de 12 horas. As órbitas são inclinadas em relação a linha do equador, em 55º para garantir a cobertura das regiões polares. Alimentado por células solares, os satélites mantém uma orientação constante a fim de apontar os seus painéis solares em direção ao sol e sua antena para a Terra. Cada um dos satélites, posicionados seus planos orbitais, circula a Terra duas vezes por dia. Os satélites são compostos por: » Painéis solares - Cada satélite está equipado com painéis solares. Estes painéis captam a energia do sol, que fornece energia para o satélite durante toda a sua vida. » Componentes externos – Esses componentes tais como antenas. O exterior de um satélite GPS tem uma variedade de antenas. Os sinais gerados pelo transmissor de rádio são enviados para os receptores GPS por meio da antena G-banda. Outro componente é o transmissor de rádio, o que gera o sinal. Cada um dos satélites 32 transmite o seu próprio código único no sinal. » Componentes internos - Compreende os relógios atômicos e os transmissores de rádio. Cada satélite contém quatro relógios atômicos. Estes relógios são precisos, pelo menos, um bilionésimo de um segundo ou um nanossegundo. Uma imprecisão relógio atômico de 1 / 100th de um segundo se traduziria em uma medida (ou que varia) de erro de 1.860 milhas para o receptor GPS. Controle É o segmento responsável por controlar o todo sistema, incluindo a implantação e manutenção do mesmo, rastreamento dos satélites em suas órbitas, bem como os parâmetros do relógio. Monitoramento de dados auxiliares e envio de mensagem de dados para os satélites. O segmento de controle também é responsável pela criptografia de dados e proteção contra o serviço de usuários não autorizados e está estruturado em uma estação principal (mestre/master), estação de monitoramento e um grupo de antenas terrestres. 22 UNIDADE I │ CONSTELAÇÃO DE SATÉLITES Figura 12. Estruturação do Segmento de Controle do sistema. Fonte: <www.gps.gov>. A estação de controle mestre, localizado na Base Aérea de Schriever no Colorado, é responsável pela gestão global dos sítios de monitoramento e de transmissão remotas, calculando não só posição, mas também a velocidade, ascensão direita e parâmetros de declinação para eventual envio de satélites GPS. As estações de monitoramento consistem em seis estações localizadas na Base de Dados de Schriever Força Aérea no Colorado, em Cabo Canaveral na Flórida, no Havaí, na Ilha de Ascensão no Oceano Atlântico, em Diego Garcia no Oceano Índico e em Kwajalein Ilha no Pacífico Sul. Outras seis estações de monitoramento adicionais foram adicionados a partir de 2005, sendo elas na Argentina, no Bahrein, no Reino Unido, no Equador, em Washington e na Austrália. Cada uma das estações de monitoramento verifica a altitude exata, a posição, a velocidade e a integridade geral dos satélites em órbita. O segmento de controle utiliza medições recolhidas pelas estações de monitoramento para predizer o comportamento da órbita de cada satélite e seu respectivo relógio. Este segmento também assegura que as órbitas dos satélites GPS e seus relógios permaneçam dentro de limites aceitáveis. Uma estação pode localizar até 11 satélites de cada vez. Este check-up é realizado duas vezes por dia, por cada estação, quando os satélites completam as suas viagens em torno da Terra. As variações observadas, como as causadas pela gravidade da lua, do sol e da pressão da radiação solar, são passadas junto à estação de controle mestre. As antenas terrestres desempenham o papel de monitorar e rastrear os satélites de horizonte a horizonte. Eles também transmitem informações corretivas aos satélites de forma individualizada. 23 CONSTELAÇÃO DE SATÉLITES │ UNIDADE I Usuário No que diz respeito ao segmento de usuário inclui equipamentos militares e civis que recebem os sinais GPS. Os equipamentos militares receptores do sinal GPS são os integrados em equipamentos de caças, bombardeiros, tanques, helicópteros, navios, submarinos, tanques, jipes e soldados. Além das atividades básicas de navegação, aplicações militares, o sistema GPS possibilita a designação de alvos, o apoio aéreo aproximado e as armas “inteligentes”. Com o aumento da popularidade de receptores GPS ao longo dos últimos anos, a comunidade civil passou a utilizar o sistema GPS de forma ampla e diversificada. Os sistemas de rastreamento GPS são usados para encaminhar e monitorar entrega por vans e veículos de emergência. Na agricultura de precisão, o GPS é usado para orientar com precisão máquinas agrícolas empregadas na lavoura, no plantio, adubação e a colheita. Nos smartphones com o recurso de mapa de navegação GPS ou aplicações similares. As previsões para a aviação prometem ser revolucionárias. Como as viagens aéreas quase dobrou no século XXI, o GPS pode representar uma pedra angular do futuro sistema de gestão do tráfego aéreo (ATM) que irá manter elevados níveis de segurança, além de reduzir os atrasos e aumentar a capacidade das vias aéreas. Para promover este futuro sistema de ATM, o objetivo é estabelecer e manter uma capacidade de navegação baseada em satélite para todas as fases do voo. Estrutura do Sinal no Sistema GPS » Este código L1 do GPS (1575,42 MHz) voltou a ser a banda mais importante para fins de navegação. A maioria das aplicações no mundo hoje em dia é baseada nos sinais transmitidos nessa frequência. Três sinais são transmitidos no momento por GPS em L1: Código C / A, o código P (Y) e M-Code. No futuro, um novo sinal civil adicional, conhecido como L1C, também será transmitido. O sinalde código C / A foi pensado principalmente para aquisição do código P (ou Y) e tornou-se hoje o sinal mais importante para aplicações. O código P é o sinal de precisão e é codificado pelo código de precisão. Além disso, o código Y é usado em lugar do código P sempre que o modo de funcionamento do Antifalsificação (A / S) é ativado. 24 UNIDADE I │ CONSTELAÇÃO DE SATÉLITES O sinal militar modernizado (M-Code) é projetado exclusivamente para uso de fins militares e destina-se na eventual substituição do código P (Y). Esse sinal (M-Code) fornece melhor resistência do que o sinal P (Y), com um poder bem maior sem interferência com código C / A ou P (Y). Além disso, o M-Code prevê a aquisição de sinal mais robusto do que é conseguido hoje, além de oferecer uma melhor segurança em termos de exclusividade, autenticação e de confidencialidade, juntamente com a distribuição de chaves aerodinâmicas. Em outros aspectos, o sinal M-Code, é possível explicar que, fornece um desempenho com mais flexibilidade e bem melhor que o código P (Y). O sinal de L1 Civil (L1C), é constituído por dois componentes principais; um denominado L1 Cp, para representar o sinal piloto e outro L1 Cd, para os canais de dados. Este sinal é espalhado por um código que varia e é modulado por uma mensagem de dados. » O código L2 do GPS está transmitindo na banda L2 (1227,60 MHz) um sinal civil modernizado conhecido como L2C juntamente com o P (Y) e o Código M-Code. Como podemos observar, o código P (Y) e o M-código já foram explanados nos parágrafos anteriores e as propriedades e parâmetros são semelhantes às da banda L1. Além disso, para o Bloco IIR-M, IIF, e blocos subsequentes, existem dois códigos adicionais que vão ser transmitidos. Eles são o L2 moderado (L2 CM) e o código L2 Longa Civil (L2 CL). » O código L5 do GPS (1176,45 MHz) foi transmitido pela primeira vez a bordo de satélites IIF e seu desenvolvimento busca sobretudo atender a demanda do segmento aéreo. Em comparação com L1 C/A e L2, estas são algumas das mudanças em L5: » Melhoria da estrutura do sinal para um melhor desempenho; » Maior potência transmitida do sinal L1 / L2 (~ 3 dB, ou 2 × tão poderoso); » Maior largura de banda, onde oferece 10 × ganho de processamento, fornece mais nítida autocorrelação (em termos absolutos, não em relação ao tempo de duração) e requer uma taxa de amostragem maior no receptor; » Códigos mais de espalhamento (10 × maiores do que C / A); » Usa a banda Aeronáutica Radionavigation Serviços. https://en.wikipedia.org/wiki/Processing_gain 25 UNIDADE IIREDES DE REFERÊNCIAS CAPÍTULO 1 Norma Técnica para Georreferenciamento de Imóveis Rurais (3a Edição INCRA/2014) O Georreferenciamento é a descrição dos limites de um imóvel rural por um profissional credenciado contendo as coordenadas dos vértices definidores dos limites dos imóveis rurais georreferenciados ao Sistema Geodésico Brasileiro e com precisão posicional fixada pelo Incra e apresentadas neste capítulo. A Norma Técnica para Georreferenciamento de Imóveis Rurais que já está em sua terceira edição publicada em 2013, traz em seu conteúdo todas as condições que se exigem para a execução dos serviços de georreferenciamento de imóveis rurais. De início, a referida Norma já fixa de forma pontual a necessidade de se seguir o que dispõe a Lei no 6.015, de 31 de dezembro de 1973, em seus artigos 176 e 225, os quais trazem os seguintes textos: Art. 176... § 3o Nos casos de desmembramento, parcelamento ou remembramento de imóveis rurais, a identificação prevista na alínea a do item 3 do inciso II do § 1o será obtida a partir de memorial descritivo, assinado por profissional habilitado e com a devida Anotação de Responsabilidade Técnica - ART, contendo as coordenadas dos vértices definidores dos limites dos imóveis rurais, georreferenciadas ao Sistema Geodésico Brasileiro e com precisão posicional a ser fixada pelo INCRA, garantida a isenção de custos financeiros aos proprietários de imóveis rurais cuja somatória da área não exceda a quatro módulos fiscais. (Parágrafo acrescido pela Lei no 10.267, de 28/8/2001) 26 UNIDADE II │ REDES DE REFERÊNCIAS § 4o A identificação de que trata o § 3o tornar-se-á obrigatória para efetivação de registro, em qualquer situação de transferência de imóvel rural, nos prazos fixados por ato do Poder Executivo. (Parágrafo acrescido pela Lei no 10.267, de 28/8/2001). Art. 225... § 3o Nos autos judiciais que versem sobre imóveis rurais, a localização, os limites e as confrontações serão obtidos a partir de memorial descritivo assinado por profissional habilitado e com a devida Anotação de Responsabilidade Técnica - ART, contendo as coordenadas dos vértices definidores dos limites dos imóveis rurais, georreferenciadas ao Sistema Geodésico Brasileiro e com precisão posicional a ser fixada pelo INCRA, garantida a isenção de custos financeiros aos proprietários de imóveis rurais cuja somatória da área não exceda a quatro módulos fiscais. (Parágrafo acrescido pela Lei no 10.267, de 28/8/2001)”. A lei foi elaborada em substituição a um decreto de 1969 que foi revogado e dessa forma, quatro anos depois, foi publicado o novo texto legal em questão Lei no 6.015 que, como já mencionado, versa sobre o registro de imóveis. No ano de 2001, uma nova lei foi criada para alterar alguns temas da Lei no 6.015. Essa lei é a no 10.267/2001, a qual representa grande importância pelo fato de atuar, entre outras coisas, como elemento unificador do Cadastro Nacional de Imóveis Rurais e o Registro de Imóveis. Além da legislação na qual foi apresentada, a Norma Técnica para Georreferenciamento de Imóveis Rurais ainda determina que tanto as terras públicas quanto privadas devem seguir esta normativa de forma indistinta e sua aplicação está condicionada às especificações dos seguintes documentos: » Manual Técnico de Limites e Confrontações, publicado pelo INCRA. » Manual Técnico de Posicionamento, publicado pelo INCRA. Durante toda a rotina de trabalho do profissional que está realizando o georreferenciamento de imóveis rurais, deve se levar em consideração de forma determinante, a aplicação das informações contidas nos manuais acima colocados, no que consta quando citados nessa Norma. Quando aos procedimentos referentes ao trabalho com GNSS, é imprescindível que se atente aos conteúdos do manual técnico de Posicionamento. 27 REDES DE REFERÊNCIAS │ UNIDADE II Normas e resoluções do IBGE sobre o Sistema Geodésico Brasileiro - SGB O desenvolvimento do Sistema Geodésico Brasileiro - SGB, composto pelas redes altimétrica, planimétrica e gravimétrica pode ser dividido em duas fases distintas: uma anterior e outra posterior ao advento da tecnologia de observação de satélites artificiais com fins de posicionamento. No Brasil, essa tecnologia possibilitou, por exemplo, a expansão do SGB na região amazônica, permitindo o estabelecimento do arcabouço de apoio ao mapeamento sistemático daquela área. Inicialmente, na década de 70, eram observados os satélites do Sistema TRANSIT. Em fins da década de 80, o IBGE, por meio do seu Departamento de Geodésia, criou o projeto GPS com o intuito de estabelecer metodologias que possibilitassem o uso pleno da tecnologia do Sistema NAVSTAR/GPS, que se apresentava como uma evolução dos métodos de posicionamento geodésico até então usados, mostrando-se amplamente superior nos quesitos rapidez e economia de recursos humanos e financeiros. Rede Planimétrica O início dos primeiros levantamentos geodésicos no Brasil foram realizados em outubro de 1939 pelo então Conselho Nacional de Geografia (CNG). O objetivo desses levantamentos era determinar coordenadas astronômicas em cidades e vilas para a atualização da Carta do Brasil ao Milionésimo de 1922. Em 1944, foi medida a primeira base geodésica nas proximidades de Goiânia, iniciava-se o estabelecimento sistemático do Sistema Geodésico Brasileiro (SGB) em sua componenteplanimétrica, pelas medições de latitudes e longitudes materializados por um conjunto de pontos (pilares, marcos ou chapas) situados sobre a superfície terrestre pelo método da triangulação e densificado pelo método de poligonação. Tais métodos, denominados de “clássicos”, foram aplicados até meados da década de 90 e os equipamentos utilizados eram os teodolitos e medidores eletrônicos de distâncias. Concomitantemente, na década de 70, iniciaram-se as operações de rastreio de satélites artificiais do sistema Navy Navigation Satellite System (NNSS) da Marinha Americana, também conhecido por sistema TRANSIT. Esta metodologia foi inicialmente aplicada no estabelecimento de estações geodésicas na Amazônia, nos quais os métodos clássicos eram impraticáveis devido às dificuldades impostas pelas características da região. No ano de 1991, o IBGE adquiriu quatro receptores do Global Positioning System (GPS) e começou a utilizar a tecnologia GPS na densificação dos marcos planimétricos do Sistema Geodésico Brasileiro. Teve início, assim, a era GPS no IBGE, que prevalece 28 UNIDADE II │ REDES DE REFERÊNCIAS até os dias de hoje. A primeira campanha ocorreu no início de 1991, inserida em um projeto de âmbito mundial conhecido como GPS for IERS and Geodinamics (GIG91). A operacionalização da RBMC (Rede Brasileira de Monitoramento Contínuo do Sistema GPS) em 1996 implantou o conceito de redes ‹ativas› por meio do monitoramento (rastreio) contínuo de satélites do Sistema GPS. Diariamente, todos os dados coletados nas estações da RBMC são transferidos automaticamente e disponibilizados aos usuários em formato RINEX. O Projeto Sistema de Referência Geocêntrico para as Américas (SIRGAS) tem a participação de países da América Latina e Caribe. No contexto deste projeto foram estabelecidas 2 redes de referência para o continente, uma estabelecida em 1995 e outra em 2000. A partir destas redes, de precisão científica, serão apoiadas as redes nacionais americanas. No Workshop do Grupo de Trabalho I - Sistema de Referência, realizado em agosto de 2006, foram estabelecidos 5 «Centros de Análises» com o objetivo de processar, comparar e combinar os dados GPS das estações permanentes localizadas nos países da América Latina e Caribe. O trabalho realizado por estes centros visa à manutenção da Rede de Referência SIRGAS e a integração desta com a Rede Global do International GNSS Service (IGS). Rede Altimétrica Em 13 de Outubro de 1945, a Seção de Nivelamento (SNi) iniciava os trabalhos de Nivelamento Geométrico de Alta Precisão, dando início ao estabelecimento da Rede Altimétrica do Sistema Geodésico Brasileiro (SGB). No Distrito de Cocal, Município de Urussanga, Santa Catarina, onde está localizada a Referência de Nível RN 1-A, a equipe integrada pelos Engenheiros Honório Beserra - Chefe da SNi -, José Clóvis Mota de Alencar, Péricles Sales Freire e Guarany Cabral de Lavôr efetuou a operação inicial de nivelamento geométrico no IBGE. No mês de dezembro de 1946, foi efetuada a conexão com a Estação Maregráfica de Torres, Rio Grande do Sul, permitindo, assim, o cálculo das altitudes das Referências de Nível já implantadas. Concretizava-se, assim, o objetivo do Professor Allyrio de Mattos de dotar o Brasil de uma estrutura altimétrica fundamental, destinada a apoiar o mapeamento e servir de suporte às grandes obras de engenharia, sendo de vital importância para projetos de saneamento básico, irrigação, estradas e telecomunicações. Em 1958, quando a Rede Altimétrica contava com mais de 30.000 quilômetros de linhas de nivelamento, o Datum de Torres foi substituído pelo Datum de Imbituba, definido 29 REDES DE REFERÊNCIAS │ UNIDADE II pela estação maregráfica do porto da cidade de mesmo nome, em Santa Catarina. Tal substituição ensejou uma sensível melhoria de definição do sistema de altitudes, uma vez que a estação de Imbituba contava na época com nove anos de observações, bem mais que o alcançado pela estação de Torres. Ajustamentos da RAAP A Rede Altimétrica de Alta Precisão (RAAP) do Sistema Geodésico Brasileiro (SGB) passou por diversos processos de ajustamento manuais das observações de nivelamento (1948, 1952, 1959, 1962, 1963, 1966, 1970 e 1975), conforme seu desenvolvimento e as ferramentas de cálculos disponíveis a cada época. O último ajustamento, denominado Ajustamento Altimétrico Global Preliminar (AAGP), foi finalizado em 1993 e corrigiu alguns problemas dos ajustamentos anteriores, como a aplicação da redução pseudo-ortométrica, que trata apenas do efeito do não paralelismo das superfícies equipotenciais do campo da gravidade normal. Contudo, devido à limitação dos programas, o AAGP foi realizado de forma a particionar a RAAP em vários macrocircuitos (MMCC) e ajustamentos independentes. Somente no início de 2005, foi possível iniciar o processo que levou ao ajustamento simultâneo, concluído em maio e disponibilizado em 20 de junho deste ano. A organização e a preparação de todos os dados da RAAP, observações e memoriais descritivos, demandaram a geração de programas específicos de crítica dos dados, no qual foram identificadas e corrigidas as inconsistências encontradas. Assim, foi possível incluir estações que anteriormente receberam valores preliminares e cerca de 12.000 que ainda não haviam sido calculadas. Também foram identificadas áreas que precisam de novas medições, confirmada a necessidade de manutenção de várias estações geodésicas existentes e construção de novas. Para o cálculo do ajustamento foi utilizado o software canadense denominado GHOST (Geodetic adjustment using Helmert blocking Of Space and Terrestrial data), que permite o ajustamento simultâneo de grandes redes geodésicas. Neste ajustamento foram incluídas todas as RRNN medidas e não calculadas, antes e depois do AAGP, e as RRNN pertencentes aos “ramais” das linhas de nivelamento. Como resultado, foram disponibilizadas altitudes ajustadas de aproximadamente 69000 RRNN, juntamente com seus respectivos desvios-padrão, propagados desde a origem da Rede, no marégrafo de Imbituba/SC. Com a impossibilidade de estabelecimento de Referências de Nível no entorno do baixo Rio Amazonas, a pequena porção da Rede Altimétrica existente no estado do Amapá não pode ser conectada a Imbituba, levando a utilização do nível médio do mar no Porto de Santana entre 1957 e 1958, originando o Datum Santana. 