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GPS - GNSS Global Positioning System Global Navigation Satellite System (GPS + GLONASS + GALILEO +...) Curso Básico 20h Noções de Geodésia Cartografia.

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1 GPS - GNSS Global Positioning System Global Navigation Satellite System (GPS + GLONASS + GALILEO +...) Curso Básico 20h Noções de Geodésia Cartografia e GNSS / GPS Prof. Artur Caldas Brandão Escola Politécnica UFBA Salvador-BA 2009

2 Prof. Artur Caldas Brandão Formação: Doutorado em Engenharia / Cadastro Territorial – UFSC Mestrado em Ciências Geodésicas – UFPR – 1996 Engenheiro Agrimensor – EEEM/BA – 1984/87 Técnico em Agrimensura – EMARC-UR – 1982/83 Atividades na UFBA (desde 1992): Departamento de Transportes – Escola Politécnica Laboratório de Geomensura Theodoro Sampaio – LABGEO Mestrado em Engenharia Ambiental Urbana (MEAU) Área de atuação: cadastro territorial - geodésia - topografia - cartografia - GPS mapeamentos - MNT - geoprocessamento - GIS/SIG Instrutor e coordenador de dezenas de cursos de extensão sobre GPS e geotecnologias na UFBA Colaborador da Norma Técnica de Georreferenciamento de Imóveis Rurais (INCRA, 2003) Membro do GT Reforma Cadastral (2008/2009) INCRA/RFB/Universidades(UFPE-UFSC-UFBA) Coordenador PROEXT/MEC/Cidades / UFBA – capacitação em geoprocessamento para prefeituras

3 Como se localizar em qualquer ponto do planeta e em qualquer instante? Desafio ! Antigo problema ! Universidade Federal da Bahia - Escola Politécnica LABGEO - Laboratório de Geomensura Theodoro Sampaio – Prof. Artur Caldas Brandão

4 GPS / GNSS solução atual tem limitações Universidade Federal da Bahia - Escola Politécnica LABGEO - Laboratório de Geomensura Theodoro Sampaio – Prof. Artur Caldas Brandão

5 Perfil da turma GPS Básico Formação acadêmica dos participantes Necessidades em posicionamento e mapeamento Acesso a internet Utilizam GPS: Navegação Topográfico / geodésico Nunca usaram Participaram de curso sobre GPS Expectativas quanto ao curso Universidade Federal da Bahia - Escola Politécnica LABGEO - Laboratório de Geomensura Theodoro Sampaio – Prof. Artur Caldas Brandão

6 NAVSTAR - GPS NAVigation System with Time and Ranging - Global Positioning System GNSS Global Navigation Satellite System (GPS + GLONASS + GALILEO +...) Universidade Federal da Bahia - Escola Politécnica LABGEO - Laboratório de Geomensura Theodoro Sampaio – Prof. Artur Caldas Brandão

7 Universidade Federal da Bahia - Escola Politécnica LABGEO - Laboratório de Geomensura Theodoro Sampaio – Prof. Artur Caldas Brandão CURSO GPS BÁSICO Objetivo: conhecer os fundamentos da Cartografia e da Geodésia, bem como os princípios básicos dos sistemas de posicionamento por satélites, visando o uso adequado de receptores GPS de navegação. Conteúdo: 1 Noções de Cartografia e Geodésia 1.1 Modelos da forma da Terra; 1.2 Sistema Geodésico Brasileiro - SGB; 1.3 Mapeamento e representação cartográfica; 1.4 Escala; 1.5 Incerteza posicional; 1.6 Sistemas de coordenadas; 1.7 Características básicas do sistema de projeção cartográfica UTM; 2- Sistemas de Posicionamento por satélites 2.1 Sistemas de navegação por satélites artificiais: GPS, Glonass, Galileo etc; 2.2 Estrutura do Sistema GPS; 2.3 Tipos de receptores (Navegação e Geodésico); 2.4 Métodos de Posicionamento (Absoluto e Relativo). 3- Atividade prática com receptores GPS de navegação

8 Engenharia de Agrimensura e Cartográfica Topografia Geodésia GPS Laser Scanner

9 O mais antigo mapa conhecido Catal Hjük, Anatólia, Asia, ~6300 a.C. Agrimensura cadastral sacerdotes egípcios (5000 a.C.) Engenharia de Agrimensura e Cartográfica - um pouco de história

10 Engenharia de Agrimensura e Cartográfica - um pouco de história Ajustamento por Mínimos Quadrados 1794 – Gauss Triangulação geodésica de Hannover Agrimensura e cartografia - Brasil

11 Engenharia de Agrimensura e Cartográfica - um pouco de história Base e o primeiro triângulo da rede geodésica na região do Rio Ipanema, vila de Campo Largo (Sorocaba-SP) Trabalho pioneiro no Brasil realizado por Theodoro Sampaio Fonte: Cintra, USP.

