Geodésia

Resumo

Sistemas de Navegação

São sistemas de posicionamento geodésico por satélite. O primeiro sistema de posicionamento por satélite foi o TRANSIT.

NNSS/TRANSIT

- Lançado em 1964 com 8 satélites a 1.100 km e não provia cobertura global. 

- Em 1967 foi liberado para uso civil.

- Muito usado até meados da década de 80.

- Pouco preciso por causa de um lapso de tempo entre as passagens sucessivas de satélites para um mesmo ponto na Terra;

- Desativado em 1996.

GNSS (Global Navigation Satellite Systems)
- Termo que se refere a todos os sistemas de navegação por satélite.

- Existem dois sistemas operacionais o GPS (Norte-americano) e o GLONASS (Russo).

Encontram-se, ainda em desenvolvimento outros dois sistemas o Galileo (Europeu) e o Compass Navigation Satellite System (Chinês).

GPS

Vantagens

 



Objetivos do Sistema GPS

-Fornecer as coordenadas tridimensionais de pontos no terreno, bem como a velocidade e direção do deslocamento entre  pontos;

- Auxiliar nas atividades de navegação;

- Auxiliar na realização de levantamentos geodésicos e topográficos;

Sistema GPS

Identificação de pontos

- Para identificação da posição de pontos, o sistema GPS utiliza-se das coordenadas dos seus satélites referenciadas a um sistema geodésico, o mesmo utilizado pelo receptor GPS para processar os dados recebidos e determinar as coordenadas dos pontos de interesse.

Precisão

A precisão depende de algumas variáveis:
- Tempo de medição
"Quanto maior o tempo menor o erro. Quanto menor o erro maior a precisão";
- Tipo de receptor GPS;
- Posicionamento dos satélites;
- Técnica utilizada
"Estática ou Cinemática".

Características do Sistema GPS
Sistema Espacial: satélites GPS
Sistema de Controle: estações de terreno localizadas em torno da Terra.
Sistema de Usuário: receptores e seus usuários.

Segmento Espacial

- Satélites GPS;

- Tem função de gerar e transmitir os sinais GPS;

- 24 satelites em 6 planos orbitais com aproximadamente 2.000 km;

- Os planos orbitais estão inclinados a 55º em relação ao equador;

- Periodo orbital de aproximadamente 12 horas;

- 4 satélites visiveis a qualquer hora do dia.

Segmento de controle

- Estações de controles distribuídas em torno da Terra;

- Fazer o monitoramento e controle contínuo dos satélites;

- Prever a posição dos satélites em cada instante de tempo e calcular as correções dos respectivos relógios;

- Corrigir e avaliar todo o sistema;

- Manter o relógio dos satélites sincronizados.

As estações de campo consistem numa rede de antenas de rastreamento dos satélites GPS com a finalidade de ajustar os tempos de passagem dos satélites, controlando os erros dos relógios, permitindo, assim, os cálculos para as correções destes relógios, sincronizando-os à marcação de tempo da estação mestra.

Segmento de Usuário

O segmento dos usuários está associado às aplicações do sistema.

- Refere-se a tudo que se relaciona com a comunidade usuária;

- Os diversos tipos de receptores e os métodos de posicionamento utilizados.

Os receptores GPS coletam dados enviados pelos satélites, transformando-os em coordenadas, distâncias, tempo, deslocamento e velocidade, através de processamento em tempo real ou pós-processados.

Funcionamento do Sistema

Cada satélite do sistema emite sinais de rádio de forma muito precisa, simultânea e ininterrupta e com isso pode fornecer o posicionamento preciso do usuário por meio de triangulação.

- A posição da antena do receptor GPS, é uma característica importante, pois é a partir da posição da antena que identifica-se o ponto no terreno o qual terá suas coordenadas obtidas.

Serviços de Posicionamento

- SPS (Standard Positioning Service) – Serviço de posicionamento e tempo padrão disponível para qualquer usuário.

- PPS (Precise Positioning Service) - Serviço de posicionamento disponível para fins militares e usuários autorizados.

