APOSTILA CURSO DE GPS

MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA COORDENADORIA DE PROJETOS DE EXTENSÃO COLÉGIO POLITÉCNICO DA UFSM CURSO TÉCNICO EM GEOPROCESSAMENTO

FUNDAMENTOS DE CARTOGRAFIA E O SISTEMA DE POSICIONAMENTO GLOBAL - GPS

Antão Langendolff  Guilherme de Pellegrini

Santa Maria, setembro de 2008.

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SUMÁRIO

1. CARTOGRAFIA................................... CARTOGRAFIA...... ........................................................... ........................................................... ......................................... ............ 1 1.1 Formas e dimensões da terra.......................... terra ........................................................ ......................................................... ........................... 1 1.1.1 Superfície Topográfica ....................................................... ........................... ......................................................... ............................. 1 1.1.2 Geóide............................................ Geóide.............. ........................................................... ........................................................... .................................... ...... 2 1.1.3 Elipsóide................................................... Elipsóide...................... ........................................................... ....................................................... ......................... 2 1.1.4 Datum............................................. Datum............... ........................................................... ........................................................... .................................... ...... 3 1.2 Sistema de Coordenadas Geodésicas ........................................................ ............................ ......................................... ............. 5 1.3 Sistema de Coordenadas Tridimensionais (X, Y e Z).............................................. Z).................. .............................. 6 1.4 Sistemas de Coordenadas Planas Cartesianas ...................................................... .......................... .............................. 6 1.5 Sistema de Projeção Cartográfica ....................................................... ......................... ................................................... ..................... 7 1.6 Sistema Sistema de Coordenadas Coordenadas UTM ....... ............... ............... ............... ............... ............... ............... ............... ................ ............... ............ ..... 8 1.7 Norte de quadricula, magnético e geográfico. ..................................................... ........................ ................................ ... 11 1.8 Mapeamento Sistemático Nacional ........................................................ ........................... ............................................. ................ 12 1.9 Conversões entre sistemas de referência .......................................................... ............................. ................................. .... 13 2. PRECISÃO E ACURÁCIA ........................................................ .......................... ........................................................... ................................ ... 15 2.1 Precisão..................................... Precisão........ ........................................................... ........................................................... ............................................... .................. 15 2.2 Acurácia..................................... Acurácia........ ........................................................... ........................................................... ............................................... .................. 16 3. SISTEMA SISTEMA DE POSICIONAMENTO GLOBAL............................................... GLOBAL................ ........................................... ............ 16 3.1 Um breve histórico..................................... histórico........ ........................................................... ........................................................... ................................. 16 3.2 Definição............................... Definição.. ........................................................... ........................................................... .................................................... ....................... 18 3.3 Sistema de referência do GPS ....................................................... .......................... ..................................................... ........................ 18 3.4 Composição ou segmentos do sistema................................. sistema..... ........................................................ ................................. ..... 20 3.4.1 Segmento do Espaço............................. Espaço ......................................................... ....................................................... ........................... 21 3.4.1.1 Satélites GPS............................... GPS.. ........................................................... ........................................................... ................................ ... 22 3.4.1.2 O tempo GPS.............................. GPS ........................................................... ........................................................... .................................. .... 23 3.4.1.3 Estrutura do Sinal dos Satélites GPS ........................................................ ........................... ............................. 23 3.4.2 Segmento de Controle Controle e Monitoramento Monitoramento ........ ............... ............... ................ ............... ............... ............... ......... 25 3.4.3 Segmento Segmento do Usuário Usuário ....... ............... ............... ............... ................ ............... ............... ................ ............... ............... ............... .......27 27 3.4.3.1 Serviços Serviços Oferecidos Oferecidos e Tipos de Usuários............................ Usuários .................................................. ...................... 27 3.4.3.2 Receptores GPS ........................................................ .......................... ............................................................ .................................. 28 3.4.3.2.1 Componentes............................ Componentes .......................................................... ........................................................... ................................ ... 28 3.4.3.2.2 Tipos de Receptores ......................................................... ............................. .................................................. ...................... 28 3.4.3.2.2.1 Quanto ao Número de Freqüências.............................. Freqüências ..................................................... ....................... 28

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3.4.3.2.2.2 3.4.3.2 .2.2 Quanto ao Número de Canais ........ ............... ............... ............... ............... ................ ............... ............... ........28 28 3.4.3.2.2.3 3.4.3.2. 2.3 Quanto ao Tipo de Canais ....... ............... ................ ............... ............... ................ ............... ............... .............. ...... 29 3.4.3.2.2.4 Quanto ao Tipo Tipo de Sinal Observado .................................................... ............................. ....................... 29 3.4.3.2.2.5 Quanto ao Tipo de Levantamento............................... Levantamento.. ...................................................... ......................... 29 3.5. Princípio Básico do Posicionamento ..................................................... ........................ ............................................. ................ 30 3.5.1 Ilustrando o processo de trilateração a partir de satélites............................. satélites................... .......... 32 3.5.2 Medição da Distância Satélite-Receptor ....................................................... ............................ ........................... 34 3.5.2.1 Pelo Tempo Tempo de Propagação Propagação - Código C/A ou P ....... ............... ................ ............... ............... .......... .. 34 3.5.2.2 Pela Diferença de Fase - Portadora L1 ou L2................................... L2....... ..................................... ......... 36 3.5.3 Coordenadas dos Satélites Xs, Ys e Zs.......................................................... ............................ .............................. 36 3.5.3.1 Efemérides Transmitidas ....................................................... ......................... .................................................. .................... 37 3.5.4 Cálculo das Coordenadas Coordenadas do Receptor Receptor X, Y e Z ........ ............... ............... ............... ............... ............ .... 38 3.6 Fatores que Afetam a Precisão do Posicionamento por Ponto........................... Ponto .............................. ... 38 3.6.1 Erros relacionados aos satélites .......................................................... ............................. ...................................... ......... 38 3.6.1.1 Não Sincronizaç Sincronização ão do Relógio Relógio do Satélite Satélite com Tempo GPS ....... ............... ............. ..... 38 3.6.1.2 Forma de Cálculo das Coordenadas dos Satélites Satélites............................ .................................... ........ 39 3.6.1.3 Atraso Atraso Entre as Portadoras Portadoras no Hardware Hardware do Satélite Satélite ....... ............... ................ ............... ......... .. 39 3.6.1.4 Distribuição Distribuição Geométrica dos Satélites - DOP ............................................ ......................... ................... 40 3.6.1.5 Disponibilidade Seletiva - SA ...................................................... ........................... .......................................... ............... 41 3.6.2 Erros Erros relacionados relacionados à propagação do sinal.......................... sinal .................................................... .......................... 42 3.6.2.1 Atraso na lonosfera ( Δ I ) ....... ............... ............... ............... ............... ............... ............... ............... ............... ............... ........42 42 3.6.2.2 Atraso na Troposfera ( ΔT ) ........................................................ .......................... .............................................. ................ 42 3.6.2.3 Multicaminhamento ......................................................... ........................... ......................................................... ........................... 44 3.6.2.4 Perda de Ciclos.............................. Ciclos ........................................................... ........................................................... ................................ 44 3.6.3 Erros relacionados ao receptor/ antena ........................................................ ........................... ............................. 45 3.6.3.1 Erro do Relógio ........................................................... ............................. ........................................................... ................................. 45 3.6.3.2 Erro entre os Canais ........................................................ ........................... ....................................................... .......................... 45 3.6.3.3 Centro de Fase da Antena ....................................................... ........................... .............................................. .................. 45 3.6.4 Erros relacionados à estação.......................................... estação.............. ........................................................ ................................ 46 3.6.4.1 Coordenadas da Estação............................................. Estação................ ......................................................... ................................ 46 3.6.4.2 Estacionamento Estacionamento da Antena no Ponto de Coleta ....... ............... ................ ............... ............... .......... .. 46 3.6.4.3 Erro Grosseiro Devido a Diferença de Datum............................................ Datum.......................... .................. 46 3.6.5 Comparação das Diversas Fontes de Erros nas Medidas............................ Medidas.. .......................... 47 3.7 Altimetria com GPS ........................................................... ............................ .............................................................. ..................................... ...... 48 3.7.1 Modelo de Ondulação Geoidal Geoidal (No)......................................... (No)........... ................................................... ..................... 48 3.8 Método Diferencial................................ Diferencial.. ........................................................... ........................................................... ..................................... ....... 49 3.8.1 Com o Código (DGPS)................................................... (DGPS)..................... ............................................................. ............................... 49

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3.8.2 Com a Fase da Portadora............................................................................. 51 3.9 Posicionamento Relativo ........................................................................................ 51 3.9.1 Modelos Utilizados na Solução da Diferença de Fase.................................. 52 3.9.1.1 Dupla diferença de fase ............................................................................. 52 3.9.2 Tipos de Posicionamento Relativo................................................................ 53 3.9.2.1 Posicionamento Relativo Estático.............................................................. 53 3.9.2.2 Método Relativo Estático Rápido ............................................................... 53 3.9.2.3 Método Reocupação .................................................................................. 54 3.9.2.4 Método Relativo Semi-cinemático (Stop and Go)...................................... 54 3.9.2.5 Método Relativo Cinemático ...................................................................... 55 3.9.2.6 Cinemático Pós-Processado...................................................................... 55 3.9.2.7 Cinemático em Tempo Real....................................................................... 55 3.10 Redes de Apoio ao Posicionamento..................................................................... 56 3.10.1 Estação de Controle Ativo........................................................................... 56 3.10.1.1 Rede Brasileira de Monitoramento Contínuo (RBMC) ............................. 56 3.10.1.2 Rede INCRA de Bases Comunitárias do GPS - (RIBaC) ........................ 58 3.10.1.3 Rede Faróis da Marinha........................................................................... 60 3.10.1.4 Redes de Estações Ativas Particulares ................................................... 60 3.10.2 Estação de Controle Passivo ...................................................................... 61 3.10.2.1 Rede Estadual de Pontos GPS - Rio Grande do Sul ...............................61 4. Introdução GNSS Tecnology .................................................................................... 64 4.1 O Conceito GNSS................................................................................................... 64 4.2 Como o GNSS funciona ......................................................................................... 64 4.3 Aplicações do GNSS .............................................................................................. 65 5. Sistemas GNSS........................................................................................................ 65 5.1 GPS ........................................................................................................................ 66 5.2 GLONASS .............................................................................................................. 67 5.3 GALILEO ................................................................................................................ 67 6. Sistemas de Aumentação......................................................................................... 68 7. Aplicações GNSS ..................................................................................................... 69 7.1 Agricultura e Pesca................................................................................................. 69 7.2 Pulverização Química............................................................................................. 70 7.3 Monitoração de Rendimento de Safras .................................................................. 70 7.4 Extensão de Safras e Rastreamento de Gado ....................................................... 71 7.5 Navegação e Monitoramento de Barcos de Pesca ................................................ 71 7.6 Engenharia Civil...................................................................................................... 72 7.7 Monitoramento de Estruturas ................................................................................. 72

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7.8 Orientação de Máquinas......................................................................................... 72 7.9 Logística e Gerenciamento de Canteiros de Obras................................................ 73 7.10 Manutenção da Infraestrutura de Rodovias e Ferrovias....................................... 73 7.11 Energia ................................................................................................................. 73 7.12 Sincronização de Redes para Geração e Distribuição de Energia....................... 74 7.13 Mapeamento de Infra-estrutura ............................................................................ 74 7.14 Meio-Ambiente...................................................................................................... 75 7.15 Monitoramento Ambiental..................................................................................... 75 7.16 Ciências Naturais.................................................................................................. 75 7.17 Proteção de Recursos Marinhos .......................................................................... 76 7.18 Segurança Ambiental ........................................................................................... 76 7.19 Seguros ................................................................................................................ 76 7.20 Telecomunicações................................................................................................ 77 7.21 Localização de Telefones Móveis......................................................................... 77 7.22 Rede de Comunicações ....................................................................................... 77 7.23 Aviação................................................................................................................. 78 7.24 Operações em Portos........................................................................................... 78 7.25 Navegação em Hidrovias...................................................................................... 79 7.26 Aplicações em Rodovias ...................................................................................... 79 7.27 Aplicações em Ferrovias ...................................................................................... 79 8. AULAS PRÁTICAS................................................................................................... 80 8.1 Modelos de Receptores GPS ................................................................................. 80 8.2 Manual Garmin eTrex Legend ................................................................................ 80 8.3 Softwares.............................................................................................................. 100 8.3.1 GPS TrackMaker......................................................................................... 100 8.3.2 Tutorial GPS TrackMaker............................................................................ 102 8.3.2.1 Barra de Ferramentas - Horizontal........................................................... 102 8.3.2.2 Barra de Ferramentas - Vertical............................................................... 104 8.3.2.3 Criando um Ponto .................................................................................... 104 8.3.2.4 Transferindo pontos do computador para o GPS e vice versa ................105 8.3.2.5 Configurando menu ferramentas, opções do Software GTM................... 107 8.3.2.5.1 Opções Gerais ...................................................................................... 107 8.3.2.5.2 Opções de Unidades............................................................................. 108 8.3.2.5.3 Opções de Coordenadas ...................................................................... 109 8.3.2.5.4 Opções de Datum ................................................................................. 110 8.4 Google Earth......................................................................................................... 111 8.4.1 Introdução ao Google Earth............................................................................... 112

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8.4.2 O que é o Google Earth?................................................................................... 112 8.4.3 Requisitos do Sistema....................................................................................... 113 8.4.3.1 Requisitos Mínimos.................................................................................. 113 8.4.3.2 Configuração Recomendada ................................................................... 113 8.4.4 Instalação .......................................................................................................... 113 8.4.5 Iniciando o Google Earth ................................................................................... 114 8.4.5.1 Controles de Navegação.......................................................................... 114 8.4.5.2 Funções do Menu .................................................................................... 116 8.4.5.2.1 Arquivo .................................................................................................. 116 8.4.5.2.2 Editar..................................................................................................... 117 8.4.5.2.3 Visualizar............................................................................................... 117 8.4.5.2.4 Ferramentas.......................................................................................... 118 8.4.5.2.5 Adicionar ............................................................................................... 119 8.4.5.2.6 Ajuda ..................................................................................................... 122 8.4.5.3 Painel Pesquisar ...................................................................................... 122 8.4.5.3.1 Voar Para .............................................................................................. 122 8.4.5.3.2 Localizar Empresas............................................................................... 123 8.4.5.3.3 Trajeto ................................................................................................... 123 8.4.5.4 Painel Lugares ......................................................................................... 124 8.4.5.5 Painel Camadas....................................................................................... 125 8.4.5.6 Comunidade Google Earth....................................................................... 126 8.4.5.7 Navegação do Google Earth.................................................................... 126 8.4.5.8 Barra de Atalhos ...................................................................................... 126 8.4.5.9 Latitude e Longitude................................................................................. 127 8.4.5.9.1 Tabela de Conversão............................................................................ 128 9.5.10 Arquivos KML e KMZ ................................................................................ 129 9.5.11 Visualizando o Espaço.............................................................................. 129 9.5.12 Agradecimentos à equipe da Google........................................................ 130 9. BIBLIOGRAFIA....................................................................................................... 131 10. ANEXOS

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Fundamentos de Cartografia e o Sistema de Posicionamento Global – (GPS)

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1. CARTOGRAFIA Uma vez que o produto final da operação de receptores de sinal GPS são coordenadas, cabe ao operador possuir o conhecimento básico dos elementos de cartografia envolvidos, para que possa fazer uma leitura correta do dado gerado, bem como, avaliar se a informação que está sendo fornecida pelo aparelho supre suas necessidades. Cada um dos tópicos aqui apresentados não tem a intenção de abordar a plenitude do conhecimento existente sobre a referida área. No entanto, acredita-se que o texto apresentado irá proporcionar o conhecimento básico necessário para a manipulação adequada da tecnologia de Posicionamento Global. A cartografia trata de representar na forma de mapas e plantas o conhecimento humano sobre a superfície do planeta. Uma vez que estas representações se dão em elementos planos (mapas e cartas), o homem criou metodologias e conceitos para transcrever aquilo que observamos em uma superfície não plana (a Terra), para estes documentos.

