UNIVERSIDADE REGIONAL DO CARIRI - URCA

CENTRO DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIA - CCT

DEPARTAMENTO DA CONSTRUÇÃO CIVIL

CURSO DE TECNOLOGIA DA CONSTRUÇÃO CIVIL

HABILITAÇÃO EM TOPOGRAFIA E ESTRADAS

TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO

FERNANDO CORREIA LEITE

TRANSPORTE DE COORDENADAS UTILIZANDO A ESTAÇÃO DE

REFERÊNCIA RBMC CRATO - CE

JUAZEIRO DO NORTE-CE

2017

FERNANDO CORREIA LEITE

TRANSPORTE DE COORDENADAS UTILIZANDO A ESTAÇÃO DE REFERÊNCIA

RBMC CRATO - CE

Monografia submetida ao curso de Tecnologia

da Construção Civil com habilitação em

Topografia e Estradas, cursado na URCA -

Universidade Regional do Cariri, para

obtenção do título de Tecnólogo da

Construção Civil com Habilitação em

Topografia e Estradas. Orientador professor

Paulo Ricardo Evangelista de Araújo.

JUAZEIRO DO NORTE-CE

2017

FERNANDO CORREIA LEITE

TRANSPORTE DE COORDENADAS UTILIZANDO A ESTAÇÃO DE REFERÊNCIA

RBMC CRATO - CE

BANCA EXAMINADORA

________________________________________________________________

Prof. Paulo Ricardo Evangelista de Araújo (Orientador)

Universidade Regional do Cariri (URCA)

________________________________________________________________

Prof. Ernandes Venícios de Sousa Silva (Avaliador)

Universidade Regional do Cariri (URCA)

________________________________________________________________

Prof. Dr. Eliakim Martins Araújo (Avaliador)

Universidade Regional do Cariri (URCA)

DATA DE APROVAÇÃO: _____ DE _______________ DE 2017.

A minha esposa Gilvania.

Aos meus pais, Erismar e Josiana.

AGRADECIMENTOS

A Deus, pela dádiva da vida, por ser onipresente em nossas vidas e nos dar a força de

batalhar por nossos ideais, principalmente nos momentos mais difíceis.

Aos meus pais, Erismar e Josiana e a minha esposa Gilvania por todo o empenho e

incentivo na vivência do dia-a-dia, principalmente na parte motivacional, sempre

aconselhando a seguir em frente nos estudos e a persistir nos objetivos que desejamos

alcançar.

Ao Prof. Paulo Ricardo Evangelista de Araújo, por aceitar ser o orientador e ter

apoiado o trabalho desde o desenvolver teórico até a execução prática onde disponibilizou

seus equipamentos e por toda a disponibilidade nos momentos de reunião.

A todos os docentes do Curso de Tecnologia da Construção Civil, pelo empenho e

dedicação em transmitir seus conhecimentos aos alunos e pelo vasto incentivo a carreira dos

futuros profissionais.

RESUMO

Diante à necessidade de obter trabalhos georreferenciados de boa precisão existem vários

métodos de posicionamentos para os receptores do Global Navigation Satellite System -

GNSS. Esta pesquisa enfoca o método relativo estático, onde o tempo de permanência do

receptor no rastreio varia de acordo com o comprimento da linha de base, do tipo de

equipamento e da precisão requerida no transporte de coordenadas. Em métodos relativos é

essencial utilizar coordenadas conhecidas como referência, no presente contexto o ponto

referencial será à estação da Rede Brasileira de Monitoramento Contínuo - RBMC do

município de Crato-CE. O principal objetivo da pesquisa consiste em realizar o transporte de

coordenadas através do método relativo estático, utilizando-se a estação RBMC do município

de Crato - CE, diante desse contexto definiram-se os seguintes objetivos específicos, a)

apresentar os componentes do GNSS, b) coletar os dados do levantamento conforme as

recomendações presentes na literatura, c) realizar o pós-processamento das coordenadas a

partir dos dados da RBMC e d) analisar os resultados dos pós-processamento. A presente

pesquisa foi baseada na literatura citada pelo autor MONICO (2008), pelo Instituto Brasileiro

de Geografia e Estatística - IBGE (2008 e 2017) e pelo Instituto Nacional de Colonização e

Reforma Agrária - INCRA (2013). Na etapa prática, a coleta de dados foi efetivada no

Campus URCA Crajubar, instalando-se o receptor GNSS de marca Hi-Target L1/L2 modelo

V30 sobre um marco de concreto que foi alocado nas proximidades da biblioteca. Alguns dias

após o trabalho de coleta de dados foi efetuado o descarregamento, o pós-processamento e a

obtenção das coordenadas referentes ao ponto mensurado, o detalhamento destas etapas assim

como os resultados alcançados encontram-se apresentados no contexto da presente pesquisa.

Obteve-se como resultado final deste trabalho, coordenadas corrigidas e ajustadas,

percebendo-se com isto a importância e eficácia do método relativo estático em conjunto com

a RBMC que desempenha sua função oferecendo ótimos resultados além de proporcionar

grande praticidade aos seus usuários.

Palavras-chave: Posicionamento Relativo. GNSS. Coordenadas.

LISTA DE ILUSTRAÇÕES

Figura 1 - Esquema da projeção UTM ............................................................................... 18

Figura 2 - Fusos e zonas UTM do território brasileiro ....................................................... 19

Figura 3 - Ilustração da ocorrência de multicaminho ......................................................... 21

Figura 4 – PDOP ................................................................................................................. 21

Figura 5 - Posicionamento Relativo ................................................................................... 24

Figura 6 - Localização das estações da RBMC .................................................................. 28

Figura 7 - Cadastro para download na página do IBGE ..................................................... 30

Figura 8 - Relatório da estação Crato-CE ........................................................................... 31

Figura 9 - Marco de concreto inserido no jardim da biblioteca Campus URCA

Crajubar ............................................................................................................................... 32

Figura 10 - Receptor GNSS, marco de concreto, tripé e boca de lobo ................................ 32

Figura 11 - Instalação do tripé ............................................................................................ 33

Figura 12 - Configurações do equipamento, através da coletora ....................................... 33

Figura 13 - Receptor GNSS efetuando o rastreamento ...................................................... 34

Figura 14 - Pesquisa estação RBMC de Crato-CE ............................................................. 35

Figura 15 - Seleção e consulta da data do levantamento .................................................... 35

Figura 16 - Rinex e descritivo da RBMC de Crato-CE ...................................................... 36

Figura 17 - Criando e predefinindo o projeto Ponto URCA Crajubar no software

GNSS Solutions Versão 3.80 .............................................................................................. 36

Figura 18 - Janela para alteração dos dados da estação com os devidos valores

Ajustados ............................................................................................................................ 38

Figura 19 - Coordenadas ajustadas, levantamento URCA Crajubar .................................. 39

Figura 20 - Visualização das coordenadas no Google Earth Pro ....................................... 40

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 - Precisão do posicionamento relativo em função do tempo da

observação, equipamento e comprimento da linha de base .............................................. 25

Tabela 2 - Precisões das técnicas de posicionamento....................................................... 27

Tabela 3 - Coordenadas UTM disponíveis no arquivo rinex e no descritivo da

estação RBMC de Crato-CE ............................................................................................ 37

Tabela 4 - Altura elipsoidal do arquivo rinex e do descritivo da estação RBMC

de Crato-CE ..................................................................................................................... 38

Tabela 5 - Coordenadas UTM coletadas e ajustadas ponto URCA Crajubar ................... 39

Tabela 6 - Altura elipsoidal do arquivo rinex e ajustada ponto URCA Crajubar ............. 39

LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS

DOP Dilution of Precision

GNSS Global Navigation Satellite Systems

GPS Global Positioning System

IBGE Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística

IGS International GNSS Service

INCRA Instituto Nacional de Colonização e Reforma Agrária

Km Quilômetros

m Metros

PDOP Position Dilution of Precision

RBMC Rede Brasileira De Monitoramento Contínuo

SGB Sistema Geodésico Brasileiro

SIRGAS Sistema de Referência Geocêntrico das Américas

URCA Universidade Regional do Cariri

UTC Universal Coordinated Time

UTM Universal Transversa de Mercator

SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO ....................................................................................................... 10

1.1 Objetivos .................................................................................................................. 12

1.1.1 Objetivo geral .......................................................................................................... 12

1.1.2 Objetivos específicos .............................................................................................. 12

1.2 Justificativa ............................................................................................................ 12

1.3 Problema ................................................................................................................ 13

1.4 Metodologia ............................................................................................................ 13

2 COMPONENTES DO SISTEMA GNSS .............................................................. 14

2.1 Sistema Geodésico de Referência........................................................................... 16

2.2 Sistema de Coordenadas ........................................................................................ 18

2.3 Máscara de Elevação .............................................................................................. 20

2.4 Multicaminho.......................................................................................................... 20

2.5 PDOP ..................................................................................................................... 21

