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                          Global Positioning System


                      CET Sistemas de Informação Geográfica




Professor:                                                        Turma SIG
Paulo Lusitano                                        Rui Matos | Nºa21003982




                             Lisboa, 30 de Maio de 2011
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Índice

Introdução                                                                          4

   I. O que é?                                                                      5

   II. Componentes Genéricos do Sistema GPS                                         6

   III. Equipamentos GPS                                                            7

   IV. Sinais Emitidos Pelos Satélites                                              9

   V. Mensagem de Navegação                                                        10

   VI. Posicionamento por Trilateração                                             11

   VII. A Posição dos Satélites no Espaço                                          12

        7.1. Factores Que Afectam A Precisão Do Posicionamento                    13

   VIII. Erros                                                                     14

   IX. Caso de Estudo                                                              15

        9.1. Metodologia                                                          16

        9.1.1. Sistema DGPS multi-antena adaptado a um veículo tipo moto-quatro   16

        9.1.2 Sistema DGPS Uni-Antena Transportado Manualmente                    17

        9.1.3 Método de Levantamento de Campo                                     18

        9.2. Desempenho das Metodologias                                          19

        9.2.1. Erros Instrumentais                                                19

        9.2.2. Erros Metodológicos                                                20

        9.2.3. Erros Operacionais                                                 21

        9.1. Erros Associados ao Método de Monitorização                          22

Conclusão                                                                          23

Bibliografia                                                                       24

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Introdução


Este trabalho foi proposto pelo docente de GPS, Paulo Lusitano, com o objectivo aumentar os

conhecimentos sobre o Sistema Global de Posicionamento, e também de servir como estudo

para o exame



Ao longo deste trabalho irá-se conhecer alguns componentes técnicos sobre o GPS, incluindo

um caso de estudo português, que consiste na monitorização da costa terrestre.




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I. O que é?


O GPS, também conhecido como, Sistema de Posicionamento Global, é um sistema de
navegação por satélite que fornece a um aparelho receptor móvel a posição do mesmo, assim
como informação horária, sob quais condições atmosféricas, a qualquer momento e em
qualquer lugar na Terra, desde que o receptor se encontre no campo de visão de quatro
satélites GPS. Inicialmente o seu uso era exclusivamente militar, estando actualmente
disponível para uso civil gratuito. No entanto, poucas garantias apontam para que em tempo
de guerra o uso civil seja mantido, o que resultaria num serio risco para a navegação. O GPS
foi criado em 1973 para superar as limitações dos anteriores sistemas de navegação.




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II. Componentes Genéricos do Sistema GPS


O sistema GPS é constituído por três componentes genéricos que são denominados na
linguagem militar, de segmento espacial, segmento controlo e segmento de utilizadores.


   • O segmento de controlo tem a responsabilidade de manter integridade dos satélites e dos
    dados por eles transmitidos, zelando portanto pela manutenção da qualidade do serviço
    prestado aos utilizadores.


   • O segmento espacial é constituído por todos os satélites do sistema que estejam em
    órbita, incluindo tanto aqueles que se encontram em operação efectiva como os que se
    destinam a suprir eventuais avarias (satélites redundantes ou de “backup”) e ainda os que
    se encontrem desactivados mas ainda no espaço.


   • O segmento dos utilizadores é constituído por todos os que, efectivamente, utilizam um
    receptor GPS, sejam eles utilizadores comuns ou utilizadores autorizados.




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III. Equipamentos GPS

De um modo genérico podemos classificar os equipamentos GPS em equipamentos fixos e
equipamentos móveis. Os equipamentos móveis são a esmagadora maioria dos equipamentos
GPS; são estes equipamentos que são utilizados no terreno nas tarefas de navegação,
levantamento e de implantação. Os equipamentos fixos são usualmente colocados em pontos
cujas coordenadas são conhecidas com elevado grau de precisão e destinam-se ao cálculo de
correcções que permitem aumentar grandemente a precisão das coordenadas calculadas por
outros equipamentos GPS6. Qualquer equipamento GPS, independentemente do tipo a que
pertença, possui basicamente os mesmos componentes: receptor, unidade de controlo
(microcomputador) e software de apoio.


Seguem-se breves descrições sobre cada um destes componentes:


• Receptor: os modernos receptores de código C/A7 são capazes de elevadas frequências de
 posicionamento (várias determinações por segundo) e conseguem precisões com pós
 processamento diferencial que variam entre 5 e menos de um metro. Os receptores variam
 em peso, tamanho, número de posicionamentos que são capazes de guardar em memória e
 número de canais disponíveis para captar os sinais dos satélites. Quando estacionados num
 dado ponto ou em deslocamento entre dois pontos, os receptores determinam a sua posição
 recorrendo ao processamento dos sinais emitidos pelos satélites GPS;


• Unidade de controlo: é um microcomputador (portátil no caso dos equipamentos móveis)
 onde corre “software” específico que configura o receptor e controla a sua operação – por
 exemplo, fixando o tipo posicionamento calculado (a duas ou a três dimensões), frequência
 com que é recalculada a posição, etc.. É através destas unidades que o operador pode
 intervir no funcionamento do receptor. Algumas unidades de controlo permitem associação
 de atributos aos pontos cujas coordenadas forem calculadas. Por vezes o receptor e a
 unidade de controlo estão agrupados constituindo um único elemento; esta associação é
 mais frequente nos equipamentos destinados à navegação de lazer.


• Software de Apoio: conjuntamente com cada equipamento GPS destinado a ser utilizado em
 trabalhos topográficos é usualmente fornecida uma aplicação informática destinada à
 realização de duas tarefas distintas, a saber: configuração prévia da unidade de controlo de
 modo a optimizar as tarefas de recolha de dados no campo; edição e processamento dos
 dados recolhidos. Estas tarefas são constituídas por um conjunto de actividades de entre as
 quais são de realçar as seguintes:




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   A. planeamento do trabalho de campo (determinação da posição dos satélites numa dada
     data, avaliando a sua utilidade para posicionamento ao longo do período no qual se prevê
     a execução das operações de campo);


   B. cópia para um microcomputador de secretária de toda a informação armazenada na
     unidade de controlo durante o trabalho de campo;


   C. Aplicação de métodos diferenciais para melhorar a precisão dos resultados obtidos no
     campo;


   D. Edição e adição de atributos;


   E. impressão de cartografia;


   F. Exportação de ficheiros com os resultados do trabalho efectuado, em formatos
     reconhecidos por software de uso generalizado nos domínios da produção cartográfica e
     dos sistemas de informação geográfica (SIG).