1.1 Formas e dimensões da terra Os elementos da Figura 01 demonstram as formas de se representar a terra que devem ser compreendidas para a utilização adequada de tecnologias de mapeamento.

1.1.1 Superfície Topográfica Denomina-se superfície topográfica à forma verdadeira da Terra com suas montanhas, vales, oceanos e outras incontáveis saliências e reentrâncias geográficas.

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É a superfície física (existente realmente) onde são executadas as medições e observações cartográficas.

1.1.2 Geóide Tem sua forma definida a partir de estudos gravimétricos. Sendo por definição uma superfície onde todos seus pontos têm igual valor de aceleração da gravidade, ou seja, superfícies equipotenciais. Figura 02.

Figura 03: Superfície irregular do geóide. FONTE: ESTEIO

O Fio de Prumo é atraído pela força gravitacional terrestre sendo perpendicular  ao geóide sob o ponto da superfície onde se encontra.

1.1.3 Elipsóide Como

a

Cartografia

necessita

de

uma

superfície

de

referência

geometricamente definida e o geóide não possui tal característica, foram estabelecidas para a superfície teórica da Terra a forma esférica e também a de um elipsóide de

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revolução, sendo esta última forma utilizada pela ciência geodésica para uma representação mais precisa da superfície terrestre. Desde as primeiras tentativas de se quantificar medidas realizadas sobre a superfície terrestre existiu a necessidade de descrevê-la matematicamente. A partir da noção esférica da Terra, mas com um leve achatamento nos pólos, foram adotados os elipsóides de revolução: sólido geométrico, gerado pela rotação de uma elipse, em torno de seu eixo menor, Figura 04.

Figura 04: Elipsóide

Inúmeros elipsóides têm sido gerados e utilizados em todo o mundo. Os Institutos responsáveis pela Cartografia Nacional em cada país, geram estes elementos matemáticos estabelecendo seus parâmetros, para que o elipsóide tenha um ajuste o mais convenientemente possível para aquela determinada região.

1.1.4 Datum Um Datum (pl. Data) é constituído pela adoção de um elipsóide de referência que representará a figura matemática da Terra, um Ponto Geodésico Origem e um Azimute inicial para fixar o sistema de coordenadas na Terra e servir como marco inicial das medidas de latitudes e longitudes. O critério para a escolha do Ponto Geodésico Origem é a máxima coincidência entre a superfície do geóide e do elipsóide. Portanto, um mesmo ponto do terreno terá valores de coordenadas diferentes quando referidas a diferentes Datum. No Brasil são quatro os Data mais utilizados: SAD69, SIRGAS 2000 são os data planimétricos oficiais; Córrego Alegre, que é o datum local mais antigo, sendo comum encontrar trabalhos neste sistema, como por exemplo, as cartas na escala

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1:50.000 do mapeamento sistemático; e o WGS84, que é o datum mundial (global) utilizado pelo sistema GPS. O WGS84 é dito um Datum global e geocêntrico, pois o elipsóide adotado (GRS80) ajusta-se à Terra como um todo e a origem dos seus eixos coordenados é no centro de massa da Terra. No datum global o elipsóide é fixado à Terra pelo Equador  e o Meridiano de Greenwich (não necessita de Ponto Geodésico Origem nem de Azimute inicial). Veja a Tabela 01 para alguns Data usuais no Brasil. Elipsóide

Datum

Hayford 1924 UGGI-67 UGGI-79 GRS80

Córrego Alegre SAD-69 WGS-84 SIRGAS 2000

Semi-eixo maior a (m) Semi-eixo menor b (m) 6.378.388 6.378.160 6.378.137 6.378.137

6.356.912 6.356.775 6.356.752 6.356.752

Local de Adoção Brasil (Antigo) Brasil (Atual) Globo Américas

Sendo o geóide um modelo matemático de desenvolvimento complexo, pois sua forma exata depende de características gravimétricas, foi novamente conveniente adotar-se a Figura do elipsóide de revolução. No entanto, deve se levar em consideração que ambos estes elementos são totalmente coincidentes, o que leva a necessidade de se conhecer a ondulação geoidal N de cada local (Figura 05), onde se deseje determinar a altitude local a partir de um ou de outro modelo.

Figura 05: Representação aproximada da ondulação geoidal.

A relação N= h-H é utilizada para determinar o valor de N quando se conhece a altitude elipsoidal h (sobre o elipsóide) e a altitude ortométrica H (sobre o geóide) do ponto considerado.

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1.2 Sistema de Coordenadas Geodésicas O sistema de coordenadas geodésicas constitui-se um sistema eficiente para a localização inequívoca da posição de objetos, fenômenos e acidentes geográficos na superfície terrestre. Neste sistema a Terra é dividida em círculos paralelos ao equador  chamados Paralelos e em elipses que passam pelos pólos terrestres (perpendiculares aos paralelos) chamadas Meridianos. Cada ponto da Terra tem um único conjunto de coordenadas geodésicas definidas por:

Latitude Geográfica ou Geodésica ( ): é o ângulo entre a normal ao elipsóide no ponto considerado e sua projeção no plano equatorial. É a medida no plano meridiano que contém o ponto considerado é Positiva a Norte (0 a +90°) e negativa a Sul (0 a -90°); Longitude Geográfica ou Geodésica ( λ  ): é o ângulo entre os planos do meridiano de Greenwich e do meridiano que passa pelo ponto considerado, sendo positiva a Leste (0 a +180°) e negativa a Oeste (0 a -180°). Ver Figuras 06 e 07.

Figura 06: Origem das coordenadas geodésicas.

Figura 07: Sistema de coordenadas geográficas, FONTE: ROSA (2004)

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1.3 Sistema de Coordenadas Tridimensionais (X, Y e Z) O sistema de coordenadas tridimensionais é constituído de três eixos cartesianos ortogonais (X, Y e Z), Figura 08, muito utilizados pelos satélites artificiais (GPS) para cálculo de posições, utilizando geometria tridimensional. As principais características do sistema são: a) Origem dos eixos no centro de massa da Terra (Geocentro); b) Eixo X coincidente com o traço do meridiano de Greenwich no plano do Equador; c) Eixo Y ortogonal a X no plano do Equador 90° anti-horário; d) Eixo Z coincide com o eixo de rotação da Terra.

Figura 08: Eixos cartesianos X, Y e Z.

1.4 Sistemas de Coordenadas Planas Cartesianas O

sistema

de

coordenadas

esféricas,

apesar

de

localizar

pontos

inequivocamente na superfície elipsóidica, se mostrou pouco prático para trabalhar  com mapas planos, e assim foram estabelecidos sistemas de coordenadas planas cartesianas associados às projeções cartográficas. Os sistemas de coordenadas planas cartesianas têm a origem dos eixos coordenados estabelecidas em certos paralelos e meridianos terrestres e as coordenadas do sistema são medidas em metros, e não em graus. A coordenada X é chamada falso Este (E) e a coordenada Y é chamada falso Norte (N). Cabe ressaltar que as coordenadas planas estão

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estritamente associadas ao sistema de projeção do mapa. Cada coordenada plana corresponde a uma coordenada geográfica que foi transformada pelas equações do sistema de projeção.

1.5 Sistema de Projeção Cartográfica Para entender o que são projeções cartográficas, é necessário lembrar de que o planeta tem a forma arredondada e que o mapa é desenhado sobre uma folha de papel, isto é, numa superfície plana. Por isso foram criadas as projeções cartográficas, que permitem representar uma realidade esférica numa superfície plana. A Terra é redonda, mas os papéis são planos. Representar em um desenho a superfície do planeta obriga, então, a admitir imperfeições, Figura 09. As projeções cartográficas são, portanto, formas ou técnicas de representar a superfície terrestre em mapas. Consiste num conjunto de linhas (paralelos e meridianos), que formam uma rede, sobre a qual são representados os elementos do mapa, terras, mares, rios, etc. Todos os mapas e/ou cartas são representações aproximadas da superfície terrestre, uma vez, que a forma esférica da Terra é desenhada sobre uma superfície plana. A elaboração de um mapa/carta, consiste em um método pelo qual se faz corresponder a cada ponto da superfície terrestre, como sendo a um ponto no mapa. Para se obter esta correspondência utilizam-se os sistemas de projeções cartográficas. Os sistemas de projeções cartográficas são classificadas quanto ao tipo de superfície adotada e pelo grau de deformação da superfície.

Figura 09: Planificação da superfície terrestre.

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1.6 Sistema de Coordenadas UTM A projeção adotada no Mapeamento Sistemático Brasileiro é o Sistema Universal Transverso de Mercator (UTM), que é também um do mais utilizados no mundo inteiro para cartografia sistemática recomendada pela União da Geodésia e Geofísica Internacional (UGGI). A projeção UTM é um caso particular da Projeção Transversa de Mercator com as características abaixo: a) A superfície de projeção é um cilindro cujo eixo é perpendicular ao eixo polar  terrestre. É uma projeção conforme, portanto mantém os ângulos e a forma das pequenas áreas. b) O Cilindro de projeção é secante ao elipsóide de revolução, segundo dos meridianos, ao longo dos quais não ocorrem deformações de projeção (K=1). As áreas entre os meridianos de secância sofrem reduções de escala (K1). Desta forma permite-se que as distorções de escala sejam distribuídas ao longo do fuso de 6o. Ver  Figura 10.

Figura 10: Cilindro secante a Terra, FONTE: swisstopo

c) O elipsóide terrestre é dividido em 60 fusos parciais com 6o de amplitude cada um. O coeficiente de redução máxima ocorre ao longo do meridiano central do fuso (MC) e tem o valor constante K=0,9996. d) O Equador é uma linha reta horizontal, o Meridiano Central é uma linha reta vertical, os paralelos são curvas de concavidade voltada para os pólos e os meridianos são curvas de concavidade voltadas para o MC. e) A origem do sistema cartesiano de coordenadas é formada pelo meridiano central do fuso (eixo Y) cujo valor é E=500.000,00 metros, e pelo Equador (eixo X) que

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tem valor N=0,00 metros, para coordenadas no hemisfério norte e N= 10.000.000,00 metros, para coordenadas no hemisfério sul. f) As constantes de E=500.000 m e N= 10.000.000 m chamadas, respectivamente, de Falso Este e Falso Norte visam evitar coordenadas negativas.

Figura 11: Fusos UTM e sobreposição de fusos nos pólos

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Todas estas características estão representadas na Figura 12 abaixo.

Figura 12: Características do fuso UTM.

Em latitude, os fusos são limitados ao paralelo de 80 N e 80 S, porque as deformações tornar-se-iam muito acentuadas para latitudes superiores. As regiões polares devem ser representadas pela projeção Universal Polar Estereográfica. Como são 60 fusos para toda a Terra, cada fuso é numerado a partir do antimeridiano de Greenwich para a direita. No Brasil estão os fusos de numeração de 18 a 25, com ordem crescente do Acre para o Oceano Atlântico, Figura 13.

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Figura 13: Carta do Mundo ao Milionésimo. FONTE: ROSA (2004)

O conhecimento acerca do fuso é fundamental para o posicionamento correto das coordenadas do sistema UTM O seu cálculo pode ser efetuado facilmente através da seguinte fórmula. Fuso = valor inteiro ((180 ± A) / 6 + 1) Usa-se o sinal (+) para longitudes leste de Greenwich e (-) para longitudes oeste de Greenwich.

1.7 Norte de quadricula, magnético e geográfico. Os meridianos do fuso ou zona da projeção formam um ângulo com as linhas verticais da quadricula. Esse ângulo é nulo para o meridiano central, mas vai aumentando com a diferença de longitude e também com a latitude. Este ângulo foi chamado de convergência meridiana, a qual é variável em relação à situação a cada ponto dentro da zona e representa, para cada ponto, o ângulo formado entre as linhas que indicam o norte geográfico e o norte da quadricula (Figura 14).

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Figura 14: Tipos de Norte, FONTE ROSA (2004))

Norte Geográfico: é a direção determinada pelo meridiano do ponto considerado. Norte de Quadrícula: é a direção determinada por uma paralela ao meridiano central no ponto considerado. Norte Magnético: é a direção determinada pelo meridiano magnético no ponto considerado. A agulha da bússola aponta para esta direção quando está sobre o ponto. O ângulo formado entre o norte geográfico e o norte magnético é chamado de declinação magnética. O ângulo formado entre o norte geográfico e o norte de quadrícula é chamado de convergência meridiana.