3 TÉCNICAS DE POSICIONAMENTO .................................................................. 22

3.1 Posicionamento Por Ponto ...................................................................................... 23

3.1.1 Posicionamento Por Ponto a partir do Código C/A ............................................... 23

3.1.2 Posicionamento Por Ponto Preciso (PPP) ............................................................... 23

3.2 Posicionamento Relativo ....................................................................................... 23

3.2.1 Posicionamento Relativo Estático ......................................................................... 25

3.2.2 Posicionamento Relativo Estático-rápido ............................................................... 26

3.2.3 Posicionamento Relativo Semicinemático ............................................................. 26

3.2.4 Posicionamento Relativo Cinemático ..................................................................... 26

3.2.5 Rede Brasileira de Monitoramento Contínuo ........................................................ 27

3.2.6 Informações sobre estação RBMC Crato-CE ........................................................ 30

4 PROCEDIMENTO PRÁTICO COM RECEPTOR GNSS ................................... 32

5 PÓS-PROCESSAMENTO DOS DADOS DO LEVANTAMENTO .................... 35

6 RESULTADOS E DISCUSSÕES .......................................................................... 41

7 CONCLUSÃO ........................................................................................................ 42

REFERÊNCIAS .................................................................................................... 44

ANEXO A – RELATÓRIO FINAL GNSS SOLUTIONS VERSÃO 3.80 .......... 45

10

1 INTRODUÇÃO

O posicionamento consiste em alocar algo, sejam limites, estruturas ou pontos

materiais nos devidos lugares para os quais foram determinados, facilitando assim a

localização dos mesmos em um determinado espaço. O presente contexto é baseado na

afirmação do autor Monico (2008) onde o mesmo aborda que:

Posicionar um objeto nada mais é do que lhe atribuir coordenadas. Embora

atualmente esta seja uma tarefa que pode ser realizada com relativa simplicidade,

utilizando-se, por exemplo, satélites artificiais apropriados para esse fim, determinar

a posição foi um dos primeiros problemas científicos que o ser humano procurou

solucionar. O homem sempre esteve interessado em saber onde ele estava; de início

restrito à vizinhança imediata de seu lar, mais tarde o interesse se ampliou para os

locais de comércio e, finalmente, com o desenvolvimento da navegação marítima

praticamente para o mundo todo. (p. 29)

Com o passar do tempo, a necessidade de localização e navegação juntamente com o

desenvolvimento dos meios eletrônicos levaram a criação de sistemas que foram os pioneiros

na obtenção do posicionamento, quanto a isto Op.cit. (2008) cita que:

[...] Com o avanço da eletrônica, alguns sistemas foram desenvolvidos, mas mesmo

assim eles sempre apresentavam algum tipo de problema. Qualquer navegador

provavelmente já deve ter ouvido sobre o Loran (Long-Range Navigation System), o

Decca (Low frequency continous wave phase comparison navigation) e o Omega

(Global low frequency navigation system). Eles são baseados em ondas de rádio. (p.

30)

Conforme Op.cit. (2008, p.30), posteriormente a criação destes sistemas foi elaborado

o NNSS (Navy Navigation Satellite System) trabalhando agora com base em satélites

artificiais e no efeito Doppler, apesar de ser utilizado em posicionamentos o mesmo não

possuía boa precisão, vale ressaltar que este sistema NNSS também era chamado de Transit.

Diante dos problemas encontrados anteriormente, foi desenvolvido na década de 1970 nos

Estados Unidos o NAVSTAR-GPS (Global Positioning System). Op.cit. (2008) afirma que o

mesmo foi o “[...] sistema que revolucionou praticamente todas as atividades que dependiam

da determinação de posições”. (p. 30-1)

O Sistema NAVSTAR-GPS ou somente GPS como é mais conhecido popularmente,

foi inicialmente desenvolvido para fins militares. Conforme Op.cit. (2008, p.31) o mesmo foi

desenvolvido pelo Departamento de Defesa dos Estados Unidos baseado na radio navegação

objetivando ser o sistema de posicionamento utilizado pelas Forças Armadas norte-

americanas. Referente a este contexto Op.cit. (2008) faz a seguinte afirmação:

11

[...] Ele resultou da fusão de dois programas financiados pelo governo norte-

americano para desenvolver um sistema de navegação de abrangência global:

Timation e System 621B, sob responsabilidade da marinha e da força aérea,

respectivamente. (p. 31)

Diante do presente contexto percebe-se que o sistema de posicionamento foi

inicialmente baseado em ondas de rádio sendo utilizado para a navegação marítima, em

seguida foi concebido o NNSS que funcionava agora através de satélites artificiais e

proporcionava posicionamento global mesmo possuindo algumas limitações. Devido a estas

limitações apresentadas pelo NNSS criou-se o NAVSTAR-GPS que foi desenvolvido e

aprimorado para fins militares. Diante das vastas utilidades proporcionadas por esse novo

sistema que inicialmente era restrito ao uso militar, concedeu-se o acesso para o uso civil, de

acordo com isto, Op.cit. (2008) ressalta que:

[...] Em razão da alta acurácia proporcionada pelo sistema e do grande

desenvolvimento da tecnologia envolvida nos receptores GPS, uma grande

comunidade usuária emergiu dos mais variados segmentos da comunidade civil

(navegação, posicionamento geodésico, agricultura, controle de frotas etc.). (p. 31)

Na mesma época da criação do projeto NAVSTAR-GPS foi desenvolvido o sistema

GLONASS (Global Orbiting Navigation Satellite System) pela antiga União Soviética, este

foi outro sistema que inicialmente era restrito ao uso militar e que posteriormente também

passou a ser disponibilizado para a comunidade civil. Alguns anos após a implantação do

GPS e do GLONASS a União Européia criou um sistema para uso civil chamado Galileo, na

sequência a China criou o seu sistema de posicionamento de nome Beidou que também é

muito conhecido por Compass. Desde então todos estes sistemas vêem sendo aperfeiçoados

originando o GNSS (Global Navigation Satellite System).

Diante do avanço da tecnologia existem vários tipos de receptores GNSS, assim como

vários métodos de posicionamento dos mesmos. Dentre essa variedade de métodos será

abordado neste trabalho o transporte de coordenadas através do método relativo estático, onde

as coordenadas de referência serão as da estação da Rede Brasileira de Monitoramento

Contínuo - RBMC do município de Crato-CE. Segundo o Instituto Brasileiro de Geografia e

Estatística - IBGE (2008) e o Instituto Nacional de Colonização e Reforma Agrária - INCRA

(2013), em posicionamentos pelo método relativo é necessário o uso de dois ou mais

receptores GNSS para elaboração do levantamento, sendo que um dos receptores permanece

em um ponto de coordenadas conhecidas e o outro instalado no vértice ou ponto de

coordenadas que ainda serão determinadas. Já em relação à RBMC, o IBGE (2017b) aborda

12

que a principal utilidade desta estação é servir de referencial, ou seja, de oferecer coordenadas

conhecidas, devido a esta peculiaridade da mesma, dispensa-se o uso de um dos equipamentos

instalado em um vértice ou ponto de coordenadas conhecidas, além do mais, os trabalhos

realizados através desse sistema resultam em boas precisões e grande credibilidade.

1.1 Objetivos

1.1.1 Objetivo geral

Realizar o transporte de coordenadas no Campus URCA Crajubar, pelo método

relativo estático através da estação RBMC de Crato-CE, observando o tempo de permanência

do receptor que é relacionado ao comprimento da linha de base, ao tipo de equipamento e a

precisão requerida no levantamento, conforme recomendações do IBGE, apresentando as

etapas e os resultados obtidos neste processo.

1.1.2 Objetivos específicos

Apresentar os componentes do sistema GNSS.

Coletar os dados conforme o tempo de permanência recomendado pelo IBGE.

Realizar o pós-processamento das coordenadas através dos dados da RBMC estação

Crato-CE.

Analisar os resultados do pós-processamento.

1.2 Justificava

Com o notório avanço da construção civil no Brasil e com as recentes tecnologias dos

receptores GNSS é necessário realizar levantamentos topográficos com alta precisão através

do sistema geodésico. O transporte de coordenadas geodésicas é indispensável para estes

levantamentos topográficos, esse processo consiste em determinar a coordenada de uma base

conhecida e a partir desta obter a coordenada de outro ponto, principalmente em trabalhos que

exigem georreferenciamento.

Acredita-se na necessidade de realizar o estudo do transporte de coordenadas a partir

de uma estação RBMC, por ser uma estação de coordenadas conhecidas com boa precisão e

pela sua importante contribuição para o método de posicionamento relativo que é

indispensável em trabalhos vinculados a rede geodésica brasileira.

13

1.3 Problema

Diante da apresentação do presente contexto a problemática desta pesquisa está

centrada na seguinte questão, quais são os resultados de um transporte de coordenadas

realizado através de uma estação RBMC pelo método relativo estático?

1.4 Metodologia

O presente trabalho é desenvolvido e fundamentado através de pesquisas

bibliográficas compostas pela revisão literária sobre o GNSS, sobre os métodos de

posicionamentos dos receptores além de informações sobre a RBMC que é operada pelo

IBGE, com a finalidade de contextualizar a cerca do transporte de coordenadas de acordo com

as recomendações pertinentes a este processo.