30 UNIDADE II │ REDES DE REFERÊNCIAS É importante ressaltar que a introdução de novas observações, a metodologia utilizada e as inconsistências corrigidas ocasionaram mudanças nas altitudes das antigas estações. Rede Gravimétrica xz A informação gravimétrica reveste-se de primordial importância em diversas áreas das ciências da Terra, como, por exemplo, na Geodésia (estudo da forma -geoide- e dimensões da Terra), na geologia (investigação de estruturas geológicas) e na geofísica (prospecção mineral). Em 1956, o IBGE iniciou um programa visando o estabelecimento do datum (sistema geodésico de referência) horizontal para o Brasil. Durante o projeto, foram determinadas mais de 2.000 estações gravimétricas em torno do VT Chuá, ponto origem, situado em Minas Gerais. Com o término dos trabalhos, o IBGE executou diversos outros levantamentos gravimétricos em conjunto com universidades e institutos de pesquisa. Contudo, a gravimetria somente adquiriu um caráter sistemático a partir de 1990, quando o IBGE estabeleceu estações gravimétricas visando recobrir os grandes vazios de informação de aceleração da gravidade que existem, especialmente nas regiões norte, centro-oeste e nordeste do Brasil. Desde então, mais de 26.000 estações foram estabelecidas nestas regiões. Com a tecnologia GPS, a determinação do geoide reveste-se de grande importância no posicionamento vertical. Apesar do GPS ser um sistema tridimensional, as altitudes fornecidas por ele estão em um sistema altimétrico diferente daquele em que estão as obtidas pelos métodos clássicos de nivelamento(geométrico, trigonométrico e barométrico). Isso faz com que as altitudes GPS não possam ser diretamente comparadas com as altitudes e mapas fornecidos pelo IBGE e outros institutos brasileiros. O mapa geoidal representa a conversão entre os dois sistemas de altitude. Para que essa tecnologia GPS seja plenamente aproveitada, proporcionando economia de tempo e recursos, necessita-se de um mapa geoidal cada vez mais preciso, já que a precisão da transformação é função da precisão na determinação do geoide. O IBGE, em convênio de cooperação científica com a Escola Politécnica da USP, mantém um projeto cujo objetivo é a determinação e o constante refinamento do mapa de ondulações geoidais brasileiro. Neste sentido, tem disponibilizado versões cada vez mais precisas e atualizadas do mapa geoidal, sendo a última versão o MAPGEO2004. A determinação de altitudes científicas (ortométricas, normais etc), requer de informação gravimétrica para sua determinação. Assim sendo, desde 2006 campanhas de levantamentos gravimétricos vêm sendo executadas sobre as linhas principais de 31 REDES DE REFERÊNCIAS │ UNIDADE II nivelamento, com a finalidade de auxiliar no cálculo destas altitudes e facilitar a conexão da Rede Altimétrica Brasileira com as Redes dos países vizinhos. Redes Estaduais GPS Com as demandas cada vez maiores da sociedade para a utilização do GPS como ferramenta, as redes GPS estaduais procuram suprir essas demandas atuais que tendem a crescer cada vez mais ampliadas devido à utilização das técnicas de posicionamento por satélites artificiais. Como exemplo dessas necessidades da sociedade, podemos citar a Lei no 10.267/2001 estabelecida pelo INCRA, visando georreferenciar todas as propriedades rurais existentes no país, tendo como referência o Sistema Geodésico Brasileiro - SGB. Pretende-se, ao estabelecê-las, que todas as Unidades da Federação possuam uma rede altamente precisa e conectada entre si, tendo como referência a Rede Brasileira de Monitoramento Contínuo (RBMC) como mostra a figura a seguir, a qual é a principal estrutura geodésica no território nacional. Figura 13. Rede RBMC. Fonte: <www.ibge.gov.br>. 32 UNIDADE II │ REDES DE REFERÊNCIAS Até dezembro de 2006 foram estabelecidas 13 redes GPS estaduais (abrangendo 18 estados) são eles: São Paulo, Paraná, Minas Gerais, Mato Grosso, Mato Grosso do Sul, Santa Catarina, Rio de Janeiro, Rio Grande do Sul, Bahia, Ceará, Espírito Santo, Acre e a rede Nordeste. A rede Nordeste foi um caso a parte, pois foi estabelecida em uma única campanha de medição contemplando os estados de Alagoas, Sergipe, Pernambuco, Paraíba e Rio Grande do Norte. A localização de cada marco é previamente escolhida juntamente com representantes de instituições federais, estaduais e municipais de forma a zelar pela integridade física do marco, isto é, evitar abalos que possam interferir nas coordenadas ou até mesmo a sua destruição. Em muitos casos, os marcos ficam em instituições de ensino. A implantação de uma rede geodésica estadual vem a colaborar na elaboração dos seguintes produtos e informações: » Confecção de mapas e cartas; » Referência para obras de engenharia tais como: construção e pavimentação de rodovias e estradas, construção de pontes, viadutos e túneis; » Demarcação de unidades estaduais, unidades municipais, áreas indígenas, áreas de proteção ambiental; » Regulamentação fundiária; » Transmissão de energia; » Abastecimento de água etc. Portanto, o IBGE de 1939 até a presente data, tem acompanhado todo o desenvolvimento das instalações das redes de monitoramento, no sentido de dotar o país de uma estrutura planimétrica compatível com o nível de precisão proporcionado pela tecnologia atual. Banco de Dados Geodésicos O BDG reúne informações formando assim um conjunto que é composto de estações geodésicas, na qual a sua posição tem como a finalidade de ser referência das atividades de mapeamento em todo o território nacional. Além disso, esse Banco de Dados agrega a rede altimétrica, com o início das atividades em 1945, tinha o objetivo de proporcionar aos usuários altimetria com alta precisão e com abrangência nacional. Atualmente, no território nacional estão disponíveis, aproximadamente, 65 mil referências de níveis espalhadas principalmente ao longo das rodovias. 33 REDES DE REFERÊNCIAS │ UNIDADE II Informações disponíveis no BDG Estão disponíveis as seguintes informações no BDG nos sistemas SAD69 e SIRGAS2000, no qual destacamos as seguintes: » Coordenadas geodésicas de alta precisão. » Coordenadas geodésicas de precisão. » Coordenadas UTM. » Altitude de precisão. » Altitude de alta precisão. » Descritivo de localização e acesso. » Informações sobre a situação física dos marcos. » Informações de municípios. » Valor da aceleração da gravidade, anomalias etc. Reúne informações de estações de referência, com os seus respectivos valores de coordenadas e dados auxiliares, que constituem o Sistema Geodésico Brasileiro – SGB. A sua materialização se efetiva por meio dos conjuntos de estações, que constituem as redes: » Altimétrica: Referência de Nível – RN. » Planimétrica: Estação de satélite GPS e DOPPLER. » Estação de Poligonal – EP. » Vértice de Triangulação – VT. » Gravimétrica: Estação Gravimétrica – EG. Para ter acesso ao banco de dados geodésico Acesso: Banco de Dados Geodésicos/Banco de Dados Geodésicos – Modo Textual/ Opções de consulta: 1ª Passo: Informe o número da estação (ou estações, separadas por vírgula) e clique no botão “OK”. 34 UNIDADE II │ REDES DE REFERÊNCIAS Figura 14. Consulta BDG. Parte superior do formulário. Fonte: <www.ibge.gov.br>. 2ª Passo: Selecione o tipo de estação e UF desejada; Figura 15. Consulta BDG. Parte média do formulário. Fonte: <www.ibge.gov.br>. 3ª Passo: Área de interesse (enquadramento geográfico). » Selecione o tipo de estação; » Insira o formato e valores das coordenadas manualmente, ou clique em dois pontos da área do mapa; » Clique em OK. Figura 16. Consulta BDG. Parte inferior do formulário. Fonte: <www.ibge.gov.br>. 35 REDES DE REFERÊNCIAS │ UNIDADE II No formato grau, minuto e segundo, informar latitude e longitude separados por espaço e com sinal. Modelo de Ondulação Geoidal Com o uso cada vez maior do Sistemas de Navegação Global por Satélite (GNSS) para o posicionamento, principalmente na obtenção de altitudes, associado às novas informações geodésicas e modelos de geopotencial e de terreno disponíveis recentemente, identificou-se a necessidade de atualização do modelo de ondulações geoidais, possibilitando a conversão de altitudes geométricas ou elipsoidais (referidas ao elipsoide) em ortométricas (referidas ao nível médio do mar - NMM) com uma melhor confiabilidade. É com este objetivo que o MAPGEO2010, assim como os modelos anteriores (MAPGEO92 e MAPGEO2004), foi concebido e produzido conjuntamente pelo Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE), pela Coordenação de Geodésia (CGED), e pela Escola Politécnica da Universidade de São Paulo – EPUSP. O modelo MAPGEO2010 foi calculado com uma resolução de 5’ de arco, e o Sistema de Interpolação de Ondulações Geoidais foi atualizado. Através deste sistema, os usuários podem obter a ondulação geoidal em um ponto, ou conjunto de pontos, em coordenadas SIRGAS2000. Figura 17. O Modelo MAPGEO2010 em SIRGAS2000. Fonte: IBGE. 36 UNIDADE II │ REDES DE REFERÊNCIAS Para converter a altitude geométrica ou elipsoidal (h), obtida pela GNSS, em altitude ortométrica (H), utiliza-se a equação: H = h – N. Onde N é a ondulação geoidal fornecida pelo programa, dentro da convenção que considera o geoide acima do elipsoide se a altura geoidal tiver valor positivo e abaixo em caso contrário. Figura 18. Equação para conversão. Fonte: IBGE. 37 CAPÍTULO 2 Redes de monitoramento Desde as eras mais remotas da espécie humana os indivíduos migram em busca de mais recursos. Mesmo após os grupos sefixarem a uma região esse fenômeno persistiu. Tal fenômeno associado às novas atividades desenvolvidas coexiste a necessidade de se saber a localização, quer do homem ou das demais coisas, sejam elas objetos ou informações, contidos no espaço terrestre ou fora dele. A Geodésia está intimamente ligada a essa necessidade da nossa espécie. Ela foi capital em muitos processos de desenvolvimento e continua sendo na atualidade; pelo que podemos observar, cada vez mais. Foi importante, por exemplo, nos descobrimentos portugueses, no desenvolvimento do cadastro, na corrida espacial e é hoje importante nas telecomunicações, na agricultura e nas questões ambientais. No caso brasileiro ela é uma peça chave mais uma vez: na questão do gerenciamento do território e no encaminhamento para uma solução dos problemas fundiários que assolam este País por centenas de anos. Com o desenvolvimento da Geodésia vieram os sistemas de posicionamento por satélite, entre os quais temos hoje, como o mais conhecido e empregado, o Sistema de Posicionamento Global ou GPS. Sobreveio também um novo conceito de se produzir Geodésia, mais difundida no cotidiano das pessoas, por conta principalmente desses sistemas de posicionamento hora em expansão. Já não falamos mais em termos de GPS ou do GLONASS somente, falamos em GALILEO também, que em um futuro próximo se integrará ao conceito de Global Navigation Satellite System (GNSS). Para termos uma simples noção da difusão dos sistemas de posicionamento na era da globalização basta uma pesquisa com a sigla GPS pela internet. Essa utilidade geodésica norte-americana se entranhou de tal forma nas atividades humanas que, se alguém “desligar a chave” poderá causar sérios problemas em todo o planeta, pois ela é referência de posição e tempo para boa parte da navegação, das telecomunicações, das operações logísticas militares e civis entre muitas outras atividades. Mudaram também os conceitos de se produzir Geodésia, no sentido das redes de pontos de referência, ou dos vértices geodésicos. Há aproximadamente 15 anos vemos o desenvolvimento de uma nova forma de se determinar pontos geodésicos com a tecnologia de posicionamento por satélites. Temos um novo conceito conhecido como redes ativas. 38 UNIDADE II │ REDES DE REFERÊNCIAS A Geodésia está intimamente ligada à necessidade inerente de localização da espécie humana. Rede ativa Basicamente, uma rede ativa é um conjunto de pontos de coordenadas precisamente determinadas em um sistema de referência geodésico. Instalados sobre esses pontos conhecidos, operam receptores de sinais de satélite de posicionamento com sistemas de comunicação de dados. A operação pode se dar por um período ou continuamente, gerenciada por um centro operacional responsável por manter o sistema e divulgar os dados via rede. Existem as redes ativas que produzem dados para após o processamento, ou seja, o usuário realiza a sua coleta de dados e depois obtém os dados da rede ativa e processa os seus em conjunto. Há ainda redes com capacidade para tempo real (RTK), ou seja, numa determinada área de ação, menor que a anterior, o usuário com receptor integrado ao sistema de telemetria, recebe dados do sistema ativo e obtém um posicionamento em tempo real mais preciso do que aquele conseguido pelo método absoluto. Algumas conforme o objetivo, podem também divulgar correções DGPS para navegação mais precisa em tempo real. As redes que se destinam a proporcionar precisão a uma gama mais ampla de usuários devem ser realizadas com monumentos estáveis, geralmente pilares próprios com fundação, construídos em locais mais protegidos e com adequada visibilidade para a constelação. Os pontos devem ser monitorados para que seja assegurado que o vértice não alterou a sua posição ou para acompanhar as alterações . Para exemplificar tal necessidade podemos tomar o caso de num dos vértices da rede do Ordnance Survey do Reino Unido que, instalado em um farol e após um período de chuvas intensas sofreu um deslocamento devido à movimentação da encosta. Por causa do monitoramento diário este evento foi detectado e os usuários informados. Os receptores instalados devem possuir pelo menos a capacidade de armazenar dados com dupla frequência, para que possam proporcionar melhor aproveitamento e um raio de ação mais amplo. Existem redes mantidas por instituição pública ou por privada, rede regional ou mundial, tal como é o caso da rede do International GNSS Service IGS. 39 REDES DE REFERÊNCIAS │ UNIDADE II Figura 19: Rede International GNSS Service IGS. Fonte <www.igscb.jpl.nasa.gov>. Figura 20. Rede do Nacional Geodetic Survey NGS. Fonte <www.ngs.noaa.gov>. Podemos verificar pela legenda da figura acima que a rede do NGS é composta por sub-redes de várias instituições, conferindo maior abrangência e racionalização de recursos. Para que isso seja mais eficiente as estações devem possuir uma padronização mínima. Também contamos com uma estrutura geodésica deste gênero no Brasil, que vem sendo mantida e ampliada pelo IBGE, desde 1994, em parceria com diversas instituições http://www.igscb.jpl.nasa.gov/ http://www.ngs.noaa.gov/ 40 UNIDADE II │ REDES DE REFERÊNCIAS brasileiras, inclusive a Universidade de São Paulo. A Rede Brasileira de Monitoramento Contínuo (RBMC) tem sido empregada desde então para diversos fins de posicionamento. Embora muitos usuários ainda não tenham se habituado ao seu uso, ele vem aumentando e tende a crescer cada vez mais. Figura 21. Rede Brasileira de Monitoramento Contínuo. Fonte <www.ibge.gov.br>. Paralelamente à RBMC, temos outras redes ativas mantidas por Órgãos Públicos como o INCRA e a Marinha ou por entidades particulares, tal como empresas que comercializam equipamentos. As características dessas redes podem diferir daquela da RBMC, por exemplo, a do INCRA, denominada Rede INCRA de Bases Comunitárias RIBaC, emprega receptores com uma frequência, mas o órgão pretende melhor adequá-la aos conceitos necessários. Uma das características fundamentais para uma rede ativa de uso público é que o vértice estabelecido para a estação ativa, deva fazer parte do Sistema Geodésico Brasileiro (SGB). Sem este princípio básico a utilização é limitada e os valores determinados exclusivamente a partir dela não possuem as características necessárias a atividade como por o georreferenciamento de imóveis rurais, por exemplo. Desde 1994, o IBGE mantém a RBMC, utilizada pelos usuários para diversos fins. As estações da RBMC e de outras redes homologadas estruturam o georreferenciamento no Brasil. http://www.ibge.gov.br/ 41 REDES DE REFERÊNCIAS │ UNIDADE II Portanto, as entidades que mantêm estações ativas vêm procurando homologá-las junto ao IBGE, o que requer que