1.8 Mapeamento Sistemático Nacional Chama-se mapeamento sistemático o esquema de mapas topográficos nas escalas padronizadas de 1:25.000, 1:50.000, 1:100.000, 1:250.000, 1:500.000 e 1:1.000.000, executadas pelo método aerofotogramétrico, segundo uma articulação sistemática padrão formando uma grande série cartográfica. Os mapas sistemáticos até a escala de 1:25.000, são considerados um prérequisito para o desenvolvimento do país. No Brasil os principais órgãos executores de mapeamento sistemático são o Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística - IBGE e a Diretoria do Serviço Geográfico do Exercito - DSG. As escalas e articulações das folhas oficiais do mapeamento sistemático são mostradas na Tabela 02 e Figura 15 abaixo.

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Tabela 02: Características das Cartas Topográficas. Escala

Área φ x λ

1.000.000 500.00 250.000 100.000 50.000 25.000

4° x 6° 2° x 4° 1° x 1,5° 30' x 30' 15' x 15' 7,5' x 7,5'

Medidas da Folha no Terreno (Km) 444,48 x 666,72 222,24 x 333,36 111,12 x 166,68 55,56 x 55,56 27,78 x 27,78 13,89 x 13,89

Folhas Contidas na Carta ao Milionésimo 1 4 16 96 384 1.536

Nomenclatura V, X, Y, ou Z A, B, C, ou D I,II,III,IV,V ou VI 1 ,2,3 ou 4 NE, NO, SE ou SO

Figura 15: Exemplo de articulação das folhas UTM. FONTE: ROSA (2004)

1.9 Conversões entre sistemas de referência O registro de dados da superfície a partir do sistema de coordenada UTM é um processo relativamente simples, sendo, portanto o sistema mais utilizado. No entanto, todos os dados têm que ser registrados no mesmo sistema de coordenadas, caso contrário não serão possíveis sobreposição e/ou cruzamento dos mesmos por meio de um SIG. A relação existente entre os dois Data muito usuais no Brasil, o SAD69 e o WG84. está demonstrada na Figura 16.

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Figura 16: Paralelismo entre os eixos cartesianos dos Data SAD69 e WGS84.

Desta forma, para que uma coordenada tomada em WGS84 seja plotada sobre uma carta em SAD69, ou vice-versa, esta coordenada deve sofrer uma conversão de Datum. Na obtenção de coordenadas em outros sistemas a partir de SAD 69, utiliza-se os seguintes parâmetros de transição apresentados na Tabela 03 abaixo: Tabela 03: Diferenças entre os Data. FONTE: IBGE (2005) Parâmetros / Sistemas (m)  ΔX  ΔY  ΔZ

Córrego Alegre

SIRGAS 2000 / WGS-84

138 -164,4 -34

-67,35 3,88 -38,22

Estes parâmetros devem ser computados junto às coordenadas cartesianas X, Y e Z no momento da conversão. Processo que é executado automaticamente nos programas de posicionamento por GPS. O usuário deverá ficar atento para o valor  correto dos parâmetros acima, sobre prejuízo de um posicionamento incorreto com demonstra Figura 17.

Figura 17: Erro de posicionamento, FONTE: ESTEIO.

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2. PRECISÃO E ACURÁCIA Para muitas pessoas, acurácia e precisão significam a mesma coisa. Para alguém envolvido em medições estes dois termos têm significados bem diferentes. Medições por sua natureza, são inexatas, a dimensão desta falta de exatidão é o erro. Isto é diferente do erro sistemático, o qual é a introdução de um erro que pode ser  rastreado até sua fonte, podendo ser detectado, quantificado e corrigido. Um erro sistemático é uma espécie de engano na técnica de medição, como ler de maneira errada uma escala ou ajustar erroneamente o aparelho que será utilizado para tomar  as medidas. Erros são inerentes ao processo de medição, e incorporam coisas como a precisão dos instrumentos de medida, seu correto ajustamento, e uso adequado do equipamento. Uma analogia utilizada para explicar as diferenças entre precisão e acurácia, é a de um atirador e suas tentativas em acertar o centro do alvo.

Figura 18: Precisão e acurácia.

2.1 Precisão Precisão é o grau de refinamento da execução de uma operação, ou o grau de perfeição dos instrumentos e métodos utilizados para obter os resultados. Uma indicação da uniformidade ou reprodutibilidade dos resultados. Precisão está relacionada com a qualidade de uma operação na qual um resultado é obtido, diferindo da acurácia, que por sua vez, está relacionada com a qualidade do resultado.

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Na Figura 17, o alvo n°1 demonstra que o atirador obtém resultados muito ruins na tentativa de acertar o centro do alvo, não havendo qualquer tipo de uniformidade na distribuição de seus resultados. O atirador é impreciso e nada acurado. Já no segundo alvo, o atirador consegue uniformidade, no entanto, sem acurácia. Esta uniformidade pode ter sido alcançada utilizando-se uma luneta, ou um estabilizador para a arma. Com o conhecimento adquirido observando os resultados, o atirador poderá aplicar um ajuste sistemático, do tipo, apontar um pouco para o lado ou ajustar o equipamento (luneta), buscando alcançar resultados mais acurados, além da já alcançada precisão.

2.2 Acurácia É o grau de conformidade com uma verdade padrão. Acurácia está relacionada com a qualidade dos resultados, sendo, portanto, diferente de precisão como já exposto acima. No alvo n°3, o atirador aproxima-se do objetivo, no entanto sem grande precisão. Talvez tenha de trocar o equipamento ou de metodologia utilizada, se o objetivo for alcançar uma precisão ainda maior, uma vez que através desta metodologia utilizada até então, foi alcançado o limite da técnica ou do equipamento. No alvo n°4 estão representados resultados associados a acurácia e precisão. Diferente do alvo n°2, pois o atirador deve ter feito algum tipo de ajuste sistemático após avaliar a posição dos tiros precisos, mas sem acurácia. A precisão não melhorou muito, mas a conformidade com um valor verdadeiro, aumentou bastante.

3. SISTEMA DE POSICIONAMENTO GLOBAL 3.1 Um breve histórico Embora hoje a localização espacial seja uma tarefa relativamente simples para o usuário de posicionamento por satélite, ela foi um dos primeiros problemas científicos que o ser humano procurou solucionar. O homem sempre teve interesse em saber onde estava. Inicialmente restrita à vizinhança imediata de seu lar, mais tarde a curiosidade ampliou-se para locais do comércio e por fim, com o desenvolvimento da navegação marítima, praticamente alcançou o mundo todo. Conquistar novas fronteiras, com deslocamento seguro, exigia o domínio sobre a arte de navegar, saber  ir e voltar de um local a outro, com conhecimento de seu posicionamento, durante todo o trajeto, tanto na terra como no mar ou no ar. Por muito tempo o Sol, os planetas e as estrelas foram pontos de referência na orientação. Mas além da necessária habilidade do navegador, as condições climáticas

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podiam significar a diferença entre o sucesso e o fracasso de uma expedição. Por isto, a navegação exigiu, desde seu início, o desenvolvimento de instrumental de apoio à orientação. Um dos primeiros instrumentos de navegação foi a bússola, invento chinês que proporcionou uma verdadeira revolução na arte de navegar. Mas ainda perdurava um problema: como determinar a posição de uma embarcação em alto-mar? A indicação norte-sul da bússola não é suficiente. O astrolábio a despeito de seu peso e tamanho, possibilitava apenas a obtenção da latitude, sujeita a grande margem de erro. A medição com esse instrumento só podia ser realizada à noite e com boa visibilidade. Melhorias ocorreram, no transcorrer dos anos, com a introdução de novos instrumentos, tais como o quadrante de Davis e o sextante. Este último foi utilizado pelo navegador brasileiro, Amyr Klink, em sua viagem solitária de travessia do oceano Atlântico a remo, desde a Namíbia situada na costa sul da África até a costa nordeste brasileira, realizada no segundo semestre de 1984 e narrada no livro do navegador  "Cem Dias entre Céu e Mar". A determinação da longitude foi considerada o maior problema científico do século XVIII. De qualquer forma, mesmo com os melhores instrumentos, a navegação celeste só proporcionava valores aproximados da posição, o que nem sempre eram apropriados para encontrar um porto durante a noite. Com o lançamento do primeiro satélite artificial da Terra, os soviéticos iniciaram a corrida espacial. Foram pioneiros com o lançamento do SPUTNIK I em 4 de outubro de 1957. O rastreamento orbital do SPUTNIK era feito principalmente a partir do conhecimento das coordenadas das estações terrestres de rastreamento e do desvio Doppler dos sinais, gerado no próprio satélite. Este princípio permitiu a determinação da órbita do satélite e foi concebido pelos físicos W. Guier e G. Weiffenbach, pesquisadores do laboratório Johns Hopkins. O processo inverso, ou seja, a idéia de se determinar as coordenadas de pontos sobre a superfície terrestre (que é o objetivo básico do atual GPS), a partir do conhecimento da posição de satélites no espaço, em um determinado instante, deve-se a um outro pesquisador do mesmo instituto, Dr. McLure. Dentre os primeiros resultados do lançamento de satélites artificiais, com benefícios diretos para a Geodésia, destaca-se a verificação da influência do achatamento terrestre no movimento orbital dos satélites. Concebido por Newton no século XVIII e comprovado através de medidas efetuadas sobre a superfície terrestre, a forma não esférica da Terra, pode ser detectada a partir de anomalias nas órbitas previstas, reflexo direto de variações do campo de gravidade terrestre. No que diz Colégio Politécnico da Universidade Federal de Santa Maria  Curso Técnico em Geoprocessamento – Cursos de Extensão  Antão Langendolff & Guilherme de Pellegrini 

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respeito às aplicações da Geodésia, o estudo do campo de gravidade terrestre a partir  do movimento dos satélites, permitiu avanços significativos. Outros

setores

tecnológicos

contribuíram

expressivamente

para

o

desenvolvimento do GPS, entre eles, a micro eletrônica e a comunicação via satélites. Mesmo fundamentados em altas tecnologias, os primeiros sistemas de navegação desenvolvidos, apresentavam algum tipo de problema. Entre estes sistemas, o predecessor imediato do atual GPS, foi o NNSS (Navy Navigational Satellite System). Originalmente idealizado para localização e navegação de navios de guerra americanos, este sistema foi amplamente utilizado para aplicações geodésicas, em todo o mundo. O geoposicionamento propiciado pelo NNSS já era realizado por  meio de ondas eletromagnéticas e o sistema era suportado por uma constelação de 8 satélites ativos, em órbitas polares elípticas (quase circulares), a uma altitude média de 1.100 km. O NNSS: que ficou em operação até meados de 1993, tinha dois grandes problemas: não provia cobertura mundial total e havia um lapso de tempo considerável, entre passagens sucessivas dos satélites para um mesmo ponto na superfície terrestre. Para se obter uma posição acurada, necessitava-se de dois a três dias estacionado num mesmo ponto. No entanto, como em qualquer área da evolução humana, as experiências foram se acumulando ao longo do tempo, o processo evolutivo culminou com o atual GPS, que é o assunto principal do presente curso.

3.2 Definição A denominação oficial desse sistema de posicionamento é conhecida pela sigla NAVSTAR GPS, cujo significado é NAVigation Satellite with Timing And Ranging Global Positioning System. O Sistema de Posicionamento Global (GPS) é um sistema espacial de posicionamento, baseado em radionavegação, que vem sendo desenvolvido pelo Departamento de Defesa dos Estados Unidos da América (DoD - Department of  Defense), que pode ser usado para determinar a posição, em relação a um sistema de referência, de um ponto qualquer sobre ou próximo à superfície da Terra.

3.3 Sistema de referência do GPS O GPS permite aos usuários determinar suas posições em coordenadas cartesianas retangulares X, Y, Z em relação ao centro de massa da Terra (0, 0, 0) e

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posteriormente convertê-las coordenadas elipsoidais expressas em latitude, longitude e altura elipsoidal h, Figura 19.

Figura 19: GPS e o sistema de coordenada cartesiano.

O sistema de referência usado pelo GPS é conhecido como World Geodetic System (WGS 84). Além de coordenadas, o sistema fornece uma medida de tempo, cujo controle é feita por relógios atômicos. Existem 3 escalas de tempo envolvidos no sistema: o tempo na escala de tempo do satélite, o tempo na escala de tempo do receptor e o tempo na escala de tempo controlada pelo segmento de monitoramento e controle, considerada como a referência de tempo ou o padrão (tempo "oficial do sistema GPS), para o qual os relógios dos satélites e dos receptores deverão ser  corrigidos. As especificações de uso do sistema de posicionamento global para usuários civis do sistema são: • Disponibilidade contínua 24 horas/dia • Cobertura Global • Latitude/Longitude/Altitude/Data/hora • Precisão absoluta 100/156 metros (HV) sob SA (10 vezes melhor após maio de 2001) • Precisão relativa 5m - 0,005m

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As principais vantagens do sistema, em relação aos métodos tradicionais de levantamento são: Visada: • Dispensa intervisibilidade entre as estações; • Permite determinar linhas mais longas. Precisão: • Métodos que cumpre normas do IBGE e INCRA. Rapidez: • Automatização na coleta, processamento por programas específicos, Coordenadas tridimensionais - 3D: • Transporte plamaltimétrico simultâneo. As principais desvantagens do sistema, em relação aos métodos tradicionais de levantamento são:

Visada aos satélites: - problemas com vegetação densa, úmida e alta; - vetado para túneis/minas subterrâneas.

Área urbana alta: - multicaminhamento; - poucos satélites GPS disponíveis (obstrução do sinal).

Custo (ainda) alto: - equipamentos e suprimentos; - operadores;

Não realiza nivelamento: - necessita informação "geoidal".

3.4 Composição ou segmentos do sistema A estrutura do Sistema de Posicionamento Global é dividida em três entidades principais: segmento do espaço ou espacial, segmento de controle e monitoramento e segmento dos usuários, Figura 20.