12 Sistema de Referência Geodésica Forma da terra Modelo plano Modelo esférico Modelo elipsóidico Universidade Federal da Bahia - Escola Politécnica LABGEO - Laboratório de Geomensura Theodoro Sampaio – Prof. Artur Caldas Brandão

13 Forma da Terra - histórico - concepção esférica Pitágoras ( aC) concepção filosófica - Terra esférica - sólido regular perfeito Aristóteles ( aC) mensiona dimensão da Terra esférica: C  63000km a 84000km - não indica o método Archimedes (~250 aC) mensiona dimensão da Terra esférica: C  47000km a 63000km - não indica o método Eratosthenes ( aC) medição da circunferência terrestre: C  39400km (R  6247km) a 52500km Poseidonius (~100 aC) - C  35000km - observações astronômicas Ptolomeu ( dC) - pai da cartografia - grande influência na Europa C  28350km (R  4512km) I-Hsing (724 dC) - C  56700km (R  9024km) - observações astronômicas Al Mamum (820 dC) - C  39986km (R  6363km) Universidade Federal da Bahia - Escola Politécnica LABGEO - Laboratório de Geomensura Theodoro Sampaio – Prof. Artur Caldas Brandão

14 Forma da Terra - histórico - concepção esférica Eratosthenes ( aC) medição da circunferência terrestre: C  39400km a 52500km Universidade Federal da Bahia - Escola Politécnica LABGEO - Laboratório de Geomensura Theodoro Sampaio – Prof. Artur Caldas Brandão

15 Desenvolvimento cartográfico em nove séculos (VI a.C– III d.C.). Hiparcus ( a.C.), o matemático dos ângulos LATITUDE e LONGITUDE

16 Engenharia de Agrimensura e Cartográfica - um pouco de história Cronômetro H1 – 1735 – 35kg Cronômetro H4 – 1760 – 1,5kg Estabilidade de 5seg em 9 semanas Jonh Harrison – cronômetro marítmo possibilidade para determinar a longitude

17 Forma da Terra - histórico - concepção elipsóidica 1620 Snellius - medição de arco de meridiano - triangulação geodésica Cassini - achatamento equatorial Newton - achatamento polar 1730 Academia de Paris - medição de arco de meridiano próximo do equador (Peru / Equador) R=6376,45km próximo do pólo (Suécia / Finlandia) R=6355,88km Hayford (1909) : raio equatorial - a= m ; raio polar - b= m SAD-69 (1967) : raio equatorial - a= m ; raio polar - b= ,719m Universidade Federal da Bahia - Escola Politécnica LABGEO - Laboratório de Geomensura Theodoro Sampaio – Prof. Artur Caldas Brandão

18  – latitude geodésica (graus) – longitude geodésica (graus) h – altitude elipsoidal (metros) Coordenadas geodésicas espaciais no elipsóide Universidade Federal da Bahia - Escola Politécnica LABGEO - Laboratório de Geomensura Theodoro Sampaio – Prof. Artur Caldas Brandão

19 Engenharia de Agrimensura e Cartográfica - um pouco de história Latitude – altura do pólo elevado Astronomia de posição – esfera celeste

20 Sistema de coordenadas geocêntricas no elipsóide X, Y, Z Coordenadas cartesianas espaciais Origem – centro de massa da Terra Eixos X e Y - plano equatorial Eixo Z - coincide com eixo de rotação Eixo X - passa no meridiano de Greenwich Coordenadas em metros Universidade Federal da Bahia - Escola Politécnica LABGEO - Laboratório de Geomensura Theodoro Sampaio – Prof. Artur Caldas Brandão

21  Cada país ou região, adota um datum geodésico  O SGB adota o SAD-69 (South American Datum of 1969) – topocêntrico, e o SIRGAS - geocêntrico  O sistema GPS adota o “World Geodetic System de 1984” (WGS-84)  SIRGAS WGS-84 – nas aplicações gerais b a DATUM WGS-84 SAD-69 a ,000m ,000m a ,000m ,000m b ,310m ,719m b ,310m ,719m f=(a-b)/a 1/298,257m 1/298,25m Universidade Federal da Bahia - Escola Politécnica LABGEO - Laboratório de Geomensura Theodoro Sampaio – Prof. Artur Caldas Brandão