seja realizado um projeto adequado. Para tanto, o instituto disponibiliza normas em seu site. Homologada a estação geodésica, esta se equipara a uma obra pública, nos termos do Decreto Lei no 243, de 28 de fevereiro de 1967, capítulo VII: Dos Marcos, Pilares e Sinais Geodésicos; artigo 13o, devendo ser de livre acesso e estando “protegido por Lei (Código Penal e demais leis civis de proteção aos bens do patrimônio público).” Os dados da RBMC podem ser obtidos pelo site do IBGE <www.ibge.gov.br/geodésia>, no qual estão os acessos aos diversos serviços e dados, dentre eles o banco de dados da RBMC. Basta cadastrar um e-mail para ter acesso gratuito. Os dados são dispostos em um formato padrão que é aceito pelos programas de processamento de várias marcas do mercado e são compostos por arquivos no formato RINEX, com duração de aproximadamente 24 horas e taxa de aquisição de 15 segundos. Além disso, podem ser facilmente escolhidos por estação e por dia. Como existem problemas com uma ou outra estação, quando isso ocorre são emitidos avisos, para que o usuário possa ter previamente melhor capacidade de programação. As estações ativas homologadas pelo IBGE apresentam procedimentos semelhantes quanto aodescarregamento dos dados. Uma diferença, contudo, consiste na disposição de dados por períodos de uma hora o que requer a concatenação de arquivos para as observações que envolvem vetores com distâncias maiores ou mais precisas, bem como o acesso aos dados em algum caso. Uma das características fundamentais para uma rede ativa de uso público é que o vértice para a estação ativa deve fazer parte do Sistema Geodésico Brasileiro. A RBMC constitui uma estrutura geodésica eficiente e abrangente cuja utilidade não se resume somente ao posicionamento. Os dados produzidos por suas estações são importantes em outras áreas do conhecimento, como, por exemplo, em estudos relativos a atmosfera. No momento atual do Brasil, o seu papel é chave, frente à vigência da Lei no 10.267, de 28 de agosto de 2001, e demais documentos legais pertinentes. Embora possamos contar com as Redes Geodésicas Estaduais, as estações ativas da RBMC e demais estações homologadas proporcionam um importante arcabouço para o georreferenciamento. Alguns representantes dos setores que envolvem a questão do cadastro no Brasil chegam a alegar que não estamos preparados para desenvolvê-lo, pois teríamos ainda 42 UNIDADE II │ REDES DE REFERÊNCIAS deficiência no aspecto de uma disponibilidade suficiente de pontos geodésicos em todo o território nacional. Realmente, temos ainda necessidade de desenvolver o SGB em termos de uma realização mais abrangente e na escala adequada ao tamanho do País. Basta ver o exemplo dos Estados Unidos, o país tem dimensões próximas ao Brasil em termos de território, porém com um desenvolvimento mais antigo em Geodésia e com maior organização e aporte de recursos; possui, portanto, maior quantidade de pontos de referência, isto só para falar em termos de rede ativa. Entretanto, afirmar que a viabilidade de nosso cadastro de imóveis rurais é comprometida pela falta de apoio geodésico não reflete a nossa realidade, pois temos uma rede ativa que – embora ainda pequena – é, minimamente, suficiente para viabilizar este georreferenciamento. Faz-se necessário, entretanto, proporcionar aos profissionais acesso aos equipamentos adequados e, sobretudo, uma melhor capacitação frente à alteração do paradigma que nos trouxeram a evolução da ciência e das leis; mesmo porque não é simplesmente o acesso ao equipamento que o capacita para a elaboração do georreferenciamento de imóveis rurais. O acesso aos equipamentos pode ser dado por meio de linhas especiais de crédito e os bens adquiridos serão pagos pelos serviços prestados pelo profissional. Uma parcela dos profissionais, percebendo antes a evolução, já procurou se adequar mediante cursos de pós-graduação e o País conta com vários cursos de engenharias de agrimensura e de cartografia em instituições públicas. Aqueles que adquiriram conhecimento e investiram seu capital da forma adequada estão capacitados a produzir levantamentos em qualquer parte do País, contando somente com as redes Estaduais e a RBMC. Com a evolução do GNSS em andamento é provável que tenhamos acesso a equipamento de dupla frequência com menor custo. Avaliando o que tem ocorrido no mundo nas últimas seis décadas, falando principalmente em termos de Geodésia, o observador percebe que será cada vez maior a difusão do uso desses sistemas de posicionamento e, com eles, as redes ativas. Talvez em pouco tempo possamos contar no Brasil com um sistema mais abrangente, combinando as redes ativas em operação, modernizando e ampliando as redes públicas existentes. 43 CAPÍTULO 3 Redes ativas de monitoramento RBMC (IBGE) e RIBAC (INCRA) Sobre a RBMC A utilização da tecnologia GNSS (Global Navigation Satellite System) provocou uma verdadeira revolução nas atividades de navegação e posicionamento. Os trabalhos geodésicos e topográficos passaram a ser realizados de forma mais rápida, precisa e econômica. À medida que as técnicas de posicionamento evoluem, diversas aplicações em tempo real e pós-processado têm surgido, tornando o papel da RBMC cada vez mais amplo. O RBMC aplica-se: » Suporte a posicionamento relativos GPS em geral. » Mapeamento sistemático, topográfico e cadastral. » Delimitação de áreas (político-administrativas, ambientais, entre outros. » Uso da Terra (Reforma agrária, agricultura com maior precisão). » Suporte a estudos de climatologia e meteorologia. » Integração às redes mundiais. Nas aplicações geodésicas e topográficas do GNSS estão implícitas a utilização do método relativo, isto é, ao menos uma estação de coordenadas conhecidas é também ocupada, simultaneamente, à ocupação dos pontos desejados. As estações da RBMC desempenham justamente o papel do ponto de coordenadas conhecidas pertencentes ao Sistema Geodésico Brasileiro (SGB), eliminando a necessidade de que o usuário imobilize um receptor em um ponto que, muitas vezes, oferece grandes dificuldades de acesso. Além disso, os receptores que equipam as estações da RBMC são de alto desempenho, proporcionando observações de grande qualidade e confiabilidade. Caracterização As estações da RBMC são materializadas pelos pinos de centragem forçada, especialmente projetados, e cravados em pilares estáveis. A maioria dos receptores da rede possui a capacidade de rastrear satélites GPS e GLONASS, enquanto alguns rastreiam apenas 44 UNIDADE II │ REDES DE REFERÊNCIAS GPS. Esses receptores coletam e armazenam continuamente as observações do código e da fase das ondas portadoras transmitidas pelos satélites das constelações GPS ou GLONASS. Cada estação possui um receptor e antena geodésica, conexão de Internet e fornecimento constante de energia elétrica que possibilita a operação contínua da estação. As coordenadas das estações da RBMC são outro componente importante na composição dos resultados finais dos levantamentos referenciados. Nesse aspecto, a grande vantagem da RBMC é que todas as suas estações fazem parte da Rede de Referência SIRGAS (Sistema de Referência Geocêntrico para as Américas), cujas coordenadas finais têm precisão da ordem de ± 5 mm, configurando-se como uma das redes mais precisas do mundo. Outro papel importante da RBMC é que suas observações vêm contribuindo, desde 1997, para a densificação regional da rede do IGS – International GPS Service for Geodynamics –, garantindo uma melhor precisão dos produtos do IGS – tais como órbitas precisas – sobre o território brasileiro. Com a modernização das tecnologias e a transmissão de dados em tempo real torna-se uma alternativa para a redução do tempo de serviço em campo, justamente pelo fato da utilização da internet. Operação A operação das estações da RBMC é totalmente automatizada. As observações são organizadas, ainda na memória do receptor, em arquivos diários, correspondendo a sessões iniciando às 00h 01min e encerrando às 24h 00min (tempo universal), com intervalo de rastreio de 15 seg. Com o encerramento de uma sessão, os arquivos com as respectivas observações produzidas são transferidos do receptor para o Centro de Controle da Rede Brasileira de Monitoramento Contínuo dos Sistemas GNSS - RBMC - Kátia Duarte Pereira, na Coordenação de Geodésia (Rio de Janeiro-RJ). A partir deste ponto são gerados novos arquivos em formato padrão RINEX2, a partir deste ponto é realizado um controle de qualidade das observações. Em seguida os arquivos de dados RINEX2 e as órbitas transmitidas são compactados e disponibilizados na área de download do portal do IBGE. Mesmo com a tecnologia avançando para melhorar os trabalhos, ainda ocorrem, algumas perdas de dados devido a problemas de conexão de Internet e de falta de energia quando acontecem logo são imediatamente comunicados pelo Twitter da RBMC <http:// twitter.com/IBGE_RBMC> e na página de informações <http://www.ibge.gov.br/home/ geociencias/geodesia/rbmc/rbmc_inf.php>. 45 REDES DE REFERÊNCIAS │ UNIDADE II Os dados são recuperados, na medida do possível, assim que a situação é normalizada. Devido à limitaçãode memória em alguns receptores, os dados podem ser perdidos. Diante disso, antes de realizar um levantamento, recomendamos verificar a situação da estação que será utilizada pelos canais fornecidos. As vantagens da RBMC podem ser classificadas em três principais vertentes: » Custos – os usuários não ocupam as estações constituintes (redes ativas), na qual o usuário usará apenas o receptor de sinais GPS para a execução dos levantamentos de campo, uma vez que os dados relacionados a RBMC são fornecidos pelo IBGE. » Precisão – no que diz respeito a precisão pode-se destacar a possibilidade de alcance e agilidade, mesmo com o sistema que não está completamente implementado, estabelecem-se rapidamente posições com erros de 2 ppm. » Aplicabilidade – em boa parte do mundo vários pesquisadores e usuários estão desenvolvendo novas aplicações do sistema. A rede torna-se aplicável a todos que desejam informações de posicionamento estático ou cinemático como por exemplo: Mapeamentos. Podemos concluir que a RBMC constitui uma estrutura de referência nacional com mais precisão, integrando diversas estruturas globais, com uma referência que é a utilização do novo sistema de coordenadas SIRGAS 2000. Estações Figura 22. Rede brasileira de monitoramento contínuo. Estações estabelecidas (coordenadas aproximadas). Fonte: IBGE. 46 UNIDADE II │ REDES DE REFERÊNCIAS Quadro 2. Estações ativadas da RBMC. Cidade UF Sigla Código SAT Latitude aprox. Longitude aprox. Afogados da Ingazeira PE PEAF 93318 -07º 46’ -37º 38’ Alegrete RS RSAL 94048 -29º 47’ -55º 46’ Altamira PA PAAT 99510 -3º 12’ -52º 10’ Aracaju - São Cristóvão SE SEAJ 93314 -10º 55’ -37º 06’ Araçatuba SP SPAR 99540 -21º 11’ -50º 26’ Arapiraca AL ALAR 93237 -9º 44’ -36º 39’ Araquari SC SCAQ 96171 -26º 23’ -48º 44’ Bacabal MA MABB 96561 -04º 14’ -44º 49’ Balsas MA MABS 96551 -7º 32’ -46º 2’ Barra do Garças MT MTBA 93965 -15º 53’ -52º 15’ Barreiras BA BABR 93260 -12º 9’ -44º 59’ Belém PA BELE 93620 -1º 24’ -48º 27’ Belém INPE PA BEPA 95011 -01º 27’ -48º 26’ Belo Horizonte MG MGBH 93922 -19º 56’ -43º 55’ Boa Vista RR BOAV 93910 2º 50’ -60º 42’ Bom Jesus da Lapa BA BOMJ 93030 -13º 15’ -43º 25’ Botucatu SP SPBO 99537 -22º 51’ -48º 26’ Brasília DF BRAZ 91200 -15º 56’ -47º 52’ Cachoeira Paulista SP CHPI 93920 -22º 41’ -44º 59’ Campina Grande PB PBCG 92447 -7º 12’ -35º 54’ Campinas - UNICAMP SP SPC1 96181 -22º 49’ -47º 04’ Campo Grande MS MSCG 93956 -20º 26’ -54º 32’ Campos dos Goytacazes RJ RJCG 93963 -21º 45’ -41º 19’ Cananéia SP NEIA 91716 -25º 1’ -47º 55’ Canarana MT MTCN 96144 -13º 33’ -52º 16’ Cascavel PR PRCV 96165 -24º 58’ -53º 28’ Cerro Largo RS RSCL 94053 -28º 09’ -54º 45’ Chapecó SC SCCH 94026 -27º 8’ -52º 35’ Coari AM AMCO 96170 -4º 52’ -65º 20’ Coari UEA AM COAM 96163 -04º 05’ -63º 08’ Colider MT MTCO 96040 -10º 48’ -55º 27’ Colorado d’Oeste RO ROCD 96047 -13º 7’ -60º 33’ Corrente PI PICR 96559 -10º 26’ -45º 10’ Corumbá MS MSCO 96174 -19º 00’ -57º 38’ Crato CE CRAT 92300 -7º 14’ -39º 24’ Cruzeiro do Sul AC CRUZ 93912 -7º 36’ -72º 40’ Cuiabá MT CUIB 92583 -15º 33’ -56º 4’ 47 REDES DE REFERÊNCIAS │ UNIDADE II Cidade UF Sigla Código SAT Latitude aprox. Longitude aprox. Curitiba PR UFPR 93970 -25º 26’ -49º 13’ Dourados - UFGD MS MSDR 92859 -22º 12’ -54º 56’ Dracena SP SPDR 99586 -21º 27’ -51º 33’ Fernandópolis SP SPFE 99596 -20º 16’ -50º 14’ Floriano PI PIFL 96562 -06º 47’ -43º 02’ Florianópolis SC SCFL 91852 -27º 36’ -48º 31’ Fortaleza CE BRFT 93793 -3º 52’ -38º 25’ Fortaleza CE CEEU 92450 -3º 52’ -38º 25’ Fortaleza CE CEFT 92448 -3º 42’ -38º 28’ Franca SP SPFR 99538 -20º 31’ -47º 23’ Goiânia GO GOGY 92860 -16º 40’ -49º 15’ Gov. Valadares - Rede CEMIG MG GVA1 96178 -18º 51’ -41º 57’ Guajará-Mirim RO ROGM 93980 -10º 47’ -65º 20’ Guarapuava PR PRGU 96049 -25º 23’ -51º 29’ Gurupi TO TOGU 93241 -11º 44’ -49º 2’ Ilha Solteira SP ILHA 96037 -20º 26’ -51º 21’ Ilhéus BA BAIL 93313 -14º 48’ -39º 10’ Imbituba SC IMBT 94024 -28º 14’ -48º 39’ Imperatriz MA IMPZ 92165 -5º 29’ -47º 29’ Inconfidentes MG MGIN 93940 -22º 19’ -46º 20’ Irecê BA BAIR 93259 -11º 18’ -41º 52’ Itacoatiara AM ITAM 96164 -03º 08’ -58º 26’ Itaituba PA PAIT 99530 -4º 17’ -56º 2’ Jaboticabal SP SPJA 99539 -21º 14’ -48º 17’ Jaíba MG JAMG 99599 -15º 21’ -43º 46’ Jataí GO GOJA 93959 -17º 53’ -51º 44’ Ji-Paraná RO ROJI 93964 -10º 52’ -61º 58’ João Pessoa PB PBJP 96557 -07º 08’ -34º 52’ Juína IFMT MT MTJI 96128 -11º 26’ -58º 43’ Lages SC SCLA 94025 -27º 48’ -50º 18’ Laranjal do Jari AP APLJ 96179 -00º 49’ -52º 30’ Lins - UNILINS SP SPLI 99587 -21º 40’ -49º 44’ Macapá AP MAPA 93630 0º 05’ -51º 06’ Manaus AM NAUS 93770 -3º 1’ -60º 3’ Manaus - UEA AM AMUA 96131 -03º 06’ -60º 01’ Marabá PA MABA 93914 -5º 21’ -49º 7’ Maringá PR PRMA 96048 -23º 25’ -51º 56’ Montes Claros - Rede CEMIG MG MCL1 96177 -16º 43’ -43º 53’ 48 UNIDADE II │ REDES DE REFERÊNCIAS Cidade UF Sigla Código SAT Latitude aprox. Longitude aprox. Montes Claros - CODEVASF MG MGMC 93947 -16º 43’ -43º 51’ Mossoró RN RNMO 92449 -5º 12’ -37º 20’ Natal RN RNNA 96500 -5º 50’ -35º 12’ Ourinhos SP OURI 96039 -22º 57’ -49º 54’ Palmas TO TOPL 93240 -10º 10’ -48º 20’ Parintins AM AMPR 95012 -02º 38’ -56º 44’ Pau dos Ferros RN RNPF 96558 -06º 08’ -38º 12’ Pelotas RS RSPE 96172 -31º 48’ -52º 25’ Petrolina PE PEPE 93238 -9º 23’ -40º 30’ Piracicaba SP SPPI 99588 -22º 42’ -47º 37’ Porto Alegre RS POAL 91850 -30º 4’ -51º 7’ Porto Velho RO POVE 93780 -8º 43’ -63º 54’ Pres. Prudente SP PPTE 93900 -22º 7’ -51º 25’ Recife PE RECF 93110 -8º 3’ -34º 58’ Rio Branco AC RIOB 93911 -9º 58’ -67º 48’ Rio de Janeiro - ON RJ ONRJ 93921 -22º 54’ -43º 13’ Rio de Janeiro - IBGE RJ RIOD 91720 -22º 49’ -43º 18’ Rio Paranaíba MG MGRP 96111 -19º 13’ -46º 08’ Rosana SP ROSA 96041 -22º 31’ -52º 57’ Salvador - Porto BA SSA1 93236 -12º 59’ -38º 31’ Salvador - INCRA BA SAVO 93235 -12º 56’ -38º 26’ Santa Maria RS SMAR 92013 -29º 43’ -53º 43’ Santana AP APSA 96100 -0º 3’ -51º 10’ São Carlos SP EESC 99560 -22º 0’ -47º 54’ São Félix do Araguaia MT MTSF 96050 -11º 37’ -50º 40’ São Gabriel da Cachoeira AM SAGA 93913 -0º 09’ -67º 3’ São José do Rio Preto SP SJRP 96042 -20º 47’ -49º 22’ São José dos Campos SP SJSP 91537 -23º 12’ -45º 52’ São Luís MA SALU 93950 -2º 36’ -44º 13’ São Paulo SP POLI 93800 -23º 33’ -46º 44’ São Raimundo Nonato PI PISR 96521 -9º 02’ -42º 42’ Sobral CE CESB 96560 -03º 41’ -40º 20’ Sorocaba SP SPSO 99589 -23º 29’ -47º 25’ Sorriso MT MTSR 96143 -12º 33’ -55º 44’ Tefé AM AMTE 96173 -03º 21’ -64º 42’ Teixeira de Freitas BA BATF 93244 -17º 33’ -39º 45’ Teresina PI PITN 96552 -05º 06’ -42º 48’ Tupã SP SPTU 99590 -21º 56’ -50º 30’ 49 REDES DE REFERÊNCIAS │ UNIDADE II Cidade UF Sigla Código SAT Latitude aprox. Longitude aprox. Ubatuba (Marégrafo) SP UBA1 99550 -23º 30’ -45º 7’ Uberlândia - UFU MG MGUB 93930 -18º 55’ -48º 15’ Uberlândia - Rede CEMIG MG UBE1 96176 -18º 53’ -48º 19’ Varginha - Rede CEMIG MG MGV1 96175 -21º 33’ -45º 26’ Viçosa MG VICO 91696 -20º 46’ -42º 52’ Vila Bela da Santíssima Trindade MT MTVB 96141 -15º 00’ -59º 57’ Vitória ES CEFE 93960 -20º 19’ -40º 19’ Vitória da Conquista BA BAVC 93245 -14º 53’ -40º 48’ Fonte: IBGE. Quadro 3. Estações desativadas ou substituídas. Cidade UF Sigla Código SAT Latitude aprox. Longitude aprox. Campinas SP SPCA 99520 -22º 48’ -47º 3’ Curitiba PR PARA 91105 -25º 26’ -49º 13’ Dourados MS MSDO 93957 -22º 13’ -54º 48’ Fortaleza CE FORT 92009 -3º 52’ -38º 25’ Gov. Valadares MG GVAL 91932 -18º 51’ -41º 57’ Humaitá AM AMHU 93990 -7º 30’ -63º 02’ Juína MT MTJU 96142 -11º 25’ -58º 46’ Manaus AM MANA 91300 -3º 6’ -60º 3’ Montes Claros - CEMIG MG MCLA 91929 -16º 43’ -43º 53’ Presidente Prudente SP UEPP 91559 -22º 7’ -51º 24’ Salvador BA SALV 93111 -13º 0’ -38º 30’ Santarém PA PAST 95010 -2º 30’ -54º 43’ Ubatuba SP UBAT 91902 -23º 30’ -45º 7’ Uberlândia - CEMIG MG UBER 91909 -18º 53’ -48º 19’ Varginha MG VARG 91930 -21º 32’ -45º 26’ Varginha - CEMIG MG MGVA 96140-21º 33’ -45º 26’ Fonte: IBGE. Informações: » Estações Inoperantes. » Estações Atualizadas. » Estações Atualizadas. » Estações Novas. » Estações Desativadas. 