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Figura 20: Os três segmentos.

3.4.1 Segmento do Espaço A estrutura final do sistema compreende 27 satélites (24 operacionais e 3 de reserva) distribuídos em 6 planos orbitais, com 4 satélites operacionais por plano, inclinados de 55° em relação ao plano do equador e uma altura dos satélites de aproximadamente 20.000 km, Figura 21. Esta configuração implica num período de 12 horas para completar uma volta em torno da Terra.

Figura 20: Distribuição do segmento espacial.

O objetivo dessa forma de distribuição dos satélites (configuração da constelação) é assegurar, que em qualquer ponto sobre a superfície da Terra ou próxima a ela, a disponibilidade mínima de 4 satélites acima do horizonte durante as 24 horas do dia. Colégio Politécnico da Universidade Federal de Santa Maria  Curso Técnico em Geoprocessamento – Cursos de Extensão  Antão Langendolff & Guilherme de Pellegrini 

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O segmento do espaço é formado pelos satélites que possuem as seguintes funções: a) Manter uma escala de tempo bastante precisa. Para isso cada satélite possui dois relógios de césio e de rubídio; b) Emitir dois sinais ultra-sensíveis em freqüência, modulados em fase através dos códigos denominados pseudo-aleatórios, sobre as duas freqüências especificas do sistema L1 = 1.57542 GHz e L2 = 1.22760 GHz); c) Receber e armazenar as informações oriundas do segmento de controle; d) Efetuar manobras orbitais para guardar a sua posição definida na constelação ou para substituir um outro satélite defeituoso; e) Retransmitir informações (mensagens de navegação) ao solo.

3.4.1.1 Satélites GPS Os satélites GPS, Figura 22, são transmissores de sinais de radio, gerados a partir de uma freqüência fundamental de 10,23 MHz, a partir de osciladores de Césio ou de Rubídio e todas as outras freqüências são derivadas da fundamental. Sua identificação pode ser feita de várias maneiras, mas a forma mais utilizada é através do seu PRN (Pseudo Random-Noise - em português poderia ser traduzido como ruído falsamente aleatório) ou SVID (Space Vehicle Identification - identificação do veículo espacial). Este é o número que aparece no visor da maioria dos aparelhos receptores GPS, para identificar os satélites que estão sendo rastreados. Publicações e distribuição de informações técnicas sobre os satélites, inclusive na internet, normalmente utilizam o PRN como identificador.

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Figura 22: Satélite GPS.

3.4.1.2 O tempo GPS O sincronismo do tempo entre os relógios dos satélites e dos receptores, é de extrema importância no processo de posicionamento. Portanto, cada satélite carrega padrões de freqüência altamente estáveis (baseados nos pulsos atômicos do Césio e do Rubídio), com estabilidade entre 10-12 e 10-13 segundos por dia, constituindo uma referência de tempo extremamente precisa, denominada de tempo GPS. Originalmente quatro conjuntos de satélites fizeram parte do projeto NAVSTAR-GPS. São denominados satélites dos blocos I, II, MA e IIR. Os satélites dos blocos II e IIA estão equipados com dois osciladores atômicos de Césio e dois de Rubídio, enquanto os do bloco I eram equipados apenas com osciladores de quartzo, muito menos precisos. Os satélites do bloco IIR estão sendo equipados com osciladores de Rubídio, e os do bloco IIF poderão utilizar o MASER de hidrogênio (Microwave Amplification by Stimulated Emisson of Radiation), o que há de melhor nos dias atuais, em termos de padrão de freqüência.

3.4.1.3 Estrutura do Sinal dos Satélites GPS Os satélites transmitem duas ondas de rádio denominados de portadoras, obtidas pela multiplicação eletrônica da freqüência fundamental pelo fator 154 e 120, Figura 23.

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Figura 23: Estrutura do sinal GPS.

Como as freqüências obtidas estão na faixa da banda L de radiofreqüências (1000 a 2000 MHz), as portadoras transmitidas são conhecidas como L1 e L2, com freqüências f1 = 1575,42 e f2 = 1227,60 MHz, respectivamente. Os comprimentos de onda calculados por  X -  c / f são, aproximadamente X\ = 19,0 cm e XI = 24,4 cm, adotando-se para a velocidade da luz ( c ) o valor de 299.792.458 m/s.

Os satélites transmitem continuamente dois códigos modulados em fase sobre as portadoras L1 e L2. Sobre a L1, modula-se o código C/A (Clear Access ou Course Aquisition) e sobre as portadoras L1 e L2, modula-se o código P (Precise Code). O código C/A apresenta uma freqüência de 1,023 MHz e um comprimento de onda de 300m, enquanto que o código P é gerado na freqüência fundamental de 10,23 MHz, apresentando um comprimento de onda de 30m. Sobre as portadoras L1 e L2 é modulado também o Código D o qual carrega as mensagens de navegação contendo as efemérides, correções dos relógios dos satélites e "saúde" dos satélites que são utilizados pelos receptores, Quadro 01.

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Efemérides são parte das mensagens transmitidas (broadcasting) pelos satélites, em tempo real, com informações de sua órbita e do seu sistema de tempo, a partir das quais pode-se calcular as coordenadas dos satélites no sistema de referência WGS 84. Quadro 01: Arquivo de Navegação - Efemérides transmitidas pelo satélite em tempo real.

3.4.2 Segmento de Controle e Monitoramento O segmento de controle tem a função de realizar o monitoramento contínuo dos satélites, calcular suas posições, transmitir os dados e executar a supervisão necessária para o controle de todos os satélites do sistema. Os componentes desse segmento do sistema GPS são: estação de controle central, estações de monitoramento e controle e antenas terrestres. O sistema de controle, Figura 24, é composto de: 1 estação de controle central (MCS - Master Control Station), localizada em Colorado Springs, Colorado; 5 estações monitoras (Hawaii, Colorado Springs, Ascension Island, Diego Garcia e Kwajalein), as 3 últimas possuem antenas para transmissão de dados para os satélites. As 5 estações de monitoramento pertencem à AAF (American Air Force). Adicionalmente, um conjunto de 7 estações do NIMA (National Imagery and Mapping Agency), formam,

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com as 5 anteriormente mencionadas, o conjunto total das estações monitoras do GPS.

Figura 24: Segmento de controle.

Cada estação monitora é equipada com oscilador externo de alta precisão e receptor de dupla freqüência, que rastreia todos os satélites visíveis e transmite os dados para a MCS, via sistema de comunicação. Os dados são processados na MCS para determinação das órbitas dos satélites, que, juntamente com as correções dos relógios dos satélites, são transmitidos, para fins de atualização periódica das mensagens de navegação. Os dados de determinação das órbitas são denominados efemérides. O IGS (International GPS Service - Serviço GPS Internacional), estabelecido pela IAG (International As-sociation of Geodesy - Associação Internacional de Geodésia), tem capacidade de produzir efemérides com precisão da ordem de poucos centímetros em cada uma das coordenadas do satélite, permitindo atender à maioria das aplicações que exige alta precisão. Essas efemérides ficam disponíveis aos usuários no prazo de 1 semana a partir da coleta dos dados. O IGS produz também efemérides preditas, com precisão da ordem de 1 m, disponibilizandoas, para a comunidade de usuários, poucas horas antes do início de sua validade. Uma vez que satélites dão uma volta completa em torno do planeta a cada 12 horas, os satélites do GPS passam sobre algumas estações de monitoramento do Segmento de Controle, duas vezes ao dia possibilitando medir a sua altitude, posição e velocidade. As variações encontradas são, geralmente, causadas por fatores tais como: atração gravitacional da Lua e do Sol e pressão da radiação solar sobre o

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satélite. Uma vez obtida a posição do satélite, a Estação Mestre devolve essa informação para o próprio satélite que a transmitirá para os receptores. A comunicação dos satélites é bidirecional com as antenas terrestres, tanto recebem como enviam dados enquanto a comunicação dos receptores com os satélites é unidirecional, isto é, somente os satélites enviam dados, Figura 25.

Figura 25: Direção da comunicação em cada segmento.

3.4.3 Segmento do Usuário Este segmento compreende os usuários do sistema, os tipos de receptores e os serviços de informações de apoio disponíveis.

3.4.3.1 Serviços Oferecidos e Tipos de Usuários Os serviços oferecidos pelo sistema GPS são de dois tipos, de acordo com o acesso do usuário às informações: O SERVIÇO DE POSICIONAMENTO PADRÃO - SPS: os usuários desse tipo de serviço, tem acesso aos dados do GPS como são transmitidos, com todo tipo de degradação (SA) e criptografia do código P (AS), sendo composta da comunidade civil com acesso ao código C/A sem restrição. O uso civil é caracterizado pela não obtenção de coordenadas precisas, em tempo real, por um único receptor. O SERVIÇO DE POSICIONAMENTO PRECISO - PPS: os usuários deste tipo de serviço tem acesso aos dados do GPS, como os dados dos relógios dos satélites não adulterados (sem SA) e ao código P sem criptografia (sem AS), sendo composto dos militares dos EUA e usuários autorizados. . Colégio Politécnico da Universidade Federal de Santa Maria  Curso Técnico em Geoprocessamento – Cursos de Extensão  Antão Langendolff & Guilherme de Pellegrini 

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3.4.3.2 Receptores GPS 3.4.3.2.1 Componentes Os principais componentes dos receptores de sinais GPS, são a ANTENA com pré-amplificador, uma SECÇÃO DE RADIOFREQÜÊNCIA (RF) para identificação e processamento do sinal, MICROPROCESSADOR para controle do receptor, amostragem e processamento dos dados, OSCILADOR, responsável pela geração da freqüência interna do receptor, INTERFACE com o usuário, como painel de exibição de dados e comandos de operação, que permitem a configuração do receptor antes dos levantamentos, FONTE DE ENERGIA e MEMÓRIA para armazenar os dados coletados. Sob o ponto de vista prático, especial interesse reside na antena utilizada, que deve garantir estabilidade do seu centro de fase em relação ao seu centro geométrico e proteção ao multicaminhamento, sendo que esse efeito é atenuado com a instalação da antena sobre um disco de metal (ground plane) ou pelo uso de dispositivos compostos por faixas condutoras concêntricas com o eixo vertical da antena e fixado ao disco (choke ring), cuja função é de impedir que a maioria dos sinais refletidos sejam recebidos pela antena.

3.4.3.2.2 Tipos de Receptores Os receptores podem ser divididos segundo vários critérios, dentre os quais se destacam os seguintes:

3.4.3.2.2.1 Quanto ao Número de Freqüências Podem-se encontrar receptores de: a) SIMPLES FREQÜÊNCIA; nos quais a antena desses receptores recebem somente a freqüência L1 e o acesso para o código C/A é dado pela correlação entre o sinal do satélite com uma réplica gerada no receptor. b) DUPLA FREQÜÊNCIA: que recebem duas freqüências L1 e L2 e podem ter  acesso ao código C/A e ao código P.

3.4.3.2.2.2 Quanto ao Número de Canais a) MONOCANAIS: que são os receptores que possuem apenas um canal que se move rapidamente de um satélite para outro. Estes tipos de receptores são construídos com um número reduzido de circuitos e por isso são mais baratos. São

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mais lentos na atualização das coordenadas, imprecisos e são mais susceptíveis a perda de ciclo durante a observação; b) MULTICANAIS: possuem vários canais independentes para rastrear, simultaneamente, cada satélite visível no horizonte.

3.4.3.2.2.3 Quanto ao Tipo de Canais Nesta categoria podem-se encontrar os receptores com canais do tipo: a) SEQÜENCIAIS ou INDEPENDENTES: nos quais cada canal rastreia um único satélite de cada vez, passando a captar dados de outro satélite tão logo tenha armazenado dados suficiente para o cálculo das coordenadas do ponto; b) MULTIPLEXADOS: que tem funcionamento semelhante aos receptores de canais seqüenciais, mas apresentam a vantagem de serem mais rápidos na mudança para a captação dos dados de outros satélites. Possuem circuitos mais complexos, sendo mais precisos e mais caros.

3.4.3.2.2.4 Quanto ao Tipo de Sinal Observado Existem receptores que rastreiam: - Apenas código C/A; - Código C/A e a portadora L1; - Código C/A e as portadoras L1e L2; - Códigos C/A e P e as portadoras L1 e L2; - Somente a portadora LI; - Portadoras L1 e L2 (receptores sem código).

3.4.3.2.2.5 Quanto ao Tipo de Levantamento a) NAVEGAÇÃO: São os equipamentos que fornecem o posicionamento em tempo real baseado no código C/A ou P. A distância satélite-receptor é medida através do tempo de propagação com precisão no SPS da ordem de 3 a 10m e precisão PPS na ordem de 0.3 a 1 m, com a AS desativada. Os aparelhos que usam o código P estão restritos ao uso militar ou usuários atualizados. Se dotados de link de rádio podem receber correções diferenciais provenientes de uma estação base; b) TOPOGRÁFICOS: Estes equipamentos trabalham com a fase da portadora L1, com pós-processamento dos dados em software específico e auxiliados por 

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acessórios de apoio (tripés e bastões com nível de calagem) atingem uma precisão da ordem de 1cm. Existe ainda outros receptores, denominados de cadastrais que se distinguem dos anteriores pela sua capacidade de armazenamento de dados alfanuméricos associados às feições levantadas (ponto, linha, área). Uma vez que trabalham com o código ou com a fase apresentam precisões de 10 cm a 1m; c) GEODÉSICOS: que são receptores de dupla freqüência (L1 e L2). Os receptores de dupla freqüência com seus recursos eletrônicos sofisticados sofrem menos os efeitos da ionosfera e conseguem resolver a ambigüidade mais rapidamente, de modo que pode-se conseguir precisões em pós-processamento da ordem de 5mm + 1 ppm com metade do tempo que um receptor topográfico. São indicados para atividades como transporte de coordenadas e controle de redes. Quando utilizados em trabalhos topográficos conseguem-se produtos de escala melhor que 1:1000. Os receptores L1/L2 que rastreiam o código C/A e o código P em ambas as portadoras, quando dotados de link de rádio podem ser utilizados para a determinação de coordenadas em tempo real e competem com as modernas estações totais na locação de obras; d) HÍBRIDOS: que são receptores capazes de rastrear satélites da constelação GPS, de origem norte americana com da constelação GLONASS (Global Navigation Satellite System), de origem russa. São poucos receptores disponíveis no mercado e atualmente não apresentam vantagens significativas pela fraca manutenção dada ao sistema russo. Independentemente do tipo de classificação, o que realmente é importante para o usuário é a precisão desejada para a aplicação requerida, lembrando que esta é função de outros elementos, como por exemplo, o tipo de posicionamento, a observável utilizada, o comprimento da linha base, o número, a geometria e a condição dos satélites observados, o tempo de observação, dentre outros.