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IV. Sinais Emitidos Pelos Satélites

Os osciladores existentes a bordo dos satélites permitem a geração um sinal oscilatório, de
elevada estabilidade no tempo, com frequência f 0 = 10.23 MHz . Os satélites GPS emitem os
seus sinais em duas frequências portadoras obtidas de f 0 , denominadas L1 (frequência 154f
0 = 1575.42 MHz ) e L2 ( 120f 0 = 1227.60 MHz ); estes valores da frequência colocam as
emissões dos satélites na zona do espectro das radiações electromagnéticas ocupado pelas
microondas.


As portadoras L1 e L2 são modeladas por um conjunto de códigos binários, isto é, sequências
de zeros ou uns.


Estes códigos binários são sequências de bits que não manifestam seguir qualquer padrão, isto
é, aparentem ser sequências aleatórias de bits. Na
verdade estes códigos são perfeitamente
determinísticos: as sequências são resultado da
utilização de algoritmos matemáticos sendo, por
isso, perfeitamente previsíveis as sequências. Por
outro lado, a potência do sinal electromagnético que atinge os receptores GPS é muito
pequena, muito próxima da potência do “ruído de fundo electrostático”. O ruído de fundo
electrostático é um sinal electromagnético “fóssil”, perfeitamente aleatório e uniformemente
distribuído por todas as frequências do espectro electromagnético, contemporâneo da criação
do Universo e que, tanto quanto se sabe, apresenta estas mesmas características em qualquer
lugar. É por estas duas razões que estes códigos são frequentemente denominados códigos
PRS11 ou códigos PRN12.




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V. Mensagem de Navegação


Cada satélite emite um conjunto de dados que permite aos receptores determinar os valores
das seguintes variáveis:

• Hora do satélite e a correcção que lhe deve ser aplicada;
• Posição do satélite no espaço (efemérides do satélite);
• Posição aproximada dos satélites GPS (almanaque da constelação);
• Condição de operação do satélite (operacional ou inoperacional);
• Correcção à hora do satélite para hora GPS;
• Estimativas dos efeitos que o atravessamento da atmosfera provoca nos sinais GPS (atrasos
 atmosféricos)


Esta mensagem de navegação é transmitida a 50 bits/s, tanto em L1 como em L2.




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VI. Posicionamento por Trilateração

A trilateração determinação das coordenadas de um ponto por utilização de um receptor GPS
corresponde à resolução de um problema clássico da geometria. A trilateração permite a
determinação das coordenadas de um ponto com base nas coordenadas de um certo número
de pontos, distintos uns dos outros, e da medição das distâncias que medeiam entre o novo
ponto e os pontos fixos.


No caso do posicionamento com GPS, os pontos fixos são as coordenadas de posição
instantâneas dos satélites cujos sinais são recebidos e processados pelo receptor GPS que
ocupa o ponto de coordenadas desconhecidas. Como já referido, é o processamento dos sinais
recebidos de cada satélite que permite ao receptor GPS determinar a distância que o separa
desse satélite.




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VII. A Posição dos Satélites no Espaço


Como é sabido, o cálculo de uma posição ocupada por um receptor GPS baseia-se na resolução
de uma trilateração. Os pontos fixos desta trilateração são as posições ocupadas pelos satélites
nos instantes para os quais foram determinadas as distâncias que os separam do receptor. A
qualidade do posicionamento irá depender em larga medida da precisão com que se conheçam
as posições que os satélites vão ocupando no tempo.


As órbitas dos satélites, atendendo à grande altitude a que estes se deslocam, são muito
estáveis não querendo com isto dizer que não estejam sujeitos a pequenas perturbações cujos
efeitos têm tendência para se irem acumulando com o tempo.             Como já referido neste
trabalho, o segmento de controlo tem a tarefa de monitorizar constantemente os satélites e,
sempre que necessário, recalcular as suas órbitas. Perante este tipo de situação, os
parâmetros orbitais actualizados são transmitidos para os devidos satélites, sendo
imediatamente incorporados nas suas mensagens de navegação, ficando assim quase
instantaneamente acessíveis aos utilizadores do sistema. Estes parâmetros orbitais de cada
satélite denominam-se efemérides do satélite e permitem estimar com elevado rigor a posição
que esse satélite ocupa num dado instante.


Mas não é apenas para o posicionamento que é necessário conhecer a localização de cada
satélite no espaço, existem duas outras operações que exigem também o conhecimento das
posições dos satélites, embora o grau de precisão necessária seja inferior, essas operações são
o planeamento dos trabalhos de campo e a inicialização de um receptor.


Para o planeamento é imprescindível, para além do conhecimentos das coordenadas
aproximadas da região onde os trabalhos se irão efectuar, conhecer as posições que os
satélites vão ocupando ao longo do intervalo de tempo durante o qual se pretende executar as
tarefas de campo, só assim se poderá determinar com antecedência os períodos de tempo
durante os quais se verificarão configurações geométricas da constelação, no caso do receptor,
compatíveis com o grau de precisão exigido ao levantamento.


Por outro lado se, ao colocar em funcionamento um receptor, se este não dispuser de
informação relativa à posição dos satélites da constelação em relação à posição que ele próprio
ocupa, então poderá perder-se muito tempo a tentar captar os sinais emitidos por satélites
que, na maioria, se encontram ocultados pela Terra e cujos sinais, portanto, não podem atingir
o receptor.


Por estas duas razões reveste-se de grande importância a capacidade de poder prever, ainda
que com um nível de precisão não muito elevado, a posição de todos os satélites GPS em
qualquer instante. O conjunto dos elementos que permitem estimar a posição ocupada por
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todos os satélites GPS num dado instante é denominado almanaque. Em princípio, um
almanaque mantém a sua validade por períodos de sessenta dias. A sua actualização é
competência do segmento de controlo que, sempre que necessário, procede à sua actualização
e à sua transmissão para todos os satélites. O almanaque actualizado será incorporado na
mensagem de navegação de todos os satélites tornando-se, a partir desse instante, acessível a
todos os utilizadores.




7.1. Factores Que Afectam A Precisão Do Posicionamento

Os factores que afectam a precisão com que são calculadas as coordenadas da posição
ocupada por um receptor GPS são agrupados da seguinte forma:


• Posição que os satélites utilizados nos cálculos ocupam relativamente ao receptor (arranjo
 espacial dos satélites relativamente ao receptor);


• Erros cometidos nas medições das distâncias aos satélites e na determinação das posições
 desses satélites.




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VIII. Erros

Os valores que o receptor encontra para grandeza das distâncias aos satélites são afectados
por um conjunto vasto de imprecisões da variada magnitude.


O erro da posição do novo ponto resulta do efeito conjunto dos erros que afectam as medições
das distâncias e dos erros que afectam as coordenadas dos pontos fixos. Estes erros são
agrupados em duas categorias distintas:


• Erros involuntários, isto é, erros que, de modo geral, são resultado de causas naturais.
 Quando resultantes de acção humana, são sempre involuntariamente introduzidos;


• Erros voluntários que, como a própria denominação indica, são o resultado de acção humana
 voluntária. Têm como objectivo diminuir a utilidade do sistema GPS podendo mesmo, em
 situações extremas, torná-lo completamente inútil;


• Erros voluntários que, como a própria denominação indica, são o resultado de acção humana
 voluntária. Têm como objectivo diminuir a utilidade do sistema GPS podendo mesmo, em
 situações extremas, torná-lo completamente inútil.