22 Diferentes modelos matemáticos da forma da Terra (elipsóides) para representar diferentes regiões da superfície terrestre Universidade Federal da Bahia - Escola Politécnica LABGEO - Laboratório de Geomensura Theodoro Sampaio – Prof. Artur Caldas Brandão

23 Variação do valor da latitude de um ponto Universidade Federal da Bahia - Escola Politécnica LABGEO - Laboratório de Geomensura Theodoro Sampaio – Prof. Artur Caldas Brandão

24 Sistema geodésico: Córrego Alegre / Hayford P (E=551567m ; N= m) Sistema geodésico: SAD-69 P (E=551608m ; N= m) Mapa Salvador – escala original 1/ m m P P Universidade Federal da Bahia - Escola Politécnica LABGEO - Laboratório de Geomensura Theodoro Sampaio – Prof. Artur Caldas Brandão

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26 Diferença entre SAD-69 e SIRGAS Universidade Federal da Bahia - Escola Politécnica LABGEO - Laboratório de Geomensura Theodoro Sampaio – Prof. Artur Caldas Brandão

27 Coordenadas plano-retangulares no sistema UTM Marco geodésico MR (Escola Politécnica/UFBA – Salvador-BA) Sistema geodésicoCoordenadas Córrego Alegre (Hayford) N= m E=553134m H=84m SAD-69 N= m E=553177m H=79m WGS-84 / SIRGAS N= m E=553138m H=39m Universidade Federal da Bahia - Escola Politécnica LABGEO - Laboratório de Geomensura Theodoro Sampaio – Prof. Artur Caldas Brandão

28 Sistema Geodésico Brasileiro Antigo - topocêntrico Ponto datum altimétrico em Imbituba-SC Ponto datum planimétrico em Córrego Alegre Superfície de referência: Elipsóide de Hayford a= m b= m Atual - topocêntrico Ponto datum altimétrico em Imbituba-SC Ponto datum planimétrico em Chuá Superfície de referência: Elipsóide SAD-69 a= m b= ,719m Atual – geocêntrico SIRGAS (2000) / WGS-84 Ponto datum altimétrico em Imbituba-SC Superfície de referência: WGS-84 a= m b= ,310m Diferenças nas coordenadas dos diferentes sistemas geodésicos usados no Brasil: Significativo em mapas com Escalas > 1: Universidade Federal da Bahia - Escola Politécnica LABGEO - Laboratório de Geomensura Theodoro Sampaio – Prof. Artur Caldas Brandão

29 Deslocamento da posicão de um ponto devido ao sistema geodésico adotado

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32 Torre BILBY para medição geodésica Fonte: IBGE Universidade Federal da Bahia - Escola Politécnica LABGEO - Laboratório de Geomensura Theodoro Sampaio – Prof. Artur Caldas Brandão

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34 GPS APLICADO AO GERENCIAMENTO DE IMÓVEIS RURAIS Prof. Artur Caldas Brandão - Prof. José Edilton de Andrade Moura Universidade Federal da Bahia - Escola Politécnica - Laboratório de Geomensura

35 Portugal Rede geodésica 1ª ordem Precisão planimétrica: +/- 3cm Precisão altimétrica: +/- 3cm Universidade Federal da Bahia - Escola Politécnica LABGEO - Laboratório de Geomensura Theodoro Sampaio – Prof. Artur Caldas Brandão

36 Projeções cartográficas Problema básico da cartografia: transformar superfície curva superfície de referência esfera - elipsóide Superfície plana superfície de projeção cilindro - cone - plano DISTORÇÕES OS SISTEMAS DE PROJEÇÕES CARTOGRÁFICAS PODEM SER: EQUIVALENTE - mantém a área CONFORME - mantém a forma AFILÁTICO - distorções na forma e na área Universidade Federal da Bahia - Escola Politécnica LABGEO - Laboratório de Geomensura Theodoro Sampaio – Prof. Artur Caldas Brandão

37 Como representar a Terra “esférica”, em mapas planos? Adotar uma superfície de referência (elipsóide) Relação matemática permite transformar a superfície de referência para torná-la plana Estabelecer um sistema de coordenadas plano Universidade Federal da Bahia - Escola Politécnica LABGEO - Laboratório de Geomensura Theodoro Sampaio – Prof. Artur Caldas Brandão

38 Projeções cartográficas Universidade Federal da Bahia - Escola Politécnica LABGEO - Laboratório de Geomensura Theodoro Sampaio – Prof. Artur Caldas Brandão

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40 Sistema de projeção UTM Universidade Federal da Bahia - Escola Politécnica LABGEO - Laboratório de Geomensura Theodoro Sampaio – Prof. Artur Caldas Brandão