A pesquisa é realizada com base no histórico do GNSS abordado pelo autor MONICO

(2008) e nas recomendações do IBGE (2008) e do INCRA (2013) para execução de

levantamentos relativos com receptores GNSS, sendo que a coordenada referencial do

trabalho é a estação RBMC de Crato-CE. Na primeira etapa é efetuada a revisão literária de

acordo com os pressupostos do autor MONICO (2008) referente ao histórico do GNSS e nas

recomendações do IBGE (2008) e INCRA (2013) assim como nas características e finalidades

das estações da RBMC que são citadas pelo IBGE (2017b). Na segunda etapa é desenvolvida

a parte prática do trabalho, através da instalação do receptor GNSS no campus URCA

Crajubar, aguardando o tempo de permanência recomendado pelo IBGE para execuções de

levantamentos relativos, onde o tempo de rastreio é relacionado ao comprimento da linha de

base, ao tipo de equipamento e a precisão requerida no levantamento. Dando continuidade a

etapa prática, é efetuado o pós-processamento para obtenção da coordenada do ponto

levantado em campo, em seguida é realizada a descrição do procedimento prático, assim

como, a exposição dos dados obtidos no levantamento.

14

2 COMPONENTES DO SISTEMA GNSS

O GNSS surgiu a partir da interação dos sistemas de posicionamento GPS,

GLONASS, Galileo e Compass/Beidou. O sistema GPS é baseado na disponibilidade de

satélites artificiais que determinam a localização do usuário em qualquer local do globo

terrestre. Monico (2008) afirma que “A concepção do sistema GPS permite que um usuário,

em qualquer local da superfície terrestre, ou próximo a esta, tenha à sua disposição no mínimo

quatro satélites para serem rastreados.” (p. 32). De acordo com a disponibilidade destes

satélites é possível obter as coordenadas do local onde o usuário do sistema encontra-se em

tempo real. Quanto a isto Op.cit. (2008) cita que:

O principio básico de navegação pelo GPS consiste na medida de distâncias entre o

usuário e quatro satélites. Conhecendo as coordenadas dos satélites em um sistema

de referência apropriado, é possível calcular as coordenadas da antena do usuário no

mesmo sistema de referência dos satélites. Do ponto de vista geométrico, apenas três

distâncias, desde que não pertencentes ao mesmo plano, seriam suficientes. Nesse

caso, o problema se reduziria à solução de um sistema de três equações com três

incógnitas. A quarta medida é necessária por causa do não sincronismo entre os

relógios dos satélites e o do usuário, que adiciona uma incógnita ao problema. (p.

32-3)

Conforme Op.cit. (2008, p.33), em meados do ano de 1985 o sistema de GPS entrou

oficialmente em funcionamento possuindo um total de 24 satélites artificiais em órbita, porém

o posicionamento já era utilizado desde 1983. Posteriormente foram adicionados mais

satélites ao sistema, Op.cit. (2008, p.33), afirma que “[...] No final de 2005, 29 satélites

estavam operacionais e, em junho de 2007, havia trinta satélites.” Este sistema é dividido em

três partes principais, com relação a isto Op.cit. (2008) enfatiza que:

O GPS consiste de três segmentos principais: Espacial, Controle e de Usuários.

Enquanto o primeiro está associado com a constelação dos satélites e seus sinais, o

de Controle monitora e faz a devida manutenção do sistema. O sistema de Usuários

do GPS é abrangente e continua a se ampliar. (p. 34)

Um sistema bastante similar ao GPS é o sistema russo de posicionamento que possui o

nome GLONASS, o mesmo foi desenvolvido em meados do ano de 1970, segundo Op.cit.

(2008, p.34) ele foi criado para obter informações de tempo, posicionamento e velocidade

com abrangência global, sendo concebido inicialmente para fins militares onde

posteriormente o governo russo disponibilizou para uso civil. No final do ano de 1995 o

sistema tornou-se inteiramente operacional com um total de 24 satélites em sua constelação.

15

Devido a problemas de manutenção a constelação do GLONASS teve uma grande diminuição

no número de satélites operantes, Op.cit. (2008) faz a seguinte afirmação:

[...] No fim de 2005 a constelação contava com apenas doze satélites e em alguns

períodos esse número foi até menor. Por exemplo, no fim de 2006, apenas dez

satélites estavam operacionais. Deve-se considerar, porém, que três satélites

lançados no Natal de 2006 ainda não tinham entrado em operação naquele momento.

(p. 34)

Outro aspecto que é muito similar ao GPS refere-se aos segmentos principais, neste contexto

Op.cit. (2008) enfatiza que: “Da mesma forma que o GPS, o GLONASS é composto de três

segmentos, sendo o segmento de usuários muito menor que o do GPS.” (p. 35)

Outro sistema que compõe o GNSS é o sistema europeu conhecido por Galileo, o

mesmo foi criado diretamente para o uso civil diferentemente do GPS e do GLONASS que

eram inicialmente sistemas militares, segundo Op.cit. (2008, p.35) a motivação para a

implantação deste sistema foi devido aos europeus não serem permitidos de utilizar o sistema

GPS, no período de 1998 a 1999 foram desenvolvidos vários estudos para implantação da

constelação de satélites artificiais, referente a este contexto Op.cit. (2008) ressalta que:

Em junho de 1999, baseado nos trabalhos anteriores realizados pelo Fórum Europeu

do GNSS, o Ministério dos Transportes Europeu concordou com a fase de definição

desse sistema, denominado Galileo, que é a contribuição europeia para o GNSS.

Este será um sistema aberto e global, com controle civil, que deverá ser

completamente compatível com o GPS (e, provavelmente, com o GLONASS), mas

independente. (p. 35)

Conforme Op.cit. (2008, p.35) os aspectos estruturais e as características de implantação do

sistema foram estabelecidos no período de 1999 a 2002, onde foram realizados estudos sobre

o aspecto estrutural e o conjunto espacial do sistema Galileo. Esta etapa de estudos foi de

grande relevância para a concepção e implantação do mesmo. De acordo com a procedência

do projeto Op.cit. (2008) afirma que:

Em seguida, com aprovação da continuidade do Galileo em 26 de março de 2003,

teve início a fase de desenvolvimento do sistema, em que estão o planejamento e a

validação do Galileo. Essa fase deve consolidar os requisitos iniciais, o

desenvolvimento dos satélites e as componentes do terreno, bem como a validação

dos satélites em órbita. O primeiro satélite experimental foi lançado em dezembro de

2005 e denominado GIOVE (Galileo In-Orbit Validation Element) A. O lançamento

do segundo estava previsto para 2007. Os primeiros quatro satélites operacionais, de

um total de trinta, devem ser lançados em 2008 para validação final dos segmentos

espacial e terrestre. Os demais satélites operacionais devem ser lançados na fase de

implementação do sistema, por um consórcio privado, momento em que o sistema

deverá alcançar a capacidade operacional. A fase operacional, na qual os serviços

16

serão oferecidos e a manutenção do sistema iniciada, deve ter início em 2011 (COM,

2006). (p. 35-6)

Referente ao sistema chinês Compass/Beidou que é mais um dos integrantes do GNSS

é válido mencionar conforme Op.cit. (2008, p. 36) que no dia 11 de abril de 2007 a China

realizou o lançamento do quinto satélite para compor a constelação do seu sistema de

posicionamento. Com início em 1983 o sistema Compass/Beidou inicialmente foi utilizado

em órbitas geoestacionárias, diante disto Op.cit. (2008) faz a seguinte afirmação:

[...] O primeiro satélite foi lançado em 2000 e a expectativa é que por volta de 2008

o sistema esteja pronto para serviços de navegação na China e em regiões vizinhas.

E, gradualmente, poderá tornar-se um sistema global. (p. 36-7)

Posteriormente a China lançará mais satélites em órbita para aprimorar o sistema de

posicionamento Compass, diante deste contexto Op.cit. (2008) ressalta que:

A partir das informações disponíveis atualmente, a china deverá lançar uma série de

satélites para criar o sistema Compass Navigation Satellite System, que diferirá um

pouco dos demais. Enquanto GPS, Galileo e GLONASS utilizam satélites de órbitas

médias, o Beidou (ou Compass) deverá posicionar cinco de seus satélites em órbitas

geoestacionárias, tendo os demais (por volta de trinta) órbitas similares às dos

GNSS. (p. 37)

As últimas atualizações referentes ao número total de satélites de posicionamento em

órbita são citadas pelo Instituto GEOeduc em sua página on-line no dia 06 de Abril de 2015,

onde mesmo afirma que:

Com os lançamentos realizados na semana passada, a “constelação” do sistema

russo Glonass agora possui 28 satélites, sendo 24 operacionais. Já o GPS conta com

32 veículos em órbita, com 30 operacionais. Por sua vez, o sistema europeu Galileo

chegou a 8 satélites, com 4 operacionais e o chinês Beidou já possui 17, sendo 16

operacionais.

2.1 Sistema Geodésico de Referência

É a representação da superfície terrestre por meio de uma imagem, que servirá de

referência para determinar o posicionamento. Referente a este assunto o IBGE (2017a) cita

que o mesmo, é o:

Sistema de referência composto por uma figura geométrica representativa da

superfície terrestre, posicionada no espaço, permitindo a localização única de cada

ponto da superfície em função de suas coordenadas tridimensionais, e materializado

17

por uma rede de estações geodésicas. Coordenadas, como latitude, longitude e

altitude, necessitam de um sistema geodésico de referência para sua determinação.