50 UNIDADE II │ REDES DE REFERÊNCIAS Consulta de disponibilidade de dados: Por meio dessa ferramenta, é possível visualizar a disponibilidade dos dados de cada estação ao longo de cada dia. <http://www.ibge.gov.br/home/geociencias/geodesia/rbmc/rbmc_inf.php> 51 CAPÍTULO 4 RBMC-IP – Rede Brasileira de Monitoramento Contínuo dos Sistemas GNSS em tempo real É um serviço para posicionamento em tempo real a partir das estações da RBMC, para usuários que fazem uso da técnica RTK (relativo cinemático em tempo real) ou DGPS (GPS diferencial) nos seus levantamentos. Os dados são disponibilizados via protocolo Internet conhecido por Networked Transport of RTCM via Internet Protocol (NTRIP), em formato RTCM. O NTRIP foi projetado para disseminar a correção de dados diferencial ou outros tipos de dados GNSS para usuários, móveis ou estacionários, pela Internet, permitindo conexões simultâneas de computadores, Laptops e PDAs que possuem acesso a Internet sem fio, como, por exemplo, GPRS, GSM ou modem 3G. A transmissão dos dados é realizada da seguinte forma: um receptor GNSS envia continuamente mensagens RTCM até um servidor «caster» localizado no IBGE. Um usuário, com um aplicativo «cliente», tais como GNSS Internet Radio ou BNC (BKG NTRIP Client) e com uma conexão Internet, se conecta ao servidor do IBGE e escolhe a(s) estação(ões) da RBMC-IP cujos dados ou correções diferenciais deseja receber. As correções são recebidas pelo receptor GPS (ou GNSS) do usuário pela porta serial padrão e desta forma obtêm-se as posições corrigidas. Atualmente, o servidor «caster «do IBGE recebe dados de 93 estações da RBMC, sendo elas: Quadro 4. Estações RBMC. Alegrete (RSAL) Altamira (PAAT) Aracaju - São Cristóvão (SEAJ) Arapiraca (ALAR) Araquari (SCAQ) Balsas (MABS) Belo Horizonte (MGBH) Belém (BELE) Belém INPE (BEPA) Boa Vista (BOAV) Bom Jesus da Lapa (BOMJ) Brasília (BRAZ) Campina Grande (PBCG) Campinas - UNICAMP (SPC1) Campo Grande (MSCG) Campos dos Goytacazes (RJCG) Cananeia (NEIA) Canarana (MTCN) Cascavel (PRCV) Cerro Largo (RSCL) Chapecó (SCCH) Colorado d’Oeste (ROCD) Colíder (MTCO) Corumbá (MSCO) Crato (CRAT) Cruzeiro do Sul (CRUZ) Cuiabá (CUIB) Curitiba (UFPR) Dourados - UFGD (MSDR) Eusébio (CEEU) Florianópolis (SCFL) Floriano (PIFL) Goiânia (GOGY) Governador Valadares - CEMIG (GVA1) Guajará-Mirim (ROGM) Guarapuava (PRGU) Gurupi (TOGU) Ilha Solteira (ILHA) Ilhéus (BAIL) Imbituba (IMBT) Imperatriz (IMPZ) Inconfidentes (MGIN) Irecê (BAIR) Itaituba (PAIT) Jaíba (JAMG) 52 UNIDADE II │ REDES DE REFERÊNCIAS Jataí (GOJA) Ji-Paraná (ROJI) João Pessoa (PBJP) Juína (MTJI) Lages (SCLA) Macapá (MAPA) Manaus (NAUS) Marabá (MABA) Maringá (PRMA) Montes Claros - CEMIG (MCL1) Montes Claros CODEVASF (MGMC) Mossoró (RNMO) Natal (RNNA) Ourinhos (OURI) Palmas (TOPL) Pelotas (RSPE) Petrolina (PEPE) Piracicaba (SPPI) Porto Alegre (POAL) Porto Velho (POVE) Presidente Prudente (PPTE) Recife (RECF) Rio Branco (RIOB) Rio de Janeiro (RIOD) Rio de Janeiro - ON (ONRJ) Rio Paranaíba (MGRP) Salvador (SSA1) Salvador INCRA (SAVO) Santa Maria (SMAR) Santana (APSA) São Carlos (EESC) São Gabriel da Cachoeira (SAGA) São José dos Campos (SJSP) São Luís (SALU) São Paulo (POLI) São Raimundo Nonato (PISR) Sobral (CESB) Sorocaba (SPSO) Sorriso (MTSR) Tefé (AMTE) Teixeira de Freitas (BATF) Teresina (PITN) Ubatuba (UBA1) Uberlândia - CEMIG (UBE1) Varginha - CEMIG (MGV1) Vitória (CEFE) Vitória da Conquista (BAVC) Viçosa (VICO) Fonte: IBGE. O servidor pode ser acessado pelo endereço IP 186.228.51.52 e opera na porta 2101. A porta 2101 é reservada para a transmissão das correções diferenciais obtidas pelos programas cliente NTRIP, citados anteriormente. Acessando em qualquer navegador de Internet <http://186.228.51.52:2101>, é possível visualizar as informações sobre as estações no servidor «caster « do IBGE. O acesso ao servidor do IBGE é gratuito, entretanto o usuário precisa preencher o cadastro e se registrar como usuário do serviço. Algumas restrições de acesso se fazem necessárias visando evitar congestionamento de tráfego nesse servidor, sendo elas: 1. Será permitido somente o acesso a cinco estações por usuário. 2. Serão permitidos no máximo 1.000 acessos simultâneos ao serviço. Os programas cliente a serem instalados no computador ou PDA do usuário podem ser encontrados nas plataformas Windows, Linux e Windows CE no seguinte endereço <http://igs.bkg.bund.de/ntrip/download>. O microcomputador do usuário não poderá estar dentro de uma rede corporativa protegida por firewall ou que necessite de um proxy para acessar a Internet, pois dessa forma o serviço RBMC-IP pode não funcionar. Existem vários receptores GNSS que possuem integrada a opção de acesso à Internet mediante o protocolo NTRIP. Maiores informações podem ser encontradas com os representantes de equipamentos, ou no portal do NTRIP <http://igs.bkg.bund.de/ntrip/about>. http://186.228.51.52:2101/ http://igs.bkg.bund.de/ntrip/download http://igs.bkg.bund.de/ntrip/about 53 REDES DE REFERÊNCIAS │ UNIDADE II PPP em tempo real Posicionamento por Ponto Preciso em tempo real. O Projeto IGS em tempo real desenvolveu uma forma de acesso às órbitas e erros dos relógios precisos, através de correções inseridas nas mensagens transmitidas em tempo real; ü Rede IGS-RT possui mais de 150 estações; Órbitas em tempo real com precisão de alguns centímetros e correções de relógio sub-ns; ü Necessita cadastro de acesso ao servidor NTRIP Caster do IBGE. A Coordenação de Geodésia do IBGE passou a disponibilizar através do servidor “caster” NTRIP um novo serviço chamado “Posicionamento por Ponto Preciso em tempo real”, ou simplesmente “PPP em tempo real”. O Projeto IGS em tempo real desenvolveu uma forma de acesso às órbitas e erros dos relógios precisos, através de correções inseridas nas mensagens transmitidas em tempo real. Sendo assim, para a realização do PPP em tempo real o usuário deve dispor de um receptor que envie os dados para um PC, pelo formato RTCM 3.0, e ter acesso aos fluxos de correção, à órbita e ao relógio disponibilizados por meio do servidor «caster «do IBGE. Os fluxos de correção são usados para realizar o processamento juntamente com o fluxo de dados GNSS que está sendo recebido no aplicativo cliente BNC (BKG NTRIP Client) no PC. O aplicativo BNC está disponível em <http://igs.bkg.bund.de/ntrip/download>. Os fluxos de correções e órbitas recebem as seguintes identificações no servidor «caster «do IBGE: Quadro 5. Correções de Órbitas. Identificação ou Mountpoint Sistema de Referência GNSS Descrição IGS03 ITRF2008 GPS+GLONASS Correções às órbitas e relógio SIRGAS200001 SIRGAS2000 GPS Correções às órbitas e relógio SIRGAS200002 SIRGAS2000 GPS+GLONASS Correções às órbitas e relógio RTCM3EPH GPS Assistido GPS+GLONASS Órbitas transmitidas Fonte: IBGE. O usuário cadastrado no serviço RBMC-IP possui automaticamente acesso aos fluxos relacionados acima, sendo que para uma solução SIRGAS devem ser selecionados os fluxos SIRGAS00001 (somente para receptores GPS) ou SIRGAS0002 (para receptores GNSS) e RTCM3EPH. Esses fluxos são recebidos pelo aplicativo cliente BNC através do IP 186.228.51.52 porta 2101. Vale lembrar que não é recomendado que o usuário utilize uma rede corporativa protegida por firewall ou que necessite de um proxy para acessar à Internet, pois dessa forma o serviço pode não funcionar. http://igs.bkg.bund.de/ntrip/download 54 UNIDADE II │ REDES DE REFERÊNCIAS Análise dos dados Disponibilização de gráficos para análise da qualidade dos dados da RBMC. O Centro de Controle da RBMC disponibiliza gráficos com indicadores da qualidade dos dados das observações GPS. Os gráficos são gerados de forma rotineira pelo programa BNC (BKG NTRIPClient). São obtidos quatro tipos de gráficos por estação: 1. Número de observações diárias. 2. Número diário de perdas de ciclo. 3. Erro Médio Quadrático devido ao Multicaminho em L1 e L2 por dia. 4. Erro Médio Quadrático da Relação Sinal-Ruído (SNR) por dia. Para o usuário consultar os gráficos, é necessário selecionar o ano e a estação desejados. Para consultar os gráficos de anos anteriores, desde o início da operação da RBMC, selecione um dos relatórios abaixo: » Análise dos Dados da RBMC - 1996 a 2000. » Análise dos Dados da RBMC - 2001 a 2005. » Análise dos Dados da RBMC - 2006 a 2010. » Análise dos Dados da RBMC - 2011 a 2012. ftp://geoftp.ibge.gov.br/RBMC/relatorio/Relatorio_Qualidade_Dados_RBMC_1996-2000.pdf ftp://geoftp.ibge.gov.br/RBMC/relatorio/Relatorio_Qualidade_Dados_RBMC_2001-2005.pdf ftp://geoftp.ibge.gov.br/RBMC/relatorio/Relatorio_Qualidade_Dados_RBMC_2006-2010.pdf 55 CAPÍTULO 5 RIBAC – INCRA A Rede INCRA de Bases Comunitárias (RIBaC) quando totalmente estabelecida será composta por 82 estações. Atualmente, 44 estações já se encontram implantadas ao longo do território, e têm por objetivo auxiliar a execução dos serviços desenvolvidos, direta ou indiretamente, pelo INCRA quando do emprego do sistema GPS. Emprega aparelhos de uma frequência (L1), sendo seu raio de ação estimado em 30km. Os arquivos de observação são disponibilizados via Internet. Há necessidade de cadastro para ter acesso aos dados. O assunto é a Rede Incra de Bases Comunitárias GPS (RIBaC), que aumentou significativamente o número de estações e que agora cobre praticamente todo o Brasil. A inclusão de 80 novas estações de referência L1/L2 pode ser considerada como um marco na história da cartografia nacional. O processo de inclusão de novas bases e o sistema de comunicação são minuciosamente detalhados, assim como as especificações técnicas dos novos equipamentos que são usados como referência. Figura 23. Bases RIBAC. Fonte:<www.mundogeo.com>. 56 UNIDADE II │ REDES DE REFERÊNCIAS Figura 24. Bases RIBAC. Fonte:<www.incra.gov.br>. Cadastramento O cadastramento para acesso à Rede INCRA de Bases Comunitárias do GNSS – RIBaC – começa pela solicitação do de cadastramento para acesso aos dados da Rede e para tanto é necessário o fornecimento dos dados pessoais que deverão ser adotados para acessar o sistema. Quadro 6. Dados pessoais para cadastro RIBAC. Dados Pessoais 1 – CPF (somente números)* 2 – Senha ** 3 – Nome completo 4 – Profissão 5 – Empresa 6 – Cidade/Estado 7 – (DDD) Telefone 8 – E-mail * Usuário ** Criada pelo usuário, devendo possuir pelo menos 06 (seis) caracteres alfanuméricos Considerar que o software faz diferença entre letras maiúsculas e minúsculas. Fonte: IBGE. Este formulário deverá ser enviado para o seguinte endereço: <ribac@incra.gov.br> 57 REDES DE REFERÊNCIAS │ UNIDADE II A resposta sobre esta solicitação de cadastramento de usuário para acesso à RIBaC será encaminhado para o e-mail informado no quadro acima. No portal é possível acessar informações individuais de cada estação, referentes ao nome, coordenadas, código, tipo, características dos equipamentos, data de instalação e atualizações, bem como os arquivos que são gerados. 58 CAPÍTULO 6 Introdução ao PROGRID, processamento PPP e ajustamento de rede GNSS O Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE) lançou, no final do ano passado, o novo programa de transformação de coordenadas geodésicas ProGriD. Muitas das funcionalidades empregadas no software foram definidas a partir de sugestões de usuários, por meio de diversas consultas em eventos científicos e de um questionário on-line. Desenvolvido dentro do Projeto Mudança do Referencial Geocêntrico (PMRG) e do Projeto Infraestrutura Geoespacial Nacional (PIGN), o ProGriD promete substituir à altura o TCGeo, programa lançado pelo IBGE em 2005 e atualmente em uso. O programa apresentará resultados mais precisos e com mais opções de referenciais. O ProGriD está disponível para download gratuito na área de Geociências do site do IBGE <www.ibge.gov.br>. Dentre outras funcionalidades, o software transforma coordenadas nos referenciais SAD 69 e Córrego Alegre para o novo sistema Sirgas2000, adotado como referencial geodésico oficial na região em fevereiro de 2005. Com o objetivo de oferecer à comunidade de usuários de dados geoespaciais uma ferramenta que facilite a transição para o Sirgas2000, o ProGriD representa um avanço no tratamento da transformação de coordenadas entre referenciais geodésicos em relação ao TCGeo. Em geral, dois referenciais geodésicos se relacionam pelos parâmetros de transformação constantes para qualquer área coberta por estes referenciais. O que esses parâmetros não conseguem transformar, tornam-se resíduos, representando as distorções da rede geodésica. O ProGriD modela essa distorção da rede e possibilita um resultado final mais preciso. O ProGriD se vale de arquivos contendo uma grade de valores em latitude e longitude que permite a direta transformação entre o Córrego Alegre, SAD69 e Sirgas2000, seguindo o formato NTv2. A escolha da grade NTv2 se deve ao fato de que muitos dos programas computacionais de Sistemas de Informação Geográfica (SIG) ou GPS têm capacidade para ler esse formato. O ProGriD efetiva a transformação entre as coordenadas pertencentes às seguintes materializações: » A materialização de 1961 do Córrego Alegre, referida no ProGriD como Córrego Alegre (1961). 59 REDES DE REFERÊNCIAS │ UNIDADE II » As materializações de 1970 e 1972 do Córrego Alegre, tratadas em conjunto, e referida como Córrego Alegre (1970+1972). » A materialização original do SAD69, incluindo apenas a rede clássica, chamada simplesmente de SAD69 Rede Clássica. » A materializacão de 1996 do SAD69, incluindo apenas a rede clássica, chamada de SAD69/96 Rede Clássica. » SAD69 Técnica Doppler ou GPS. Deve ser ressaltado que, para as transformações de coordenadas entre as opções SAD69 Técnica Doppler ou GPS e Sirgas2000 (e vice-versa), o ProGriD usa os mesmos parâmetros e produz os mesmos resultados obtidos pelo programa TCGeo. Os parâmetros foram estimados adotando um conjunto de 63 estações geodésicas pertencentes à Rede GPS do Sistema Geodésico Brasileiro (SGB). Considerando que a Rede GPS do SGB tem um padrão de distorção muito menor que aqueles determinados pelos métodos clássicos (triangulação e poligonação), não existe a necessidade de modelar as distorções, já que elas são homogêneas e diminutas. Estas opções aceitam também como entrada e saída o formato de coordenadas cartesianas, que podem ser selecionadas pelo usuário quando as coordenadas de entrada foram obtidas pelos levantamentos do GPS ou Doppler. As coordenadas das estações Doppler do SGB foram estabelecidas aplicando-se o método de posicionamento por ponto, ou seja, elas foram obtidas de forma completamente independente das redes clássicas e GPS, não sendo pertinente a aplicação da modelagem de distorções neste caso. Os tipos de coordenadas utilizadas associadas a cada um dos referenciais são: » Córrego Alegre (1961): latitude / longitude e UTM (E, N). » Córrego Alegre (1970+1972): latitude / longitude e UTM (E, N). » SAD69 Rede Clássica: latitude / longitude e UTM (E, N). » SAD69/96 Rede Clássica: latitude / longitude e UTM (E, N). » SAD69 Técnica Doppler/GPS: latitude / longitude / altura geométrica, Cartesianas (X, Y, Z) e UTM (E, N). » Sirgas2000: latitude / longitude / altura geométrica, Cartesianas (X, Y, Z) e UTM (E, N). Além das mudanças de coordenadas entre cada um dos referenciais e o Sirgas, o ProGriD também permite outras 162 transformações entre sistemas. Além disso, 60 UNIDADE II │ REDES DE REFERÊNCIAS os dados para entrada e saída incluem formatos populares de arquivos, como por exemplo o GML. 1. Para fazer o download do arquivo de instalação do ProGriD, acesse: <www. ibge.gov.br/home/geociencias/geodesia> e baixe oProGriD_instala.zip. O arquivo tem aproximadamente 190 MB. 2. Extraia os arquivos de instalação. Antes de instalar o software, é indicado ler primeiro as dicas do arquivo Manual de Instalação ProGriD v.1.pdf. 3. Clique em setup.exe. O ProGriD deve ser instalado somente em sistemas operacionais Microsoft Windows XP e Vista 32 bits. É recomendável que a instalação do programa seja realizada utilizando-se a conta de usuário como Adminstrador Local para o computador no qual o programa está sendo instalado. 4. Quando o programa inicia, a tela mostrada na figura a seguir será exibida. Para converter as coordenadas, os seguintes itens deverão ser selecionados: › Sistema de referência de entrada. › Sistema de referência de saída. › Tipo de coordenada de entrada. › Tipo de coordenada de saída. › Método pelo qual se deve entrar as coordenadas (os dados podem ser informados ao ProGriD pelo teclado ou por um arquivo de texto formatado). › As coordenadas transformadas resultantes podem ser disponibilizadas pela saída em tela, um arquivo texto ou um arquivo PDF. Figura 25. Interface Progrid. Fonte: IBGE. 61 REDES DE REFERÊNCIAS │ UNIDADE II 5. Selecione o sistema de referência de entrada, clicando na caixa “Referencial” sob a opção “Referencial de Entrada”. Quando a lista de opções for exibida, selecione o campo correspondente ao sistema de referência de entrada desejado. 6. Selecione o sistema de referência de saída, clicando na caixa “Referencial” sob a opção “Referencial de Saída”. Quando a lista de opções for exibida selecione o campo correspondente ao sistema de referência de saída desejado. 7. Selecione o tipo de coordenada de entrada, clicando na seta na caixa “Tipo de Coordenadas” sob a opção “Referencial de Entrada”. Quando a lista for exibida, selecione o campo correspondente ao tipo de coordenadas de entrada desejado (latitude, longitude, altitude, E, N ou X, Y, Z). 8. Selecione o tipo de coordenada de saída, clicando na seta na caixa “Tipo de Coordenadas” sob a opção “Referencial de Saída”. Quando esta for exibida, selecione o campo correspondente ao tipo de coordenadas de saída desejado. 9. Defina como as coordenadas a serem transformadas serão importadas ao sistema. Existem três opções para entrada dos dados: entrada via teclado, entrada via arquivo de texto e GML. 10. Escolha para onde as coordenadas transformadas deverão ser enviadas. Existem quatro métodos para o registro: resultado em tela, resultado em arquivo de texto, GML e PDF. 11. Após todas as opções de transformação requeridas tenham sido definidas, a tecla “Processar” fica habilitada. Quando esta tecla for clicada, os dados das coordenadas são preparados internamente pelo ProGriD, que executa a transformação. O diálogo de configuração possibilita que se altere a localização de alguns arquivos acessados pelo ProGriD e permite visualizar os retângulos que definem o limite da área de cobertura para cada um dos sistemas de referência. Para exibir o diálogo, selecione a opção “Arquivo/Configurar”, localizada no canto superior esquerdo da janela principal. Os itens exibidos incluem os valores mínimos e máximos das coordenadas geográficas (latitude, longitude e altura geométrica, quando for o caso), das coordenadas UTM (E, N) e das coordenadas cartesianas (X, Y, Z), além da identificação do sistema de referência. O ProGriD é o resultado de uma parceria entre o IBGE, a Universidade New Brunswick (Canadá), o Instituto Militar de Engenharia (IME) e a Universidade Estadual Paulista (Unesp). O software foi desenvolvido pela empresa canadense Optex, com bibliotecas de rotinas do IBGE e do Natural Resources Canada (NRCan). 