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43 Projeção UTM SpSe Fator linear de escala K = Sp / Se Sp: comprimento no plano UTM Se: comprimento no elipsóide Convergência meridiana Fórmula aproximada  =  * sen(  ) ;  = o - Universidade Federal da Bahia - Escola Politécnica LABGEO - Laboratório de Geomensura Theodoro Sampaio – Prof. Artur Caldas Brandão

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45 ProGriD / IBGE Aplicativo p/ transformações de coordenadas Córrego Alegre (1961): latitude / longitude e UTM (E, N). Córrego Alegre ( ): 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). Universidade Federal da Bahia - Escola Politécnica LABGEO - Laboratório de Geomensura Theodoro Sampaio – Prof. Artur Caldas Brandão

46 Exercícios: Localizar marcos geodésicos SICAR – CONDER SICAD – PMS IBGE Cálculos geodésicos Transformações de coordenadas Distâncias e azimutes no plano UTM e no elipsóide Universidade Federal da Bahia - Escola Politécnica LABGEO - Laboratório de Geomensura Theodoro Sampaio – Prof. Artur Caldas Brandão

47 GEORREFERENCIAMENTO AO SISTEMA GEODÉSICO BRASILEIRO Universidade Federal da Bahia - Escola Politécnica LABGEO - Laboratório de Geomensura Theodoro Sampaio – Prof. Artur Caldas Brandão

48 Situação do mapeamento sistemático no Brasil Universidade Federal da Bahia - Escola Politécnica LABGEO - Laboratório de Geomensura Theodoro Sampaio – Prof. Artur Caldas Brandão

49 Como se localizar em qualquer ponto do planeta e em qualquer instante? Desafio ! Antigo problema ! GPS / GNSS solução atual – tem limitações Universidade Federal da Bahia - Escola Politécnica LABGEO - Laboratório de Geomensura Theodoro Sampaio – Prof. Artur Caldas Brandão

50 Geodésia Geodésia Espacial Posicionamento por Satélites O início... 04/10/ SPUTNIK I (primeiro satélite artificial - URSS) TIPOS DE SATÉLITES ARTIFICIAIS: de comunicações meteorológicos estações espaciais imageadores geodésicos / posicionamentos Universidade Federal da Bahia - Escola Politécnica LABGEO - Laboratório de Geomensura Theodoro Sampaio – Prof. Artur Caldas Brandão

51 SISTEMAS DE NAVEGAÇÃO GNSS (Global Navigation Satellite System) NNSS-TRANSIT: marinha USA - desativado NAVSTAR-GPS: USA - em operação GLONASS: Rússia - em operação GALILEO: EU – em desenvolvimento teste em 2007 COMPASS / BEIDOU: China em operação na China geoestacionário Universidade Federal da Bahia - Escola Politécnica LABGEO - Laboratório de Geomensura Theodoro Sampaio – Prof. Artur Caldas Brandão

52 Sobre o GPS... Universidade Federal da Bahia - Escola Politécnica LABGEO - Laboratório de Geomensura Theodoro Sampaio – Prof. Artur Caldas Brandão

53 HISTÓRICO do GPS: primeiros estudos lançamento dos três primeiros satélite Primeiros testes do GPS no Brasil (Amazônia e Bacia de Campos-RJ) SET/ pleno funcionamento do sistema Universidade Federal da Bahia - Escola Politécnica LABGEO - Laboratório de Geomensura Theodoro Sampaio – Prof. Artur Caldas Brandão

54 Posicionamento absoluto Universidade Federal da Bahia - Escola Politécnica LABGEO - Laboratório de Geomensura Theodoro Sampaio – Prof. Artur Caldas Brandão

55 Medição GPS : Pseudo-distância – código GPS de navegação Fase da portadora GPS relativo – topográfico / geodésico Universidade Federal da Bahia - Escola Politécnica LABGEO - Laboratório de Geomensura Theodoro Sampaio – Prof. Artur Caldas Brandão

56 Segmento Espacial constituído pelos satélites GPS: * 21 satélites em operação + 3 satélites reserva (no mínimo) * 6 planos orbitais com 4 satélites cada, sendo i=54,7 graus * altitude da órbita com aproximadamente km * órbitas aproximadamente circulares * período de revolução de 12h siderais * Visibilidade de cada satélite: ~ 5 h * A mesma configuração repete-se 4 minutos antes do próximo dia. * Existem até 4 satélites desativados e disponíveis como “reserva”. * Custo de cada satélite ~ U$ 65 milhões Universidade Federal da Bahia - Escola Politécnica LABGEO - Laboratório de Geomensura Theodoro Sampaio – Prof. Artur Caldas Brandão