Atualmente o sistema de referência utilizado no Brasil é o SIRGAS2000 (Sistema de

Referência Geocêntrico para as Américas) quanto a esse sistema o IBGE (2017a) afirma que:

Desde 25 de fevereiro de 2015, o SIRGAS2000 (Sistema de Referência Geocêntrico

para as Américas) é o único sistema geodésico de referência oficialmente adotado no

Brasil. Entre 25 de fevereiro de 2005 e 25 de fevereiro de 2015, admitia-se o uso,

além do SIRGAS2000, dos referenciais SAD 69 (South American Datum 1969) e

Córrego Alegre. O emprego de outros sistemas que não possuam respaldo em lei,

pode provocar inconsistências e imprecisões na combinação de diferentes bases de

dados georreferenciadas.

Diferentemente dos sistemas SAD 69 e Córrego Alegre (CA) que possuem como referenciais

a superfície terrestre, o referencial do SIRGAS2000 é em relação ao centro de massa do

planeta, no que diz respeito a isto o IBGE (2017a) explica que:

São sistemas de concepção diferente. Enquanto a definição/orientação do CA/SAD

69 é topocêntrica, ou seja, o ponto de origem e orientação está na superfície

terrestre, a definição/orientação do SIRGAS2000 é geocêntrica. Isto significa que

esse sistema adota um referencial que tem a origem dos seus três eixos cartesianos

localizada no centro de massa da Terra. Além disso, as redes de referência que

materializam esses sistemas foram determinadas com técnicas de posicionamento

diferentes. Enquanto que no caso do CA e SAD 69 foram utilizadas basicamente

técnicas clássicas (triangulação e poligonação), no SIRGAS2000 foram empregados

os sistemas globais de navegação (posicionamento) por satélites – GNSS.

Uma das principais vantagens de utilizar o sistema de referência SIRGAS2000 que foi

definido o oficial do país, é a sua ligação direta ao GNSS, ou seja, ao utilizar esta referência o

posicionamento já será vinculado a rede geodésica global. O IBGE (2017a) esclarece que:

Adotando-se o referencial geocêntrico, é possível fazer uso direto da tecnologia

GNSS (Global Navigation Satellite Systems, ou Sistemas Globais de Navegação por

Satélites), importante ferramenta para a atualização de mapas, nas obras e atividades

de infraestrutura no país, controle de frota de empresas transportadoras, navegação

aérea, marítima e terrestre em tempo real. O SIRGAS2000 permite o alcance de uma

maior precisão no mapeamento do território brasileiro e, consequentemente, no seu

ordenamento, bem como na demarcação de suas fronteiras. Além disso, a adoção

desse sistema na América Latina tem contribuído para o fim de uma série de

problemas de discrepância entre as coordenadas obtidas com o uso dos sistemas

GNSS (especialmente GPS e GLONASS nos dias de hoje) e aquelas extraídas dos

mapas utilizados anteriormente no continente.

18

2.2 Sistema de Coordenadas

No que se refere a posicionamento é possível utilizar dois tipos de sistemas de

coordenadas, sendo um de coordenadas geográficas que são identificadas por unidades de

medida angular, ou seja, grau (°), minuto (‘) e segundo (‘’), complementada pela abreviação

N ou S para os hemisfério norte e sul respectivamente e pela abreviação E para leste (East) ou

W para oeste (West), já o outro sistema refere-se a coordenadas planas que utilizam valores

lineares, esse sistema baseia-se na projeção UTM (Universal Transversa de Mercator), esta

projeção é cilíndrica e recebe o nome de transversa devido ao eixo do cilindro secante

encontrar-se no plano do equador, é utilizada internacionalmente em representações da

superfície terrestre, porém é limitada pelas latitudes 80° S e 84° N diferentemente das

geográficas que podem ser utilizadas em qualquer ponto do globo. A figura 1 representa este

sistema de projeção.

Figura 1. Esquema da projeção UTM1.

Fonte: DOMINGUES, 2017.

No sistema de coordenadas geográficas a latitude origina-se no equador 0° e pode

variar até 90° em direção ao pólo norte ou ao pólo sul, sendo que as do hemisfério norte

recebem o sinal positivo e as do sul sinal negativo. Em relação a longitude a origem da

mesma situa-se no meridiano de Greenwich sendo 0° neste ponto, sua medição é realizada na

direção leste ou oeste prevalecendo a mais próxima, variando de 0 a 180 graus, onde as

longitudes a oeste da origem são negativas e a leste positivas. Na projeção UTM o cilindro

1 Disponível em:

<https://edisciplinas.usp.br/pluginfile.php/3187586/mod_resource/content/1/Orienta%C3%A7%C3%A3o_C

oordenadas_%20UTM.pdf>. Data de Acesso 20 de Agosto de 2017.

19

transverso secante é dividido e numerado de 1 a 60, cada um dos 60 fusos possuem 6° de

longitude, sua origem é a 180° do meridiano de Greenwich que também pode ser chamado de

antimeridiano de Greenwich, tomando-se o pólo norte como referencial a contagem dos fusos

é efetuada no sentido anti-horário, além dos fusos a projeção UTM também é dividida em

zonas ou faixas que possuem 4° de latitude a partir do equador sendo para o hemisfério norte

ou para o hemisfério sul, essas zonas são representadas pelas letras do alfabeto. Na projeção

UTM a latitude possui o valor 10.000.000 m no equador sendo que no hemisfério sul os

valores decrescem em direção ao pólo sul já no hemisfério norte os valores são crescentes e

iniciam de 0 m logo após a linha do equador até 10.000.000 m em direção ao pólo norte, já na

longitude o valor atribuído a cada meridiano central é 500.000 m onde os valores são

crescentes a leste e decrescentes a oeste do meridiano central. As coordenadas neste sistema

são indicadas pelas letras N (North) representando a latitude e pela letra E (East)

representando a longitude.

O Brasil possui um total de 8 fusos UTM, o sistema UTM brasileiro abrange os fusos

de numeração 18, 19, 20, 21, 22, 23 24 e 25. Percebe-se que o fuso a ser utilizado no presente

trabalho é o de número 24 e a zona de letra M, pois o mesmo abrange o estado do Ceará. A

figura 2 ilustra os fusos e zonas presentes no território brasileiro.

Figura 2. Fusos e zonas UTM do território brasileiro.

20

2.3 Máscara de Elevação

Este tópico refere-se a uma configuração tanto no receptor GNSS quanto no software

de pós-processamento, a mesma determina o ângulo de corte que elimina os sinais ruidosos de

satélites que estejam muito próximos a linha do horizonte, a máscara de elevação com um

ângulo menor provoca uma coleta de sinais com ruídos, já um ângulo maior elimina sinais de

vários satélites prejudicando a qualidade do ponto, o ângulo ideal deve está configurado em

torno de 15º.

2.4 Multicaminho

O multicaminho é um efeito muito conhecido na recepção dos sinais emitidos pelos

satélites, ao instalar um receptor GNSS próximo de objetos e/ou superfícies refletoras o

mesmo passa a receber um sinal direto seguido de um sinal refletido, ambos são captados pela

antena do receptor afetando a acurácia do levantamento, referente a isto tem-se o seguinte

trecho afirmado pelo autor Monico (2008):

O efeito provocado pelo multicaminhamento do sinal é bem descrito pelo próprio

nome. O receptor pode, em algumas circunstâncias, receber, além do sinal que chega

diretamente à antena, sinais refletidos em superfícies vizinhas a ela, como

construções, carros, árvores, massa d’água, cercas etc. (p. 221)

O efeito do multicaminho é ilustrado na figura 3, vale ressaltar que é de grande importância

ter precaução no que diz respeito ao local escolhido para instalação do receptor assim como a

utilização de algumas técnicas especiais com intuito de reduzir ao máximo este efeito, já que

o mesmo não pode ser totalmente eliminado. Segundo os autores Polezel; Souza; Monico

(2004, p.3) existem algumas técnicas que mitigam o efeito do multicaminho, essas técnicas

são as seguintes: Planejamento das observações, Antenas especiais, Processamento espacial

de várias antenas, Calibração da estação e Coleta de dados por maior período de tempo.

Dentre essa variedade de técnicas será aplicada neste trabalho a técnica da coleta de dados por

maior período de tempo, com a finalidade de diminuir o efeito do multicaminho.

21

Figura 3. Ilustração da ocorrência de multicaminho.

Fonte: MONICO, 2008, p.223.

2.5 PDOP

A qualidade do posicionamento depende muito da geometria em que os satélites

encontram-se dispostos acima do receptor GNSS, essa característica é chamada de DOP

(Dilution of Precision) que em português significa diluição da precisão. Diante da diversidade

de tipos de DOP, o mais importante no âmbito de posicionamento é o PDOP (Position

Dilution of Precision), que em português significa diluição da precisão da posição. Quanto ao

PDOP o IBGE (2008), afirma que:

O PDOP é o DOP para posicionamento tridimensional. Vale ressaltar que, quanto

menor o seu valor, melhor a precisão esperada. Em termos práticos, o PDOP está

relacionado com o inverso do volume do sólido formado entre as antenas do

receptor e dos satélites sendo rastreados, onde volumes maiores proporcionam

PDOP menores. (p. 7)

A figura 4 demonstra a disposição dos satélites e o PDOP de cada situação.

Figura 4. PDOP.