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IX. Caso de Estudo



A rapidez no processo de monitorização de segmentos litorais constituídos por praias arenosas
relativamente extensas, aliada a níveis de precisão indispensáveis para estudos de evolução da
linha de costa,implica, frequentemente, o desenvolvimento de novas metodologias.


Durante as últimas décadas, os levantamentos de campo efectuados, recorreram,
principalmente, a técnicas fotogramétricas ou de geodesia. Com a chegada das técnicas de
geodesia espacial, foram introduzidas novas metodologias de base terrestre e aérea nos
programas de monitorização litoral.


O seguinte caso de estudo apresenta um protótipo que foi desenvolvido para monitorizar, de
forma eficiente e produtiva, as morfologias presentes em praias arenosas. Este protótipo
recorre à utilização do GPS, incorporando um sistema multi-antena GPS montado num veículo
todo-o-terreno apropriado para se deslocar em ambiente de praia, ou seja ambientes
arenosos.


A monitorização é efectuada sob a forma de uma rede de perfis longitudinais e transversais
relativamente à linha de costa, que incluem toda a praia sub-aérea, desde o limite de espraio
da onda até à base do cordão dunar frontal, ou outra variação topográfica significativa do
terreno.


A partir da rede de perfis GPS obtida, cuja densidade é definida, em cada caso, de acordo com
as características do terreno, é gerado um modelo de elevação do terreno. A partir desse
modelo é possível extrair   informação relevante para caracterização morfodinâmica de praias
arenosas, nomeadamente o volume da praia emersa, o declive da face da praia, a localização
de bermas e de outros elementos morfológicos.




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9.1. Metodologia

9.1.1. Sistema DGPS multi-antena adaptado a um veículo tipo moto-quatro


Uma das dificuldades inerentes à utilização de GPS em modo diferenc
ial (DGPS) cinemático adaptado a um veículo prende-se com a
eventual redução da precisão do sistema. Havendo uma só antena, a
relação entre a posição do solo e a da antena apenas pode ser
aproximada pela subtracção, na direcção da vertical do local, da altura
da antena ao solo (supostamente conhecida e constante). Os desvios
relativos à vertical provocados pela inclinação do terreno induzem um erro na posição, erro
esse que será tanto maior quanto maior for o comprimento do bastão que fixa a antena, para
um mesmo ângulo de inclinação.


Face às presentes evidências foi desenvolvido um sistema multi-antena que visa corrigir os
erros de planimetria e altimetria. Esse sistema consiste em duas antenas GPS colocadas
transversalmente relativamente à direcção de movimento (uma terceira antena GPS pode ser
colocada para determinação do ângulo de mergulho). Através do cálculo da posição de ambas
as antenas, é estimado o ângulo de inclinação do braço que une a antena exterior ao solo,
sendo este assim compensado. opção pela utilização de um braço de apoio lateral tem como
objectivo facilitar a monitorização da base da duna. Esse braço apresenta, no entanto, outro
tipo de vantagens, mais concretamente ao nível da segurança para o operador no processo de
monitorização da crista de bermas ou de escarpas de erosão talhadas em bermas. Também no
caso da realização de perfis pelo limite de espraio da onda, a utilização do braço lateral traduz-
se em maior segurança e facilidade operacional. O sistema do braço lateral foi desenvolvido de
modo a poder ser facilmente aplicado ao veículo no início de cada campanha, podendo ser
adaptado ao seu lado esquerdo, ou direito, de acordo com o interesse de monitorização. Foi
prestada atenção à pressão do pneu da roda lateral, de forma a garantir que não ocorram
variações significativas na altura da estrutura entre várias campanhas. Uma vantagem
decorrente da rapidez de execução consiste na capacidade de monitorizar, ao longo de vários
quilómetros, o limite da baixa-mar. Outra vantagem prende-se com a possibilidade de
monitorizar a praia após eventos de temporal.




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9.1.2 Sistema DGPS Uni-Antena Transportado Manualmente


Quando a zona que se pretende estudar tem uma área reduzida ou é
de difícil acesso a veículos, como seja o caso de uma praia com
grande quantidade de afloramentos rochosos, o sistema DGPS que
recorre à utilização de uma antena transportada pelo observador é o
mais prático. Tendo em conta a necessidade de assegurar elevada
precisão, optou-se neste caso por desenvolver um sistema em que a
antena GPS é fixa a um bastão na base do qual é adaptada uma roda . O bastão é
transportado pelo operador na vertical, de forma a manter uma altura constante da antena,
relativamente ao solo, ao mesmo tempo que a roda acompanha as variações da topografia do
terreno.
Este sistema apresenta vantagens de manuseamento em relação a sistemas em que o bastão
é adaptado a uma mochila, uma vez que não é possível controlar, neste último caso, nem a
distância em relação ao solo nem os locais exactos de passagem. Apesar das limitações
espaciais da área a monitorizar, esta metodologia apresenta vantagens relativamente aos
tradicionais perfis obtidos pelos métodos de geodesia clássica. Destaca-se a maior rapidez no
processo de aquisição de dados e um maior volume de informação por perfil realizado.




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9.1.3 Método de Levantamento de Campo

Um dos primeiros aspectos no planeamento do trabalho de campo relaciona-se com a escolha
da distribuição espacial dos dados. A presente metodologia de monitorização permite fazer a
aquisição de dados segundo perfis. De acordo com a velocidade de deslocação do veículo,
considerando o sistema multi-antena adaptado a um veículo moto-quatro, e da cadência de
aquisição de dados, a qual é predefinida pelo operador do sistema, a distribuição espacial das
posições poderá variar num perfil. Para um receptor GPS que opera a 5 Hertz, é possível
recolher cinco posições por segundo. Se o veículo se desloca a uma velocidade constante de
5m/s é possível obter posições espaçadas metro a metro ao longo do perfil. Tendo em conta
que o objectivo final é a geração de um DEM, torna-se necessário definir uma rede de perfis
longitudinais e transversais à linha de costa. As relações entre o número de perfis e a
dimensão da área geográfica determinam uma maior ou menor capacidade em representar a
morfologia do terreno. Como base de trabalho considera-se que o número de perfis
transversais e longitudinais realizados num determinado segmento litoral de praia emersa deve
ser escolhido de acordo com as características morfológicas do terreno. Os perfis longitudinais
e transversais devem ser efectuados de forma a delinear, da melhor forma possível, as
principais morfologias de praia, tais como bermas, cúspides e terraços de maré.