57 manter uma escala de tempo bastante precisa; manter uma escala de tempo bastante precisa; emitir sinais ultra-estáveis em freqüência, emitir sinais ultra-estáveis em freqüência, freqüências específicas do sistema L1 = 1575,42 MHz ; L2 = 1227,60 MHz e L5= freqüências específicas do sistema L1 = 1575,42 MHz ; L2 = 1227,60 MHz e L5= MHz receber e armazenar informações provenientes do segmento de controle; receber e armazenar informações provenientes do segmento de controle; efetuar manobras orbitais; efetuar manobras orbitais; efetuar a bordo alguns cálculos; efetuar a bordo alguns cálculos; retransmitir informações (mensagens ao solo). retransmitir informações (mensagens ao solo). Segmento Espacial constituído pelos satélites GPS, com as seguintes funções: Universidade Federal da Bahia - Escola Politécnica LABGEO - Laboratório de Geomensura Theodoro Sampaio – Prof. Artur Caldas Brandão

58 Segmento de Controle Função: operacionalizar o sistema (“Defense Mapping Agency - DMA”) É constituído por 5 estações de controle terrestre, que: registram os sinais GPS; registram os sinais GPS; efetuam medidas meteorológicas e enviam os dados para a estação principal que processa os dados e os transmite para as estações de transmissão efetuam medidas meteorológicas e enviam os dados para a estação principal que processa os dados e os transmite para as estações de transmissão HAWAII COLORADO SPRINGS ASCENCION DIEGO GARCIA KWAJALEIN (Centro Operacional) Universidade Federal da Bahia - Escola Politécnica LABGEO - Laboratório de Geomensura Theodoro Sampaio – Prof. Artur Caldas Brandão

59 Segmento do Usuário Compreende o conjunto de usuários civis e militares do sistema GPS, incluindo : Receptores Receptores Algoritmos Algoritmos Softwares Softwares Técnicas de posicionamento Técnicas de posicionamento Universidade Federal da Bahia - Escola Politécnica LABGEO - Laboratório de Geomensura Theodoro Sampaio – Prof. Artur Caldas Brandão

60 Estrutura do sinal GPS Duas freqüências portadoras L ,42 MHz L ,60 MHz L Mhz – novos satélites a partir de 2008 Duas modulações Dois códigos C/A (Coarse Acquisition Code): Código civil em L1 P (Precise Code): Código de uso restrito Y : código P criptografado - uso militar em L1 e L2

61 Relógios (osciladores atômicos) Os relógios atômicos dos satélites GPS são as fontes das freqüências emitidas (L1 e L2). Os relógios podem ser de quartzo, rubídio, césio ou hidrogênio. Bloco I: dos 10 satélites, 4 portavam osciladores de quartzo, 3 de rubídio e 3 de césio. Bloco II: satélites portando osciladores de césio ou de césio e rubídio. Bloco III: os satélites possivelmente portarão osciladores de hidrogênio. OBS: Tempo transcorrido para perder 1 segundo: Quartzo30 anosRubídio anos Césio anosHidrogênio anos Universidade Federal da Bahia - Escola Politécnica LABGEO - Laboratório de Geomensura Theodoro Sampaio – Prof. Artur Caldas Brandão

62 Navegação GIS Topográfico Geodésico Geodésico Tipos de Receptores GPS Universidade Federal da Bahia - Escola Politécnica LABGEO - Laboratório de Geomensura Theodoro Sampaio – Prof. Artur Caldas Brandão

63 Precisão posicional do GPS absoluto até 02/05/2000: +/- 100m (planimétrico) e +/- 150m (altimétrico) após 02/05/2000: +/- 10m (planimétrico) e +/- 15m (altimétrico) Universidade Federal da Bahia - Escola Politécnica LABGEO - Laboratório de Geomensura Theodoro Sampaio – Prof. Artur Caldas Brandão

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65 Universidade Federal da Bahia - Escola Politécnica LABGEO - Laboratório de Geomensura Theodoro Sampaio – Prof. Artur Caldas Brandão Tipos de erros do GPS na transmissão Erros Dependentes dos Satélites nas efemérides nos relógios dos satélites causados pela variação do centro de fase da antena Erros Dependentes da Antena-Receptor nos relógios dos receptores Ruído do Receptor Erros Dependentes do Meio de Propagação Os atrasos ionosféricos não modelados podem afetar a precisão no posicionamento em até 10 metros