Fonte: IBGE, 2008, p. 7.

22

3 TÉCNICAS DE POSICIONAMENTO

De acordo com o IBGE (2008, p.6) existem diferentes técnicas de posicionamento e

variáveis nas quais resultam em diferentes precisões que abrangem dos milímetros aos metros.

O processo de posicionamento é realizado com embasamento na fase de batimento da onda

portadora e/ou da pseudodistância, sendo que a medida da fase da onda portadora é utilizada

em posicionamentos que requerem precisões milimétricas, já a pseudodistância é utilizada

onde a exigência da precisão do trabalho pode ser dada em metros. Devido a isto existem

diferentes tipos de receptores, conforme a necessidade da precisão requerida pode ser

utilizado receptor de navegação, receptor topográfico ou receptor geodésico. A principal

diferença entre eles é a capacidade de rastreamento dos dados dos satélites, pois mesmo os

dados sendo comum a todos eles, a tecnologia do equipamento, implicará na capacidade de

obtenção desses dados. Enquanto um receptor de navegação rastreia apenas a pseudodistância,

um geodésico tem a capacidade de rastrear a fase das portadoras L1/L2, ou seja, são

receptores de dupla freqüência que conseguem obter precisões milimétricas no

posicionamento. Como visto anteriormente a tecnologia empregada na construção do

equipamento resulta em precisões distintas, porém, outro aspecto que influencia diretamente

na precisão do levantamento é a técnica de posicionamento utilizada na obtenção das

coordenadas. Em relação ao movimento da antena na execução do levantamento, o

posicionamento pode ser considerado estático ou cinemático, no estático o equipamento

permanece imóvel durante o tempo de rastreio das coordenadas, já no cinemático é permitido

o deslocamento do equipamento durante o levantamento. No que se refere à obtenção das

coordenadas do ponto, existe o resultado em tempo real, ou seja, coordenada obtida no ato do

levantamento e o pós-processado, onde a coordenada do ponto é obtida após a manipulação

dos dados através de softwares específicos para tal finalidade. Outro aspecto que difere o tipo

de posicionamento são as coordenadas referenciais, em levantamentos onde há

disponibilidade de coordenadas conhecidas servindo como estação referencial, tem-se um

posicionamento relativo, porém, quando não há disponível uma estação de referência o

mesmo é denominado posicionamento por ponto. As técnicas de posicionamento existentes

são: Posicionamento por Ponto a partir do Código C/A, Posicionamento por Ponto Preciso,

Posicionamento Relativo Estático, Posicionamento Relativo Estático-rápido, Posicionamento

Relativo Semicinemático e Posicionamento Relativo Cinemático.

23

3.1 Posicionamento por Ponto

Este tipo de posicionamento é realizado com o uso de apenas um receptor, o mesmo

também pode ser chamado de posicionamento absoluto e encontra-se dividido em dois

métodos, um destes métodos é o posicionamento por ponto a partir do código C/A onde o

referencial é determinado pelas efemérides transmitidas já o outro método consiste no

posicionamento por ponto preciso (PPP) sendo baseado nas efemérides produzidas.

3.1.1 Posicionamento por Ponto a partir do Código C/A

Segundo o IBGE (2008, p.7), neste tipo de posicionamento são utilizadas as

efemérides transmitidas pelos satélites e a partir destas são obtidas informações tais como as

coordenadas e o erro dos relógios dos satélites. Já as coordenadas e o erro do relógio do

receptor são originados a partir do processamento de informações do código C/A enviado por

no mínimo quatro satélites.

3.1.2 Posicionamento por Ponto Preciso (PPP)

O PPP consiste em outro método de posicionamento por ponto onde as coordenadas

são obtidas de maneira absoluta, ou seja, não dependem de uma referência de coordenadas

conhecidas. Neste método as coordenadas são determinadas pelas efemérides produzidas pelo

IGS (International GNSS Service), que são as órbitas e erro dos relógios dos satélites.

Referente ao PPP o INCRA (2013) afirma que “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”. (p.13)

3.2 Posicionamento Relativo

Segundo o INCRA (2013, p.7) as coordenadas neste tipo de posicionamento são

obtidas de um referencial materializado de um ou mais pontos que já possuem coordenadas

estabelecidas, em posicionamentos relativos é necessário que um dos dois receptores

desempenhe a função de estação base, ou seja, permaneça estacionado sobre o ponto de

coordenadas conhecidas, conforme o demonstrado na figura 5.

24

Figura 5- Posicionamento Relativo.

Fonte: INCRA, 2013, p. 8.

Diante do contexto apresentado anteriormente, a utilização desta técnica de

posicionamento, requer equipamentos receptores que consigam receber os dados de fase

disponibilizados pelos satélites.

A fase de batimento da onda portadora é indispensável para se conseguir resultados

precisos com esta técnica de posicionamento. No entanto, a pseudodistância pode

ser utilizada conjuntamente com a fase ou, até mesmo, isoladamente. (IBGE, 2008,

p. 9)

Ainda com base nas informações do texto, vale ressaltar que geralmente são utilizados

dois equipamentos, um permanece como base e outro atua na função móvel, onde o móvel

depende das informações da base. “O princípio básico desta técnica de posicionamento é

minimizar as fontes de erro através da diferença entre observações recebidas simultaneamente

por receptores que ocupam duas estações.” (IBGE, 2008, p. 9).

Devido às inúmeras condições e possibilidades ligadas ao posicionamento, os

resultados podem ser os mais variados possíveis.

Há uma dificuldade muito grande em definir valores que representem a precisão do

posicionamento geodésico com GPS, tendo em vista todas as variáveis que

influenciam essa precisão. Neste sentido vários pesquisadores vêm trabalhando para

definir de forma mais confiável e realística possível os valores para a precisão

posicional em função do comprimento da linha de base, do tempo de observação e

do tipo de equipamento utilizado (L1 e L1/L2). Entretanto, devido às dificuldades

em determinar esses valores de forma homogênea, ainda não há resultados

definitivos que expressem as relações entre essas variáveis e a precisão. (IBGE,

2008, p.11)

Com base neste contexto, o IBGE (2008, p.11), apresenta uma tabela relacionando variáveis

como: o comprimento da linha de base, o tempo de permanência e o tipo de equipamento

25

utilizado, com isto têm-se a noção de como proceder de forma adequada, conforme a real

necessidade do levantamento. A tabela 1 apresenta a relação das variáveis e o resultado

obtido.

Tabela 1. Precisão do posicionamento relativo em função do tempo da observação, equipamento e

comprimento da linha de base.

Linha de

Base

Tempo de

observação

Equipamento

Utilizado

Precisão

00 – 05 Km 05 – 10 min L1 ou L1/L2 5 – 10 mm + 1 ppm

05 – 10 Km 10 – 15 min L1 ou L1/L2 5 – 10 mm + 1 ppm

10 – 20 Km 10 – 30 min L1 ou L1/L2 5 – 10 mm + 1 ppm

20 – 50 Km 02 – 03 hr L1/L2 5 mm + 1 ppm

50 – 100 Km mínimo. 03 hr L1/L2 5 mm + 1 ppm

>100 Km mínimo. 04 hr L1/L2 5 mm + 1 ppm

Fonte: IBGE, 2008, p. 11.

3.2.1 Posicionamento Relativo Estático

Conforme o IBGE (2008, p.9-10), neste tipo de posicionamento, os receptores devem

permanecer estacionados durante todo o levantamento, o equipamento da base permanece no

ponto de coordenadas conhecidas e o equipamento móvel no vértice de coordenadas a serem

determinadas, o tempo de permanência possui duração de alguns minutos a até varias horas,

essa variação do tempo de permanência no rastreio depende do comprimento da linha de base,

do tipo de equipamento e da precisão requerida. Quanto a isto o IBGE (2008) considera que,

Levantamentos realizados em linha de base com comprimento inferior a 10 km,

cujos receptores estejam estacionados em locais onde não haja ocorrência de

obstrução e sob condições ionosféricas favoráveis, 20 minutos são suficientes para

se conseguir solução das ambiguidades com receptores de simples frequência. Esta

situação se modifica conforme as condições de localização das estações e com o

comprimento da linha de base. No caso de linhas de base maiores que 10 km

recomenda-se a utilização de receptores de dupla freqüência, bem como a utilização

de efemérides e do erro do relógio do IGS. (p.10)

26

3.2.2 Posicionamento Relativo Estático-rápido

Essa técnica utiliza o mesmo princípio do método relativo estático, diferindo apenas

no tempo de permanecia da coleta de dados, quanto a esta técnica o INCRA (2013) aborda

que “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.” (p. 9). Sua vantagem consiste na produtividade e no desligamento do equipamento

móvel durante os intervalos entre os vértices, o INCRA (2013) cita que “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 onde ocorram obstruções no intervalo

entre os vértices de interesse.” (p. 9)

3.2.3 Posicionamento Relativo Semicinemático

Possui muita similaridade com o método estático-rápido, porém a diferença básica

consiste no tempo de permanência do rastreio de cada vértice ou ponto. Neste método o

equipamento deve permanecer ligado durante todo o trabalho, diferentemente do estático-

rápido que permite o desligamento entre as estações. No que diz respeito a este método o

INCRA (2013) afirma o seguinte trecho:

Este método de posicionamento é uma transição 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 interessa 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. (p. 9)

3.2.4 Posicionamento Relativo Cinemático

Nesta técnica de posicionamento um dos equipamentos é fixado no vértice de

referência, ou seja, desempenha a função base, já o equipamento móvel é deslocado através

do percurso obtendo os dados e traçando uma trajetória de pontos conforme o percorrer dos

vértices de interesse, percebe-se que pela suas características a mesma não deve ser utilizada

onde há muitos obstáculos no decorrer do percurso. Referente a esta técnica o INCRA (2013)

afirma o seguinte trecho:

27

No posicionamento relativo cinemático, enquanto um ou mais receptores estão

estacionados no(s) vértices(s) de referência, o(s) receptor(es) que coleta(m) dados

dos 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. (p. 9-10)

Diante desta variedade de técnicas o IBGE (2008, p.11) apresenta o resumo das

precisões obtidas em cada técnica, conforme a tabela 2.