3.5. Princípio Básico do Posicionamento Posicionamento consiste na determinação da posição de objetos em relação a um referencial específico. Embora o GPS empregue alguns dos equipamentos da mais alta tecnologia já construídos e softwares sofisticados, o princípio básico do posicionamento por satélite é relativamente simples. O cálculo de posicionamento do receptor GPS está baseado nas distâncias entre o receptor e os satélites e, ainda, da posição de cada satélite no espaço cartesiano. Isso significa que se determina a posição na terra medindo as distâncias Colégio Politécnico da Universidade Federal de Santa Maria  Curso Técnico em Geoprocessamento – Cursos de Extensão  Antão Langendolff & Guilherme de Pellegrini 

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para um grupo de satélites localizados no espaço. Os satélites atuam, na realidade, como pontos de referência precisa.

Figura 26: Trilateração

O principio básico do posicionamento usado pelo GPS é conhecido como trilateração eletrônica: determinando as distâncias de um ponto de posição desconhecida a 3 outros pontos de posições conhecidas, então se determina a posição do ponto desconhecido. Para ilustrar, suponha que na Figura 26 A, B e C sejam 3 radiofaróis instalados em uma região costeira em posições conhecidas (latitude, longitude e altitude) e que o barco receba mensagem dos radiofaróis informando suas posições. Se algum equipamento no barco conseguir calcular as distâncias aos 3 radiofaróis, então, usando essas distâncias juntamente com as coordenadas dos radiofaróis, é possível calcular as coordenadas do barco. Para o caso de GPS então, sendo dado um sistema cartesiano de referência, no caso WGS 84, um ponto A pode ser determinado por suas coordenadas X, Y e Z.

Figura 27: Trilateração por satélite Colégio Politécnico da Universidade Federal de Santa Maria  Curso Técnico em Geoprocessamento – Cursos de Extensão  Antão Langendolff & Guilherme de Pellegrini 

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A idéia básica do posicionamento por satélites GPS, consiste em 3 procedimentos fundamentais: Medir as distâncias satélite-receptor. Determinar as coordenadas dos satélites Xs. Ys e Zs. Calcular as coordenadas do receptor no ponto A (XA, YA e ZA).

3.5.1 Ilustrando o processo de trilateração a partir de satélites Inicialmente é conhecida a localização de alguns satélites no espaço. Se um objeto encontra-se a certa distância do satélite 1, em torno de 20.000 km, isso significa que estará em algum lugar sobre uma superfície esférica imaginária que está centrada no satélite 1, cuja esfera tem um raio de 20 000km. Figura 28.

Figura 28: Superfície de contorno em um satélite.

Sabendo que o mesmo objeto está também a 21.000 km de um outro satélite 2, então estará ao mesmo tempo sobre uma outra superfície esférica imaginária com o raio de 21.000 km com centro no satélite 2. Entretanto, somente um lugar no universo poderá conter esta posição, que fica, ao mesmo tempo, a 20.000 km do satélite 1 e a 21.000 km do satélite 2. Este lugar é a circunferência formada pela interseção das duas superfícies esféricas, Figura 29.

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Figura 29: Superfície de contato entre dois satélites.

Sabendo que a distância do objeto para um terceiro satélite é de 22.000 km, da mesma forma que nos dois satélites anteriores, o objeto estará na superfície esférica com raio de 22.000 km centrada no 3o satélite. Nestas condições, existirão somente dois pontos, no espaço, onde o objeto poderá estar. Estes dois pontos são aqueles onde a superfície esférica de 22.000 km corta a circunferência formada pela interseção das superfícies esféricas de 21.000 km e de 20.000 km. Pela medição da distância ao terceiro satélite fica reduzida a área de incerteza à apenas dois pontos no espaço, Figura 30.

Figura 29: Superfície de contato entre três satélites.

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A posição correta do objeto é determinada a partir do fato de que uma dessas é impossível de se aceitar, normalmente localizado a uma grande distância da Terra. Os programas de cálculo dos receptores GPS possuem técnicas que permitem identificar  com segurança o ponto correto de nossa localização. Os receptores GPS utilizam este princípio, usando satélites como pontos de referência, para triangular a sua posição na superfície da Terra. Embora em movimento, os satélites podem ser considerados como âncoras no processo de amarração do posicionamento, pois os receptores realizam cálculos instantâneos a cada segundo.

3.5.2 Medição da Distância Satélite-Receptor  Existem duas formas utilizadas para a medição da distância do satélite ao receptor: através do tempo de propagação do sinal e através da medida de fase da portadora.

3.5.2.1 Pelo Tempo de Propagação - Código C/A ou P A necessidade de posicionamento instantâneo em algumas aplicações de GPS é satisfeita através do posicionamento por pseudo-distância ou também conhecida por  posicionamento por código. A peseudodistância nada mais é que a distância do receptor a um satélite, calculada com base no tempo de trânsito do sinal, desde o satélite até o receptor. O tempo de trânsito (dt) é obtido mediante comparação, entre o código recebido do satélite e uma réplica deste, gerada no receptor, Figura 31. A defasagem entre os dois códigos (o recebido e o gerado no receptor), possibilita determinar o tempo de trânsito do sinal transmitido pelo satélite, desde que haja um perfeito sincronismo entre os relógios do satélite e o do receptor.

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Figura 30: Defasagem do código C/A.

O posicionamento do receptor GPS é calculado com base na sua distância para os satélites no espaço. Portanto, precisamos de um método para calcular essa distância. Surpreendentemente, a idéia básica está na velha fórmula D = V.T (Distância é igual a Velocidade multiplicada pelo Tempo, das aulas de Física. Como visto anteriormente cada satélite transmite, simultaneamente, (em acurado sincronismo), duas ondas portadoras, a L1 e a L2. As ondas (eletromagnéticas) destas portadoras, se deslocam a velocidade da luz que é de 300.000 km/s (valor aproximado). Assim, de posse do tempo de trânsito do sinal e multiplicando este tempo, expresso em segundos, por 300.000 km/s, obtém-se a nossa distância para o satélite. Na equação D = V.T se conhece a velocidade que é de 300.000 km/s, sendo o tempo T determinado na seqüência. Os relógios necessitam ser muito precisos de modo a registrar espaços de tempo muito curtos, uma vez que a onda eletromagnética move-se muito rapidamente. Para se ter uma idéia: um satélite que estivesse a uma distância de 20.200km, uma mensagem transmitida por ele levaria aproximadamente 0,066 segundos para alcançar a superfície da Terra. Este tipo de acuracidade só é possível por meio de relógios eletrônicos muito precisos. Os relógios de pulso marcam o tempo com razoável precisão, mas, mesmo assim, são inaceitáveis para os cálculos do GPS. Os relógios dos receptores GPS são muito mais precisos. A maioria dos receptores pode medir o tempo com uma acuracidade de nano segundos (109 segundos).

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3.5.2.2 Pela Diferença de Fase - Portadora L1 ou L2 A distância satélite-receptor é determinada pela medida da fase a (parte fracionária do comprimento de onda λ  ) adicionada à contagem de ciclos inteiros de comprimentos de onda β  ) e o número inteiro de ciclos de onda desconhecidos N (ambigüidade), Figura 32.

Distância  R = (φ  + N ).λ 

Figura 32: Posicionamento pela portadora.

Sendo φ  = α  +  β  na qual α  é a medida de fase (fração do comprimento de onda) e  β  é o número de ciclos inteiros contados a partir do "lock-on" com o satélite e λ  o comprimento de onda (L1 = 19,0 cm e L2 = 24,4 cm).

3.5.3 Coordenadas dos Satélites Xs, Ys e Zs A obtenção das coordenadas dos satélites pode ser obtida por duas diferentes alternativas, através das efemérides transmitidas pelos satélites ou as efemérides precisas, as quais podem ser obtidas com diferentes níveis de precisão.

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3.5.3.1 Efemérides Transmitidas Os sinais transmitidos pelos satélites GPS fornecem através da mensagem de navegação (Código D) os elementos orbitais necessários para o cálculo das coordenadas de cada satélite (XSl Ys e Z s), bem como os coeficientes para a correção do relógio dos satélites. As coordenadas obtidas estão associadas ao WGS 84 e são as utilizadas para a determinação das coordenadas do receptor (XA, YA e ZA) em tempo real ou pós processadas, Quadro 02.

Tabela 04: Tipos de efemérides precisas. Acurácia Tipo

Coordenadas (cm)

Relógio (ns)

Disponibilidade

IGS - Precisas

5

0.3

de 7 a 10 dias após o rastreio

IGR - Rápidas

10

0.5

até 48 horas após o rastreio

IGP - Preditas

50

150

horas antes do dia a que se refere

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Quadro 03: Exemplo do arquivo de efemérides precisas - coordenadas Xs, Ys, Zs e δ  j (t ) .

3.5.4 Cálculo das Coordenadas do Receptor X, Y e Z O cálculo das coordenadas da antena do receptor envolve tipos de medidas efetuadas, modelos matemáticos empregados e modos de posicionamento utilizados.

3.6 Fatores que Afetam a Precisão do Posicionamento por Ponto 3.6.1 Erros relacionados aos satélites

3.6.1.1 Não Sincronização do Relógio do Satélite com Tempo GPS A mensagem de navegação traz os coeficientes necessários para o cálculo da correção do relógio dos satélites, na época da realização das medidas. A expressão utilizada para realizar correção ou a sincronização do tempo no relógio do satélite com o tempo GPS é dada por:

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Na qual a 0 , a 1 , a 2  e t oc  são obtidas na mensagem de navegação, sendo ts

= Ts + δ 

 j

o tempo na escala GPS, na qual, Ts é o tempo na escala do relógio do

satélite.

3.6.1.2 Forma de Cálculo das Coordenadas dos Satélites As informações orbitais podem ser obtidas a partir das efemérides transmitidas pelos satélites ou a partir das pós-processadas pelo segmento de controle do sistema GPS, denominadas efemérides precisas ou ainda pelo uso das efemérides preditas pelo IGS (Internacional GPS Service). A Tabela 05 demonstra o erro esperado na determinação de uma linha base de diferentes comprimentos utilizando diferentes fontes para o cálculo das coordenadas dos satélites (Xs, Ys e Zs). Tabela 05: Erro em função da fonte de coordenadas para os satélites. Efemérides

Erro orbital (m)

Transmitidas

10

Transmitidas

20

IGS - Preditas

1

IGS - Precisas

0.1

Linha base (km) 10 100 1000 10 100 1000 10 100 1000 10 100 1000

Erro linha base (cm) 0.5 5 50 1 10 100 0.05 0.5 5 0.005 0.05 0.5

3.6.1.3 Atraso Entre as Portadoras no Hardware do Satélite Esse tipo de erro é função dos diferentes caminhos eletrônicos percorridos através do hardware  do satélite. Durante a fase de teste do satélite, a grandeza desse atraso é determinada e caracterizada por um valor corretivo, designado por TGD, que é introduzido na mensagem de navegação para ser transmitida ao receptor do usuário. Os softwares dos receptores devem corrigir o erro do relógio do satélite, para o caso da portadora L1 através de

e

o caso dos receptores que rastreiam também a portadora L2.

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para

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3.6.1.4 Distribuição Geométrica dos Satélites - DOP A relação entre o desvio padrão das observações ρ r  , e o desvio padrão associado à posição  ρ  , é descrito por um escalar que é usado na navegação: o Dilution Of Precision (DOP). O fator DOP descreve o efeito da distribuição dos satélites no espaço sobre a precisão obtida na solução de navegação, sendo estimado por  ρ  =  DOP. ρ r  . O melhor valor possível para o DOP é igual a 1 e o pior é igual a infinito. O fator DOP tem diferentes definições, tais como  ρ  H  =  HDOP. ρ r  para o posicionamento  ρ P

=

horizontal,

 ρ V 

= VDOP. ρ r 

para

PDOP. ρ r  para o posicionamento em 3D e  ρ T 

o

posicionamento

= TDOP. ρ r 

vertical,

para a determinação

do tempo. A combinação do PDOP e TDOP cria uma nova designação para o DOP que é o GDOP (Geometric Dilution Of Precision), sendo GDOP = ( PDOP) 2

+

(TDOP) 2 .

O GDOP é interpretado como sendo a razão entre o erro no posicionamento e o erro inerente do sistema GPS. O valor de GDOP deve ser pequeno (inferior a 6), Figura 33.

Figura 33: Posição dos satélites e GDOP

O GDOP expressa a influência da geometria e do tempo na qualidade das observações, onde pequenos valores indicam boa geometria para os satélites selecionados e também pequenos erros no posicionamento e na determinação da medida do tempo.

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Nos visores dos receptores GPS de navegação é informada a precisão associada a atual posição do aparelho, Figura 34.

Figura 34: Visor de um receptor de navegação.

Esta precisão é fornecida a partir de equações as quais levam em consideração o HDOP para o momento, informações de precisão enviadas através do sinal de navegação (efemérides) pelo satélite e ainda, o nível de precisão que está sendo adotado para o posicionamento, se de 1 desvio padrão (68%), 2 desvios padrões (95%) ou 3 desvios padrões (99%). O desvio padrão adotado é determinado pelo fabricante do aparelho. Sendo que, por exemplo, se estiver sendo adotado um nível de 68% para o posicionamento da Figura 34, isso quer dizer que há uma chance de ter a coordenada dada pelo aparelho em algum lugar em um raio de 9 metros no entorno do aparelho, fixada em 68%.