62 UNIDADE IIIPROCESSAMENTO DOS DADOS CAPÍTULO 1 Processamento PPP Processando as observações com o IBGE-PPP / Etapas do processamento Considerando que o usuário já tenha criado um arquivo de observação RINEX ou HATANAKA de seus dados GNSS brutos observados, somente cinco passos serão necessários para o uso do IBGE-PPP. 1o Passo: Selecionar o arquivo de observação GNSS no formato RINEX ou HATANAKA. O arquivo deve ser preferencialmente comprimido em WINZIP, 7Z, GZIP ou TAR-GZIP, reduzindo consideravelmente o tempo de recebimento das informações no sistema. É permitido que haja mais de um arquivo de observação dentro de um arquivo comprimido. 2o Passo: Selecionar o modo de processamento: estático ou cinemático. Somente será permitida a seleção de um item. 3o Passo: Selecionar o tipo da antena conforme nomenclatura adotada pelo IGS/NGS. Caso o usuário não saiba o tipo de antena que possui, ele deve consultar o arquivo <http://igscb.jpl.nasa.gov/igscb/station/general/rcvr_ant.tab> para identificar a sua antena. Se a opção “Não alterar RINEX” for à escolhida pelo usuário, o IBGE-PPP irá usar a identificação da antena encontrada no arquivo RINEX. Caso esta identificação não seja a mesma adotada pelo IGS, o IBGE-PPP não aplicará a correção de centro de fase da antena do receptor. Isso poderá ocasionar erros de alguns decímetros nos resultados, principalmente altimétricos. 4o Passo: Inserir o valor da altura da antena em metros e selecionar a caixa ao lado para que o IBGE-PPP use o valor informado na tela. Se a altura não for informada, o valor a ser utilizado será aquele disponível no arquivo RINEX. Este valor deve ser medido verticalmente e referido ao plano de referência da antena. 63 PROCESSAMENTO DOS DADOS │ UNIDADE III Os valores selecionados e inseridos nos passos 3 e 4 serão adotados para todos arquivos de observação que estejam compactados em um único arquivo. 5o Passo: Inserir um endereço eletrônico válido para que o processamento possa ser realizado. Isso é importante porque caso algum erro seja detectado, o usuário poderá ser contatado e submeter novamente os dados ao IBGEPPP. Os dados só poderão ser submetidos no IBGEPPP, após a disponibilidade das órbitas precisas para o período da observação, conforme apresentado nas tabelas 1 e 2. Caso contrário, o usuário receberá uma mensagem de erro informando sobre a indisponibilidade das órbitas e a necessidade de aguardar até a disponibilidade . Informação da antena Para obter as coordenadas precisas em um posicionamento GNSS, deve-se considerar no processamento a distância vertical da referência do ponto (marco) ao plano de referência da antena (ARP), e a distância do ARP ao centro de fase da antena (APC). A primeira é medida no campo pelo usuário e inserida no receptor GNSS e/ou no processamento conforme já indicado, enquanto que a segunda é obtida diretamente pelo programa IBGE-PPP por meio do arquivo de centro de fase das antenas. ARP até o marco (Altura da antena): distância vertical entre o ponto de referência do marco e o plano de referência da antena 2 e é determinada em função da instalação da antena. Se conhecida, ela deverá ser informada em unidades de metro e preenchida como componente H na linha «ANTENA: DELTA H/E/N» do cabeçalho do arquivo RINEX, e/ou no processamento com o IBGE-PPP. As componentes E e N, mesmo se não forem zero não serão consideradas no processamento. APC para ARP: distância entre o plano de referência da antena e o centro de fase e é dependente das características eletrônicas da antena com relação as observáveis (L1 ou L2). O IBGE-PPP usa os valores de calibração do centro de fase publicados pelo IGS ou pelo NGS. A nomenclatura adotada pelo IGS para a identificação do modelo da antena deverá ser usada para identificá-la no campo «ANT # / TIPO» do cabeçalho RINEX, e/ ou selecionando-a pela lista de modelos de antena apresentadas. Os valores da altura da antena e do centro de fase utilizados no processamento são incluídos no relatório do arquivo SUM e devem ser verificados para validar as coordenadas calculadas. Caso o modelo de antena não seja informado ou não exista na lista apresentada 64 UNIDADE III │ PROCESSAMENTO DOS DADOS pelo IGS / NGS, o processamento será realizado sem a correção do centro de fase,e neste caso, aparecerá no arquivo SUM a informação “NÃO ENCONTRADO”. Descrição dos resultados O IBGE-PPP disponibiliza os resultados por meio de um link apresentado na tela de resposta do processamento. Neste endereço encontra-se um arquivo compactado no formato ZIP, o qual quando descomprimido é criado um diretório com o mesmo nome. Neste diretório são encontrados cinco arquivos, os quais possuem as seguintes informações: O arquivo de extensão SUM possui o relatório detalhado do resultado do processamento. As informações contidas nesta saída são as informações utilizadas no processamento dos dados, tais como correção do centro de fase da antena, órbitas e parâmetros de orientação terrestre, modelo de carga oceânica, parâmetros de transformação, opções do processamento, observações rejeitadas e coordenadas ITRF e SIRGAS2000 (estático) na época do levantamento. O arquivo de extensão POS possui a estimativa das coordenadas época a época, ao longo do tempo de rastreio. Ele é útil para um levantamento realizado no modo cinemático ou para o acompanhamento da convergência dos resultados quando as coordenadas do cabeçalho do arquivo RINEX são de boa qualidade. Arquivo KML para ser visualizado no Google Earth. Vale ressaltar que a posição do ponto apresentado na imagem do Google Earth, pode não coincidir com a sua verdadeira posição, devido à precisão associada à imagem, que em alguns casos pode chegar a dezenas de metros. Arquivo Leiame.txt informa o conteúdo de cada arquivo de saída do processamento. Arquivo PDF apresenta o relatório resumido dos resultados do processamento estático. As principais informações contidas nesta saída são as coordenadas do processamento na época do levantamento e as reduzidas à época 2000.4, os desvios padrão das coordenadas (sigma) e a ondulação geoidal. Um processamento no modo cinemático não produzirá este arquivo. Este é o principal arquivo de resultados disponibilizado pelo PPP. Os itens a seguir detalham cada um dos resultados apresentados pelo processamento com o IBGE-PPP. Arquivo de extensão PDF O arquivo de extensão PDF, principal saída do IBGE-PPP, é um relatório resumido do processamento. Ele contém duas páginas sendo que na primeira são apresentados 65 PROCESSAMENTO DOS DADOS │ UNIDADE III os seguintes itens: Sumário do Processamento do marco, Coordenadas, e Precisão esperada para um levantamento estático em metros. Na segunda página são apresentados três gráficos que apresentam o desvio-padrão (curva vermelha) e as diferenças das coordenadas calculadas a cada época no processamento e as disponíveis no cabeçalho do arquivo RINEX (curva azul) nos componentes: latitude, longitude e altitude, respectivamente. Sumário do Processamento do marco: são apresentadas as informações mais relevantes utilizadas no processamento, tais como: o identificador da estação, data e hora do início e término dos dados processados, modo de operação (estático ou cinemático), observações encontradas nos dados (código ou código e fase), o modelo da antena segundo identificação adotada pelo IGS, tipo de órbita IGS utilizada no processamento (final, rápida e ultrarrápida), observável processada (C1&L1 ou L3- L1+L2), intervalo utilizado no processamento (intervalo de rastreio), sigma da pseudodistância e portadora em metros, altura da antena em metros (altura vertical medida do ARP à referência do ponto), ângulo de elevação (máscara de elevação), e os resíduos da pseudodistância (m) e portadora (cm) para as constelações GPS e GLONASS. Coordenadas: são apresentadas as coordenadas SIRGAS2000 em duas épocas distintas, ou seja, na época 2000.4 (época de referência do sistema SIRGAS2000) denominada de coordenada oficial, e coordenadas na data que foi realizado o levantamento (época do início do rastreio), assim como o desvio padrão destas coordenadas. As coordenadas na época 2000.4 são obtidas a partir das coordenadas SIRGAS2000 na época do levantamento as quais são atualizadas para a época 2000.4 por meio do modelo de velocidade VEMOS2009. O modelo VEMOS2009 atualiza somente os componentes planimétricos, sendo idênticas as altitudes em ambas as épocas. Neste tópico, também é apresentado a ondulação geoidal e a altitude ortométrica obtidas pelo modelo geoidal MAPGEO2010. Precisão esperada para um levantamento estático em metros: neste campo são apresentados valores de referência para a precisão das coordenadas determinadas com o IBGE-PPP em função do tipo de receptor utilizado (uma frequência ou duas frequências), e tempo de rastreio (maior que 1, 2, 4 e 6 horas) para os componentes planimétrico e altimétrico. Vale ressaltar que a precisão depende muito da qualidade do dado rastreado, e, portanto, os valores aqui apresentados podem variar. Gráficos com o desvio-padrão e diferença das coordenadas época a época: estes gráficos apresentam os desvios padrão (eixo y da esquerda) e as diferenças das coordenadas calculadas a cada época com a coordenada de referência a priori (eixo y da direita), nas componentes latitude, longitude e altitude. A coordenada de referência a priori é aquela disponível no cabeçalho do arquivo RINEX. 66 UNIDADE III │ PROCESSAMENTO DOS DADOS Arquivo de extensão SUM O arquivo de extensão SUM é um relatório mais completo sobre o processamento. Ele contém um registro do cabeçalho seguido por três seções: Seção 1: especifica os nomes dos arquivos de ENTRADA, SAÍDA e INTERNOS usados durante o processamento; Seção 2: fornece os parâmetros do processamento extraídos dos arquivos INTERNOS a serem aplicados nos arquivos de ENTRADA. Esta seção relata os parâmetros de filtragem das observações (2.1), desvio e variação do centro de fase das antenas dos satélites - APC (2.2), desvio e variação do centro de fase da antena do receptor - APC (2.3), parâmetros de transformação entre os sistemas de referências ITRF e SIRGAS (2.4), coeficientes de carga oceânica (2.5), dados metereológicos de superfície (2.6), e modelo troposférico (2.7); Seção 3: apresenta as opções do processamento (3.1), informações sobre a sessão observada (3.2), a estimativa das coordenadas (3.3), diferenças de coordenadas SIRGAS na data do levantamento e valor a priori (3.4), estimativa do relógio do receptor (3.5), tabela de observações rejeitadas (3.6), e lista de observações rejeitadas (3.6). Os itens a seguir detalham cada uma das seções e tópicos apresentados no arquivo SUM do IBGE-PPP. Informações gerais Cabeçalho com informações sobre o nome do serviço, versão do programa executável, data de compilação do programa, instituição responsável pela manutenção do serviço e seu contato, e instituição responsável pelo desenvolvimento do programa CSRS-PPP. Sumário dos arquivos São especificados os nomes dos arquivos de ENTRADA, SAÍDA e INTERNOS utilizados no processamento. Os arquivos de ENTRADA correspondem às observações submetidas pelo usuário, órbitas e relógios dos satélites do dia e do dia seguinte (quando necessário), modelos de ionosfera (quando somente observações L1 estão disponíveis), e as opções de processamento (estático ou cinemático, equipamento L1 ou L1&L2). Os arquivos de SAÍDA correspondem aos relatórios do processamento nomeados conforme nomenclatura do arquivo de observação. Trata-se do relatório completo do processamento (.sum), parâmetros estimados para cada época observada (.pos), relatório resumido (.pdf), arquivo Google Earth (.kml), além do arquivo “Leia me”. 67 PROCESSAMENTO DOS DADOS │ UNIDADE III Os arquivos INTERNOS são armazenados no servidor IBGE-PPP e atualizados pelo administrador do sistema quando necessário. Esses arquivos contêm a tolerância do filtro para a detecção da perda de ciclo, desvio e variação do centro de fase das antenas dos satélites, desvio e variação do centro da fase da antena do receptor, coeficientes de carga oceânica e parâmetros de transformação entre os referenciais materializados do ITRF e SIRGAS2000. Parâmetros de filtragem das observaçõesInformações sobre as tolerâncias da portadora narrowlane e a variação do código/portadora widelane são usadas pelo sistema PPP para detectar perdas de ciclos para o intervalo observado, sendo detectadas no processamento código/portadora e durante a filtragem do código da dupla frequência. Além disso, no processamento são aplicadas também as tendências de interfrequências dos receptores e satélites (P1-C1 e P2-C2). Variação do centro de fase das antenas dos Satélites Os valores adotados para a variação do centro de fase das antenas dos satélites pelo sistema PPP são os mesmos utilizados pelo IGS e NRCan no cálculo dos seus produtos; como por exemplo, órbitas e relógios dos satélites. Eles são as componentes do vetor entre o centro de massa do satélite e o centro de fase da combinação da antena L1/L2 no referencial do satélite. Os satélites (PRNs) ativos durante o período de observação são listados sob os cabeçalhos do bloco do satélite (GPS: IIF, IIR, IIRM e IIA; GLONASS:M) seguidos pela lista de PRNs inativos. Variação do centro de fase da antena do receptor Os valores dos desvios e variações do centro de fase da antena estão armazenados em arquivos de calibração atualizados pelo IGS ou NGS, os quais fornecem os desvios nos componentes (Norte, Este e Altura) entre o centro de fase da antena em L1 e L2 e o seu plano de referência, além das variações em função da elevação e do azimute dos satélites. Os arquivos apresentam estas correções com incrementos de 5 graus que abrangem o intervalo de 0 a 90 graus na elevação e de 0 a 360 graus no azimute. É informado também o modelo da antena segundo identificação adotada pelo IGS. Parâmetros de transformação Informa os parâmetros de transformação utilizados para relacionar uma realização do ITRF (IGb00, IGS05, IGS08 ou IGb08) na época da observação com o referencial SIRGAS2000. 68 UNIDADE III │ PROCESSAMENTO DOS DADOS Coeficientes de carga oceânica Se as observações GNSS foram rastreadas a uma distância de até 10 km de uma estação da RBMC, cujas correções de carga oceânica são calculadas. Estes valores serão utilizados pelo IBGE-PPP, caso contrário, nenhuma correção é efetuada. Os coeficientes de carga oceânica são calculados segundo o modelo FES2004, e o arquivo atualizado a cada nova estação de referência incluída. Dados meteorológicos da superfície São calculados pelo modelo GPT (Global Pressure and Temperature) os valores da temperatura (ºC) e pressão (Mb), e utilizado um valor predefinido para a umidade relativa (%), sendo que a pressão é ajustada levando-se em conta a altura elipsoidal. Esses dados metereológicos são usados para o modelamento dos atrasos troposféricos. Modelo troposférico As correções dos efeitos troposféricos são calculadas em função dos atrasos na componente seca ou hidrostática (Modelo Davis- GPT) e da componente úmida (Modelo Hopfield-GPT) e função de mapeamento GMF (Global Map Function). Sumário do processamento Esta seção reporta as opções selecionadas no processamento, assim como os resultados de sua execução, conforme os subitens: » opções de processamento; » informações sobre a sessão observada e estatística do processamento; » coordenadas estimadas na data do levantamento e suas precisões; » diferenças de coordenadas e erro médio quadrático com respeito ao valor informado a priori; » estimativa do erro do relógio do receptor; » tabela de observações rejeitadas; » lista de resíduos rejeitados por satélite. Opções de processamento No processamento GNSS utilizando o IBGEPPP, há três tipos de entrada de informações: SELECIONADAS PELO USUÁRIO, obtidas do ARQUIVO RINEX, 69 PROCESSAMENTO DOS DADOS │ UNIDADE III e PREDETERMINADAS pelo programa de processamento. Nos dois primeiros casos, as informações dependem do usuário (modo de processamento, modelo de antena e receptor, taxa de rastreio, tipo de observável utilizada etc). No último caso, as informações são selecionadas automaticamente pelo IBGE-PPP em função de parâmetros preestabelecidos (máscara de elevação, sistema de referência, sistema de coordenadas etc), e das informações de entrada (correção do centro de fase das antenas, carga oceânica etc). Opções Selecionadas pelo Usuário Opções selecionadas pelo usuário, as quais determinam se as coordenadas do levantamento GNSS serão estimadas independentemente para cada época observada (CINEMÁTICO) ou se será determinado um valor único ajustado (ESTÁTICO). Sabendo-se que a série de dados foi coletada no modo estático, o resultado fornece uma melhor precisão ao realizar um ajustamento das observações sobre o tempo da sessão, e consequentemente uma melhor estimativa das coordenadas. As observações realizadas com receptores GNSS no modo estático ou em movimento podem ser processadas usando a opção CINEMÁTICO, mas a série de dados coletados com um receptor em movimento NÃO PODE ser processada com a opção ESTÁTICO. A tentativa de fazê-lo resultará na rejeição da maioria das épocas observadas. De outro modo, o processamento de dados coletados com um receptor no modo estático usando-se a opção CINEMÁTICO, pode ser útil para se avaliar a dispersão das posições estimadas em cada época. Opções obtidas a partir do arquivo RINEX As informações sobre a frequência rastreada pelo receptor (L1, L1&L2), a altura e o modelo da antena utilizada no rastreio das observações são algumas obtidas pelo IBGE-PPP a partir da leitura