Tabela 2. Precisões das técnicas de posicionamento

Técnica Observação Precisão (nível de

confiança de 68,2 %)

Por ponto Convencional Pseudodistância 15,3 m

Preciso Pseudodistância e fase 0,02 m

Relativo

Estático

DD pseudodistância e fase

0,01 a 1 ppm

Estático-rápido DD pseudodistância e fase 1 a 10 ppm

Semicinemático DD pseudodistância e fase 1 a 10 ppm

Cinemático DD pseudodistância e fase 1 a 10 ppm Fonte: IBGE, 2008, p. 11.

Dentre as várias técnicas de posicionamento citadas neste contexto, a utilizada no presente

trabalho foi a do posicionamento relativo estático devido a boa precisão que esta técnica

proporciona, de acordo com o IBGE (2008, p.9) o posicionamento relativo é o mais indicado

para levantamentos vinculados a rede geodésica

3.2.5 Rede Brasileira de Monitoramento Contínuo

Segundo o IBGE (2017b) a utilização da tecnologia GNSS induziu uma grande

expansão ao sistema de navegação e posicionamento global. “Os trabalhos geodésicos e

topográficos passaram a ser realizados de forma mais rápida, precisa e econômica.” (IBGE,

2017b). É bastante notória a utilização cada vez mais freqüente do método relativo, seja em

levantamentos geodésicos ou topográficos. O ponto referencial indispensável neste tipo de

método é justamente a estação RBMC, com isto, elimina-se a necessidade de utilizar um

receptor GNSS instalado em um ponto ou vértice de referência, vale ressaltar que mesmo

havendo uma referência de coordenadas conhecidas nas proximidades do levantamento, nem

sempre o acesso a estes pontos será possível, porém através de uma estação RBMC torna-se

possível a realização do trabalho. Em relação aos dados obtidos a partir da RBMC, os

28

mesmos são bastante precisos e provenientes de receptores confiáveis, de boa tecnologia e de

grande confiabilidade.

No que diz respeito ao aspecto físico, “As estações da RBMC são materializadas

através de pinos de centragem forçada, especialmente projetados, e cravados em pilares

estáveis”. (IBGE, 2017b). De acordo com a Instituição, grande parte dos receptores rastreia

satélites GPS e GLONASS, e outros somente GPS. Constantemente os mesmos coletam e

gravam os dados obtidos nas observações, dados estes, que foram enviados a partir dos

satélites constituintes das constelações em órbita. ”Cada estação possui um receptor e antena

geodésica, conexão de internet e fornecimento constante de energia elétrica, que possibilita a

operação continua da estação”. (IBGE, 2017b). A figura 6 apresenta as estações existentes no

território brasileiro.

Figura 6. Localização das estações da RBMC1.

1 Disponível em

<ftp://geoftp.ibge.gov.br/informacoes_sobre_posicionamento_geodesico/rbmc/cartogramas/RBMC_2016.pn

g >. Acesso em 27 de Setembro de 2017.

29

As coordenadas obtidas a partir das estações RBMC fazem parte do Sistema de

Referência Geocêntrico das Américas (SIRGAS), o IBGE (2017b) cita que [...] ”as

coordenadas finais tem precisão da ordem de ± 5 mm, configurando-se como uma das redes

mais precisas do mundo”. Em relação ao funcionamento Op.cit. faz a seguinte afirmação:

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. (IBGE, 2017a)

De acordo com Op.cit. (2017b) após o término de cada sessão, os dados das

observações são enviados dos receptores para o Centro de Controle da Rede Brasileira De

Monitoramento Contínuo dos sistemas GNSS – RBMC - Kátia Duarte Pereira, na

Coordenação de Geodésia, localizada no Rio de Janeiro - RJ. Então são criados novos

arquivos na estrutura padrão RINEX2 onde os dados obtidos passam por um processamento e

inspeção de qualidade, após esta etapa os arquivos RINEX2 juntamente com as órbitas

obtidas nas observações são inseridas em um arquivo compactado disponível para download

na página do IBGE, [...] “realizem o download através da página do IBGE (RBMC) ou

solicitem os dados diretamente ao IBGE através do e-mail ibge@ibge.gov.br.” (IBGE,

2017b). A mesma adverte que é sempre importante verificar a situação em que se encontra a

estação antes de efetuar o levantamento. Para ter acesso aos dados da RBMC o usuário deve

efetuar um cadastro na página da instituição para que possa ter acesso ao download de

produtos e serviços disponibilizados pelo IBGE. As informações necessárias para realizar o

cadastro, encontram-se disponíveis na figura 7.

30

Figura 7. Cadastro para download de produtos na página do IBGE1.

3.2.6 Informações sobre estação RBMC Crato-CE

Dentre as estações RBMC presentes no território brasileiro a estação utilizada no

presente trabalho é a que está localizada no campus URCA Pimenta no município de Crato-

CE, a figura 8 apresenta algumas informações sobre a referida estação.

1 Disponível em <http://www.ibge.gov.br/home/geociencias/cadastro/>. Acesso em 27 de Setembro de 2017.

31

Figura 8. Relatório da estação Crato-CE1.

NOME DA ESTAÇÃO: 92300

TIPO: Estação GPS

ORIGEM: Ajustada

MUNICÍPIO: Crato

DATUM: SIRGAS 2000

LOCALIZAÇÃO: Sobre uma viga de sustentação da laje, do bloco do curso de enfermagem.

DESCRIÇÃO: Marco de concreto retangular medindo 0,20 m x 0,20 m x 1,0 m. No

topo um pino de centragem forçada. Abaixo do topo chapa medindo 0,06 m de

diâmetro estampada SAT 92300.

1 Disponível em < http://www.bdg.ibge.gov.br/bdg/pdf/relatorio.asp?L1=92300>. Acesso em 27 de Setembro

de 2017.

32

4 PROCEDIMENTO PRÁTICO COM RECEPTOR GNSS

No procedimento prático do presente trabalho foi inserido um marco de concreto no

jardim próximo a biblioteca da URCA, campus Crajubar, conforme a figura 9.

Figura 9. Marco de concreto inserido no jardim

da biblioteca Campus URCA Crajubar.

Dando continuidade ao trabalho foi realizado o manuseio dos equipamentos assim

como a conferência da integridade dos mesmos, conforme figura 10. O receptor GNSS

utilizado na coleta de dados foi o Hi-Target modelo V30 que foi disponibilizado pelo

professor e orientador Paulo Ricardo Evangelista de Araújo.

Figura 10. Receptor GNSS, marco de concreto,

tripé e boca de lobo.

33

Em seguida foi realizada a instalação, centralização e travamento do tripé para receber

adequadamente o receptor GNSS, conforme figura 11.

Figura 11. Instalação do tripé.

Após a instalação do tripé foi instalado o receptor GNSS na base fixada no tripé, em seguida o

mesmo foi inicializado e configurado através da coletora, figura 12.

Figura 12. Configurações do equipamento,

através da coletora.

As principais configurações realizadas foram o nome do arquivo que neste caso foi

atribuído URCA JUA, altura do centro de fase da antena do equipamento sendo 1,562 m, o

intervalo de gravação das coordenadas que foi de 1 coordenada a cada segundo e a máscara de

34

elevação que fora definida em 15 graus. Após todo o procedimento de configuração o receptor

iniciou o processo de coleta de dados, conforme figura 13, permanecendo no rastreio por

aproximadamente 1 hora e 15 minutos, porém, conforme a tabela 2, o tempo de observação

necessário seria de 10 a 30 minutos devido à precisão requerida ser de 5 a 10 mm + 1ppm, ao

tipo de equipamento ser L1/L2 e a distância entre o campus URCA Pimenta e o campus

URCA Crajubar ser de aproximadamente 10 km estando situada no intervalo da linha de base

que é de 10 a 20 km,

Uma importante observação a ser feita diz respeito ao efeito do multicaminho, ou seja,

a reflexão dos sinais por parte da estrutura da biblioteca, este é um problema enfrentado

frequentemente no âmbito de coleta de dados devido à proximidade de objetos e/ou estruturas,

interferindo na acurácia do levantamento, devido a isto o equipamento permaneceu na coleta

de dados por período de tempo maior do que o recomendado na tabela 2, este acréscimo no

tempo de rastreio consiste em uma técnica de mitigação do efeito multicaminho que é baseada

na mudança da geometria das reflexões ao longo do tempo.