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9.2. Desempenho das Metodologias


9.2.1. Erros Instrumentais


Cada medida GPS em modo diferencial é afectada por uma fonte de erro que depende da
distância entre a estação de referência e a estação móvel. De acordo com     1
                                                                                 , as precisões
horizontal e vertical são, respectivamente, de 0,01 m e 0,02 m, às quais se adiciona o factor
(2 ppm*d), em que d representa a distância entre as estações de referência e móvel. Se for
considerada uma distância média entre ambas as estações de 10 quilómetros, a precisão
instrumental será de 0,03 m em planimetria e de 0,04 m em altimetria. Em posicionamento
cinemático é de prever, contudo, uma degradação da precisão para distâncias superiores a 10
quilómetros.




1   Professor universitário na Universidade Graz, Alemanha.
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9.2.2. Erros Metodológicos


Os testes que visam avaliar a exactidão foram realizados considerando a comparação entre
medidas efectuadas por uma técnica independente, com recurso a uma estação total, e
medidas obtidas pelo sistema DGPS uni-antena, ao longo de perfis transversais à praia. Os
resultados obtidos indicam que as diferenças entre ambas as técnicas nas componentes
horizontal e vertical são da ordem do centímetro. Em geral, essas diferenças são inferiores a
0,03 m. Os testes de precisão tiveram como objectivo comparar o desempenho das
metodologias apresentadas na secção anterior, em condições de trabalho de campo. Uma rede
de perfis longitudinais e transversais à linha de costa foi monitorizada por ambas as
metodologias. A precisão foi avaliada em pontos situados no cruzamento de perfis, os quais
constituíram pontos de controlo. A diferença na componente vertical do posicionamento, entre
ambas as metodologias, considerando os pontos de controlo, foi inferior a 0,02 m.




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9.2.3. Erros Operacionais

As medidas obtidas pelo sistema uni-antena DGPS são afectadas por inclinações do bastão ao
qual está adaptada a antena. Essas inclinações podem ser provocadas pelo operador, devido a
descuidos no transporte do bastão. Como exemplo, para uma antena transportada a uma
altura de 2 m relativamente ao solo e considerando, nessa situação, um desvio da vertical de
10º no bastão ao qual está adaptada a antena, é induzido um erro de 0,34 m na componente
planimétrica da posição e 0,03 m na componente altimetria. Por conseguinte, a experiência do
operador de campo é um factor relevante para a produção de bons resultados. Relativamente
ao sistema multi-antena DGPS apresentado, deve ser referido que este apenas corrige os erros
da componente de inclinação lateral do veículo, ou seja, dos movimentos rotativos do bastão
vertical em relação ao eixo longitudinal do veículo. A componente de mergulho, a qual está
relacionado com movimentos rotativos do bastão vertical em relação ao eixo transversal do
veículo, pode ser corrigida com a utilização de uma terceira antena, segundo uma direcção
perpendicular à linha formada pelas outras duas antenas. Uma vez que as principais
inclinações do terreno nas praias arenosas onde foram realizados os testes (costa ocidental de
Portugal) ocorrem quando o veículo se desloca na direcção longitudinal da praia, considerou-se
ser pouco relevante a introdução de uma terceira antena GPS.




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9.1. Erros Associados ao Método de Monitorização


Conforme foi referido na secção anterior, o método de monitorização consiste na realização de
perfis longitudinais e transversais à linha de costa. Esses perfis podem ser considerados como
a base para a interpolação posterior e consequente geração do DEM relativo ao segmento em
                                      estudo. Por conseguinte, quanto melhor a cobertura de
                                      um determinado segmento litoral, ou seja, quanto
                                      maior for o número de perfis longitudinais e
                                      transversais, melhor será o suporte para a interpolação
                                      que irá gerar o DEM. Todavia, um volume de informação
                                      demasiado denso representa custos acrescidos,
                                      relacionados com a maior duração da monitorização,
                                      bem como de dificuldades acrescidas, relacionadas com
                                      algumas rotinas de processamento. Em oposição, um
                                      volume de informação demasiado escasso pode impedir
                                      uma representação satisfatória da superfície
                                      monitorizada. Os resultados apresentados num teste
                                    que consistiu na avaliação do volume sedimentar médio
de uma praia, por comparação de dois DEMs gerados a
partir de grelhas de perfis, cujo espaçamento médio é
significativamente distinto. No primeiro caso, o
espaçamento entre perfis transversais e longitudinais é
de cerca de 20 m e, no segundo, é de cerca de 10 m.
Saliente-se, que não houve preocupação em manter
constante a distância entre perfis, mas apenas de
delinear as morfologias do terreno. Por conseguinte, a
distribuição geral dos perfis no terreno não é uniforme.
Os levantamentos de campo para este teste foram
efectuados no mesmo local e em simultâneo. Para a
geração do DEM utilizou-se um método interpolador que
recorre a redes de triângulos irregulares (Triangular Irregular Networks –TIN). Os resultados
obtidos indicam que a diferença média na componente altimétrica entre as duas superficies
geradas por interpolação, ou seja, entre os dois DEMs, é de cerca de 0,009 m.




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Conclusão

Após a conclusão deste trabalho, pode-se afirmar que:


• Existe mais consciência em relação aos satélites;

• Adquiriu-se mais conhecimento sobre questões técnicas relacionadas com GPS;

• Descobriu-se casos de estudos, alguns de Portugal, outros de outros paises, casos esses que
  abordam a temática GPS.

Relativamente ao caso de estudo abordado neste trabalho, conclui-se que o desenvolvimento
de um sistema multi-antena DGPS adaptado a um veículo moto-quatro visa dar resposta a
uma lacuna na exploração das potencialidades oferecidas pelo GPS para monitorização de
praias. Este sistema apresenta, pela forma como foi desenvolvido e implementado, alguns
aspectos que se podem considerar inovadores. Neste caso, ainda se destaca o baixo custo das
metodologias propostas, especialmente no que diz respeito a aspectos relacionados com a
logística e operacionalidade do sistema, o qual pode operar em praticamente todas as
condições meteorológicas. Esta é talvez uma das mais importantes vantagens do sistema,
quando o objectivo se relaciona com a realização de programas que incluem monitorização
sistemática do litoral.