3.6.1.5 Disponibilidade Seletiva - SA O objetivo é o de degradar, propositalmente, a obtenção de coordenadas precisas com um único receptor pelos usuários do SPS. Existem duas formas de implementar a SA: alteração da freqüência fundamental do oscilador do satélite, afetando tanto as portadoras como os códigos; e, o truncamento das informações transmitidas na mensagem de navegação necessárias (efemérides) para o cálculo das coordenadas dos satélites.

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3.6.2 Erros relacionados à propagação do sinal

3.6.2.1 Atraso na lonosfera ( Δ I ) O atraso no tempo de propagação do sinal devido a sua passagem na ionosfera pode ser medido, modelado ou ignorado, sendo que o efeito de cada atitude tem reflexo direto nos cálculos das coordenadas do receptor, Figura 35. A medida do atraso ionosférico é realizada por  receptores de dupla freqüência, sendo o principal motivo do uso-da portadora L2 nos receptores. Nos receptores de uma freqüência L1, o atraso ionosférico é obtido através de modelos específicos, sendo que para a sua utilização os coeficientes do modelo são transmitidos na mensagem de navegação. Dentre os modelos da ionosfera existentes, destaca-se o modelo de Klobuchar. Figura 35: Atraso ionosférico.

O cálculo do atraso ionosférico é feito a partir do conhecimento do azimute Az e da elevação E do satélite (Zo = 90° - E), em relação ao horizonte da antena do receptor.

3.6.2.2 Atraso na Troposfera ( ΔT ) O atraso do sinal na troposfera pode modelado ou ignorado, sendo que o efeito de cada atitude tem reflexo direto no cálculo das coordenadas do receptor, tal como no caso da ionosfera, sendo a diferença fundamental que esse efeito não pode ser  medido pelo receptor. Os modelos de cálculo disponíveis, utilizam valores padrão para a temperatura T = 20° C, para a pressão atmosférica P = 1000 hPa e para a umidade relativa do ar Ur = 50% ou valores dessas variáveis medidos no local e na hora do rastreio. Dentre os vários modelos desenvolvidos, apresenta-se o modelo da troposfera de Hopfield. O atraso na propagação do sinal GPS na troposfera pode ser dividida em duas componentes: a componente seca e a componente úmida, sendo que a componente seca pode ser modelada pela expressão matemática em função da temperatura, da pressão atmosférica e do ângulo de elevação do satélite em relação ao plano do horizonte do receptor: Colégio Politécnico da Universidade Federal de Santa Maria  Curso Técnico em Geoprocessamento – Cursos de Extensão  Antão Langendolff & Guilherme de Pellegrini 

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Na Figura 36 pode-se observar o efeito do ângulo de elevação E do satélite sobre o atraso na componente seca e na componente úmida quando na sua passagem na camada da atmosfera denominada de troposfera.

Figura 36: Efeito da posição do satélite.

Na Figura 37 pode-se observar o esquema ilustrativo de um sinal de radiofreqüência propagando-se na atmosfera, desde um satélite até um receptor  localizado na superfície terrestre. O Atraso Zenital Troposférico é a diferença entre a trajetória curva (traço contínuo) e a distância geométrica (traço intermitente)devido à diminuição da velocidade de propagação e o aumento da curvatura da trajetória do sinal causados pela influência dos gases que se concentram na baixa atmosfera terrestre.

Figura 37: Efeito do Atraso Zenital Troposférico.

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3.6.2.3 Multicaminhamento O sinal pode chegar à antena do receptor por caminhos diferentes, direto e indireto, Figura 38. O caminho indireto causado pela reflexão em superfícies vizinhas à antena, tais como construções, carros, árvores, massas de água e cercas, dentre outros, produz distorções na fase da portadora e no código modulado sobre a portadora, degradando a qualidade do posicionamento. Em geral, não há um modelo para tratar o efeito do multicaminhamento, pois as situações geométricas dos diferentes locais variam de forma arbitrária. A forma de atenuação do efeito é aumentar o tempo de coleta, o uso de antenas capazes de atenuar o efeito do multicaminhamento (antenas chok-ring) e evitar os fatores que podem causar esse efeito, como não posicionar a antena do receptor próximo a edificações, por exemplo.

Figura 38: Representação do multicaminho do sinal.

3.6.2.4 Perda de Ciclos Esse tipo de problema ocorre devido a obstrução do sinal de um ou mais satélites, de modo que não sejam captados pela antena do receptor. A perda do sinal acarreta a perda na contagem do número inteiro de ciclos medidos pelo receptor, sendo que a ocorrência deste problema é denominada de perda de ciclos (cycle slips), a qual produz uma descontinuidade das medidas. As causas não são restritas somente as obstruções, mas também podem ser causadas por aceleração da antena, Colégio Politécnico da Universidade Federal de Santa Maria  Curso Técnico em Geoprocessamento – Cursos de Extensão  Antão Langendolff & Guilherme de Pellegrini 

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variações bruscas na atmosfera, interferências de outras fontes de rádio e problemas com o hardware do receptor. A localização desse tipo de ocorrência e a determinação de sua magnitude é denominado de correção de perdas de ciclos (cycle slip fixing).

3.6.3 Erros relacionados ao receptor/ antena

3.6.3.1 Erro do Relógio Os receptores são equipados com osciladores de quartzo, que possuem boa estabilidade e são de custo relativamente baixo. Cada receptor possui a sua própria escala de tempo, definida pelo oscilador interno, a qual difere da escala de tempo GPS. Alguns receptores permitem a utilização de padrões externos de tempo, de custo muito elevado, normalmente utilizados na pesquisa ou em determinações de redes de alta precisão. No caso do posicionamento relativo, os erros dos relógios é praticamente eliminado, sendo suficiente a utilização dos osciladores de quartzo. Os receptores devem estar sincronizados entre eles na ordem de 1 milisegundo e em relação a escala de tempo GPS deve apresentar uma diferença da ordem de 1 micro segundo.

3.6.3.2 Erro entre os Canais No caso de receptores multicanais, existe a possibilidade de ocorrer erro sistemático entre os canais, uma vez que o sinal de cada satélite percorrerá um caminho eletrônico diferente. Para corrigi-lo, o receptor dispõe de um dispositivo que realiza uma calibração no inicio de cada levantamento. Cada canal rastreia, simultaneamente, um satélite em estudo e determina os erros em relação a um canal tomado como padrão e todas as medidas posteriores serão corrigidas desse valor.

3.6.3.3 Centro de Fase da Antena O centro de fase eletrônico da antena é o ponto onde as medidas dos sinais são referenciados e nem sempre coincide com o centro geométrico da antena. A diferença varia com a intensidade do sinal, com a direção do sinal e não é igual para as duas portadoras. Para levantamentos de alta precisão, todas as antenas devem ser  calibradas e as antenas iguais orientadas na mesma direção não apresentam maiores problemas, uma vez que as discrepâncias são praticamente iguais e, de certa forma, eliminadas no posicionamento relativo.

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3.6.4 Erros relacionados à estação

3.6.4.1 Coordenadas da Estação O posicionamento relativo determina a diferença entre as coordenadas dos pontos da base e as coordenadas do ponto de interesse, significando que o comprimento e a orientação da linha base podem estar corretos. A informação errada das coordenadas da estação de referência se propagará para as coordenadas da outra estação, induzindo a um erro de localização. Erros da ordem de 5 m nas coordenadas da base podem produzir erros de 1 ppm, aproximadamente, nas coordenadas geodésicas ( ϕ , λ  e h).

3.6.4.2 Estacionamento da Antena no Ponto de Coleta A atividade de identificação do ponto, centragem, nivelamento e medição do centro de fase da antena do receptor pode se constituir em fontes de erros nas operações com GPS a campo. Por isso, é importante adotar-se alguns procedimentos de segurança, principalmente porque os erros ocorridos nesta fase só poderão ser  detectados se houver repetição das medidas da linha base. O nivelamento e a centragem da antena devem ser verificados antes e depois de cada sessão de observação. A medição da altura do centro de fase da antena sobre o marco deve ser  realizada antes e depois de cada sessão, efetuando-se a medida ao nível do milímetro e registrando-se os valores no relatório de ocupação. Alguns modelos de antena requerem sua orientação para o norte verdadeiro (ou magnético), sendo dotadas de uma indicação (seta) que deverá ser direcionada para o norte.

3.6.4.3 Erro Grosseiro Devido a Diferença de Datum Atualmente as cartas no Brasil, utilizam um sistema de referencia do tipo local, denominado SAD 69 (South American Datum 69), por compromissos internacionais. As cartas mais antigas utilizavam o sistema de referência local denominado Córrego Alegre. Se, por exemplo, na locação de uma estrada municipal, que foi aberta depois da carta confeccionada, cujo datum horizontal é SAD 69, deve se tomar cuidado para que as coordenadas a serem plotadas sobre a carta, estejam no mesmo sistema de referência, a fim de se evitar esse tipo de erro grosseiro, Figura 39.

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Figura 39: Erro de posicionamento devido ao Datum.

3.6.5 Comparação das Diversas Fontes de Erros nas Medidas Na Figura 40 estão representadas as fontes de erro de maior influência no posicionamento absoluto.

Figura 40: Dimensão se cada uma das fontes de erro (metros).

Por determinação do governo norte americano a SA foi desativada em maio de 2000.

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3.7 Altimetria com GPS Existe uma grande expectativa no uso do GPS no levantamento aitimétrico do terreno para implantação de diferentes tipos de projetos de engenharia, que envolve grande quantidade de pontos a ser levantados para gerar um modelo digital da elevação do terreno. O levantamento do terreno por métodos convencionais (nivelamento geométrico ou trigonométrico) envolve altitudes em relação ao nível médio dos mares denominada de altura ortométrica H, diferença entre o ponto na superfície real e o geóide. A altitude determinada no levantamento de pontos no terreno com o GPS é denominada de altura elipsoidal ou geométrica h, diferença de altitude do ponto na superfície real e o elipsóide, tem significado apenas matemático e sem significado físico. O modelo matemático que relaciona os dois tipos de altitudes, pode ser  expresso por: H = h-No na qual o No denomina-se de ondulação geoidal, sendo uma relação aproximada em virtude das grandezas envolvidas não serem co-lineares.

Figura 41: Relação entre a altitude elipsoidal e geoidal.

3.7.1 Modelo de Ondulação Geoidal (No) Existem modelos matemáticos denominados de modelos de ondulação geoidal globais e mesmo modelos de ondulação de caráter regional que deixam muito a desejar quanto a acurácia na determinação da altitude ortométrica de pontos do terreno, a partir da altitude geométrica fornecida pelo GPS, dentre os quais aparecem os modelos geoidais globais OSU (Ohio State University 1991) e o EGM 96 (Earth

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Goddard Model 96), Figura 39, bem como o mapa geoidal MGB-92 (IBGE/EPUSP), adotado oficialmente no Brasil, que proporciona ondulação geoidal com precisão absoluta da ordem de 3m e relativa da ordem de 1 cm/km.

Figura 42: Ondulação geoidal.

Os resultados que os modelos anteriores podem proporcionar, deve-se buscar  trabalhar com modelos de ondulação geoidal locais, gerados para cada local onde houver a necessidade.

3.8 Método Diferencial 3.8.1 Com o Código (DGPS) O DGPS - Differencial Global Positioning System - é uma técnica de medição baseada no código C/A, cujo principal objetivo desse método é a eliminação dos erros sistemáticos de navegação, sobretudo em função do SA. Com a alternativa do DGPS o erro fica na ordem de 1 a 3 metros no receptor móvel, Figura 43.

Figura 43: Correção diferencial.

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Um receptor GPS é colocado fixo num ponto com coordenadas previamente determinadas. Através da comparação de valores obtidos pelo rastreio dos satélites com os valores conhecidos, são obtidas as correções a serem aplicadas. Existem duas formas de obtenção das correções a serem aplicadas: diferenças de pseudodistâncias (R) e diferenças de coordenadas (X, Y e Z), sendo as correções que utilizam a diferença de pseudodistâncias a forma mais precisa. Em relação à época de aplicação das correções, esta pode ser em tempo real ou pós-processada. Quando se exige a posição da antena do receptor móvel em tempo real é necessário que o receptor da estação de referência (ou base) determine as correções (pseudodistâncias ou coordenadas) e as transmitam, via rádio, para que sejam recebidas e aplicadas as pseudodistâncias ou as coordenadas do receptor móvel (DGPS por rádio), Figura 44.

Figura 44: Envio da correção por link de rádio.

No Brasil, empresas privadas como a RACAL, a FUGRO e a OMNISTAR estão explorando o DGPS, via satélite, através de redes de estações no Brasil e na América do Sul (DGPS por satélite), Figura 45.

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Figura 45: Envio da correção por satélite.

Quando não é exigida a posição da antena do receptor móvel em tempo real é necessário que o receptor da estação base determine as correções (pseudodistâncias ou coordenadas) e as armazene para serem usadas posteriormente por um programa computacional de processamento (pós-processamento).

3.8.2 Com a Fase da Portadora Se a solução das ambigüidades forem realizadas em movimento (OTF) e a transmissão das correções forem em tempo real para um receptor em movimento o método de posicionamento é denominado de Real Time Kinematic (RTK). Tanto maior a precisão desse tipo de processamento, quanto menor for a latência dos dados e se caso a latência for nula, tem-se uma solução de pósprocessamento, o que também é válido para o caso do DGPS com código.

3.9 Posicionamento Relativo O posicionamento relativo é semelhante ao diferencial quanto ao uso de um dos receptores fixo servindo como referência ou base e o outro (ou outros) como móvel (ou móveis), mas difere daquele por não receberem correções a serem aplicadas em tempo real. Normalmente, são utilizados quando se quer maior precisão, tanto estáticos quanto cinemáticos, sendo as coordenadas desconhecidas determinadas a partir da combinação dos dados das estações envolvidas em

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programas de pós-processamento. Apesar de o código poder ser utilizado, preferencialmente é utilizada a diferença de fase da portadora. Neste tipo de posicionamento, o modelo matemático utilizado, pelos programas comerciais de pós-processamento é obtido pela combinação dos dados entre estações e satélites, denominada de dupla diferença de fase. Ainda os programas comerciais lançam mão da combinação chamada tripla diferença de fase, cuja principal aplicação é na detecção e correção de perdas de ciclo da portadora.