Figura 13. Receptor GNSS efetuando o

rastreamento.

35

5 PÓS-PROCESSAMENTO DOS DADOS DO LEVANTAMENTO

Alguns dias após a coleta do ponto com o receptor Hi-Target modelo V30, foi

realizado o descarregamento dos dados binário do equipamento para o computador e a

conversão para arquivo Rinex através do software HGO que processa dados do receptor Hi-

Target. Em seguida realizou-se o login no site do IBGE conforme mostrado anteriormente

efetuou-se a pesquisa das estações RBMC onde foi selecionada a estação de Crato-CE,

conforme a figura 14.

Figura 14. Pesquisa estação RBMC de Crato-CE1.

Em seguida foi selecionada e consultada a data do levantamento do ponto, conforme figura

15.

Figura 15. Seleção e consulta da data do levantamento2.

1 Disponível em< https://ww2.ibge.gov.br/home/geociencias/download/tela_inicial.php?tipo=8.>. Acesso em:

02 de Outubro de 2017. 2 Disponível em< https://ww2.ibge.gov.br/home/geociencias/download/tela_inicial.php?tipo=8.>. Acesso em:

02 de Outubro de 2017.

36

Após a realização da consulta, ficaram disponíveis para download o arquivo Rinex e o

relatório em arquivo PDF da estação RBMC de Crato-CE, conforme figura 16.

Figura 16. Rinex e descritivo da RBMC de Crato-CE1.

Posteriormente ao download dos arquivos foi realizado o pós-processamento dos dados no

software GNSS Solutions Versão 3.80. Ao utilizar o software inicialmente configurou-se o

ambiente de trabalho, conforme apresentado na figura 17.

Figura 17. Criando e predefinindo o projeto Ponto URCA Crajubar no

software GNSS Solutions Versão 3.80.

1 Disponível em< https://ww2.ibge.gov.br/home/geociencias/download/tela_inicial.php?tipo=8.> Acesso em:

02 de Outubro de 2017.

37

Nas predefinições, na guia Região devem ser definidos o sistema de referência espacial (em

coordenadas UTM deve-se atentar para o fuso e a zona em que se está trabalhando), o fuso

horário (em UTC) e a unidade linear (metros ou pés). Neste projeto foram definidos os

seguintes aspectos:

Sistema de referência espacial: BRAZIL / SIRGAS2000 / UTM zone 24S

(Essa definição está de acordo com a zona UTM em que o estado do Ceará encontra-se

localizado);

Fuso horário: (UTC -03:00) Brasília (Referente ao horário oficial)

Unidade linear: Metros

Em seguida na guia Generalidades, em Controle de Qualidade determino-se a precisão

desejada do projeto nas janelas Horizontal e Vertical. Após inserir os valores clicou-se na

opção OK. Então apareceu uma janela com várias opções, dentre as opções disponíveis

clicou-se na opção Importar dados brutos de ficheiros ou dispositivos ProMark/Proflex.

Dando prosseguimento foram acessadas as pastas que contém os arquivos rinex da estação

RBMC de referência e do rastreio do levantamento, então na guia Processo clicou-se na opção

Definir pontos de controle e selecionou-se o ficheiro referente à estação de Crato-CE,

definindo-a como ponto de controle. Logo após efetuou-se a alteração dos valores das

coordenadas UTM N e UTM E assim como o da altura elipsoidal, do referido ponto de

controle de acordo com as informações contidas no descritivo que foi baixado anteriormente,

as coordenadas do arquivo rinex e do descritivo encontram-se apresentadas na tabela 3.

Tabela 3. Coordenadas UTM disponíveis no arquivo rinex e no descritivo da estação RBMC de

Crato-CE.

Coordenadas Rinex Descritivo Sigma (95%)

UTM (N) 9199916.763 m 9199917.892 m 0.000 m

UTM (E) 454119.883 m 454119.207 m 0.000 m

A tabela 4 apresenta os valores da altura elipsoidal presente no rinex e no descritivo da

referida estação.

38

Tabela 4. Altura elipsoidal do arquivo rinex e do descritivo da estação RBMC de Crato-CE.

Altura Elipsoidal Rinex Descritivo Sigma (95%)

444.362 m 436.051 m 0.000 m

A janela do software GNSS Solutions Versão 3.80 para alteração de valores das coordenadas

e da altura elipsoidal é apresentada na figura 18.

Figura 18. Janela para alteração dos dados da estação com os devidos valores ajustados.

Após a alteração dos dados clicou-se na opção OK e em seguida na guia Processo clicou-se na

opção Processar todas as Baselines, outra maneira de realizar este processamento seria

pressionando a tecla F5. Aguardou-se o processamento das Baselines e em seguida na guia

Vectores observou-se o resultado obtido na aba Solução, nesta aba pode aparecer o nome fixo

ou flutuar, quando o nome fixo é apresentado o processamento dos dados obteve um bom

resultado, porém quando o nome flutuar é apresentado deve-se realizar uma nova coleta de

dados, neste processamento a solução apresentou o nome fixo. Após o processamento, na guia

Ajuste, clicou-se na opção Ajustar Rede que também poderia ter sido efetuado através da tecla

F7, com isto obteve-se coordenadas corrigidas e ajustadas. A figura 19 ilustra o ajustamento

das coordenadas finais.

39

Figura 19. Coordenadas ajustadas, levantamento URCA Crajubar.

Após o processo de ajustamento clicou-se na opção Relatório de Levantamento de

Terreno na guia Exportar para obtenção do relatório de processamento dos dados, esse

relatório também poderia ser gerado através da tecla F9, o relatório do presente trabalho

encontra-se em anexo. A tabela 4 apresenta os dados coletados que foram gravados no

arquivo rinex e os dados obtidos após o processamento no software GNSS Solutions.

Tabela 5. Coordenadas UTM coletadas e ajustadas ponto URCA Crajubar.

Coordenadas Rinex Ajustada Sigma (95%)

UTM (N) 9201056.871 m 9201059.349 m 0.020 m

UTM (E) 464083.715 m 464081.988 m 0.013 m

Obteve-se também a correção e o ajustamento da altura elipsoidal, conforme apresentado

na tabela 6.

Tabela 6. Altura elipsoidal do arquivo rinex e ajustada ponto URCA Crajubar.

Altura Elipsoidal Rinex Ajustada Sigma (95%)

427.327 m 421.843 m 0.025 m

40

Posteriormente a etapa de ajustamento dos dados as coordenadas obtidas foram

inseridas em um marcador nomeado URCA JUA no software Google Earth Pro, em seguida

realizou-se a visualização e foi averiguado que o mesmo estava nas proximidades do local

onde foi realizada a coleta de dados conforme ilustra a figura 20, vale ressaltar que o próprio

sistema do software realiza um arredondamento nas coordenadas interferindo na posição final

do marcador, que neste caso deslocou-se um pouco do local onde o marco de concreto foi

alocado.

Figura 20. Visualização das coordenadas no Google Earth Pro.

41

6 RESULTADOS E DISCUSSÕES

O transporte de coordenadas conforme o referencial teórico citado neste trabalho tem a

sua precisão influenciada por diversos fatores, devido a isto o georreferenciamento de um

lugar pode resultar em um trabalho adequado, quando os devidos fatores são observados ou

em caso contrário serão obtidos resultados insatisfatórios que implicam em uma nova coleta

de dados.

De acordo com objetivo geral do presente trabalho realizou-se o transporte de

coordenadas pelo método relativo estático conforme as recomendações do IBGE e em seguida

o pós-processamento dos dados. Embora tenham sidos utilizados a estação RBMC de Crato-

CE como estação de referência e o método de posicionamento relativo estático, para que se

possam obter melhores resultados no pós-processamento é necessária a utilização conjunta de

mais estações RBMC que estejam no mesmo fuso, com isto tem-se uma maior quantidade de

linhas de base e consequentemente mais vetores na formação da rede das estações utilizadas.

Como resultado da formação da rede, tem-se a obtenção do ajustamento da mesma assim

como a de um melhor sigma no resultado geral do levantamento.

Outro aspecto referente à obtenção dos resultados finais diz respeito à repetição das

seções de rastreio, que no caso do presente trabalho só houve uma seção com duração de

aproximadamente 1 hora e 15 minutos, ou seja, para obtenção de uma melhor precisão

deveriam ter sido efetuadas mais seções de rastreio no ponto de interesse. Diante do presente

contexto percebe-se que para obtenções de melhores resultados finais devem-se efetuar mais

seções de rastreamento assim como utilizar mais estações de referência no pós-processamento

dos dados.

42

7 CONCLUSÃO

Diante deste contexto percebe-se que o transporte de coordenadas foi realizado

conforme as recomendações abordadas na bibliografia, onde se utilizou do método relativo

estático observando o tempo de permanência recomendado conforme o comprimento da linha

de base que foi mensurada em aproximadamente 10 Km, o equipamento utilizado ser do tipo

L1/L2 e a precisão resultante para essas condições ser de 5 a 10 mm + 1 ppm.

As coordenadas referenciais utilizadas foram obtidas a partir de uma estação RBMC

que além de ser vinculada ao sistema geodésico brasileiro possui uma grande confiabilidade e

precisão, além disto, em métodos relativos deve-se utilizar um dos receptores GNSS na

função base, porém, ao se utilizar uma estação RBMC a mesma desempenha esta função,

dispensando a utilização de um dos receptores na configuração base.

