Aquisição de dados através do GPS de Navegação Jancerlan G. Rocha Geógrafo e Tecnológo em Geoprocessamento jancerlanrocha@yahoo.com.br

Agenda: etapas do curso TEORIA 1ª Sistemas de Posicionamento Global 2ª A Tecnologia GPS 3ª Introdução à Cartografia 4ª Os Recursos e Funções do GPS de Navegação PRÁTICA 5ª Configuração e Manuseio do Equipamento 6ª Aquisição dos Dados em Campo 7ª Fase de escritório

Sistemas de Posicionameto Global Sistema americano – GPS ou NAVSTAR (composto por 28 satélites). Início em 1973 Sistema russo – GLONASS (composto por 18 satélites). Início em 1982 Sistema Europeu – GALILEU (composto por 2 satélites). Início em 2006 Sistema Global de Navegação – GNSS (composto pela união dos satélites dos sistemas GPS e GLONASS)

Sistema de Posicionamento Global - GPS O GPS (Global Positioning System – Sistema de Posicionamento Global) é um sofisticado sistema eletrônico de navegação, baseado em uma rede de satélites que permite localização instantânea em qualquer ponto da Terra. Seu desenvolvimento iniciou em 1978, tendo sido projetado inicialmente para uso militar dos EUA. Basicamente, o sistema GPS é composto de três partes denominadas segmento espacial, segmento de controle e segmento usuários.

A Tecnologia GPS É constituída por 3 segmentos ou componentes: 1º Segmento Espacial (composto por 28 satélites); 2º Segmento de Controle (Estações Terrestres); 3º Segmento Usuário (Receptores de GPS).

A Tecnologia GPS Segmento Espacial (satélites) Contempla 28 satélites distribuídos em 6 planos orbitais, onde constam 4 satélites; Altura de aproximadamente 20.200 km acima da Terra; Tempo de Revolução 11:58 min.

A Tecnologia GPS Segmento de Controle (estações terrestres) Este controle é feito por uma estação de controle Master localizado no Colorado, nos Estados Unidos, além de outras 5 estações terrestres. O segmento de controle monitora o desempenho total do sistema, corrige posições do satélite e reprograma o sistema com o padrão necessário.

A Tecnologia GPS Segmento Usuário (receptores GPS e a comunidade de usuários) Os receptores GPS convertem os sinais dos satélites em posição, velocidade, e tempo estimado. Quatro satélites, no mínimo, são necessários para calcular as quatro dimensões: x, y, z (posição) e t (tempo)

A Tecnologia GPS Segmento Usuário (receptores GPS e a comunidade de usuários) A posição (x, y, z) pode ser determinada com os valores da distância de três posições diferentes conhecidas pelo método de triangulação. Em teoria, a distância pode ser calculada multiplicando o tempo que o sinal demora a chegar pela velocidade a que este viaja (a velocidade da luz). Método de triangulação

A Tecnologia GPS O princípio da Trilateração 10 Km 25 Km Patos Malta Santa Terezinha O princípio da Trilateração

Determinação da Posição do receptor GPS Para poder calcular sua posição no espaço, em 3 dimensões, um receptor GPS precisa determinar, a partir dos sinais emitidos pelos satélites, as distâncias entre ele e, no mínimo, quatro satélites, e as posições desses satélites. Com isso, através do método da trilateração, o receptor pode obter suas coordenadas geográficas (latitude e longitude) e sua altitude. Com relação a distância satélite-receptor, este é calculado através da duração de propagação do sinal emitido pelo satélite até o receptor x velocidade da luz, ou seja: d=Δt.v luz. Onde Δt – diferença de tempo entre os relógios do receptor e do satélite

Estrutura do sinal dos Satélites Cada satélite transmite um sinal que é recebido pelo receptor, este por sua vez mede o tempo que os sinais demoram a chegar até ele. Multiplicando o tempo medido pela velocidade do sinal (a velocidade da luz), obtemos a distância receptor-satélite, (Distancia= Velocidade x Tempo). A distância pode ser determinada através dos códigos modulados na onda enviada pelo satélite (códigos C/A e P), ou pela integração da fase de batimento da onda portadora (método relativo).

Estrutura do sinal dos Satélites Os sinais transmitidos continuamente pelos satélites são ondas portadoras L. Portadoras L1 (link one) L2 (link two) Frequências 1.575,42 MHz 1.227,60 MHz Comprimento onda 19 cm 24 cm Códigos C/A e P P Mensagem de navegação sim sim (efemérides transmitidas)

Posicionamento pelo Código – GPS de Navegação Aplicações de posicionamento em tempo real (navegação), caracterizando-se pela observação do(s) código(s) C/A (e P), através do cálculo das pseudo-distâncias. Mensagem de navegação ou NAVDATA Tempo no Sistema GPS ( Z count ) Efemérides Correções Clock Saúde Almanaque Parâmetros modelo ionosférico User Range Accuracy – URA