Códigos

- Código C/A – Código de Acesso Civil, utilizado para distinguir os sinais enviados pelos satélites no modo SPS (usado pela L1);

- Código P - Código reservado para aplicações militares e usuários autorizados (usado pela L1 e L2);

- Código AS – Utilizado para não permitir o acesso dos civis ao Código P;

- Código L2C – Código de Acesso Civil que melhora a performance dos receptores. Uso em áreas obstruídas (ambiente urbano, florestas) e na nova geração de celulares. Funcional a partir de 2011 (usado pela L2);

- Código L5C - Código de Acesso Restrito Militar usado pela onda portadora L5.

Fontes de Erros

-Códigos:

SA Selective Availability (Disponibilidade Seletiva): Implementado em 1990 com o objetivo de reduzir propositalmente a qualidade do sinal. Desabilitado em 2000.

- Satélites:

Órbita: erro das coordenadas dos satélites, propaga-se para a posição do usuário.

Relógio: diferença entre o relógio dos satélites e o tempo do receptor. Este erro pode ser eliminado pelo posicionamento diferencial.

- Propagação do Sinal:

Refração atmosférica: é responsável pela diminuição da potência da onda eletromagnética, exercida pelos elementos que constituem a atmosfera;

Multicaminhamento ou sinais refletidos: como o próprio nome diz, o receptor em determinados locais pode receber sinais refletidos de alvos vizinhos;

Rotação da Terra: decorre do deslocamento das coordenadas do satélite devido a rotação da Terra.

- Operação

Visibilidade dos satélites e localização do Ponto

Diluition of Precision – DOPs: Estes parâmetros indicam a precisão dos resultados a serem obtidos.

Técnicas de processamento

- Posicionamento por Ponto: utiliza apenas um receptor.

Posicionamento por ponto: utiliza um receptor GPS de uma frequência.

Posicionamento por ponto preciso: utiliza receptores de dupla frequência (mais precisos).

- Posicionamento Relativo: utiliza ao menos dois receptores.

Posicionamento Estático: Utilizam-se dois ou mais receptores fixos, ocupando simultaneamente as estações (base e móvel) e observando os mesmos satélites para a determinação de uma linha de base.

As estações são ocupadas por uma hora ou mais e proporciona grande precisão.

Posicionamento Cinemático: Utilizam-se no mínimo dois receptores, um mantido fixo (base) e os outros móveis permitindo determinar a posição do ponto de interesse durante o deslocamento dos receptores.

GLONASS (Global Navigation Satellite System)

- É um sistema de posicionamento geográfico similar ao GPS, baseado em uma concepção de 24 satélites, divididos em três órbitas de altitude média e inclinadas em relação ao equador terrestre. Este sistema pertence à Federação Russa. O primeiro satélite Glonass, lançado em 12 de outubro de 1982, tinha apenas objetivos militares. A versão do sistema para uso civil foi lançada em 1993.

GALILEO

- Sistema de Posicionamento Global por Satélite de uma cooperação entre a ESA (Agência Espacial Européia) e a União Européia. Concebido como um projeto civil, em oposição ao GPS e ao GLONASS que são de origem militar.

- A constelação Galileu será composta de 30 satélites, 20 estações terrestres e será considerada operacional com 27 satélites.

Compass Navigation Satellite System (CNSS) ou Beidou

- O primeiro sistema BeiDou-1 (Sistema Experimental de Navegação por Satélite) é composto por 3 satélites e tem cobertura e aplicações limitadas. Oferece serviços de navegação apenas para a China e regiões vizinhas, desde 2000.

- A segunda geração do sistema, conhecido como COMPASS ou BeiDou-2, que será um sistema de

navegação global

- O COMPASS já opera com cobertura na China desde dezembro de 2011, com 10 satélites. É planejado para oferecer serviços a clientes do leste asiático em 2012 e o sistema global deve ser concluído até 2020.

FONTE: http://estagionaobra.blogspot.com.br/search/label/Topografia