Aveiro 2002.12.5-61 Sistemas de Referência Europeus: Helena Cristina Ribeiro, Eng.ª. Geógrafo, IGP Jorge Teixeira Pinto, Eng.º. Geógrafo, IGP III Congresso.

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1 Aveiro 2002.12.5-61 Sistemas de Referência Europeus: Helena Cristina Ribeiro, Eng.ª. Geógrafo, IGP Jorge Teixeira Pinto, Eng.º. Geógrafo, IGP III Congresso Nacional de Cartografia e Geodesia Aveiro 2002 ETRS89 e EVRS

2 Aveiro 2002.12.5-6 2 ä ä A necessidade de dotar a Europa de um sistema geodésico de referência único para todo o espaço Europeu não é de hoje. ä Alguns projectos precursores: < < Comissão Geodésica do Báltico (entre guerras); < < European Datum 1950, ED50. Pós-guerra. Ainda hoje utilizado; < < Retrig: European Datum 1979, ED79; < < Retrig: European Datum 1987, ED87 (consagrado em Lisboa). Sistemas Precursores

3 Aveiro 2002.12.5-6 3 ä ä Algumas características desses Sistemas : - - Clássicos 2D (planimetria); - - Redes Nacionais formando blocos estanques; - - Ajustamento dos Blocos Nacionais por blocos de Helmert; - - Problemas de escala e de orientação de difícil modelação; - - Datum excêntrico: primeiro em Potsdam, depois em Munique; - - Ondulações do Geóide e desvios da vertical elevados nos extremos da rede (Portugal, p.ex.) Sistemas Precursores

4 Aveiro 2002.12.5-6 4 ä ä A par da necessidade de construir um sistema único para a “superfície” Europeia, a unificação da altimetria foi/é também uma preocupação maior. ä A Unified European Leveling Network, UELN, desempenhou um papel pioneiro na tentativa de: - sistematizar a informação altimétrica disponibilizada por cada país membro; - promover mais, e melhores, ligações fronteiriças das redes nacionais. Sistemas Precursores

5 Aveiro 2002.12.5-6 5 ä As técnicas espaciais como o VLBI, SLR e LLR, mais o GPS e similares (GLONASS) permitem no início dos anos setenta estabelecer os primeiros Sistemas Convencionais Terrestres. ä Algumas características dos CTS: < Globais; < Geocêntricos; < Relação com os CIS (Sistemas Convencionais Inerciais) bem estabelecida. Sistemas Convencionais Terrestres CIOGreenwich

6 Aveiro 2002.12.5-6 6 ä O Defense Mapping Agency, DMA, dos EUA estabelece em 1984 um CTS para referenciar os satélites GPS. É o World Geodetic System 1984. ä O WGS84 sucede ao WGS72 que estava ligado aos satélites do sistema Transit. ä O segmento de Controlo do sistema NAVSTAR/GPS assenta numa Rede de Estações Permanentes estrategicamente situadas ao longo do Globo (ao longo do Equador). WGS84 e NAVSTAR/GPS

7 Aveiro 2002.12.5-6 7 ä O International GPS Service promove o estabelecimento de uma rede mundial de Estações Permanentes civil; ä Promove o cálculo de órbitas de precisão; ä Promove, conjuntamente com o IERS, a criação dos International Terrestrial Reference Frame; ä Promove o cálculo das coordenadas XYZ+velocidade dessas estações nesse Referencial. IGS

8 Aveiro 2002.12.5-6 8 Estações IGS Cobertura do Globo

9 Aveiro 2002.12.5-6 9 ä äAs EP situam-se na crosta. A crosta terrestre está fragmentada em placas. As placas movem-se. As EP mudam de coordenadas ao longo do tempo. ä äOs NUVEL são modelos de tectónica de placas que permitem estabelecer velocidades para as placas. ä äAs observações nas EP contribuem para melhorar o conhecimento das Placas e dos seus Movimentos. NUVEL

10 Aveiro 2002.12.5-6 10 Placas e Movimento de Placas

11 Aveiro 2002.12.5-6 11 ä ä A EUREF, European Reference Frame, é uma sub- comissão para a Europa da comissão X da AIG, que sucedeu em 1987 à Retrig. ä ä O objectivo da Euref é o estabelecimento e manutenção de um referencial Europeu, usando: ä ä uma rede de estações GPS permanentes - EPN ä ä uma rede Geodésica Europeia de alta precisão, composta por estações de referência resultantes de várias campanhas GPS. ä ä A determinação da rede Vertical Europeia (UELN-Unified European Levelling Network/EVS-European Vertical System) e sua integração na EUVN (European Vertical GPS Reference Network) EUREF

12 Aveiro 2002.12.5-6 12 ä äEm 1989 a EUREF promoveu uma campanha Europeia de Observação GPS, simultânea, por toda a Europa. ä äEm Portugal estacionaram-se dois Vértices Geodésicos de 1ª Ordem da RGN: O Poldra e o Caramulo. ä äEm 1989 muitos dos países Europeus não dispunham ainda de EP. Era o caso de Portugal. ä äO país fica assim, mal, ligado ao ETRS89. ETRS89 ETRS89 Mas afinal o que é o ETRS89 ?