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Bibliografia

Os recursos por nós utilizados na World Wide Web foram:




• http://pt.wikipedia.org/

• http://www.dgge.pt/

• http://www.igeo.pt/

• http://www.igeoe.pt/

• http://portal.icnb.pt/ICNPortal/vPT2007/

• http://luiscosta.free.fr/Docs/RELFINAL_PSTFC.pdf

• http://site.ifpb.edu.br/arquivos/GPPI/sig.pdf




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Relatório Global Positioning System (GPS)

  • 1. ULHT! GPS GPS Global Positioning System CET Sistemas de Informação Geográfica Professor: Turma SIG Paulo Lusitano Rui Matos | Nºa21003982 Lisboa, 30 de Maio de 2011 30 de Maio de 2011! 1
  • 2. ULHT! GPS Índice Introdução 4 I. O que é? 5 II. Componentes Genéricos do Sistema GPS 6 III. Equipamentos GPS 7 IV. Sinais Emitidos Pelos Satélites 9 V. Mensagem de Navegação 10 VI. Posicionamento por Trilateração 11 VII. A Posição dos Satélites no Espaço 12 7.1. Factores Que Afectam A Precisão Do Posicionamento 13 VIII. Erros 14 IX. Caso de Estudo 15 9.1. Metodologia 16 9.1.1. Sistema DGPS multi-antena adaptado a um veículo tipo moto-quatro 16 9.1.2 Sistema DGPS Uni-Antena Transportado Manualmente 17 9.1.3 Método de Levantamento de Campo 18 9.2. Desempenho das Metodologias 19 9.2.1. Erros Instrumentais 19 9.2.2. Erros Metodológicos 20 9.2.3. Erros Operacionais 21 9.1. Erros Associados ao Método de Monitorização 22 Conclusão 23 Bibliografia 24 30 de Maio de 2011! 2
  • 3. ULHT! GPS 30 de Maio de 2011! 3
  • 4. ULHT! GPS Introdução Este trabalho foi proposto pelo docente de GPS, Paulo Lusitano, com o objectivo aumentar os conhecimentos sobre o Sistema Global de Posicionamento, e também de servir como estudo para o exame Ao longo deste trabalho irá-se conhecer alguns componentes técnicos sobre o GPS, incluindo um caso de estudo português, que consiste na monitorização da costa terrestre. 30 de Maio de 2011! 4
  • 5. ULHT! GPS I. O que é? O GPS, também conhecido como, Sistema de Posicionamento Global, é um sistema de navegação por satélite que fornece a um aparelho receptor móvel a posição do mesmo, assim como informação horária, sob quais condições atmosféricas, a qualquer momento e em qualquer lugar na Terra, desde que o receptor se encontre no campo de visão de quatro satélites GPS. Inicialmente o seu uso era exclusivamente militar, estando actualmente disponível para uso civil gratuito. No entanto, poucas garantias apontam para que em tempo de guerra o uso civil seja mantido, o que resultaria num serio risco para a navegação. O GPS foi criado em 1973 para superar as limitações dos anteriores sistemas de navegação. 30 de Maio de 2011! 5
  • 6. ULHT! GPS II. Componentes Genéricos do Sistema GPS O sistema GPS é constituído por três componentes genéricos que são denominados na linguagem militar, de segmento espacial, segmento controlo e segmento de utilizadores. • O segmento de controlo tem a responsabilidade de manter integridade dos satélites e dos dados por eles transmitidos, zelando portanto pela manutenção da qualidade do serviço prestado aos utilizadores. • O segmento espacial é constituído por todos os satélites do sistema que estejam em órbita, incluindo tanto aqueles que se encontram em operação efectiva como os que se destinam a suprir eventuais avarias (satélites redundantes ou de “backup”) e ainda os que se encontrem desactivados mas ainda no espaço. • O segmento dos utilizadores é constituído por todos os que, efectivamente, utilizam um receptor GPS, sejam eles utilizadores comuns ou utilizadores autorizados. 30 de Maio de 2011! 6
  • 7. ULHT! GPS III. Equipamentos GPS De um modo genérico podemos classificar os equipamentos GPS em equipamentos fixos e equipamentos móveis. Os equipamentos móveis são a esmagadora maioria dos equipamentos GPS; são estes equipamentos que são utilizados no terreno nas tarefas de navegação, levantamento e de implantação. Os equipamentos fixos são usualmente colocados em pontos cujas coordenadas são conhecidas com elevado grau de precisão e destinam-se ao cálculo de correcções que permitem aumentar grandemente a precisão das coordenadas calculadas por outros equipamentos GPS6. Qualquer equipamento GPS, independentemente do tipo a que pertença, possui basicamente os mesmos componentes: receptor, unidade de controlo (microcomputador) e software de apoio. Seguem-se breves descrições sobre cada um destes componentes: • Receptor: os modernos receptores de código C/A7 são capazes de elevadas frequências de posicionamento (várias determinações por segundo) e conseguem precisões com pós processamento diferencial que variam entre 5 e menos de um metro. Os receptores variam em peso, tamanho, número de posicionamentos que são capazes de guardar em memória e número de canais disponíveis para captar os sinais dos satélites. Quando estacionados num dado ponto ou em deslocamento entre dois pontos, os receptores determinam a sua posição recorrendo ao processamento dos sinais emitidos pelos satélites GPS; • Unidade de controlo: é um microcomputador (portátil no caso dos equipamentos móveis) onde corre “software” específico que configura o receptor e controla a sua operação – por exemplo, fixando o tipo posicionamento calculado (a duas ou a três dimensões), frequência com que é recalculada a posição, etc.. É através destas unidades que o operador pode intervir no funcionamento do receptor. Algumas unidades de controlo permitem associação de atributos aos pontos cujas coordenadas forem calculadas. Por vezes o receptor e a unidade de controlo estão agrupados constituindo um único elemento; esta associação é mais frequente nos equipamentos destinados à navegação de lazer. • Software de Apoio: conjuntamente com cada equipamento GPS destinado a ser utilizado em trabalhos topográficos é usualmente fornecida uma aplicação informática destinada à realização de duas tarefas distintas, a saber: configuração prévia da unidade de controlo de modo a optimizar as tarefas de recolha de dados no campo; edição e processamento dos dados recolhidos. Estas tarefas são constituídas por um conjunto de actividades de entre as quais são de realçar as seguintes: 30 de Maio de 2011! 7
  • 8. ULHT! GPS A. planeamento do trabalho de campo (determinação da posição dos satélites numa dada data, avaliando a sua utilidade para posicionamento ao longo do período no qual se prevê a execução das operações de campo); B. cópia para um microcomputador de secretária de toda a informação armazenada na unidade de controlo durante o trabalho de campo; C. Aplicação de métodos diferenciais para melhorar a precisão dos resultados obtidos no campo; D. Edição e adição de atributos; E. impressão de cartografia; F. Exportação de ficheiros com os resultados do trabalho efectuado, em formatos reconhecidos por software de uso generalizado nos domínios da produção cartográfica e dos sistemas de informação geográfica (SIG). 30 de Maio de 2011! 8