3.9.1 Modelos Utilizados na Solução da Diferença de Fase A partir do modelo matemático do posicionamento absoluto com a diferença de fase da portadora (diferença de fase pura) podem se obter os modelos matemáticos: o das simples diferenças, o das duplas diferenças e o das triplas diferenças de fase.

3.9.1.1 Dupla diferença de fase A dupla diferença de fase consiste na diferença entre duas simples diferenças de fase, envolvendo dois receptores e dois satélites, Figura 46.

Figura 46: Dupla diferença de fase.

Sejam dois receptores A e B, onde a posição A tem suas coordenadas conhecidas, rastreando dois satélites J e K, simultaneamente. A equação resultante dessa combinação mostra que a influência do erro correspondente ao do relógio do satélite foi eliminado e a influência da refração atmosférica (troposfera e ionosfera) foi reduzida e podem até desaparecerem se forem iguais nas duas estações A e B, bem como foram cancelados os erros do relógio dos receptores.

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O modelo da dupla diferença de fase, na forma condensada, é representado pela expressão:

O termo

é denominado de ambigüidade da dupla diferença e a equação

da dupla diferença é normalmente a combinação utilizada na maioria dos programas computacionais de pós-processamento, em virtude da eliminação dos erros sistemáticos envolvidos nos modelos originais.

3.9.2 Tipos de Posicionamento Relativo Dentre os métodos de posicionamento relativo, quanto ao estado do receptor  (parado ou se movimentando), na época da coleta (gravação ou armazenamento) pode-se destacar dois métodos: o posicionamento estático e suas variações e o posicionamento relativo cinemático.

3.9.2.1 Posicionamento Relativo Estático Técnica tradicional de medição GPS, onde cada estação é ocupada até que uma quantidade suficiente de dados tenha sido coletada para quatro ou mais satélites. O tempo de observação varia de acordo com a quantidade de satélites, as condições atmosféricas, o tipo de receptor e o comprimento da linha base. Experiências com GPS geodésico mostram que esse método exige de 1 a 4 horas. No caso de GPS de freqüência simples os tempos de ocupação poderão ser duas vezes maiores. O método estático é ideal para distâncias maiores que 15km, sendo utilizado para implantação, controle e densificação de redes geodésicas, estabelecimento de pontos de controle para aerofotogrametria e para vários outros trabalhos de precisão.

3.9.2.2 Método Relativo Estático Rápido Esse método é uma variação do método estático, que foi desenvolvida para bases curtas, menores que 15 km, mas segue as mesmas diretrizes do método estático. Para bases curtas e com uma boa geometria da constelação, um receptor  geodésico (dupla freqüência), pode resolver a ambigüidade em um tempo menor que o

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método estático. O tempo de observação com receptores de dupla freqüência é variável, mas da ordem de 10 a 20 minutos e os receptores podem ser desligados entre uma estação e outra. Esse método é muito utilizado para adensamento de redes e outros trabalhos geodésicos que requerem alta precisão com um tempo menor.

3.9.2.3 Método Reocupação Esse método é outra variação do método estático, sendo especialmente desenvolvido para situações em que se tem menos de 4 satélites disponíveis. O método consiste em ocupar as mesmas estações várias vezes e utilizar  todos os dados coletados para calcular as coordenadas das estações. Se, por exemplo, em uma dada situação, na primeira etapa de medição, houver  apenas 3 satélites disponíveis e, na segunda etapa, também houver apenas 3 satélites, o processamento será realizado como se tivessem sido observados 6 satélites. O tempo recomendado para reocupar uma mesma estação é no mínimo 1 hora após a ocupação precedente. O método reocupação é ideal para levantamentos em situações em que se tem uma configuração pouco privilegiada para a operação de um sistema GPS.

3.9.2.4 Método Relativo Semi-cinemático (Stop and Go) A idéia básica do método é que inicialmente as ambigüidades devem ser  resolvidas com um tempo de 10 a 20 minutos, sendo esse processo conhecido como INICIALIZAÇÃO, para num segundo momento, movimentar-se (go) um dos receptores para um ponto de interesse para realizar uma coleta estática (stop) por um curto intervalo de tempo e mantendo-se o outro em uma estação fixa. A inicialização pode ser feita por 3 modos de inicialização: 1- determinação de uma base com longo período de ocupação; 2 - curto período de ocupação sobre uma base conhecida e 3 - troca de antenas, este último menos utilizado. O método exige que se mantenha a comunicação em modo contínuo com os satélites durante todo o processo de medição, sendo a sua principal limitação. Cada vez que ocorre uma perda de ciclo (cycle slip) é necessário permanecer no próximo ponto até que a ambigüidade seja resolvida novamente (aproximadamente 2 minutos). Os GPS topográficos e cadastrais indicam que esse método exige tempo de medição de ordem de 10 a 20 minutos para cada estação, sendo um método ideal para ser 

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utilizado em cadastros e serviços topográficos rotineiros, em áreas com poucas obstruções.

3.9.2.5 Método Relativo Cinemático O método cinemático tem sua maior aplicação na determinação de trajetória de objetos em movimento. Pode também ser utilizado para o levantamento de perfis (estradas), determinação de posição de barcos e aviões. Os dados desse tipo de posicionamento podem ser processados após a coleta (pós-processados) ou durante a coleta (tempo real).

3.9.2.6 Cinemático Pós-Processado No método cinemático mede-se a posição relativa dos pontos levantados em um intervalo de tempo pré-definido pelo usuário, com o receptor deslocando-se continuamente, mantendo-se a sintonia com os satélites. Os dados que descrevem o objeto em movimento são armazenados para posterior pós-processamento no escritório, sendo que existem duas opções para a solução das ambigüidades: solucioná-lo antes de iniciar o movimento ou estimá-lo em conjunto com os dados coletados em movimento.

3.9.2.7 Cinemático em Tempo Real Existem algumas aplicações que necessitam que se conheça as coordenadas da antena do receptor em tempo real e para que esse objetivo seja alcançado é necessário que o receptor em movimento receba e aplique correções transmitidas por  uma estação de referência, o que requer um link de rádio para essa finalidade. Esse método é conhecido como Real Time Kinematic ou RTK, sendo constituído por dois receptores de (dupla ou simples freqüência) com suas antenas e dotados de um link de rádio, sendo uma das limitações desse método a distância entre os receptores, que deve ser da ordem de 4 km, devido a transmissão das correções serem feitas em VHF ou UHF. Uma exigência desse método é a necessidade de resolver as ambigüidades em movimento (OTF), o que pode se traduzir numa grande vantagem se esse método for utilizado em aplicações estáticas, reduzindo o tempo de observação. A partir de cada um dos métodos discutido e das características inerentes a estes na busca da solução para as coordenadas de um levantamento, pode-se traçar  a seguinte tabela do tempo mínimo em função da precisão, Tabela 06.

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Tabela06: Métodos de levantamento e seu respectivo tempo e precisão esperada. Método de medição Absoluto DGPS Cinemático Stop and Go Rápido Estático Estático

Tempo de Observação 30 - 60 seg Tempo Real 1 seg 10 a 20 seg 10 a 20 min 1 - 4 horas

Precisão 30m - 100m 1m - 3m 10cm - 1m 10cm - 20cm 1cm + 1ppm 5mm + 1ppm

3.10 Redes de Apoio ao Posicionamento 3.10.1 Estação de Controle Ativo Essas estações funcionam, dê modo permanente e contínuo, como um ponto de coordenadas conhecidas para serem utilizadas no processamento diferencial, possibilitando aos usuários que possuam apenas um receptor, desenvolver suas atividades de posicionamento dentro da região atendida, adquirindo posteriormente o arquivo coletado pela ECA na estação mais próxima do seu local de interesse.

3.10.1.1 Rede Brasileira de Monitoramento Contínuo (RBMC) O IBGE, dentro de suas atribuições de gerenciamento do SGB implantou uma rede de estações GPS, com coordenadas de precisão geodésica, melhor do que 1:100.000, Figura 47.

Figura 47: Rede RBMC.

As estações, com raio de ação de 500 km, equipadas com receptores de dupla freqüência, funcionam de forma permanente coletando e armazenando dados dos satélites. Os arquivos de dados podem ser obtidos pela INTERNET, sendo que o Colégio Politécnico da Universidade Federal de Santa Maria  Curso Técnico em Geoprocessamento – Cursos de Extensão  Antão Langendolff & Guilherme de Pellegrini 

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caminho para acesso inicia no endereço eletrônico www.ibge.gov.br , após procura-se Geociências e depois Geodésia e depois RBMC - Rede Brasileira de Monitoramento Contínuo. São fornecidos dois tipos de arquivos. Um com as informações da estação solicitada tais como coordenadas geodésicas e altura da antena cujo nome é XXXXSAD.PDF (20Kb), sendo XXXX o nome da estação e outro arquivo que contém as informações para cada dia, identificados como XXXXDDD1.ZIP (1100 Kb) e DDD significa o dia Juliano do ano e 1 significando arquivo único (24 horas). Cada arquivo compactado contém 3 arquivos no formato RINEX: o arquivo de observações (XXXXDDDD.AAO) e o arquivo de navegação (XXXXDDDD.AAN). Por exemplo, o arquivo de informações da estação de Santa Maria - RS é SMARSAD.PDF e os dados serão encontrados dentro de um arquivo, baixado (download) para o computador do usuário de nome SMAR0851.ZIP, após a digitação da data desejada. Os arquivos a serem extraídos terão o nome SMAR0851.04o e SMAR0851.04n, que correspondem aos arquivos RINEX dos dados de observação no dia 25 de março, gravados a uma taxa de 15 segundos e o arquivo dos dados de navegação correspondente, ver o exemplo do Quadro 04. Quadro 04: Arquivo de observação - Bases da RBMC – IBGE

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3.10.1.2 Rede INCRA de Bases Comunitárias do GNSS - (RIBaC) A Rede INCRA de Bases Comunitárias do GNSS - RIBaC é um conjunto de estações ativas de referência do GNSS, implantadas em diversos pontos do território brasileiro e tem o propósito auxiliar a execução dos serviços de georreferenciamento, fornecendo correções relativa e diferencial das observações coletadas pelos receptores de sinais do GNSS, em qualquer dia, a qualquer hora, permitindo que correções pós-processadas sejam efetuadas, por qualquer usuário, sem ter que se deslocar para o ponto de referência escolhido. Figura 48. Projetada inicialmente para funcionar com 80 estações, 45 já instaladas, das quais 32 se encontram em operação plena, homologadas pelo IBGE, órgão gestor do Sistema Geodésico Brasileiro. Ao final da instalação de todas as 80 estações, a distância média entre as mesmas será de 250 km. A RIBaC é constituída por receptores próprios do INCRA, de dupla freqüência (L1/L2), que acessam observações do GPS (15 estações), incluindo as observáveis L2C e L5 e do GLONASS também (65 estações).As observáveis do GPS/GLONASS são acumuladas discretamente (a cada segundo) por cada uma das estações de referência e são publicadas a cada hora plena, pelo servidor da RIBaC, com taxa de gravação de 5 segundos. Cada arquivo publicado, após a compactação (.zip), ocupa, em média, um espaço de 260 kb e são disponibilizados no formato RINEX.

Figura 48: Rede RIBaC.

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Os arquivos de dados podem ser obtidos pela INTERNET, sendo que o caminho para acesso inicia no endereço eletrônico www.incra.gov.br , após procura-se Serviços e Informações e depois RIBaC - Rede Incra de Bases Comunitária s do GPS. Os dados das estações de referência da RIBaC, são armazenados com uma taxa de gravação de 5 segundos, com a seguinte nomenclatura dos arquivos: BAMMDDHH.ZIP, onde B significa que trata-se de um arquivo da estação base da rede ativa; A é o último algarismo do ano corrente; MM é o mês corrente; DD é o dia corrente e HH é a hora Greenwich em que o arquivo foi gerado. Neste arquivo, encontram-se dois outros arquivos: o arquivo de dados de observação, com o nome BAMMDDHH.AAo e o arquivo dos dados de navegação com o nome de BAMMDDHH.AAn, nos quais AA significa o ano corrente, lembrando que cada arquivo corresponde a 1 (uma) hora de observação e portanto deverão existir 24 arquivos por cada dia de coleta de dados dos satélites. Exemplo: B4032710.ZIP é um arquivo da estação base contendo 1 hora de observações, iniciado às 10 horas da manhã (horário de Greenwich) do dia 27 de março do ano 2004. O Quadro 05 abaixo traz um exemplo da configuração do arquivo de observação feito pela RIBaC. Quadro 05: Arquivo de observação - Bases da RIBaC – INCRA.

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3.10.1.3 Rede Faróis da Marinha A rede é composta de 13 estações estão distribuídas ao longo do litoral brasileiro, que transmitem sinais continuamente com correções para DGPS, no formato RTMC-SC104 (Radio Technical for Marine Services Communications Special Commitee 104). O alcance é de 1000 km no mar e de 300 km no continente, dependendo da topografia.

A transmissão dos sinais ocorre na freqüência de

transmissão na faixa exclusiva de 285-315 kHz, sendo gratuito e no caso do GPS, exige receptor específico de sinais RTMC, Figura 49.

Figura 49: Faróis da marinha.

São dados utilizados para o posicionamento diferencial em tempo real com a utilização do código C/A.

3.10.1.4 Redes de Estações Ativas Particulares São pontos distribuídos pelo território nacional cujo gerenciamento é realizado por firmas particulares para darem suporte aos seus clientes, servindo como estações de referência ou estações base rastreando os satélites GPS durante 24 horas e fornecendo os arquivos através do acesso pela INTERNET aos clientes autorizados. Um exemplo é rede da Santiago & Cintra, Figura 50, composta de 25 estações de referência, com raio de ação de 300 km, que poderão servir de suporte aos levantamentos para atender a lei de Registro de Imóveis e que segundo a empresa

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terão seus pontos homologados pelo IBGE para fazerem parte das Estações de Controle Ativo do Sistema Geodésico Brasileiro.

Figura 50: Bases particulares.