66 Altura dos satélites no horizonte “cut-off-angle” ou ângulo de máscara recomenda-se considerar apenas os satélites localizados 15º acima do horizonte 15º Universidade Federal da Bahia - Escola Politécnica LABGEO - Laboratório de Geomensura Theodoro Sampaio – Prof. Artur Caldas Brandão

67 Coeficiente GDOP (Geometry Dilution of Precision) Indica em escala padronizada, se a geometria espacial dos satélites pode ser considerada boa ou ruim. A melhor disposição espacial é um satélite no zênite e outros igualmente espaçados. GDOP ruim GDOP bom Universidade Federal da Bahia - Escola Politécnica LABGEO - Laboratório de Geomensura Theodoro Sampaio – Prof. Artur Caldas Brandão

68 Aplicações do GPS Monitoramento de Veículos Monitoramento de Veículos Levantamentos Geodésicos Levantamentos Geodésicos Levantamentos Topográficos Levantamentos Topográficos Exploração de Petróleo Exploração de Petróleo Navegação Terrestre Navegação Terrestre Navegação Marítima e Aérea Navegação Marítima e Aérea Mapeamento Mapeamento Hidrografia Hidrografia GIS GIS Reflorestamento Reflorestamento Orientação de Máquinas Orientação de Máquinas Cadastro Cadastro Polícia Polícia Reconhecimento Reconhecimento Caminhadas Caminhadas Geodinâmica Geodinâmica Agricultura de precisão Agricultura de precisão Universidade Federal da Bahia - Escola Politécnica LABGEO - Laboratório de Geomensura Theodoro Sampaio – Prof. Artur Caldas Brandão

69 Universidade Federal da Bahia - Escola Politécnica LABGEO - Laboratório de Geomensura Theodoro Sampaio – Prof. Artur Caldas Brandão

70 Universidade Federal da Bahia - Escola Politécnica LABGEO - Laboratório de Geomensura Theodoro Sampaio – Prof. Artur Caldas Brandão

71 Posicionamento relativo Mapeamento georreferenciado ao Sistema Geodésico Brasileiro Universidade Federal da Bahia - Escola Politécnica LABGEO - Laboratório de Geomensura Theodoro Sampaio – Prof. Artur Caldas Brandão

72 - comprimento de onda F - fase do sinal na onda Medição GPS: Fase da portadora GPS relativo – topográfico / geodésico Universidade Federal da Bahia - Escola Politécnica LABGEO - Laboratório de Geomensura Theodoro Sampaio – Prof. Artur Caldas Brandão

73 Métodos de posicionamento GPS relativo Estático Stop-and-go Cinemático Atividade prática – medições no campo Universidade Federal da Bahia - Escola Politécnica LABGEO - Laboratório de Geomensura Theodoro Sampaio – Prof. Artur Caldas Brandão

74 Medição com GPS no modo relativo Universidade Federal da Bahia - Escola Politécnica LABGEO - Laboratório de Geomensura Theodoro Sampaio – Prof. Artur Caldas Brandão

75 Precisão posicional do GPS relativo métrico (+/- 0,5m a 2m) processamento pelo código centimétrico (+/- 0,5 cm a 50cm) processamento pela fase da portadora L1 milimétrico (0,1mm a 10mm) processamento pela dupla fase das portadoras L1/L2 Universidade Federal da Bahia - Escola Politécnica LABGEO - Laboratório de Geomensura Theodoro Sampaio – Prof. Artur Caldas Brandão

76 Exemplo de medição com GPS – posicionamento relativo Universidade Federal da Bahia - Escola Politécnica LABGEO - Laboratório de Geomensura Theodoro Sampaio – Prof. Artur Caldas Brandão

77 Exemplo de medição com GPS – posicionamento relativo Universidade Federal da Bahia - Escola Politécnica LABGEO - Laboratório de Geomensura Theodoro Sampaio – Prof. Artur Caldas Brandão

78 Exemplo de medição com GPS – posicionamento relativo Universidade Federal da Bahia - Escola Politécnica LABGEO - Laboratório de Geomensura Theodoro Sampaio – Prof. Artur Caldas Brandão

79 Exemplo de medição com GPS – posicionamento relativo Universidade Federal da Bahia - Escola Politécnica LABGEO - Laboratório de Geomensura Theodoro Sampaio – Prof. Artur Caldas Brandão

80 Integração estação total topográfica e GPS Possibilita realizar a medição topográfica e geodésica georreferenciada ao Sistema Geodésico Brasileiro Universidade Federal da Bahia - Escola Politécnica LABGEO - Laboratório de Geomensura Theodoro Sampaio – Prof. Artur Caldas Brandão