do cabeçalho RINEX. A observável é identificada no cabeçalho RINEX no campo onde aparece o título ‹# / TIPOS DE OBSERV› e irá determinar se a série de dados foi obtida com um receptor de simples ou dupla frequência, e se afeta uma quantidade de OPÇÕES PREDETERMINADAS que são dependentes da frequência. O valor da altura da antena também definido como deslocamento ARP, é encontrado no registro do cabeçalho RINEX no campo no qual aparece o título ‹ANTENA: DELTA H/E/N› e será usado em conjunto com os deslocamentos do centro de fase da antena (APC) para transferir as coordenadas do ponto de observação (APC) para a referência do marco. O modelo do receptor e da antena utilizados no levantamento GNSS são obtidos do cabeçalho RINEX por meio do campo em que é apresentado o título ‹ANT # / TIPO›. As informações de altura e modelo da antena também podem ser inseridas 70 UNIDADE III │ PROCESSAMENTO DOS DADOS diretamente no IBGE-PPP pelo usuário, neste caso não serão utilizadas as informações constantes no cabeçalho do arquivo RINEX. Opções predeterminadas pelo IBGE-PPP As órbitas e as correções dos relógios dos satélites a serem utilizadas no processamento serão escolhidas pelo IBGE-PPP em função do arquivo de observação ter sido rastreado dentro ou fora do território brasileiro, sempre levando em consideração o produto mais preciso disponível no momento do processamento (final, rápida ou ultrarrápida). As coordenadas serão apresentadas no sistema elipsoidal. Conforme informado no item anterior, o tipo de observação utilizada no processamento dependerá da(s) frequência(s) coletada(s) no arquivo RINEX. Normalmente, as soluções CÓDIGO e CÓDIGO&FASE serão usadas nos processamentos de dados L1 e L1&L2, respectivamente. A solução CÓDIGO&FASE L1 ainda não foi implementada e o processamento L1, sendo este baseado somente nas observações de CÓDIGO. Considerando que a ionosfera causa um atraso nas observações do CÓDIGO L1, faz-se necessário o uso de um modelo ionosférico para corrigi-las. Deste modo as correções ionosféricas aplicadas no processamento L1 são obtidas por meio dos mapas ionosféricos globais combinados produzidos em intervalos de 2-horas no formato IONEX disponibilizados pelo IGS. O processamento L1&L2 (L3) usa a combinação livre dos efeitos de primeira ordem da ionosfera (ionofree), por isso, a opção CÓDIGO&FASE não requer entrada de uma fonte externa de informação ionosférica. Os atrasos troposféricos que afetam as observações também precisam ser removidos. A abordagem usada para fazê-lodependerá da frequência observada. Isto é devido a grande diferença em precisão que existe entre as observações CÓDIGO L1 e a combinação CÓDIGO&FASE L1&L2. Enquanto que a combinação CÓDIGO&FASE L1&L2 tem a precisão de milímetros, a observação do CÓDIGO L1 tem precisão de poucos decímetros para receptores GNSS, o que é insuficiente para a estimativa do atraso troposférico. Consequentemente, o processamento com o CÓDIGO L1 usa um modelo troposférico em conjunto com a superfície metereológica, e uma função de mapeamento para corrigir o atraso troposférico ao longo do caminho do sinal GNSS. A solução CÓDIGO&FASE L1&L2 estima o atraso total do zenite. A sessão observada fornece um resumo geral da quantidade e qualidade das observações processadas. O primeiro item informa a identificação do marco extraído do cabeçalho RINEX seguido pelo horário inicial e final do rastreio das observações no formato YYYY/ MM/DD hh:mm:ss.ss. O intervalo de observação (taxa de coleta) também é definido a partir do arquivo RINEX, e corresponde ao intervalo de rastreio das observações. 71 PROCESSAMENTO DOS DADOS │ UNIDADE III O intervalo no processamento se refere ao intervalo de tempo no qual cada coordenada é calculada. Os itens seguintes se referem à quantidade de épocas e observações GPS e GLONASS (somente quando o receptor é GNSS) processadas e rejeitadas, e os valores dos resíduos do código e fase para esses sistemas, fornecendo ao usuário uma apreciação da qualidade do equipamento usado para coletar os dados submetidos. Coordenadas estimadas na data do levantamento Seção que fornece as coordenadas estimadas para a época do levantamento, nos sistemas CARTESIANO (XYZ) e ELIPSOIDAL, para os referenciais: SIRGAS e ITRF, além da precisão estimada para um nível de confiança de 95%. Outra informação que é apresentada nesta seção é a diferença entre as coordenadas determinadas em SIRGAS e ITRF. Essas informações são importantes principalmente para observações realizadas no modo ESTÁTICO. Para dados coletados no modo CINEMÁTICO, as coordenadas estimadas são a posição média da trajetória da sessão e o sigma representa a distância média da posição média. Informações sobre o desvio padrão e as correlações entre as componentes latitude, longitude e altitude também são apresentadas nessa seção. Diferenças das coordenadas Nesta seção é apresentada a diferença entre a coordenada estimada e a coordenada inicialmente utilizada no processamento (a priori) obtida do arquivo RINEX. São dois grupos com informações sobre as diferenças e o erro médio quadrático (EMQ) entre as coordenadas estimadas e a priori nos sistemas CARTESIANA e ELIPSOIDAL. Essas informações são importantes principalmente para as observações coletadas no modo ESTÁTICO. No processamento, a diferença entre as coordenadas estimadas (FINAL) e os valores ENCONTRADOS no cabeçalho RINEX, ou estimada na primeira época usando observações de código, podem ser útil para a validação do PPP, quando os dados GNSS foram observados em marcos de controle (marcos com coordenadas conhecidas). O EMQ das diferenças não é muito significativo no processamento estático já que o seu cálculo inclui diferenças de posição obtidas antes da convergência da solução. No processamento dos dados estáticos usando o modo CINEMÁTICO, a diferença apresentada é a média das diferenças entre as coordenadas estimadas e os seus valores iniciais. Quando as coordenadas conhecidas estão no cabeçalho RINEX, o EMQ fornece uma estimativa da dispersão das coordenadas estimadas durante a sessão, a qual indica a precisão do posicionamento cinemático PPP. 72 UNIDADE III │ PROCESSAMENTO DOS DADOS Estimativa do relógio do receptor Fornece a estimativa de fase e deriva do relógio do receptor considerando as constelações GPS e GLONASS relativos ao relógio de referência fornecido nas órbitas IGS ou NRCan. As estimativas de precisão obtidas de um ajuste linear para a estimativa da época do relógio também são fornecidos junto com o EMQ dos resíduos do relógio. As estimativas do relógio são de interesse principalmente para os receptores que utilizam relógios atômicos externos. Tabela de observações rejeitadas Fornece um relatório mais detalhado sobre a quantidade e qualidade das observações do que a apresentada na seção. Neste relatório são apresentadas informações sobre as observações e estatísticas listadas para cada satélite (GPS e GLONASS). Cada linha é iniciada com o número PRN do satélite seguido pelo número de arcos de satélite e épocas processadas. As colunas reportam as rejeições devido a perda de ciclo (SLP), erro do relógio do satélite (CLK), erro da órbita do satélite (EPH), erro do ponto do grid ionosférico (IGP), falha da checagem do resíduo (RES) e outliers (OUT). Finalmente, as últimas 4 colunas fornecem a média (AVG) e o EMQ dos resíduos do CÓDIGO e da FASE. Lista de resíduos rejeitados Informa detalhadamente para cada satélite rastreado, os resíduos rejeitados no processamento e seus valores nas observações de código e fase, além dos valores de tolerância. Arquivo de extensão POS O arquivo de extensão POS é o mais importante para um processamento no modo CINEMÁTICO, pois apresenta um valor de coordenada a cada intervalo de observação registrado pelo receptor. Ele possui várias colunas dentre as quais se destacam: o sistema de referência das coordenadas (fornece somente resultados em SIRGAS2000); identificador do marco; época da observação; número de satélites (NSV); precisão da observação em função da geometria dos satélites (quanto menor o valor do GDOP melhor é a precisão); desvio padrão das observações de código (SDC) e fase (SDP); diferença (em metros) entre a coordenada da época inicial e a coordenada da época observada para a componente latitude (DLAT), longitude (DLON) e altitude (DHGT); erro do relógio (CLK) do receptor (em nano segundos); correção do atraso troposférico 73 PROCESSAMENTO DOS DADOS │ UNIDADE III no zênite (em metros); desvio padrão (em metros) da latitude (SLAT), longitude (SLON) e altitude; desvio padrão do erro do relógio do receptor (SCLK); desvio padrão do atraso troposférico no zênite; latitude (grau, minuto, segundo); longitude (grau, minuto, segundo); altitude em metros. Arquivo de extensão KML O arquivo de extensão KML é utilizado para visualização dos resultados no Google Earth. Em um levantamento realizado no modo ESTÁTICO apenas um ponto é apresentado na imagem do Google, e em um levantamento realizado no modo CINEMÁTICO é apresentado o trajeto do levantamento. Vale ressaltar que a posição do ponto apresentado na imagem do Google Earth pode não coincidir com a sua verdadeira posição, devido à precisão associada à imagem, que em alguns casos pode chegar a dezenas de metros. Ajustamento de uma rede GPS pelo método paramétrico O método Paramétrico é também conhecido como ajustamento de observações indiretas ou como métodos das equações de observações. As observações indiretas, como o próprio nome diz não se processam diretamente sobre as grandezas procuradas ou sobre os parâmetros que se quer conhecer. Elas se vinculam aos parâmetros desconhecidos através de modelos matemáticos, ou seja, é necessária a formulação de equações, para que relacionem os parâmetros às observações. Estas grandezas são geralmente obtidas por medições diretas. Em um método de ajustamento seja ele, paramétrico, condicional ou mesmo combinado, um fator importante que deve ser levado em consideração é o estudo da correlação entre as observações e que estão presentes na matriz variância-covariância. No caso particular de ciências geodésicas, Vanicek e Krakiwsky (1986), afirmam que o modelo matemático relacionando os dados coletados para certos parâmetros desconhecidos é muito bem definido, porque eles são baseados em leis geométricas e simples leis físicas. Nas redes geodésicas obtidas por GPS a análise da matriz variância covariância das observações é importante quando ocorre a rejeiçãodo teste global, pois os desvios padrão contidos nesta matriz podem estar super ou subestimados. Outro fator importante e que pode influenciar na rejeição do teste é a existência de erros grosseiros. Desta forma, neste Caderno de Estudo e Pesquisa será dada maior ênfase para estas causas na ocorrência de rejeição do teste global. 74 UNIDADE IVPOSICIONAMENTO GNSS CAPITULO 1 Métodos de posicionamento GNSS O posicionamento por GNSS pode ser realizado por diferentes métodos e procedimentos. Neste Caderno de Estudo e Pesquisa serão abordados apenas aqueles que proporcionam precisão adequada para serviços de georreferenciamento de imóveis rurais, tanto para o estabelecimento de vértices de referência, quanto para o posicionamento de vértices de limites (artificiais e naturais). Nos próximos tópicos é feita uma breve descrição sobre cada um dos métodos de posicionamento por GNSS, aplicados aos serviços de georreferenciamento de imóveis rurais. Posicionamento relativo No posicionamento relativo, as coordenadas do vértice de interesse são determinadas a partir de um ou mais vértices de coordenadas conhecidas. Neste caso é necessário que dois ou mais receptores GNSS coletem dados simultaneamente, no qual ao menos um dos receptores ocupe um vértice de referência no posicionamento relativo podem se usar as observáveis: fase da onda portadora, pseudodistância ou as duas em conjunto. Sendo que a fase da onda portadora proporciona melhor precisão e por isso ela é a única observável aceita na determinação de coordenadas de vértices de apoio e vértices situados em limites artificiais. O posicionamento relativo utilizando a observável pseudodistância só é permitido para a determinação de coordenadas de vértices situados em limites naturais. Pelo fato de haver várias possibilidades de se executar um posicionamento relativo usando a observável fase da onda portadora, neste documento este tipo de posicionamento foi subdividido em quatro grupos: estático, estático-rápido, semicinemático e cinemático. 75 POSICIONAMENTO GNSS │ UNIDADE IV O posicionamento relativo usando a observável pseudodistância foi tratado como posicionamento relativo a partir do código C/A. Posicionamento relativo estático No posicionamento relativo estático, tanto o(s) receptor(es) do(s) vértice(s) de referência quanto o(s) receptor(es) do(s) vértice(s) de interesse devem permanecer estacionados (estáticos) durante todo o levantamento. Neste método, a sessão de rastreio se estende por um longo período. Posicionamento relativo estático-rápido O posicionamento relativo estático-rápido é similar ao relativo estático, porém, a diferença básica é a duração da sessão de rastreio, que neste caso, em geral é inferior a 20 minutos. Por não haver necessidade de manter o receptor coletando dados no deslocamento entre os vértices de interesse, esse método é uma alternativa para os casos nos quais ocorram obstruções no intervalo entre os vértices de interesse. Posicionamento relativo semicinemático (stop and go) Este método de posicionamento é uma transição entre o estático-rápido e o cinemático. O receptor que ocupa o vértice de interesse permanece estático, porém num tempo de ocupação bastante curto, necessitando coletar dados no deslocamento entre um vértice de interesse e outro. Quanto maior a duração da sessão de levantamento com a coleta de dados íntegros, sem perdas de ciclos, melhor a precisão na determinação de coordenadas. Como é necessário coletar dados no deslocamento entre os vértices de interesse, este método não deve ser usado em locais que possuam muitas obstruções. Como os limites de imóveis rurais geralmente estão situados em locais nessas condições, os profissionais devem ficar atentos quanto à utilização deste método, pois os resultados em termos de precisão podem estar fora dos padrões estabelecidos na NTGIR 3a Edição. Posicionamento relativo cinemático No posicionamento relativo cinemático, enquanto um ou mais receptores estão estacionados no(s) vértice(s) de referência, o(s) receptor(es) que coleta(m) dados dos 76 UNIDADE IV │ POSICIONAMENTO GNSS vértices de interesse permanece(m) em movimento. A cada instante de observação, que coincide com o intervalo de gravação, é determinado um conjunto de coordenadas. Este método é apropriado para o levantamento de limites de imóveis definidos por feições lineares com muita sinuosidade, porém a sua utilização em locais com muitas obstruções é limitada, conforme descrito para o método semicinemático. Posicionamento relativo a partir do código C/A Os diferentes métodos de posicionamento relativo apresentados anteriormente pressupõem a utilização da observável fase da onda portadora. O método contemplado neste tópico refere-se ao posicionamento relativo com a utilização da observável pseudodistância a partir do código C/A e a disponibilidade de coordenadas se dá por meio de pós-processamento. Neste método também há necessidade de um ou mais receptores ocuparem vértices de coordenadas conhecidas enquanto outro(s) coleta(m) dados dos vértices de interesse. Devido a menor precisão proporcionada pela pseudodistância a partir do código C/A, este método não é adequado para a determinação de coordenadas de vértices situados em limites artificiais, sendo aceito apenas na determinação de limites naturais, desde que se alcance valor de precisão dentro dos padrões estabelecidos na NTGIR 3a Edição. RTK E DGPS O conceito de posicionamento pelo RTK (Real Time Kinematic) e DGPS (Differential GPS) baseia-se na transmissão instantânea de dados de correções dos sinais de satélites, do(s) receptor(es) instalado(s) no(s) vértice(s) de referência ao(s) receptor(es) que percorre(m) os vértices de interesse. Desta forma, proporciona o conhecimento instantâneo (tempo real) de coordenadas precisas dos vértices levantados. RTK convencional No modo convencional os dados de correção são transmitidos por meio de um link de rádio do receptor instalado no vértice de referência ao(s) receptore(s) que percorre(m) os vértices de interesse. A solução encontrada é uma linha de base única. Um fator que limita a área de abrangência para a realização de levantamentos por RTK convencional é o alcance de transmissão das ondas de rádio. Basicamente, o alcance máximo é definido em função da potência do rádio e das condições locais em termos de obstáculos físicos. 77 POSICIONAMENTO GNSS │ UNIDADE IV A utilização deste método, para determinação de limites artificiais, está condicionada a solução do vetor das ambiguidades como inteiro (solução fixa). RTK em rede No RTK em rede, ao invés de apenas uma estação de referência, existem várias estações de monitoramento contínuo conectadas a um servidor central, a partir do qual são distribuídos, por meio da Internet, os dados de correção aos receptores móveis Com este método de posicionamento é possível obter mais de um vetor, dependendo do número de estações de referência envolvidas, e com isso efetuar o ajustamento das observações, proporcionando maior precisão e controle. Essa tecnologia se difundiu pela disponibilidade de telefonia celular, do tipo GSM, GPRS e 3G. A limitação de aplicação dessa tecnologia é a disponibilidade de serviços de telefonia celular na área de trabalho, situação comum nas áreas rurais brasileiras. Um serviço de RTK em rede é fornecido gratuitamente pelo IBGE, que disponibiliza dados de correção via protocolo Internet conhecido por Networked Transport of RTCM via Internet Protocol (NTRIP), em formato definido pelo Radio Technical Committee for Maritime Service (RTCM). A possibilidade de se efetuar posicionamento relativo cinemático em tempo real, a partir desse serviço, fica restrita a locais situados próximos às estações de referência da Rede Brasileira de Monitoramento Contínuo dos Sistemas GNSS (RBMC), que disponibilizam esse serviço. Mais informações em: <http://www. ibge.gov.br/home/ geociencias/geodesia/rbmc/ntrip/>.Differential GPS (DGPS) O DGPS tem fundamento análogo ao RTK, porém a observável usada é a pseudodistância a partir do código C/A. Portanto, este método provê precisão inferior ao RTK e sua aplicação nos serviços de georreferenciamento de imóveis rurais fica restrita ao posicionamento dos vértices situados em limites naturais. Posicionamento Por Ponto Preciso (PPP) Com o posicionamento por ponto preciso, as coordenadas do vértice de interesse são determinadas de forma absoluta, portanto, dispensa o uso de receptor instalado sobre um vértice de coordenadas conhecidas. O IBGE disponibiliza um serviço on-line de PPP que processa dados no modo estático e cinemático em <http://www.ppp.ibge.gov.br/ppp.htm>. 