  • 9. ULHT! GPS IV. Sinais Emitidos Pelos Satélites Os osciladores existentes a bordo dos satélites permitem a geração um sinal oscilatório, de elevada estabilidade no tempo, com frequência f 0 = 10.23 MHz . Os satélites GPS emitem os seus sinais em duas frequências portadoras obtidas de f 0 , denominadas L1 (frequência 154f 0 = 1575.42 MHz ) e L2 ( 120f 0 = 1227.60 MHz ); estes valores da frequência colocam as emissões dos satélites na zona do espectro das radiações electromagnéticas ocupado pelas microondas. As portadoras L1 e L2 são modeladas por um conjunto de códigos binários, isto é, sequências de zeros ou uns. Estes códigos binários são sequências de bits que não manifestam seguir qualquer padrão, isto é, aparentem ser sequências aleatórias de bits. Na verdade estes códigos são perfeitamente determinísticos: as sequências são resultado da utilização de algoritmos matemáticos sendo, por isso, perfeitamente previsíveis as sequências. Por outro lado, a potência do sinal electromagnético que atinge os receptores GPS é muito pequena, muito próxima da potência do “ruído de fundo electrostático”. O ruído de fundo electrostático é um sinal electromagnético “fóssil”, perfeitamente aleatório e uniformemente distribuído por todas as frequências do espectro electromagnético, contemporâneo da criação do Universo e que, tanto quanto se sabe, apresenta estas mesmas características em qualquer lugar. É por estas duas razões que estes códigos são frequentemente denominados códigos PRS11 ou códigos PRN12. 30 de Maio de 2011! 9
  • 10. ULHT! GPS V. Mensagem de Navegação Cada satélite emite um conjunto de dados que permite aos receptores determinar os valores das seguintes variáveis: • Hora do satélite e a correcção que lhe deve ser aplicada; • Posição do satélite no espaço (efemérides do satélite); • Posição aproximada dos satélites GPS (almanaque da constelação); • Condição de operação do satélite (operacional ou inoperacional); • Correcção à hora do satélite para hora GPS; • Estimativas dos efeitos que o atravessamento da atmosfera provoca nos sinais GPS (atrasos atmosféricos) Esta mensagem de navegação é transmitida a 50 bits/s, tanto em L1 como em L2. 30 de Maio de 2011! 10
  • 11. ULHT! GPS VI. Posicionamento por Trilateração A trilateração determinação das coordenadas de um ponto por utilização de um receptor GPS corresponde à resolução de um problema clássico da geometria. A trilateração permite a determinação das coordenadas de um ponto com base nas coordenadas de um certo número de pontos, distintos uns dos outros, e da medição das distâncias que medeiam entre o novo ponto e os pontos fixos. No caso do posicionamento com GPS, os pontos fixos são as coordenadas de posição instantâneas dos satélites cujos sinais são recebidos e processados pelo receptor GPS que ocupa o ponto de coordenadas desconhecidas. Como já referido, é o processamento dos sinais recebidos de cada satélite que permite ao receptor GPS determinar a distância que o separa desse satélite. 30 de Maio de 2011! 11
  • 12. ULHT! GPS VII. A Posição dos Satélites no Espaço Como é sabido, o cálculo de uma posição ocupada por um receptor GPS baseia-se na resolução de uma trilateração. Os pontos fixos desta trilateração são as posições ocupadas pelos satélites nos instantes para os quais foram determinadas as distâncias que os separam do receptor. A qualidade do posicionamento irá depender em larga medida da precisão com que se conheçam as posições que os satélites vão ocupando no tempo. As órbitas dos satélites, atendendo à grande altitude a que estes se deslocam, são muito estáveis não querendo com isto dizer que não estejam sujeitos a pequenas perturbações cujos efeitos têm tendência para se irem acumulando com o tempo. Como já referido neste trabalho, o segmento de controlo tem a tarefa de monitorizar constantemente os satélites e, sempre que necessário, recalcular as suas órbitas. Perante este tipo de situação, os parâmetros orbitais actualizados são transmitidos para os devidos satélites, sendo imediatamente incorporados nas suas mensagens de navegação, ficando assim quase instantaneamente acessíveis aos utilizadores do sistema. Estes parâmetros orbitais de cada satélite denominam-se efemérides do satélite e permitem estimar com elevado rigor a posição que esse satélite ocupa num dado instante. Mas não é apenas para o posicionamento que é necessário conhecer a localização de cada satélite no espaço, existem duas outras operações que exigem também o conhecimento das posições dos satélites, embora o grau de precisão necessária seja inferior, essas operações são o planeamento dos trabalhos de campo e a inicialização de um receptor. Para o planeamento é imprescindível, para além do conhecimentos das coordenadas aproximadas da região onde os trabalhos se irão efectuar, conhecer as posições que os satélites vão ocupando ao longo do intervalo de tempo durante o qual se pretende executar as tarefas de campo, só assim se poderá determinar com antecedência os períodos de tempo durante os quais se verificarão configurações geométricas da constelação, no caso do receptor, compatíveis com o grau de precisão exigido ao levantamento. Por outro lado se, ao colocar em funcionamento um receptor, se este não dispuser de informação relativa à posição dos satélites da constelação em relação à posição que ele próprio ocupa, então poderá perder-se muito tempo a tentar captar os sinais emitidos por satélites que, na maioria, se encontram ocultados pela Terra e cujos sinais, portanto, não podem atingir o receptor. Por estas duas razões reveste-se de grande importância a capacidade de poder prever, ainda que com um nível de precisão não muito elevado, a posição de todos os satélites GPS em qualquer instante. O conjunto dos elementos que permitem estimar a posição ocupada por 30 de Maio de 2011! 12
  • 13. ULHT! GPS todos os satélites GPS num dado instante é denominado almanaque. Em princípio, um almanaque mantém a sua validade por períodos de sessenta dias. A sua actualização é competência do segmento de controlo que, sempre que necessário, procede à sua actualização e à sua transmissão para todos os satélites. O almanaque actualizado será incorporado na mensagem de navegação de todos os satélites tornando-se, a partir desse instante, acessível a todos os utilizadores. 7.1. Factores Que Afectam A Precisão Do Posicionamento Os factores que afectam a precisão com que são calculadas as coordenadas da posição ocupada por um receptor GPS são agrupados da seguinte forma: • Posição que os satélites utilizados nos cálculos ocupam relativamente ao receptor (arranjo espacial dos satélites relativamente ao receptor); • Erros cometidos nas medições das distâncias aos satélites e na determinação das posições desses satélites. 30 de Maio de 2011! 13