81 Universidade Federal da Bahia - Escola Politécnica LABGEO - Laboratório de Geomensura Theodoro Sampaio – Prof. Artur Caldas Brandão

82 IBGE RBMC Rede Brasileira de Monitoramento Contínuo Rede ativa do sistema GPS no Brasil (situação em maio/2009) 60 estações em operação + 11 estações em teste Fonte:

83 SALV 11ª Estação da Rede Brasileira de Monitoramento Contínuo - RBMC (Parceria CONDER/IBGE) Universidade Federal da Bahia - Escola Politécnica LABGEO - Laboratório de Geomensura Theodoro Sampaio – Prof. Artur Caldas Brandão

84 Estação SALV da RBMC Universidade Federal da Bahia - Escola Politécnica LABGEO - Laboratório de Geomensura Theodoro Sampaio – Prof. Artur Caldas Brandão

85 Coordenadas da Estação SALV da RBMC na 1ª realização do SAD 69 para levantamentos na base SICAR/CONDER: Latitude13º00' ''S Longitude38º30' ''W Altitude Ortométrica47,2137 m Altitude Elipsoidal57,893 m N(UTM) ,7049 m E(UTM) ,2906 m Universidade Federal da Bahia - Escola Politécnica LABGEO - Laboratório de Geomensura Theodoro Sampaio – Prof. Artur Caldas Brandão

86 Universidade Federal da Bahia - Escola Politécnica LABGEO - Laboratório de Geomensura Theodoro Sampaio – Prof. Artur Caldas Brandão

87 Estação Salvador Rede GPS Bahia SEI / IBGE Universidade Federal da Bahia - Escola Politécnica LABGEO - Laboratório de Geomensura Theodoro Sampaio – Prof. Artur Caldas Brandão

88 Exercício: Processamento GPS no modo relativo Usando aplicativo específico – Ashtech Solutions Universidade Federal da Bahia - Escola Politécnica LABGEO - Laboratório de Geomensura Theodoro Sampaio – Prof. Artur Caldas Brandão

89 Técnicas de Posicionamento para Tempo Real RTK DGPS RTK: posicionamento relativo que proporciona precisão de poucos cm em aplicações de tempo real DGPS: posicionamento relativo que proporciona precisão decimétrica em tempo real Universidade Federal da Bahia - Escola Politécnica LABGEO - Laboratório de Geomensura Theodoro Sampaio – Prof. Artur Caldas Brandão

90 Serviço RBMC-IP: 26 estações da RBMC participantes – Transmissão de dados via internet Utiliza o protocolo NTRIP - Networked Transport of RTCM via Internet Protocol (Desenvolvido pela Agência Alemã de Geodésia e Cartografia) Possibilitou a integração de dados de diferentes receptores na transmissão em tempo real Distribui qualquer tipo de dado GNSS em fluxo Capacidade para vários usuários simultâneos Acesso aos dados é seguro (usuário não está diretamente conectado ao receptor) Fornece fluxo de dados através de qualquer rede móvel TCP/IP Banda necessária para o envio dos dados é de 0,5 Kbps (DGPS) e 3 Kbps (RTK) por estação Acessível através do endereço: RBMC-IP Rede Brasileira de Monitoramento Contínuo dos Sistemas GNSS em Tempo Real Universidade Federal da Bahia - Escola Politécnica LABGEO - Laboratório de Geomensura Theodoro Sampaio – Prof. Artur Caldas Brandão

91 UFBA – Escola Politécnica – Laboratório de Geomensura – GPS Básico – Brasília-DF – 01 a 03 de junho de 2009 Fonte:

92 Requisitos para utilização do serviço RBMC-IP Usuário deve possuir: Equipamento GPS habilitado para receber correções RTK e/ou DGPS Conexão Internet wireless: através de um celular/modem (GSM, GPRS ou 3G) Notebook, PDA ou celular para a instalação do software NTRIP Client ou receptor moderno que possua conexão wireless via chip GSM e um software Client já instalados. Universidade Federal da Bahia - Escola Politécnica LABGEO - Laboratório de Geomensura Theodoro Sampaio – Prof. Artur Caldas Brandão

93 Cobertura do serviço RBMC-IP (RTK) Fonte: Universidade Federal da Bahia - Escola Politécnica LABGEO - Laboratório de Geomensura Theodoro Sampaio – Prof. Artur Caldas Brandão