78 CAPÍTULO 2 Fontes de erros e processamento de sinal Neste momento serão descritos alguns dos erros contidos no segmento espacial do sistema GNSS (Global Navigation Satellite System) que tem como principais fontes erros relacionados à órbita de navegação, aos relógios dos satélites, à relatividade, ao atraso de ondas e não menos o centro de fase da antena. Erros orbitais As efemérides são informações que são transmitidas frequentemente pelos satélites e funciona como identificação, pois cada satélite transmite sua própria efeméride. Nelas estão contidos parâmetros de informações de um determinado satélite como sua posição, data, hora. As coordenadas dos satélites calculadas a partir das efemérides são fontes de erros, pois todos os processos de ajustamento dos dados dos satélites por mais que seja cuidadoso antes do lançamento a sua orbita de destino é passível de erro, contudo esses erros são propagados até o usuário, erro que é quase repassado diretamente na obtenção de coordenadas por meio de posicionamento no módulo estacionário (absoluto), mas já no posicionamento relativo estes erros são desprezíveis. Porém alguns erros permanecem, assim diminuindo a acurácia do sistema conforme a distância da linha-base. As informações orbitais podem ser obtidas por meio das efemérides que podem ser transmitidas ou pós-processadas, caracterizando-se como precisas. Mas hoje já é possível adotar efemérides preditas pelo IGS (o International GPS Service for Geodynamics). As efemérides transmitidas apresentam uma acurácia na ordem de 1 a 3 m, com disponibilidade de sinal em tempo real, já as efemérides precisas denominadas IGS e IGR apresentam como resultado de um pós-processamento, uma acurácia na casa de 2 a 5 cm, com latência de cerca uma semana e 17 horas. Já as efemérides preditas pelo IGS, denominadas por IGP ficavam disponíveis algumas horas antes do dia que se referia e apresentavam a precisão de cerca 50 cm, mas esta foi substituída pela IGU e seu tempo de latência aumentou e sua precisão também, na ordem de 5 a 10 cm. Erro nos relógios dos satélites Os relógios que constituem geralmente os satélites são atômicos, apesar da precisão conhecida nesses relógios, não acompanham o sistema de tempo associados a eles, 79 POSICIONAMENTO GNSS │ UNIDADE IV aonde a diferença chega ser de no máximo de 1 milissegundo. São monitorados pelo segmento controle, e a diferença entre o sistema e o relógio faz parte das mensagens de navegação em forma de coeficientes de polinômio de segunda ordem, esta técnica e utilizada para manipulação das frequências dos relógios dos satélites. Uma técnica usada no controle da S.A (Selective Availability) era a de manipulação da frequência dos relógios dos satélites, estes atrasos de cerca de 80 nanossegundos (ns) correspondiam em um erro de cerca 24 metros na obtenção das coordenadas. Sendo que antes da S.A ser desativada a função polinominal não conseguia adequar de modo aceitável os erros do relógio no satélite. Bem que para anular os erros dos relógios do satélite são utilizados métodos de posicionamento relativo, que ao formar duplas diferenças os erros dos relógios se anularam. Efeitos da relatividade Os erros de relatividade não são inerentes somente dos satélites e sua órbita, mas também são encontrados na propagação do sinal e nos relógios dos respectivos receptores, como os relógios dos satélites e dos receptores estão em campo gravitacionais diferentes, apresentam uma alteração na velocidade da propagação do sinal, com densidades diferentes as ondas eletromagnéticas têm como característica alterar a forma de sua frequência consequentemente a sua velocidade em meios diferentes. Isso provoca uma alteração entre os relógios do satélite e o receptor. Para atenuação destes erros no segmento espacial, antes dos lançamentos dos satélites é reduzida a frequência nominal nos relógios dos satélites em alguns hertz, porém há presença de erros remanescentes, que podem ser eliminados pelo método de posicionamento relativo. Atraso nas portadoras no hardware do satélite e dos receptores Conhecido como IFB (Interfrequency Biases) e DCB (Differential Code Biases) são erros decorrentes da diferença entre os caminhos percorridos das portadoras L1 e L2 nos hardware dos receptores e dos satélites. No caso dos satélites esses erros são calibrados e compensados durante a fase de teste e introduzida como parte da mensagem de navegação, estes erros são distintos para cada satélite. Já nos receptores existem algumas equações que auxiliam o usuário a compensar esses erros, no caso de utilizar receptores dotados apenas da portadora L1, necessita-se 80 UNIDADE IV │ POSICIONAMENTO GNSS adicionar manualmente o cálculo. Para as portadoras L2 deve exercer multiplicação do erro por uma constante. Esses erros são gerados pela diferença de frequência entre as ondas eletromagnéticas. Centro de fase da antena do satélite Chama-se Centro de Fase Eletrônico (ou simplesmente Centro de Fase) ao ponto observado em uma antena de satélite durante a emissão de sinais podem estar deslocados poucos milímetros do centro mecânico da antena. O IGS disponibiliza um arquivo chamado Antex, que possui correções do centro de fase e dimensões das antenas relacionadas à posição do Ponto de Referência das Antenas (ARP). As antenas devem ser alinhadas com o norte verdadeiro para padronizar as medições em diferentes estudos e de modo que a localização do centro de fase da antena seja modelada corretamente. Esta não coincidência do centro de fase eletrônico (no qual o sinal GPS é efetivamente recebido) com o eixo de simetria (no qual é padronizada a tomada de medição do sinal) é uma característica das antenas GPS que se deve às diferenças construtivas de cada antena. Este deslocamento chama-se offset do centro de fase médio. As variações do centro de fase compreendem uma das principais fontes de erro no sistema de recepção do sinal. A qualidade nos resultados do processamento GPS depende do modelo de antena utilizado no levantamento uma vez que as propriedades do centro de fase eletrônico são diferentes em cada tipo de antena. Processamento das observações e integração ao referencial geodésico O processamento das observações GPS consiste na utilização de modelos matemáticos capazes de relacionar a posição tridimensional de um determinado local com as observações básicas do sistema e as coordenadas tridimensionais dos satélites. Além das coordenadas de interesse, esses modelos permitem que outros parâmetros sejam determinados, como, por exemplo, os referentes à atmosfera. No posicionamento relativo, as coordenadas a serem determinadas estarão referenciadas ao mesmo sistema da estação. Por isso, é de extrema importância que tanto as coordenadas dos satélites quanto a(s) da(s) estação(ões) de referência estejam no mesmo sistema ou em sistemas compatíveis. 81 POSICIONAMENTO GNSS │ UNIDADE IV É um erro muito comum no processamento relativo o usuário utilizar as coordenadas da estação de referência em um sistema diferente das coordenadas dos satélites, principalmente quando se buscam resultados em um sistema de referência regional, pois as coordenadas dos satélites estão em sistemas globais geocêntricos.Devem ser utilizadas como referência para os levantamentos as estações da RBMC e/ou, quando possível, estações das Redes Estaduais GPS que se encontrem próximas à área do levantamento ou outra estação do SGB determinada por GPS. Em qualquer um dos casos é recomendável realizar uma consulta ao BDG para conseguir as informações atualizadas das estações do SGB envolvidas no planejamento. Não devem ser utilizadas de forma alguma estações consideradas clássicas, ou seja, estações cujas coordenadas não foram determinadas com GPS, pois estas podem introduzir erros na determinação das linhas de base. Atualmente, o SGB é definido por um sistema de referência: SIRGAS2000, o qual é consistente com a alta precisão oferecida pelas novas tecnologias de posicionamento. As efemérides contêm informações referentes à posição e ao erro do relógio dos satélites necessários no posicionamento. A precisão dessas informações depende do tipo de efeméride que está. Há basicamente dois tipos de efemérides: precisas e transmitidas, sendo que estas últimas são disponibilizadas diretamente para o receptor no momento do rastreio das observações. Estudo de caso aplicado ao Georreferenciamento de Imóveis Rurais Posicionamento GNSS: Comparação entre coordenadas oficiais de estações da RBMC e as obtidas por PPP e posicionamento relativo e ajustamento Autora: Carolina Collischonn Anais XVII Simpósio Brasileiro de Sensoriamento Remoto - SBSR, João Pessoa-PB, Brasil, 25 a 29 de abril de 2015, INPE Posicionamento está relacionado à determinação da posição de objetos com relação a um referencial específico. O posicionamento pode ser classificado em absoluto, quando as coordenadas estão associadas diretamente ao geocentro, e relativo, no caso em que as coordenadas são determinadas com relação a um referencial materializado por um ou mais vértices com coordenadas conhecidas (MONICO, 2008). Nesse trabalho são utilizados os métodos de posicionamento relativo estático e posicionamento por ponto preciso (PPP), além dos dados da RBMC (Rede Brasileira de monitoramento Contínuo), descritos a seguir. 82 UNIDADE IV │ POSICIONAMENTO GNSS Rede Brasileira de Monitoramento Contínuo Segundo o IBGE (Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística), responsável pela materialização e manutenção da RBMC, esta é composta por 101 estações que possuem, em sua maioria, receptores rastreando satélites GPS (Global Positioning System) e GLONASS (Global Orbiting Navigation Satellite System), enquanto que algumas das estações têm receptores que rastreiam apenas satélites da constelação GPS. Em cada estação há um receptor e uma antena geodésica que coletam as observações do código e da fase das ondas portadores advindas dos satélites GPS ou GLONASS. As coordenadas das estações da RBMC estão referenciadas ao SIRGAS (Sistema de Referência Geocêntrico para as Américas) com precisão de ± 5 milímetros (IBGE). As observações são organizadas em sessões que iniciam às 00h01min e acabam às 24h00min no tempo universal, com intervalo de rastreio de 15 segundos. Estas sessões são organizadas em arquivos diários, que são processados no Centro de Controle da Rede Brasileira de Monitoramento Contínuo dos Sistemas GNSS (Global Navigation Satellite System). Após o processamento os dados são disponibilizados para download na página do IBGE. Além dos dados das observações, o IBGE também disponibiliza as órbitas transmitidas pelos satélites. Posicionamento relativo No posicionamento relativo, a posição de um ponto é determinada com relação à de outro(s), cujas coordenadas são conhecidas. Nesse contexto surge o conceito de linha-base. A linha-base envolve duas estações, podendo ser uma supostamente conhecida e outra a determinar, as duas estações conhecidas, ou ainda, ambas as estações desconhecidas, fazendo parte de uma rede. Os elementos que compõem a linha-base, ou seja, ∆X, ∆Y e ∆Z, são estimados e, ao serem acrescentados às coordenadas da estação-base ou de referência (estação com coordenadas conhecidas), proporcionam as coordenadas da estação desejada. Para realizar o posicionamento relativo o usuário deve dispor de dois ou mais receptores, ou utilizar dados de estações pertencentes a Sistemas de Controle Ativos (SCA), no Brasil tem- se a RBMC. No contexto de posicionamento relativo utilizam-se, em geral, as duplas diferenças (DD) como observáveis fundamentais. Ainda com relação à classificação, o método de posicionamento relativo pode ser estático, estático rápido, semicinemático e cinemático. Adotando uma das observáveis: pseudodistância, fase da onda da portadora, fase da onda da portadora e pseudodistância (MONICO, 2008). O conceito fundamental do posicionamento relativo é que os dois ou mais receptores envolvidos rastreiem, simultaneamente, pelo menos dois satélites comuns. Quando se realizam diferenças entre observáveis coletadas simultaneamente, objetiva-se, sobretudo, reduzir alguns tipos de erros. A observável normalmente 83 POSICIONAMENTO GNSS │ UNIDADE IV adotada no posicionamento relativo estático é a DD da fase de batimento da onda portadora, muito embora possa também se utilizar a DD da pseudodistância, ou ambas. Os casos em que se têm as duas observáveis proporcionam melhores resultados em termos de acurácia (MONICO, 2008). O método de posicionamento relativo estático é muito adotado em posicionamento geodésico, e implica em linhas base com tempos de ocupação acima de 20 minutos. As linhas-base são processadas, podendo ser em softwares comerciais, de forma individual ou levando em conta a correlação entre as várias linhas-base simultâneas de cada sessão. Após, é feito o ajustamento envolvendo todos os resultados de cada linha-base. Posicionamento por ponto preciso O PPP é empregado desde a década de 1990, primeiramente limitando-se a aplicações científicas. Nos últimos anos esta técnica passou a ser empregada mais amplamente, também no Brasil (MATSUOKA, 2009). Principalmente com o surgimento de serviços gratuitos online de processamento com facilidade de acesso e a simplicidade de uso. Segundo Monico (2008), no PPP são utilizadas as observáveis pseudodistância e/ou fase da onda portadora, coletadas por receptores de simples ou de dupla frequência, com efemérides precisas. Para receptores de dupla frequência, deve-se usar como observável no processamento a combinação linear livre dos efeitos da Ionosfera (íon-free). Quando utilizados receptores de simples frequência, devem-se minimizar estes efeitos com emprego de algum modelo da Ionosfera disponível (MATSUOKA, 2009) Ainda segundo Monico (2008), nas efemérides precisas, ou pós-processadas, a órbita (posição) e o erro do relógio (tempo) dos satélites são determinados com alta precisão por algum serviço e disponibilizados por algum meio de comunicação, como por exemplo, a Internet. Essas informações têm sido produzidas e disponibilizadas pelo IGS (International GNSS Service) e centros associados, sem qualquer custo (MATSUOKA, 2009). Atualmente, o IGS produz três tipos de efemérides e correções para o relógio dos satélites denominadas de efemérides IGS, IGR e IGU, cuja descrição detalhada pode ser obtida em Monico (2008). Serviços de PPP são disponibilizados de forma gratuita e de processamento on-line, tais como o JPL, a UNB, o GSD-NRCan (Geodetic Survey Division of Natural Resources of Canada) e, no Brasil, o IBGE. O IBGE-PPP é utilizado nesse trabalho. O resultado do IBGEPPP independe de qualquer ajustamento de rede geodésica e não está associado às realizações ou ajustamentos de rede planimétrica. Deste modo, os resultados obtidos através deste serviço terão uma pequena diferença daqueles disponíveis no Banco de Dados Geodésicos - BDG. 84 UNIDADE IV │ POSICIONAMENTO GNSS Materiais e metodologia Os principais dados e softwares utilizados no trabalho são: » Dados GNSS das estações da RBMC – Rede Brasileirade Monitoramento Contínuo (disponível em: <http://www.ibge.gov.br/home/ geociencias/geodesia/rbmc/rbmc.shtm?c=7>) » Software para processamento de dados GNSS – Topcon Tools v.7.5.1do Departamento de Geodésia da UFRGS (Universidade Federal do Rio Grande do Sul); » Software para computação numérica–Scilab v.4.1.2 (freeware); » IGBE-PPP. A metodologia para o posicionamento relativo consiste em processar os vértices da rede com relação aos pontos de controle (estações oficiais da RBMC do IBGE). Após o processamento e obtidas os resultados das linhas-base, bem como as suas precisões (variâncias e covariâncias), o ajustamento é realizado pelo método paramétrico do MMQ (Método dos Mínimos Quadrados) na forma de injunção relativa para se determinar as coordenadas, bem como, os respectivos desvios- padrão dos vértices da rede, utilizando as linhas-base obtidas no processamento. Após o ajustamento, obtêm-se as coordenadas, com as respectivas precisões, dos vértices da rede geodésica. Em seguida da execução do ajustamento da rede geodésica, faz-se seu controle de qualidade. Na etapa de detecção de possíveis erros grosseiros nas observações e de erros no modelo (funcional e estocástico) realizou-se o teste global do ajustamento. Para o posicionamento por ponto preciso a metodologia consiste em o usuário cadastrado enviar o arquivo do levantamento para o serviço de processamento por ponto preciso do IBGE via internet, no endereço <http://www.ppp.ibge.gov. br/ppp.htm>. Mais informações podem ser obtidas no manual do usuário, na pagina do IBGE, seção geociências. Dados A rede geodésica utilizada nesse trabalho é constituída de nove vértices: PRCV, PRGU, UFPR, SCCH, SCLA, IMBT, RSAL, SMAR, POAL. As estações PRGU, UFPR, SCCH, SCLA, IMBT, RSAL, SMAR são os vértices desconhecidos da rede, cujas coordenadas