  • 14. ULHT! GPS VIII. Erros Os valores que o receptor encontra para grandeza das distâncias aos satélites são afectados por um conjunto vasto de imprecisões da variada magnitude. O erro da posição do novo ponto resulta do efeito conjunto dos erros que afectam as medições das distâncias e dos erros que afectam as coordenadas dos pontos fixos. Estes erros são agrupados em duas categorias distintas: • Erros involuntários, isto é, erros que, de modo geral, são resultado de causas naturais. Quando resultantes de acção humana, são sempre involuntariamente introduzidos; • Erros voluntários que, como a própria denominação indica, são o resultado de acção humana voluntária. Têm como objectivo diminuir a utilidade do sistema GPS podendo mesmo, em situações extremas, torná-lo completamente inútil; • Erros voluntários que, como a própria denominação indica, são o resultado de acção humana voluntária. Têm como objectivo diminuir a utilidade do sistema GPS podendo mesmo, em situações extremas, torná-lo completamente inútil. 30 de Maio de 2011! 14
  • 15. ULHT! GPS IX. Caso de Estudo A rapidez no processo de monitorização de segmentos litorais constituídos por praias arenosas relativamente extensas, aliada a níveis de precisão indispensáveis para estudos de evolução da linha de costa,implica, frequentemente, o desenvolvimento de novas metodologias. Durante as últimas décadas, os levantamentos de campo efectuados, recorreram, principalmente, a técnicas fotogramétricas ou de geodesia. Com a chegada das técnicas de geodesia espacial, foram introduzidas novas metodologias de base terrestre e aérea nos programas de monitorização litoral. O seguinte caso de estudo apresenta um protótipo que foi desenvolvido para monitorizar, de forma eficiente e produtiva, as morfologias presentes em praias arenosas. Este protótipo recorre à utilização do GPS, incorporando um sistema multi-antena GPS montado num veículo todo-o-terreno apropriado para se deslocar em ambiente de praia, ou seja ambientes arenosos. A monitorização é efectuada sob a forma de uma rede de perfis longitudinais e transversais relativamente à linha de costa, que incluem toda a praia sub-aérea, desde o limite de espraio da onda até à base do cordão dunar frontal, ou outra variação topográfica significativa do terreno. A partir da rede de perfis GPS obtida, cuja densidade é definida, em cada caso, de acordo com as características do terreno, é gerado um modelo de elevação do terreno. A partir desse modelo é possível extrair informação relevante para caracterização morfodinâmica de praias arenosas, nomeadamente o volume da praia emersa, o declive da face da praia, a localização de bermas e de outros elementos morfológicos. 30 de Maio de 2011! 15
  • 16. ULHT! GPS 9.1. Metodologia 9.1.1. Sistema DGPS multi-antena adaptado a um veículo tipo moto-quatro Uma das dificuldades inerentes à utilização de GPS em modo diferenc ial (DGPS) cinemático adaptado a um veículo prende-se com a eventual redução da precisão do sistema. Havendo uma só antena, a relação entre a posição do solo e a da antena apenas pode ser aproximada pela subtracção, na direcção da vertical do local, da altura da antena ao solo (supostamente conhecida e constante). Os desvios relativos à vertical provocados pela inclinação do terreno induzem um erro na posição, erro esse que será tanto maior quanto maior for o comprimento do bastão que fixa a antena, para um mesmo ângulo de inclinação. Face às presentes evidências foi desenvolvido um sistema multi-antena que visa corrigir os erros de planimetria e altimetria. Esse sistema consiste em duas antenas GPS colocadas transversalmente relativamente à direcção de movimento (uma terceira antena GPS pode ser colocada para determinação do ângulo de mergulho). Através do cálculo da posição de ambas as antenas, é estimado o ângulo de inclinação do braço que une a antena exterior ao solo, sendo este assim compensado. opção pela utilização de um braço de apoio lateral tem como objectivo facilitar a monitorização da base da duna. Esse braço apresenta, no entanto, outro tipo de vantagens, mais concretamente ao nível da segurança para o operador no processo de monitorização da crista de bermas ou de escarpas de erosão talhadas em bermas. Também no caso da realização de perfis pelo limite de espraio da onda, a utilização do braço lateral traduz- se em maior segurança e facilidade operacional. O sistema do braço lateral foi desenvolvido de modo a poder ser facilmente aplicado ao veículo no início de cada campanha, podendo ser adaptado ao seu lado esquerdo, ou direito, de acordo com o interesse de monitorização. Foi prestada atenção à pressão do pneu da roda lateral, de forma a garantir que não ocorram variações significativas na altura da estrutura entre várias campanhas. Uma vantagem decorrente da rapidez de execução consiste na capacidade de monitorizar, ao longo de vários quilómetros, o limite da baixa-mar. Outra vantagem prende-se com a possibilidade de monitorizar a praia após eventos de temporal. 30 de Maio de 2011! 16
  • 17. ULHT! GPS 9.1.2 Sistema DGPS Uni-Antena Transportado Manualmente Quando a zona que se pretende estudar tem uma área reduzida ou é de difícil acesso a veículos, como seja o caso de uma praia com grande quantidade de afloramentos rochosos, o sistema DGPS que recorre à utilização de uma antena transportada pelo observador é o mais prático. Tendo em conta a necessidade de assegurar elevada precisão, optou-se neste caso por desenvolver um sistema em que a antena GPS é fixa a um bastão na base do qual é adaptada uma roda . O bastão é transportado pelo operador na vertical, de forma a manter uma altura constante da antena, relativamente ao solo, ao mesmo tempo que a roda acompanha as variações da topografia do terreno. Este sistema apresenta vantagens de manuseamento em relação a sistemas em que o bastão é adaptado a uma mochila, uma vez que não é possível controlar, neste último caso, nem a distância em relação ao solo nem os locais exactos de passagem. Apesar das limitações espaciais da área a monitorizar, esta metodologia apresenta vantagens relativamente aos tradicionais perfis obtidos pelos métodos de geodesia clássica. Destaca-se a maior rapidez no processo de aquisição de dados e um maior volume de informação por perfil realizado. 30 de Maio de 2011! 17
  • 18. ULHT! GPS 9.1.3 Método de Levantamento de Campo Um dos primeiros aspectos no planeamento do trabalho de campo relaciona-se com a escolha da distribuição espacial dos dados. A presente metodologia de monitorização permite fazer a aquisição de dados segundo perfis. De acordo com a velocidade de deslocação do veículo, considerando o sistema multi-antena adaptado a um veículo moto-quatro, e da cadência de aquisição de dados, a qual é predefinida pelo operador do sistema, a distribuição espacial das posições poderá variar num perfil. Para um receptor GPS que opera a 5 Hertz, é possível recolher cinco posições por segundo. Se o veículo se desloca a uma velocidade constante de 5m/s é possível obter posições espaçadas metro a metro ao longo do perfil. Tendo em conta que o objectivo final é a geração de um DEM, torna-se necessário definir uma rede de perfis longitudinais e transversais à linha de costa. As relações entre o número de perfis e a dimensão da área geográfica determinam uma maior ou menor capacidade em representar a morfologia do terreno. Como base de trabalho considera-se que o número de perfis transversais e longitudinais realizados num determinado segmento litoral de praia emersa deve ser escolhido de acordo com as características morfológicas do terreno. Os perfis longitudinais e transversais devem ser efectuados de forma a delinear, da melhor forma possível, as principais morfologias de praia, tais como bermas, cúspides e terraços de maré. 30 de Maio de 2011! 18