Classificação dos receptores Quanto às Observáveis: C/A C/A e L1 C/A, L1 e L2 C/A, P, L1 e L2 L1 e L2 Quanto ao Usuário: De navegação Topográficos Temáticos Geodésicos Civis Militares Transferência de Tempo

Técnicas de Posicionamento com o sistema GPS APLICAÇÕES OBSERVAÇÃO PRECISÃO (sem S.A.) Ponto Isolado instantâneo Navegação Reconhecimento código C/A (Pseudo-distância) 30 m ´´ código P (Pseudo-distância) 20 m

Erros no Posicionamento GPS Efeito Remoção Diluição da Precisão (DOP) “horário” Efemérides dos satélites diferencial Drift clock do Satélite diferencial Atraso ionosférico diferencial Atraso troposférico diferencial S/A diferencial Multicaminho (multipath) “local da antena” Drift clock do recetor Ruído do receptor Satélites não saudáveis

Degradação da Precisão Existem vários tipos de DOP, podem ser definidos consoante as coordenadas escolhidas. Os DOP mais comuns são: GDOP - degradação da precisão da posição tridimensional e tempo (geometria) PDOP - degradação da precisão da posição tridimensional VDOP - degradação da precisão vertical HDOP – degradação da precisão horizontal

As duas formas da Terra: noções de Cartografia Forma da Terra

Geóide e Elipsóide Elipsóide (elipse rotacionada em torno do eixo menor do Geóide) Modelo matemático que define a superfície da Terra utilizada na Cartografia. Geióde (Superfície de Nível) Superfície de mesmo potencial gravitacional (equipotencial) melhor adaptada ao nível médio do mar global. Altitude Ortométrica h Altitude Elipsoidal H Superfície Terrestre Elipsóide Geóide Ondulação Geoidal N

DATUM O sistema geodésico adotado para referência tanto das efemérides transmitidas quanto das precisas é o World Geodetic System de 1984 (WGS-84). Isto acarreta que os resultados dos posicionamentos realizados com o GPS referem-se a este sistema geodésico, devendo ser transformados para o sistema SAD-69, adotado no Brasil. DATUM PLANIMÉTRICO ou Horizontal (marco): Referenciamento das posições materializado pelo marco geodésico Chuá. DATUM Vertical (Referência de nível – RN): Marégrafo de Imbituba em Santa Catarina.

Noções de Cartografia: Coordenadas Geodésicas Latitude e Longitude LATITUDE: distância angular ao Equador 0º a 90 º para Norte ou Sul Norte: latitudes positivas Sul: latitudes negativas LONGITUDE: afastamanto angular entre um ponto e o meridiano de referência 0º a 180 º para Leste ou Oeste Meridiano de Greenwich

Noções de Cartografia Latitude e Longitude

Noções de Cartografia: Coordenadas Plano-retângulares Sistema de Projeção UTM Globo dividido em 60 fusos Amplitude dos fusos 6º de longitude Latitude da origem 0° (Equador) Coordenadas E (Este) e N (Norte) Falso Norte (translação Norte) 10.000.000 m Falso Este (translação Este) 500.000

Noções de Cartografia

Fuso UTM

Noções de Cartografia Escala Relação entre os elementos representados no mapa e aquelas medidas diretamente sobre a superfície da Terra.

Orientação Os Três Nortes Norte Geográfico (NG) Norte Magnético (NM) orientação do eixo de rotação da Terra Norte Magnético (NM) direção apontada pela agulha da bússola Norte da Quadrícula (NQ) norte da grade de coordenadas UTM

GPS Waypoint é uma posição (x, y, z, t), associada a um nome. O armazenamento do waypoint é comumente chamado de “marcar um ponto”.

GPS Trackpoint é uma posição armazenada em memória, mas sem qualquer nome ou outra referência, apenas as coordenadas x, y, z e t.

GPS Tracklog é um conjunto de trackpoints ordenados em função da coordenada t, ou seja, é uma “trilha” percorrida pelo receptor, onde os pontos estão na mesma ordem em que foram calculados. Alguns receptores podem armazenar um único tracklog, enquanto outros armazenam até uma dezena ou mais.

CONFIGUR PARA USAR GPS Modo de operação Normal – GPS tempo todo ligado Defasagem do fuso horário -03:00- parte do N, NE, SE, parte do Centro Oeste e Sul DATUM SAD-69 (Datum oficial do Brasil WGS84 – Datum do GPS Unidades Métrica

Documentos Cartográficos Sistema de Projeção e sistema de Coordenadas; Meridiano Central que gerou a origem das Coordenadas nas plantas cartográficas; Orientação da planta cartográfica; Tipo de Software utilizado; Tipo de GPS.

Elaboração do Memorial Descritivo Sistema de Projeção e sistema de Coordenadas; Meridiano Central que gerou a origem das Coordenadas nas plantas cartográficas; Orientação da planta cartográfica; Tipo de Software utilizado; Tipo de GPS.

Softwares utilizados no Processo cartográfico Software Microstation Versão 8 (Versão TRIAL); Software TopoEVN CAD Fácil 5.4(Versão TRIAL); Software Auto CAD 2008 (Licenciado para SUDEMA)