cartesianas geocêntricas (X, Y, Z) devem ser determinadas. Os arquivos de rastreio das estações contemplam os meses de setembro e outubro de 2013. http://www.ibge.gov.br/home/geociencias/geodesia/rbmc/rbmc.shtm?c=7 http://www.ibge.gov.br/home/geociencias/geodesia/rbmc/rbmc.shtm?c=7 85 POSICIONAMENTO GNSS │ UNIDADE IV As estações POAL (Porto Alegre/RS) e PRCV (Cascavel/PR) são os pontos de controle da rede, considerando as coordenadas oficiais destas estações (no referencial SIRGAS2000, homologadas pelo IBGE) e seus respectivos desvios padrão no processo de ajustamento. Posicionamento relativo No site do IBGE, foram obtidos os arquivos de navegação e de observação de cada estação que compunha a linha-base. Os descritivos das estações também foram obtidos no site do IBGE. A rede foi processada utilizando o software Topcon Tools e foram obtidas as distâncias relativas entre os vértices (∆X, ∆Y e ∆Z), os desvios padrão (σX, σY, σZ) e as correlações entre XY, XZ e YZ. Estes foram convertidos em variâncias e covariâncias. Todos Anais XVII Simpósio Brasileiro de Sensoriamento Remoto - SBSR, João Pessoa-PB, Brasil, 25 a 29 de abril de 2015, INPE 0143 estes dados resultantes do processamento das linhas-base são utilizados no ajustamento da rede, pelo método paramétrico do MMQ. Como descrito anteriormente, a rede geodésica é composta por nove vértices, sendo POAL e PRCV pontos de controle (com coordenadas injuncionadas de forma relativa), totalizando 20 linhas-base (distâncias relativas entre os vértices). O número de observações é 20 X 3 = 60 (componentes ∆X ∆Y ∆Z de cada uma das linhas-base), o número de incógnitas é 7 X 3 = 21 (coordenadas X Y Z dos vértices da rede, incluindo os pontos de controle POAL e PRCV injuncionados) e o número de injunções é 2 X 3 = 6 (coordenadas X Y Z dos pontos de controle POAL e PRCV). Portanto, o número de equações é n = 60 + 6 = 66. Com relação ao vetor das observações (componentes ∆X ∆Y ∆Z de cada uma das 20 linhas-base e as coordenadas X, Y, Z dos pontos de controle POAL e PRCV) sem as injunções, somente as linhas-base, e sua respectiva matriz variância covariância (MVC), com os desvios padrão associados a cada uma das 60 observações se observa que as diferentes linhas-base possuem precisão (desvio padrão) de ordem centimétrica, sendo a média obtida de 4,7 centímetros de desvio padrão para a resultante de todas as linhas-base. Os maiores desvios padrão encontrados nas três coordenadas cartesianas X, Y e Z estão na linha-base RSAL_SCLA, sendo o desvio padrão de 7,9 centímetros na componente X, 6,9 centímetros na componente Y e 4,5 centímetros na componente Z. Esses valores são coerentes, pois é a linha-base com maior distância. O maior valor de desvio padrão médio é de 6,4 centímetros também para a linha-base RSAL_SCLA. As covariâncias entre componentes de diferentes linhas-base foram consideradas nulas. As variâncias e covariâncias das componentes de cada linha-base foram 86 UNIDADE IV │ POSICIONAMENTO GNSS obtidas por meio do posicionamento GNSS relativo, que foi realizado para estimar o valor numérico de suas componentes ∆X ∆Y ∆Z. Assim, a MVC das observações tem estrutura bloco-diagonal 3 X 3. Cada uma das 20 linhas-base possui uma matriz 3 X 3, relativa às variâncias e covariâncias de suas componentes (∆X ∆Y ∆Z). Na MVC ainda constam as variâncias e covariâncias das coordenadas dos pontos de controle injuncionadas de forma relativa no ajustamento. A diferença entre as coordenadas obtidas para os pontos de controle POAL e PRCV e as coordenadas injuncionadas de forma relativa inicialmente para estes no ajustamento da rede está dentro dos valores de desvio-padrão para as coordenadas. Posicionamento por ponto preciso Os dados foram processados no serviço PPP do IBGE. O IBGE-PPP é um serviço on-line para o pós-processamento de dados GPS, esses dados podem ser no modo estático ou cinemático, de receptores de simples ou dupla frequência. O sistema aceita arquivos nos formatos RINEX ou Hatanaka, caso seja mais de um arquivo, devem ser comprimidos. Além disso, são necessários o tipo da antena utilizado no levantamento, conforme identificação adotada pelo IGS (International GNSS Service) e o valor da altura da antena em metros Anais XVII Simpósio Brasileiro de Sensoriamento Remoto - SBSR, João Pessoa-PB, Brasil, 25 a 29 de abril de 2015, INPE 0144 referidos ao plano de referência da antena. Os resultados são informados através de e-mail fornecido pelo usuário, quando este submete os dados para processamento. Este serviço de posicionamento faz uso do aplicativo de processamento CSRS (Canadian Spatial Reference System)-PPP desenvolvido pelo Geodetic Survey Division of Natural Resources of Canada (NRCan). A fim de realizar uma comparação entre o posicionamento relativo e o posicionamento por ponto preciso (PPP), processou-se os arquivos de observação no serviço de PPP do IBGE. Após o processamento, as coordenadas X, Y e Z obtidas pelo PPP comparadas com as coordenadas oficiais contidas nos descritivos do IBGE. Resultados e análises A partir dos resultados obtidos para o PPP e o posicionamento relativo, esses foram comparados com as coordenadas oficiais das estações. Analisando os resultados, verifica-se que com relação à diferença entre as coordenadas obtidos pelo PPP e as que contam nos descritivos da RBMC na 87 POSICIONAMENTO GNSS │ UNIDADE IV componente X essa diferença é da ordem de 2,5 centímetros. A média da diferença em Y é de 2 centímetros. Já as diferenças em Z estão da ordem de 3 centímetros. Com relação ao posicionamento relativo e ajustamento essas diferenças não são da ordem de 2 centímetros para a componente X. Para a componente Y a diferença média foi de 1,2 centímetros e para Z de 1,1 centímetros, sendo que para a estação SCCH, essa diferença para a componente Y ficou muito menor que com relação as outras estações, com cerca de 2 milímetros. E para a componente Z da estação RSAL também, cerca de 3 milímetros. A diferença máxima encontrada entre o PPP e osdescritivos da RBMC foi para a componente Z da estação RSAL, de 8,1 centímetros. E a menor diferença encontrada é para as componentes Z da estação SMAR e Y de RSAL, entre PPP e RBMC, de 1 milímetro. Verifica-se que o valor médio de diferença, em UTM, entre os valores obtidos pelo PPP e os valores das coordenadas oficiais do IBGE foi de aproximadamente 7,9 milímetros, na coordenada Leste e de 13 milímetros na coordenada Norte. Todos os valores de diferença para a coordenada Norte foram da ordem de 5 milímetros, com exceção da estação RSAL cujo valor de diferença é 6,2 centímetros, cerca de dez vezes maior que para as outras estações. Considerações finais Nesse estudo foi realizado um comparativo entre as coordenadas constantes nos descritivos em sete estações da RBMC do IBGE com relação ao PPP realizado nas estações e com relação às coordenadas das mesmas estações obtidos por ajustamento pelo método paramétrico do MMQ. Primeiramente foi feita uma breve revisão sobre RBMC do IBGE, o posicionamento relativo e o PPP. Os dados das estações da RBMC foram apresentados, bem como a rede GNSS utilizada no posicionamento relativo e ajustamento. Análises foram feitas com relação às diferenças entre as coordenadas cartesianas geocêntricas obtidas pelo PPP, ajustamento e as oficiais constantes nos descritivos da RBMC. Após, as coordenadas cartesianas geocêntricas foram convertidas em coordenadas planas UTM e foram feitas análises com relação às diferenças, planimetricamente. Os resultados mostram que a diferença entre os resultados de PPP e as coordenadas oficiais, em média, foi de aproximadamente 2,5 centímetros para a componente X, 1,9 centímetros para a componente Y e 3 centímetros para Z. A maior diferença encontrada foi para a componente Z entre o PPP e os descritivos da RBMC, de 8,1 centímetros, para a estação RSAL. Enquanto que os valores máximos de diferença para X e Y são de 3,3 centímetros para a 88 UNIDADE IV │ POSICIONAMENTO GNSS estação SCLA e de 3,7 centímetros para a estação IMBT, respectivamente. E a menor diferença média encontrada para a componente X, entre PPP e RBMC, de 7 milímetros. Com relação à diferença encontrada entre as coordenadas oficiais do IBGE e do ajustamento realizado verificou-se que para as componentes X, Y e Z, os valores médios foram de aproximadamente 4 centímetros, 3 centímetros e 1,5 centímetros, respectivamente. Com relação às coordenadas planas UTM verificou-se a diferença entre os valores obtidos no ajustamento e os valores das coordenadas oficiais do IBGE de 2 centímetros, na coordenada Leste e de 1 centímetro na coordenada Norte. Entre os valores obtidos pelo PPP e os valores das coordenadas oficiais do IBGE verifica-se que o valor médio de diferença, em UTM foi de aproximadamente 8 milímetros, na coordenada Leste e de 1,3 centímetros na coordenada Norte. Todos os valores de diferença para a coordenada Norte foram da ordem de 5 milímetros, com exceção da estação RSAL cujo valor de diferença é 6,2 centímetros, cerca de dez vezes maior que para as outras estações. Em geral, com relação às coordenadas cartesianas geocêntricas das estações, a diferença, em média, nas componentes X e Y encontrada foi maior entre as coordenadas obtidas no ajustamento e as coordenadas oficiais. Enquanto que a diferença obtida, em média, para a componente Z foi maior entre os resultados do PPP e das coordenadas oficiais do IBGE, cerca de duas vezes maior. Analisando, de forma geral, os resultados para a diferença, planimetricamente, com relação as coordenadas UTM, verifica-se que em Norte a diferença tanto para o PPP quanto para o ajustamento com relação as coordenadas oficiais são de mesma magnitude, em média. Com relação à componente Leste a diferença entre o ajustamento e as coordenadas oficiais é cerca de 2,4 vezes maior, em média, que com relação a diferença entre o PPP e as coordenadas oficiais. Endereço do trabalho completo: <http://www.dsr.inpe.br/sbsr2015/files/p0032.pdf>. 89 Para (não) Finalizar (Análise Preliminar de Sobreposição de Áreas) A partir dos procedimentos metodológicos estudados até aqui, sabemos que como produto do Sistema Global de Navegação por Satélite, tem-se as coordenadas precisas de qualquer ponto do Globo terrestre. Dessa forma é possível obter com precisão cada ponto que irá formar uma poligonal, a qual irá representar os limites de uma determinada propriedade rural ou urbana, o qual é conhecido como vértice. Os limites das propriedades rurais, quase sempre apresentam algum problema referente a sobreposição de sua área com outra área limítrofe. Para isso é possível que se faça uma análise prévia comparando a localização das coordenadas do imóvel em questão, com a localização dos imóveis vizinhos já certificados. Para esse procedimento, basicamente são realizadas 4 etapas, sendo elas: 1ª - Escolha de um software. 2ª - Localização da área do imóvel. 3ª - Aquisição dos arquivos vetoriais referentes aos imóveis vizinhos. 4ª - Análise geoespacial dos arquivos adquiridos. Na primeira etapa que consiste na aquisição de um software para a realização das análises, embora seja comum a utilização de um do tipo topográfico comercial, iremos utilizar um software de GIS gratuito. Esse referido software gratuito refere-se ao QGIS que já está na sua versão 2.16.0 o qual pode ser adquirido pelo endereço eletrônico <www.qgis.org>, seguindo os seguintes passos descritos na ilustração a seguir: 90 PARA (NÃO) FINALIZAR Figura 26. Interface de Instalação QGIS. Fonte: Autor. A figura anterior na qual apresenta o endereço eletrônico para ter acesso ao download do software, apresenta três etapas para esse procedimento, sendo eles: 1. Escolher a opção de realizar download do Quantum Gis. 2. Escolher qual o tipo de sistema operacional que seu computador possui e na sequência pedir pra baixar o instalador. 3. Consiste em clicar no instalador e seguir o procedimento automático de instalação. Após terminar o processo de instalação, serão criados atalhos do software Quantum Gis na área de trabalho. Ao abrir o software, surgirá a interface principal que possui um 91 PARA (NÃO) FINALIZAR conjunto de ícones seguindo um padrão organizado e bastante intuitivo. Esses mesmos conjuntos de ícones podem ser encontrados na barra de ferramentas. A segunda etapa que consiste na localização da área do imóvel, pode ser realizada pelo acesso à página do INCRA <www.incra.gov.br> no qual se deve localizar a opção Acervo Fundiário encontrada na parte inferior da página. A opção acima mencionada irá funcionar com a interface do i3Geo, o qual irá reproduzir todos os lotes rurais do Brasil. Caso já se conheça a localização do imóvel, basta apenas usar a ferramenta de aproximação para se chegar até o referido imóvel, caso não se tenha conhecimento da localização, basta digitar as coordenadas utilizando as seguintes opções: Figura 27. Interface i3Geo. 1 3 4 5 2 Fonte: INCRA. 1. Selecione a opção inserir pontos, no rodapé da tela. 2. Clique na aba digitar. 3. Escolha a projeção e o sistema de referência. 4. Digite as coordenadas. 5. Confirme as coordenadas inseridas. Feito os procedimentos acima elencados, o programa irá apontar para a área desejada. Feito isso, basta abrir as informações dos imóveis desejados para adquirirmos alguns dados de interesse. 92 PARA (NÃO) FINALIZAR Figura 28. Identificação dos Imóveis. 2 1 Fonte: INCRA. 1. Selecione a opção de Identificação. Clique sobre o imóvel desejado. 2. Copie para a área de transferência o Código da Parcela, a qual será utilizada para fazer o download dos arquivos na página do SIGEF. Observe que nas opções da página foram selecionados apenas os imóveis certificados pelo SIGEF, podendo também fazer uso de outras seleções conforme a necessidade de cada trabalho. Feito a cópia do Código da Parcela para área de transferência, basta acessar a página do SIGEF no endereço<www.sigef.incra.br>, escolher a aba consultar. Figura 29. Consulta SIGEF. 1 2 3 4 Fonte: SIGEF. 93 PARA (NÃO) FINALIZAR 1. Na interface de busca do SIGEF, cole o Código da Parcela no campo correspondente. 2. Clique em prosseguir para realizara consulta. 3. Confira o resultado apresentado. 4. Clique na opção Ações para fazer o Download dos arquivos desejados. Após realizar esses procedimentos, a página do SIGEF irá disponibilizar os arquivos vetoriais do imóvel consultado, em diferentes geometrias e formato de arquivos. As opções de geometrias são pontos para os vértices, linha para os limites e área para o polígono do imóvel. Os formatos dos arquivos são do tipo Shapefile, KML e CSV. Escolha a opção Shapefile e a geometria Polígono, conforme ilustrado na figura a seguir, e finalize o download. Figura 30. Download de dados no SIGEF. Fonte: SIGEF. Feito o download dos arquivos necessário, vamos a quarta e última etapa da análise preliminar de sobreposição, fazendo agora o uso do software que instalamos na primeira etapa. Abra o programa pelo ícone QGIS Desktop e observe a sua interface com as mais diversas opções de ferramentas. Todas são bastantes simples de utilizar, bem como são bastante intuitivas. 94 PARA (NÃO) FINALIZAR A figura a seguir, ilustra de forma bastante didática as funções das principais opções de ferramentas do programa. Figura 31. Interface de ferramentas QGIS. Fonte: Autor. Conforme a figura acima apresentada que ilustra a interface principal do QGis, os principais menus são: 1. opção para inserir (importar) arquivos raster (imagem); 2. opção para inserir (importar) arquivos vetoriais (pontos, linhas ou polígonos); 3. ferramenta para arrastar a tela de trabalho; 4. ferramenta para ampliar e diminuir o Zoom na tela de trabalho; 5. ferramenta com opção para voltar a uma ação anterior e avançar; 6. opção para acessar a tabela de atributos com informações dos arquivos em tela; 7. ferramenta para mensurar distâncias, tamanho de área e ângulo. Para realizar a análise geoespacial das áreas dos polígonos referentes aos imóveis rurais, a fim de observar sobreposições, utilize primeiramente a ferramenta do item 2 da figura acima para abrir os arquivos baixados da plataforma do SIGEF. Repita a operação sempre que necessário, conforme a quantidade de arquivos. 95 PARA (NÃO) FINALIZAR Utilize também as ferramentas dos itens 3, 4, 6 e 7 para respectivamente mover a tela com seus elementos, aproximar ou diminuir o zoom, consultar a tabela de atributos e realizar mensurações. Esse pequeno exercício prático para analisar sobreposições, é colocado de forma bastante objetiva para aproximá-los da correlação existente entre todas as temáticas de informações que o curso oferece, bem como para ampliar as visões para a multidisciplinaridade que é o tema de todo o curso. Continue praticando e boa sorte! 96 Referências IBGE. Manual do Usuário Posicionamento Por Ponto Preciso. Diretoria de Geociências, 2009. IBGE. RBMC - Rede Brasileira de Monitoramento Contínuo dos Sistemas GNSS. 2014. Klein, I.; Matsuoka, M.T.; de Souza, S.F.: Análise do serviço on-line de PPP (GDGPS – APPS) para Receptores de Dupla Frequência: um estudo envolvendo dados de estações da RBMC. Gaea - Journal of Geoscience, v. 6, no 2, pp. 90-98, 2010. Klein, I.; Matsuoka, M.T.; de Souza, S.F.: Análise do serviço on-line de PPP (GDGPS – APPS) para Receptores de Dupla Frequência: um estudo envolvendo dados de estações da RBMC. In: Simpósio Brasileiro de Ciências Geodésicas e Tecnologias da Geoinformação, 3., 2010, Recife. Anais...Porto Alegre: UFRGS, 2010. Artigos, pp. 001-007. On-line. ISBN 978-85-63978-00-4. Matsuoka, M.T.; Azambuja, J.L.F.; Souza, S.F. Potencialidades do serviço on-line de Posicionamento por Ponto Preciso (CSRS-PPP) em aplicações geodésicas. Gaea - Journal of Geoscience, v. 5, no 1, pp. 42-49, 2009. Monico, J.F.G. Posicionamento pelo GNSS: Descrição, fundamentos e aplicações. São Paulo: Editora Unesp, 2008, 476 p. Site <http://www.ufpe.br/cgtg/SIMGEOIII/IIISIMGEO_CD/artigos/Cad_Geod_Agrim/ Geodesia%20e%20Agrimensur a/A_216.pdf>. Acesso em: 12 jun. 2014.