Através das coordenadas referenciais oriundas da estação RBMC do município de

Crato-CE efetuou-se o pós-processamento das coordenadas coletadas pelo receptor GNSS

utilizando o software GNSS Solutions Versão 3.80, resultando em dados corrigidos e

ajustados. Diante deste processo prático e dos resultados alcançados, constatou-se a

importância de realizar o transporte de coordenadas conforme as recomendações para

levantamentos assim como a de utilizar as estações RBMC, que proporcionam boa precisão e

praticidade.

De acordo com os objetivos que foram determinados percebe-se que o trabalho obteve

êxito, conseguiu-se apresentar os componentes do sistema GNSS revisando-se inicialmente o

seu histórico desde o inicio do projeto NAVSTAR-GPS até os dias atuais onde diversos

sistemas de posicionamento interagem formando a rede geodésica mundial que é amplamente

utilizada nas mais diversas áreas e finalidades. Posteriormente a revisão do histórico, foi

efetuada a exploração de conceitos e fatores que fazem parte do GNSS assim como a

apresentação do sistema RBMC. A etapa prática contempla todos os outros objetivos, a

mesma foi elaborada inicialmente através da coleta de dados conforme as recomendações

citadas neste trabalho em seguida realizou-se o pós-processamento dos dados utilizando a

RBMC de Crato-CE como referencial. Então, após a coleta e o processamento dos dados

realizou-se a análise dos resultados obtidos, finalizando todo o processo de transporte de

coordenadas.

Como resultado final deste trabalho obteve-se êxito no transporte de coordenadas onde

conseguiu-se obter coordenadas corrigidas e ajustadas, percebe-se com isto a importância e

43

eficácia do método relativo estático em conjunto com a RBMC que oferece ótimos resultados

e muita praticidade.

Observando-se o contexto do presente trabalho, percebe-se que diante do avanço das

tecnologias e da necessidade de trabalhos georreferenciados de boa precisão, principalmente

na área da construção civil, cabe aos profissionais do ramo estarem sempre buscando novas

informações, novos conhecimentos e inovações para que os trabalhos realizados possam obter

os dados mais precisos e acurados que a rede geodésica tem capacidade de proporcionar.

44

REFERÊNCIAS

DOMINGUES, Prof. Dra. Mariana Soares. Orientação, Coordenadas geográficas, Projeção

UTM Universal transversa de Mercator. [20--?]. il. Disponível em: <

https://edisciplinas.usp.br/pluginfile.php/3187586/mod_resource/content/1/Orienta%C3%A7

%C3%A3o_Coordenadas_%20UTM.pdf>. Acesso em: 20 de Agosto de 2017.

INSTITUTO BRASILEIRO DE GEOGRAFIA E ESTATÍSTICA. RBMC - Rede Brasileira

de Monitoramento Contínuo dos Sistemas GNSS. 2017b. Disponível em: <

http://www.ibge.gov.br/home/geociencias/geodesia/rbmc/rbmc.shtm?c=7 >. Acesso em: 25 de

Setembro de 2017.

______. Download de Produtos. 2017. Disponível em:

<https://ww2.ibge.gov.br/home/geociencias/download/tela_inicial.php?tipo=8 >. Acesso em:

02 de Outubro de 2017.

______. FAQ (Frequently Asked Questions - Perguntas Mais Frequentes). 2017a.

Disponível em:< https://ww2.ibge.gov.br/home/geociencias/geodesia/pmrg/faq.shtm#1.>

Acesso em: 15 de Agosto de 2017.

______. RECOMENDAÇÕES PARA LEVANTAMENTOS RELATIVOS

ESTÁTICOS-GPS. 2008. Disponível em:

<ftp://geoftp.ibge.gov.br/metodos_e_outros_documentos_de_referencia/normas/recom_gps_i

nternet.pdf>.

Acesso em: 20 de Setembro de 2017.

______. Relatório de Estação Geodésica. 2017. Disponível em:<

http://www.bdg.ibge.gov.br/bdg/pdf/relatorio.asp?L1=92300>. Acesso em: 27 de Setembro de

2017. il.color.

INSTITUTO GEOeduc: qualificação sem fronteiras. Mais de 70 satélites de posicionamento

global já estão em órbita. Entenda. 2017. Disponível em: < http://www.geoeduc.com/mais-

de-70-satelites-de-posicionamento-global-ja-estao-em-orbita-entenda/ >. Acesso em: 15 de

Agosto de 2017.

INSTITUTO NACIONAL DE COLONIZAÇÃO E REFORMA AGRÁRIA. Manual

Técnico de Posicionamento: georreferenciamento de imóveis rurais. 2013. Disponível em:

< http://www.incra.gov.br/sites/default/files/uploads/estrutura-fundiaria/regularizacao-

fundiaria/certificacao-de-imoveis-rurais/manual_tecnico_de_posicionamento_1_edicao.pdf >.

Acesso em: 10 de Setembro de 2017.

MONICO, João Francisco Galera. Posicionamento pelo GNSS: Definições, fundamentos e

aplicações. 2. Ed. São Paulo: Editora Unesp, 2008.

POLEZEL, Wesley Gildo Canducci; SOUZA, Msc. Eniuce Menezes de; MONICO, Prof. Dr.

João Francisco Galera. Análise dos fatores que influenciam o Multicaminho. 2004.

Disponível em:

<http://www2.fct.unesp.br/pos/cartografia/docs/anaiseventos/polezel_anan_fat_influ_mult_co

brac_2004.PDF>. Acesso em: 23 de Agosto de 2017.

45

ANEXO A – RELATÓRIO FINAL GNSS SOLUTIONS VERSÃO 3.80

Visão Geral do Levantamento de Terrenos

GNSS Solutions (C) 2012 Trimble Navigation Limited. All rights reserved. Spectra Precision is a Division of Trimble Navigation Limited.

06/11/2017 13:39:35 www.spectraprecision.com

Nome do Projecto: Ponto Urca Crajubar Sistema de Referência Espacial: BRAZIL/SIRGAS 2000/UTM zone 24S

Fuso Horário: (UTC-03:00) Brasília Unidades Lineares: Metros

Resumo do Sistema de Coordenadas

Sistema de coordenadas Nome: BRAZIL/SIRGAS 2000/UTM zone 24S

Tipo: Projectado

Nome da Unidade: Metros

Metros por unidade: 1

Datum Vertical: Elipsóide

Unidade vertical: Metros

Metros por unidade: 1

Dado Nome: SIRGAS 2000=ITRF00,2000.4,SOAM

Nome da Elipsóide: GRS 1980

Eixo Semi-maior: 6378137.000 m

Achatamento Inverso: 298.257222101

DX para WGS84: 0.0000 m

DY para WGS84: 0.0000 m

DY para WGS84: 0.0000 m

RX para WGS84: -0.000000 "

RY para WGS84: -0.000000 "

RZ para WGS84: -0.000000 "

ppm para WGS84: 0.000000000000

Projecção Classe da Projecção: Transverse_Mercator

latitude_of_origin 0° 00' 00.00000"N

central_meridian 39° 00' 00.00000"W

scale_factor 0.999600000000

false_easting 500000.000 m

false_northing 10000000.000 m

Pontos de Controlo 95%

Nome Componentes Erro Estado Erro de

Controlo

CRAT Este 454119.207 0.000 Fixo

Norte 9199917.892 0.000 Fixo

Altura da elipse 436.051 0.000 Fixo

Descrição CRAT

46

Pontos Registados 95%

Nome Componentes Erro Estado

URCA Este 464081.988 0.013 Ajustado

Norte 9201059.349 0.020 Ajustado

Altura da elipse 421.843 0.025 Ajustado

Descrição URCA

Ficheiros

Nome Hora de InícioAmostragem ÉpocasTamanho (Kb) Tipo

URCA JUA.17o 17/04/05 19:10:43 1 4478 4709 L1/L2 GPS/GLONASS

crat0951.17o 17/04/04 21:00:00 15 5760 5676 L1/L2 GPS/GLONASS

Ocupações

Local Hora de InícioIntervalo de horas Tipo

Ficheiro

URCA 5 abril 2017 19:10:43.00 01:14:37.00 Static URCA

JUA.17o

CRAT 4 abril 2017 21:00:00.00 23:59:45.00 Static

crat0951.17o

Processos

Referência Ficheiro de Referência Móvel Ficheiro Móvel Modo

Núm

CRAT crat0951.17o URCA URCA JUA.17o Static 1

Vectores processados

Vector 95% Vector 95%

Identificador de VectorComprimento Erro Componentes Erro SV PDOP QA

Solução

CRAT - URCA 10032.445 0.049 X 6422.585 0.020 17 1.2 No Fixo

17/04/05 19:10:43.00 Y 7624.374 0.020

+01:14:37.00 Z 1126.619 0.020

Vectores ajustados

VectorComprimento Vector Tau

Identificador de Vector Comprimento Resid. Componentes Resid. Teste QA

CRAT - URCA 10032.445 0.000 X 6422.585 0.000 No

17/04/05 19:10:43.00 Y 7624.374 0.000

Z 1126.619 0.000