Coordenadas geográficas

Latitude é definida em relação ao equador (latitude 0º) e exprime-se pelo ângulo que o paralelo que passa pelo lugar faz com o equador. Este ângulo é medido sobre o meridiano.

Longitude exprime-se pelo ângulo entre o meridiano do lugar e o meridiano de Greenwich. Todos os lugares que se encontram a Este do observatório de Greenwich têm longitude Este (E) e os que se situam a Oeste (W) têm longitude Oeste.

Altitude é o comprimento do segmento vertical compreendido entre o nível médios das águas do mar e o local considerado.

Sistema GPS O que é? É uma constelação de 24 satélites que gravitam em torno da Terra em planos diferentes.

Como é constituído? Este sistema divide-se em três partes designadas por: segmento espacial; segmento de controlo; segmento do utilizador.

Segmento espacial É formado por uma constelação de 24 satélites com as seguintes características: Descrevem órbitas aproximadamente circulares em torno da Terra, a cerca de 22200 km de altitude, dando duas voltas completas por dia ( T=12 h). As órbitas estão contidas em seis planos que fazem 60º entre si .

Segmento espacial Em cada órbita há quatro satélites para que, num dado ponto da Terra, estejam em linha de vista, pelo menos, quatro satélites. Obtêm energia de painéis solares que são constantemente orientados para o sol. Cada satélite possui quatro relógios atómicos cuja precisão é 3 ns (3x10-9 s).

Segmento de controlo É constituído por cinco estações terrestres : quatro fazem a observação dos satélites e a quinta é a estação principal de controlo localizada em Colorado Springs, EUA Estas estações têm como função: Controlar a posição dos satélites, a velocidade e o tempo marcado nos seus relógios. Analisar as condições atmosféricas que introduzem erros no sistema. Efectuar correcções às órbitas e relógios dos satélites através do envio de informação codificada.

segmento do utilizador É constituído pelos receptores GPS e por quem os utiliza. Os receptores GPS são caracterizados por: Receber e descodificar os sinais dos satélites. Poder trocar dados com outros receptores e com computadores. Permitir a quem navega, dispor de mapas detalhados de cidades e endereços úteis, obter a melhor rota até um local desejado, conhecer coordenadas de posição, permitindo elaborar um mapa personalizado.

Sistema GPS Qualquer satélite demora 12h a dar uma volta completa à Terra e emite, a intervalos de tempo de 1 ms, um sinal electromagnético de rádio, diferente de satélite para satélite. As radiações electromagnéticas que transportam os sinais enviados pelos satélites do sistema GPS situam-se na zona das microondas. O aparelho receptor tem capacidade de reconhecer o satélite emissor, de armazenar dados e efectuar cálculos.

Como localizar um ponto à superfície da Terra? Método da TRIANGULAÇÃO É um método geométrico que parte do conhecimento da distância do receptor a um mínimo de 3 satélites situados no seu horizonte.

MÉTODO DA TRIANGULAÇÃO O receptor calcula a distância d1 a um satélite 1. Qualquer receptor colocado sobre uma superfície esférica de raio d1, encontra-se à mesma distância d1 do satélite 1.  

MÉTODO DA TRIANGULAÇÃO O conhecimento da distância d2 a um outro satélite 2 permite dizer que todos os pontos situados numa superfície esférica com esse raio estão à mesma distância d2. Então os pontos situados na circunferência de intersecção das duas superfícies esféricas estão à distância d1 do satélite 1 e à distância d2 do satélite 2.

Considerando um terceiro satélite situado a uma distância d3 do receptor, podemos afirmar que apenas dois pontos do espaço estão nas condições indicadas.   Em geral, um destes pontos ou não se encontra na Terra ou está muito afastado do receptor, o que torna possível, ao efectuar os cálculos eliminar essa solução.

Mas… …utiliza-se ainda um quarto satélite, cujo sinal serve para sincronizar os relógios atómicos altamente precisos que estão a bordo dos satélites e os cronómetros de quartzo menos precisos dos receptores.

Cálculo da distância ao satélite Um satélite envia um sinal num instante t e o receptor recebe o sinal no instante t + Δt O tempo que o sinal demora a percorrer a distância é dado por: Δt = treceptor – tsatélite Qualquer sinal electromagnético propaga-se à velocidade da luz, c = 3 x108 m/s

Em síntese Os satélites informam o receptor das suas localizações, do instante em que é enviada a informação e sincronizam os relógios. O receptor GPS processa a informação recebida, determina a distância a que está de cada um dos três satélites. As distâncias calculadas definem três esferas, cada uma centrada num dos três satélites. A posição do GPS está contida na intersecção das três superfícies esféricas.

Os relógios… A medição do tempo faz-se de forma directa, com relógios e cronómetros. A precisão das medições pode ser muito diferente. Quanto mais preciso for um relógio ou cronómetro menor será o intervalo de tempo que é possível medir . Qualquer tipo de relógio possui duas componentes fundamentais: um mecanismo que produz oscilações regulares; outro que conta as oscilações e as converte para uma unidade de tempo (por exemplo, segundos).

Relógios atómicos de quartzo e mecânicos. Consoante estes osciladores sejam mecânicos, electromecânicos ou atómicos, assim os relógios terão diferentes precisões. A precisão dos relógios depende dos osciladores serem mecânicos, electromecânicos ou atómicos. Certos relógios mecânicos são baseados nas oscilações de um pêndulo. Nos relógios de quartzo, o oscilador baseia-se em oscilações de um cristal de quartzo. Os relógios atómicos baseiam-se na frequência das radiações emitidas, ou absorvidas, por átomos ou moléculas (césio). Os relógios mais precisos são os atómicos e os menos precisos são os de quartzo.