94 Cobertura do serviço RBMC-IP (DGPS)Futuro – Plano de Modernização Projeto de Cooperação entre IBGE/Universidade de New Brunswick/CIDA /ABC Disponibilizar correções WADGPS visando atender os posicionamentos em tempo real via link de satélite e/ou Internet, com abrangência com a mesma precisão sobre todo o território nacional Fonte: Universidade Federal da Bahia - Escola Politécnica LABGEO - Laboratório de Geomensura Theodoro Sampaio – Prof. Artur Caldas Brandão

95 Regras do Serviço RBMC-IP Direito de acesso a 3 estações por usuário Identificação e senhas válidos por um período máximo de até 3 meses No período inicial, permissão de 50 acessos simultâneos ao serviço, de forma a preservar o funcionamento do mesmo Software NTRIP Client GNSS Internet Radio Software que deve ser instalado em um notebook ou PDA, para recepção das correções no receptor móvel Disponível em: Universidade Federal da Bahia - Escola Politécnica LABGEO - Laboratório de Geomensura Theodoro Sampaio – Prof. Artur Caldas Brandão

96 Vantagens do serviço RBMC-IP Receptores DGPS/RTK não necessitam de licença especial para utilizar o serviço, somente de conexão à Internet; Modem GSM/GPRS/3G é mais barato que rádio UHF Usuário não necessita manter um receptor GPS como referência Vantagens da RBMC-IP Alcance da Internet é muito maior que o do rádio UHF, o rádio perde sua eficiência com obstruções entre a estação de referência e a estação móvel Tempo de execução dos serviços poderá ser reduzido com a utilização da RBMC-IP, quando comparado com o de outros métodos Universidade Federal da Bahia - Escola Politécnica LABGEO - Laboratório de Geomensura Theodoro Sampaio – Prof. Artur Caldas Brandão

97 Fonte:

98 Datum altimétrico ou vertical superfície de referência para a contagem das altitudes (geóide - superfície equipotencial do nível médio do mar) GEÓIDE do SGB: definido por observações maregráficas na baía de Imbituba, litoral do estado de Santa Catarina Posicionamento altimétrico com GPS: as altitudes (no GPS) são relacionadas ao Elipsóide (Altitude Geométrica) uso de Mapa Geoidal Universidade Federal da Bahia - Escola Politécnica LABGEO - Laboratório de Geomensura Theodoro Sampaio – Prof. Artur Caldas Brandão

99 GPS APLICADO AO GERENCIAMENTO DE IMÓVEIS RURAIS Prof. Artur Caldas Brandão - Prof. José Edilton de Andrade Moura Universidade Federal da Bahia - Escola Politécnica - Laboratório de Geomensura

100 H: altitude ortométrica h: altitude elipsóidica Universidade Federal da Bahia - Escola Politécnica LABGEO - Laboratório de Geomensura Theodoro Sampaio – Prof. Artur Caldas Brandão

101 Universidade Federal da Bahia - Escola Politécnica LABGEO - Laboratório de Geomensura Theodoro Sampaio – Prof. Artur Caldas Brandão

102 Mapa geoidal Determinação da Altura geoidal: N=h-H MAPGEO2004 / IBGE Altura geoidal no Brasil:  varia aproximadamente de -15m a +20m em relação ao SAD-69  varia aproximadamente de -30m a +30m em relação ao SIRGAS2000 Universidade Federal da Bahia - Escola Politécnica LABGEO - Laboratório de Geomensura Theodoro Sampaio – Prof. Artur Caldas Brandão

103 Mapa geoidal Determinação da Altura geoidal: N=h-H Estação SALV da RBMC Altitude Ortométrica: H = 47,2137 m Altitude Elipsoidal: h = 57,893 m Altura Geoidal: N= 10,679 m Universidade Federal da Bahia - Escola Politécnica LABGEO - Laboratório de Geomensura Theodoro Sampaio – Prof. Artur Caldas Brandão

104 Estação SALV da RBMC Altitude Ortométrica: H = 47,2137 m Altitude Elipsoidal (SAD-69) : h = 57,893 m Altura Geoidal (SAD-69): N= + 10,679 m Altitude Elipsoidal (SIRGAS2000) : h = 35,76 m Altura Geoidal (SIRGAS2000): N= - 11,45 m Exercício: Usando aplicativo MAPGEO2004 / IBGE Universidade Federal da Bahia - Escola Politécnica LABGEO - Laboratório de Geomensura Theodoro Sampaio – Prof. Artur Caldas Brandão

105 CONTATOS Prof. Artur Caldas Brandão Curso de Engenharia de Agrimensura e Cartográfica Laboratório de Geomensura Theodoro Sampaio (LABGEO) Escola Politécnica da UFBA Tel / Fax: (71)


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