13 Aveiro 2002.12.5-6 13 ä Definition: –The IAG Subcommision for the European Reference Frame, following its Resolution 1 adopted in Firenze meeting in 1990, recommends that the terrestrial reference system to be adopted by EUREF will be coincident with at the epoch 1989.0 and fixed to the stable part of the Eurasian Plate. It will be named European Terrestrial Reference System 89 (ETRS89). –The IAG Subcommision for the European Reference Frame (EUREF), following its Resolution 1 adopted in Firenze meeting in 1990, recommends that the terrestrial reference system to be adopted by EUREF will be coincident with ITRS at the epoch 1989.0 and fixed to the stable part of the Eurasian Plate. It will be named European Terrestrial Reference System 89 (ETRS89). EUROPEAN TERRESTRIAL REFERENCE SYSTEM 89 (ETRS89) O ETRS89 é fixo no Tempo.

14 Aveiro 2002.12.5-6 14 ä ä Definição: – –A EUREF, seguindo a resolução 1 adoptada na reunião de Florença em 1990, recomenda que o Sistema Terrestre de Referência a adoptar pela Euref seja coincidente com o ITRS à época 1989.0 e fixo à parte estável da placa Euroasiática. Denominar-se-á European Terrestrial Reference System 89 (ETRS89). ä ä O ETRS89 é fixo no Tempo. EUROPEAN TERRESTRIAL REFERENCE SYSTEM 89 (ETRS89)

15 Aveiro 2002.12.5-6 15 ä ä Realization ä ä Following its definition, ETRS89 could be realised through several ways, and specifically:   using ITRS realisations: for each frame labelled ITRF yy a corresponding frame in ETRS89 can be computed and labelled ETRF yy.The following ETRF solutions are presently available:   ETRF89 ; ETRF90; ETRF91; ETRF92; ETRF93; ETRF94; ETRF96   ETRF97; ETRF2000   positioning with GPS measurements of a campaign or permanent stations: using recent ITRF yy station coordinates and IGS precise ephemerides following the procedure described in (Boucher and Altamimi, 2001): Postscript version, PDF version.Postscript versionPDF version EUROPEAN TERRESTRIAL REFERENCE SYSTEM 89 (ETRS89)

16 Aveiro 2002.12.5-6 16 ä ä Realização – –Seguindo a sua definição, ETRS89 pode ser realizado de várias maneiras, especificamente:   usando o ITRS: para cada referência (frame) denominada ITRF yy a correspondente referência (frame) ETRS89 pode ser calculada e denominada ETRF yy. Actualmente, estão disponíveis as seguintes soluções ETRF:   ETRF89 ; ETRF90; ETRF91; ETRF92; ETRF93; ETRF94; ETRF96   ETRF97; ETRF2000   Posicionamento com campanhas GPS ou estações GPS permanentes: usando coordenadas de estações em ITRF yy recentes e efemérides precisas IGS segundo o procedimento descrito em (Boucher and Altamimi, 2001): Postscript versão, PDF versão.Postscript versão PDF versão EUROPEAN TERRESTRIAL REFERENCE SYSTEM 89 (ETRS89)

17 Aveiro 2002.12.5-6 17 ä ä Poldra e Caramulo são insuficientes para: – –Garantir uma boa ligação ao ETRS89; – –Permitir uma boa articulação - cálculo de parâmetros de transformação- com os sistemas Geodésicos Nacionais: o Datum Lisboa e o Datum 1973. –IBERIA95 –Em 1995 lançou-se a campanha IBERIA95 para adensar a rede geocêntrica portuguesa e melhorar a sua precisão. ETRS89 em Portugal

18 Aveiro 2002.12.5-6 18 ä ä Objectivos: –ETRS89 –adensar a rede Ibérica de estações ETRS89; – –homogeneizar as redes Portuguesa e Espanhola; – –melhorar a precisão das coordenadas; – –melhorar a ligação aos sistemas nacionais clássicos (para Espanha e para Portugal) ä ä Dois anos depois desta campanha a DS de Geodesia do ex-IPCC envolveu-se numa outra grande campanha internacional, esta a nível Europeu: a EUVN97 IBERIA95