  • 19. ULHT! GPS 9.2. Desempenho das Metodologias 9.2.1. Erros Instrumentais Cada medida GPS em modo diferencial é afectada por uma fonte de erro que depende da distância entre a estação de referência e a estação móvel. De acordo com 1 , as precisões horizontal e vertical são, respectivamente, de 0,01 m e 0,02 m, às quais se adiciona o factor (2 ppm*d), em que d representa a distância entre as estações de referência e móvel. Se for considerada uma distância média entre ambas as estações de 10 quilómetros, a precisão instrumental será de 0,03 m em planimetria e de 0,04 m em altimetria. Em posicionamento cinemático é de prever, contudo, uma degradação da precisão para distâncias superiores a 10 quilómetros. 1 Professor universitário na Universidade Graz, Alemanha. 30 de Maio de 2011! 19
  • 20. ULHT! GPS 9.2.2. Erros Metodológicos Os testes que visam avaliar a exactidão foram realizados considerando a comparação entre medidas efectuadas por uma técnica independente, com recurso a uma estação total, e medidas obtidas pelo sistema DGPS uni-antena, ao longo de perfis transversais à praia. Os resultados obtidos indicam que as diferenças entre ambas as técnicas nas componentes horizontal e vertical são da ordem do centímetro. Em geral, essas diferenças são inferiores a 0,03 m. Os testes de precisão tiveram como objectivo comparar o desempenho das metodologias apresentadas na secção anterior, em condições de trabalho de campo. Uma rede de perfis longitudinais e transversais à linha de costa foi monitorizada por ambas as metodologias. A precisão foi avaliada em pontos situados no cruzamento de perfis, os quais constituíram pontos de controlo. A diferença na componente vertical do posicionamento, entre ambas as metodologias, considerando os pontos de controlo, foi inferior a 0,02 m. 30 de Maio de 2011! 20
  • 21. ULHT! GPS 9.2.3. Erros Operacionais As medidas obtidas pelo sistema uni-antena DGPS são afectadas por inclinações do bastão ao qual está adaptada a antena. Essas inclinações podem ser provocadas pelo operador, devido a descuidos no transporte do bastão. Como exemplo, para uma antena transportada a uma altura de 2 m relativamente ao solo e considerando, nessa situação, um desvio da vertical de 10º no bastão ao qual está adaptada a antena, é induzido um erro de 0,34 m na componente planimétrica da posição e 0,03 m na componente altimetria. Por conseguinte, a experiência do operador de campo é um factor relevante para a produção de bons resultados. Relativamente ao sistema multi-antena DGPS apresentado, deve ser referido que este apenas corrige os erros da componente de inclinação lateral do veículo, ou seja, dos movimentos rotativos do bastão vertical em relação ao eixo longitudinal do veículo. A componente de mergulho, a qual está relacionado com movimentos rotativos do bastão vertical em relação ao eixo transversal do veículo, pode ser corrigida com a utilização de uma terceira antena, segundo uma direcção perpendicular à linha formada pelas outras duas antenas. Uma vez que as principais inclinações do terreno nas praias arenosas onde foram realizados os testes (costa ocidental de Portugal) ocorrem quando o veículo se desloca na direcção longitudinal da praia, considerou-se ser pouco relevante a introdução de uma terceira antena GPS. 30 de Maio de 2011! 21
  • 22. ULHT! GPS 9.1. Erros Associados ao Método de Monitorização Conforme foi referido na secção anterior, o método de monitorização consiste na realização de perfis longitudinais e transversais à linha de costa. Esses perfis podem ser considerados como a base para a interpolação posterior e consequente geração do DEM relativo ao segmento em estudo. Por conseguinte, quanto melhor a cobertura de um determinado segmento litoral, ou seja, quanto maior for o número de perfis longitudinais e transversais, melhor será o suporte para a interpolação que irá gerar o DEM. Todavia, um volume de informação demasiado denso representa custos acrescidos, relacionados com a maior duração da monitorização, bem como de dificuldades acrescidas, relacionadas com algumas rotinas de processamento. Em oposição, um volume de informação demasiado escasso pode impedir uma representação satisfatória da superfície monitorizada. Os resultados apresentados num teste que consistiu na avaliação do volume sedimentar médio de uma praia, por comparação de dois DEMs gerados a partir de grelhas de perfis, cujo espaçamento médio é significativamente distinto. No primeiro caso, o espaçamento entre perfis transversais e longitudinais é de cerca de 20 m e, no segundo, é de cerca de 10 m. Saliente-se, que não houve preocupação em manter constante a distância entre perfis, mas apenas de delinear as morfologias do terreno. Por conseguinte, a distribuição geral dos perfis no terreno não é uniforme. Os levantamentos de campo para este teste foram efectuados no mesmo local e em simultâneo. Para a geração do DEM utilizou-se um método interpolador que recorre a redes de triângulos irregulares (Triangular Irregular Networks –TIN). Os resultados obtidos indicam que a diferença média na componente altimétrica entre as duas superficies geradas por interpolação, ou seja, entre os dois DEMs, é de cerca de 0,009 m. 30 de Maio de 2011! 22
  • 23. ULHT! GPS Conclusão Após a conclusão deste trabalho, pode-se afirmar que: • Existe mais consciência em relação aos satélites; • Adquiriu-se mais conhecimento sobre questões técnicas relacionadas com GPS; • Descobriu-se casos de estudos, alguns de Portugal, outros de outros paises, casos esses que abordam a temática GPS. Relativamente ao caso de estudo abordado neste trabalho, conclui-se que o desenvolvimento de um sistema multi-antena DGPS adaptado a um veículo moto-quatro visa dar resposta a uma lacuna na exploração das potencialidades oferecidas pelo GPS para monitorização de praias. Este sistema apresenta, pela forma como foi desenvolvido e implementado, alguns aspectos que se podem considerar inovadores. Neste caso, ainda se destaca o baixo custo das metodologias propostas, especialmente no que diz respeito a aspectos relacionados com a logística e operacionalidade do sistema, o qual pode operar em praticamente todas as condições meteorológicas. Esta é talvez uma das mais importantes vantagens do sistema, quando o objectivo se relaciona com a realização de programas que incluem monitorização sistemática do litoral. 30 de Maio de 2011! 23
  • 24. ULHT! GPS Bibliografia Os recursos por nós utilizados na World Wide Web foram: • http://pt.wikipedia.org/ • http://www.dgge.pt/ • http://www.igeo.pt/ • http://www.igeoe.pt/ • http://portal.icnb.pt/ICNPortal/vPT2007/ • http://luiscosta.free.fr/Docs/RELFINAL_PSTFC.pdf • http://site.ifpb.edu.br/arquivos/GPPI/sig.pdf 30 de Maio de 2011! 24