19 Aveiro 2002.12.5-6 19 ä ä Objectivos do European Vertical Network 1997: – ETRS89 –Estabelecer relações fiáveis nos nós fronteiriços e junto aos marégrafos entre a altimetria clássica e a Elipsoidal ETRS89; – –Melhorar a precisão das coordenadas a obter; – ETRS89 –Incrementar o nº de estações Nacionais com coordenadas fiáveis em ETRS89. EUVN97

20 Aveiro 2002.12.5-6 20 ä ä As campanhas atrás referidas(1989; IBERIA95 e EUVN97) permitiram obter um conjunto de estações nacionais com coordenadas ETRS89 fiáveis, formando o Materialização do ETRS89 em Portugal Referencial Nacional ETRS89 de Ordem Zero

21 Aveiro 2002.12.5-6 21 ä A DS de Geodesia do ex-IPCC observou nos anos de 1997 e 1998 toda a rede de 1ª Ordem da RGN com GPS. ä Em 1999 ajustou-se toda essa Rede, incluindo as EP então existentes em ITRF96 ä Em 2000/2001 recalcularam-se todos os vectores GPS e ajustou-se toda a Rede de 1ª Ordem em ETRS89 Materialização do ETRS89 em Portugal (2)

22 Aveiro 2002.12.5-6 22 Ajustamento da Rede de 1ª Ordem em ETRS89 Precisão: Planimétrica= 3 cm Altimétrica= 3 cm

23 Aveiro 2002.12.5-6 23 Parâmetros de Transformação Bursa-Wolf ETRS89  Data Locais unidade:metros, segundos de arco e ppm

24 Aveiro 2002.12.5-6 24 European Vertical Reference System (EVRS) As altitudes associadas ao ETRS89, sistema (quasi) Geocêntrico são Altitudes Elipsóidais Que fazer com os diversos Sistemas de Altitudes OrtométricasNormais Ortométricas e Normais de cada País Europeu? Conceber um Sistema Altimétrico único e válido para toda a Europa; Calcular parâmetros de transformação desse Sistema para cada Sistema Nacional.

25 Aveiro 2002.12.5-6 25 ä ä Altitudes mais utilizadas na Europa: < Ortométricas (Portugal, Espanha,Suiça...) < Normais (França,Alemanha,... < Normais- Ortométricas(Austria, Noruega,…) EVRS

26 Aveiro 2002.12.5-6 26 European Vertical Reference System (EVRS) ä Caracterização –Datum:”Normaal Amsterdams Peil” (NAP) –“gravity potencial differences with respect to NAP or equivalent normal heights ” O EVRS é obtido pelos valores Geopotenciais e as altitudes normais dos pontos nodais das redes EUVN+UELN95/98 em relação ao NAP com a designação EVRF2000. Porquê Altitudes Normais e não Ortométricas?

27 Aveiro 2002.12.5-6 27 European Vertical Reference System (EVRS) C - cota geopotencial; g’ - gravidade média (estimada) entre o ponto no terreno e o geóide;  ’ - gravidade média (calculada) entre o ponto P’ da vertical de P com potencial Normal igual ao Potencial de P, e o elipsóide equipotencial; teórica, entra com latitudes em ETRS89 Altitudes Normais, N, e Ortométricas, H N=C/  ’ H = C/g’ (H=C/g+0,0424H)

28 Aveiro 2002.12.5-6 28 European Vertical Reference System (EVRS) Altitudes Normais (Molodensky) Prós: – não se assume uma densidade para o terreno abaixo de nós para estimar o valor médio de g. –O valor médio de  é calculado por aplicação de fórmulas rigorosas. Contras: –em certas situações a Altitude Normal pode afastar-se significativamente da Ortométrica.

29 Aveiro 2002.12.5-6 29 EVRS Diferenças entre o EVRF2000 e os Sistema Nacionais. Unidades: cm

30 Aveiro 2002.12.5-6 30 Conclusões Actualmente, temos a rede de 1ª ordem, e 40% da rede de 2ª Ordem observada com GPS e com coordenadas ETRS89, permitindo uma fácil integração da nossa rede com as congéneres Europeias. Actualmente, temos a rede de 1ª ordem, e 40% da rede de 2ª Ordem observada com GPS e com coordenadas ETRS89, permitindo uma fácil integração da nossa rede com as congéneres Europeias. Temos 3 EP GPS pertencentes à Rede Euref Temos 3 EP GPS pertencentes à Rede Euref 1 Estação IGS (Ponta Delgada) 1 Estação IGS (Ponta Delgada) A nível do EVRS, ainda não temos as altitudes Normais calculadas. Os pontos de ligação são os 5 pontos da rede EUVN. A nível do EVRS, ainda não temos as altitudes Normais calculadas. Os pontos de ligação são os 5 pontos da rede EUVN.