3.10.2 Estação de Controle Passivo Essas estações funcionam de maneira similar às redes clássicas ou convencionais (marco ou RN), como um ponto de coordenadas conhecidas para serem utilizadas no processamento diferencial ou relativo, mas existe a necessidade de ocupar a estação de referência com um receptor para coletar e armazenar os sinais dos satélites. Nesta categoria estão as Redes Estaduais GPS, implantadas nos estados do Espírito Santo, Rio de Janeiro, São Paulo, Paraná, Santa Catarina e Rio Grande do Sul.

3.10.2.1 Rede Estadual de Pontos GPS - Rio Grande do Sul A rede de pontos GPS no Rio Grande do Sul deverá ser composta de 45 (quarenta e cinco) estações, recobrirá todo o território estadual e que servirá de referência tanto para a topografia clássica como para os receptores de sinais GPS, Figura 51.

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Figura 51: Rede de marcos passivos no Rio Grande do Sul.

As estações distam entre si aproximadamente 70 km. Farão parte desta rede as estações de Porto Alegre e de Santa Maria, que, segundo a 1a Divisão de Levantamento do Exército, integram a Rede Brasileira de Monitoramento contínuo do sistema GPS -RBMC. A escolha dos locais para a implantação das estações levou em conta aspectos sócio-econômicos e a configuração geométrica da rede. Cada vértice passivo da rede é constituído de um marco de precisão e de um marco de azimute, Figura 52, com as informações do mesmo descritas em uma monografia, Quadro 06.

Figura 52: Marco dePrecisão, ou de centragem forçada (a esquerda) e de azimute.

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Quadro 06: Exemplo de monografia do ponto

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4. INTRODUÇÃO GNSS TECNOLOGY

4.1 O Conceito GNSS Um Sistema Global de Navegação Satélite é formado por uma constelação de satélites com cobertura global que envia sinais de posicionamento e tempo para usuários localizados em solo, aeronaves, ou transporte marítimo. Há vários sistemas GNSS como o GPS (dos EUA), Glonass (da Rússia) e agora o Galileo (da Europa), que está em estado de implantação e próximo de se tornar disponível. A constelação de satélites é distribuída de tal forma que pode prover seus serviços em todo o mundo e com um número de satélites que permita o fornecimento de serviços de alta qualidade.

4.2 Como o GNSS funciona Os satélites da constelação são equipados com um relógio atômico (que é muito preciso, da ordem de nano segundos). Os satélites emitem um sinal de tempo para os receptores, que calculam o tempo passado desde quando o sinal foi enviado pelo satélite até quando ele foi recebido. Os satélites também enviam informações sobre suas posições quando eles transmitiram o registro de tempo. O receptor é capaz de calcular sua localização usando o sinal de três satélites e a posição de um deles. Se o sinal de um quarto satélite é usado, o receptor pode calcular sua localização sem a necessidade de um relógio atômico.

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A Figura 53 mostra este conceito; onde um receptor automotivo calcula sua posição corrente (latitude, longitude e altitude).

Figura 53: Recebendo Sinais de Satélites para calcular a posição corrente.

4.3 Aplicações do GNSS Ser capaz de calcular nossa posição corrente nos dá a possibilidade de aplicar  este conhecimento de muitas formas. Esta informação é usada para navegação de carros, aeronaves e embarcações. Nós também podemos usá-la para propósitos de mapeamento, tanto pela obtenção direta em campo como pelo processamento de imagens de satélites ou aéreas que devem ser georreferenciadas usando pontos de controle. Nós também podemos usar informação localizacional para praticar esportes como caminhada ou ciclismo, ou ainda em missões de resgate. Recentemente, o GNSS tem sido usado para agricultura de precisão, para aperfeiçoar o rendimento de safras. Há mais aplicações onde o GNSS pode ser usado, como será apresentado mais adiante.

5. SISTEMAS GNSS Como a necessidade pelo GNSS aumenta, diferentes nações começaram a trabalhar no desenvolvimento de seus próprios sistemas. Este desenvolvimento iniciou com uma orientação militar como no caso do NAVSTAR-GPS, sistema dos Estados Unidos da América que passou a ser completamente operacional em 1994. O governo Colégio Politécnico da Universidade Federal de Santa Maria  Curso Técnico em Geoprocessamento – Cursos de Extensão  Antão Langendolff & Guilherme de Pellegrini 

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russo completou a constelação GLONASS em 1995, mas este sistema precisa atualmente de reparos, que estão programados para estar completos em 2009. A União Européia está trabalhando no desenvolvimento do sistema GALILEO, que está previsto para estar operacional em 2012.

5.1 GPS A constelação de satélites GPS iniciou sua operação em Dezembro de 1993.

Consiste de 24 satélites organizados em 6 planos orbitais (4 satélites por plano que fornecem serviços em todo o mundo) com uma inclinação de 55 graus e uma altitude de 22.200 Km. Os satélites GPS transmitem informações em duas freqüências denominadas L1, a 1.575,42 Mhz, e L2, a 1.227,6 Mhz, usando o protocolo de comunicação Code Division Multiple Access (CDMA). A informação transmitida pelos satélites é usada para calcular a posição de receptores no momento da transmissão do sinal. O GPS fornece dois serviços, o Serviço de Posição Padrão (Standard Positioning Service - SPS) e o Serviço de Posicionamento Preciso (Precise Positioning Service - PPS). O SPS fornece uma precisão de 100 m horizontal e 156 m vertical e este é o serviço que pode ser usado gratuitamente. O PPS fornece uma precisão de 22 m horizontal e 27,7 m vertical, e foi projetado para serviços militares. É por isso que ele também tem um sistema Anti-Imitação (AntiSpoofing - AS) que replica o código de distância até o satélite, e um sistema de Disponibilidade Seletiva (Selective Availability - SA) que nega a precisão total do sistema para usuários do serviço SPS. Estes sistemas de proteção são removidos para usuários do serviço PPS através de criptografia. O plano de modernização para o GPS incluiu a terceira banda (L5) que será usada livremente pelos usuários. A Figura 54 mostra um satélite GPS.

Figura 54: Concepção Artística de um Satélite GPS. Esta imagem é uma cortesia da ESA. Colégio Politécnico da Universidade Federal de Santa Maria  Curso Técnico em Geoprocessamento – Cursos de Extensão  Antão Langendolff & Guilherme de Pellegrini 

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5.2 GLONASS O GNSS criado pela Rússia é o GLONASS, que foi projetado para ter 24 satélites (incluindo 3 satélites de reserva) distribuídos em 3 planos orbitais com 8 satélites por plano. O GLONASS esteve perto de sua configuração final por volta da metade dos anos 90, mas devido a problemas econômicos e de manutenção nem todos os satélites continuaram trabalhando. Há atualmente um programa de modernização que será finalizado por volta de 2012. O GLONASS foi projetado para uso militar, mas também tem um serviço civil gratuito. Ele usa 2 bandas L e usará 3 no futuro. O GLONASS transmite informações usando o protocolo Frequency Division Code Multiple Access (FDMA), também chamado de FYS. Trabalha com dois níveis de precisão, um para uso militar com aproximadamente 20 m horizontal e 34 m vertical, e outro para uso civil com precisão de 100 m horizontal e 150 m vertical. O serviço militar é também protegido por um sistema antispoofíng. Na Figura 55 podemos ver  um satélite GLONASS

Figura 55: Um Satélite GLONASS. Esta imagem foi acessada em: (http:// www.spacetoday.org/Satellites/GLONASS.html)

5.3 GALILEO O GALILEO é um Sistema Europeu de Navegação por Satélites que está em construção e está estimado para ser finalizado em 2012. O GALILEO vai fornecer 5 serviços: Serviço Aberto (Open Service - OS), Segurança de Vida (Safety Of Life SOL), Serviço Comercial, Serviço Público Regulado (Public Regulated Service - PRS), e Busca e Resgate (Search And Rescue - SAR). Uma descrição mais detalhada do GALILEO é apresentada mais adiante.

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A Figura 56 mostra uma concepção artística do satélite GSTB-V2/A (ou GIOVE-A) em órbita, que foi o primeiro satélite lançado da constelação GALILEO.

Figura 56. Uma Concepção Artística do GSTB-V2/A em órbita. Foto da ESA.

6. SISTEMAS DE AUMENTAÇÃO Algumas aplicações requerem informações mais precisas do que as fornecidas pelos sistemas GNSS atuais. A forma com que se consegue isso é pela implementação de sistemas de aumentação que não apenas incrementam a precisão, mas também a integridade e disponibilidade. Isto é feito com a incorporação de estações base cujas posições são conhecidas com precisão de tal forma que os erros dos satélites podem ser calculados e corrigidos. Há Sistemas de Aumentação Baseados em Solo (Ground Based Augmentation Systems - GBAS) como Sistema de Áreas Locais de Aumentação (Local Área Augmentation System - LAAS) ou GPS Diferencial (Differential GPS - DGPS), e também Sistemas de Aumentação Baseados em Satélites (Satellite Based Augmentation Systems - SBAS). Dentre os sistemas SBAS, há os Sistemas de Aumentação de Grande Alcance de Área (Wide Área Augmentation System - WAAS) nos EUA, o Sistema de Aumentação de Satélite Multifuncional (Multi-functional Satellite Augmentation System - MSAS) no Japão e o Serviço de Cobertura para Navegação Geoestacionário Europeu (European Geostationary Navigation Overlay Service - EGNOS). Neste capítulo, apresentamos uma breve descrição do EGNOS. Uma das mais importantes aplicações na qual um sistema de aumentação é necessário é a aviação civil, particularmente durante a fase de aproximação do vôo (pouso) Os sistemas atuais de aumentação são mostrados na Figura 57.

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Figura 57. Cobertura Atual dos Sistemas de Aumentação.

6.1. Sistema de Cobertura para Navegação Geoestacionário Europeu EGNOS EGNOS é um projeto em conjunto da ESA, da Comissão Européia e EUROCONTROL (a Organização Européia para a segurança da Navegação Aérea). O EGNOS é projetado para adequar-se aos requisitos extremamente desafiantes do pouso de aeronaves, então ele também é adequado para a maioria dos requisitos dos usuários. O EGNOS é o sistema de aumentação baseado em satélites da Europa. Foi criado para incrementar o sinal dos sistemas GPS (fornecido pelos Estados Unidos) e do GLONASS (fornecido pela Rússia) com o objetivo de fornecer precisão diferencial e informações sobre integridade, de tal forma que o novo sinal pode ser usado para aplicações críticas como pouso de aeronaves, que requerem grande precisão.

7. APLICAÇÕES GNSS 7.1 Agricultura e Pesca Tomar conta da segurança da produção de alimento é uma grande prioridade para evitar doenças como a Encefalopatia Bovina Espongiforme (Bovine Spongiform Encephalopathy BSE), também conhecida como a doença da "Vaca Louca", a doença do "Pé-e-boca", ou produtos que têm sido modificados geneticamente. É por isto que medidas de controle são tomadas com o objetivo de aumentar a qualidade da produção de comida

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e ao mesmo tempo conservar o meio-ambiente. Por outro lado, no setor de pesca, há um grande território a ser protegido de práticas ilegais, para a implementação de regras internacionais, e finalmente, é necessário fornecer uma navegação segura para qualquer tipo de embarcação. Nesta seção, mencionamos alguns exemplos de aplicações nos setores de agricultura e pesca.

7.2 Pulverização Química Como sabemos, produtos químicos são usados para incrementar a produtividade, através do controle de pestes e infestação de ervas-daninhas em safras. O problema é que estes químicos contaminam nosso ambiente e algumas vezes são lançados em áreas onde não são realmente necessários, com um grande impacto econômico. Uma forma como o GNSS pode ajudar é com o posicionamento preciso de aeronaves, de forma que o piloto possa pulverizar herbicidas, inseticidas ou fertilizantes nos lugares corretos e com quantidades apropriadas. Este controle automático vai permitir uma distribuição mais homogênea de produtos, que vai resultar  em uma redução da quantidade necessária. Para esta aplicação, um posicionamento preciso de menos do que 1 metro é requerido, e uma precisão de 1 centímetro seria a ideal. Assim, se conectarmos um receptor GNSS a um veículo de pulverização e a uma base de dados, provavelmente também a um Sistema de Informações Geográficas (SIG) e também usar dados de campo, poderemos controlar o processo de pulverização.

7.3 Monitoração de Rendimento de Safras Esta

é

outra

importante

aplicação

na

qual

necessitamos de um efetivo gerenciamento de recursos. Fazendeiros podem identificar suas safras como áreas com maior ou menor rendimento nos seus campos, então eles podem variar a aplicação de produtos químicos com o objetivo de aumentar o rendimento com o menor impacto possível no ambiente e menor custo. Para isso, é necessário um monitoramento contínuo de parcelas de terra. Receptores GNSS podem ser instalados em colhedeiras, de forma que elas possam ser rastreadas em Colégio Politécnico da Universidade Federal de Santa Maria  Curso Técnico em Geoprocessamento – Cursos de Extensão  Antão Langendolff & Guilherme de Pellegrini 

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campo, escolher áreas específicas para tomar como exemplos, registrar os dados e produzir mapas de rendimento (a partir da análise dos dados).

7.4 Extensão de Safras e Rastreamento de Gado Organizações podem fornecer suporte a fazendeiros que precisam saber qual terra agriculturável está em safra e sua área exata. Estas informações são necessárias para fixar valores ou para pagar um seguro em caso de um evento natural que destrua a safra.

Assim,

medidas

precisas

das

parcelas

agrícolas são necessárias. Fazendeiros geralmente usam documentos cadastrais históricos mostrando as linhas da propriedade para declarar sua área plantada, mas as parcelas atuais mudam a cada estação e a informação não é precisa. É aqui que o GNSS poderia ser usado para obter uma área precisa de safras. As medidas obtidas com o GNSS poderiam ser integradas a um GIS, assim a informação poderia ser reutilizada para diferentes propósitos. Fazendeiros poderiam também ser capazes de rastrear o gado através do uso de transponders que poderiam ser ligados a um sistema que os monitora (tipicamente isto é feito com um mapa da área que mostra a posição dos alvos). Isto pode ser feito para o gado, mas também para qualquer tipo de produto, em qualquer estágio deste produto, como produção, preparação, transporte e venda.

7.5 Navegação e Monitoramento de Barcos de Pesca Uma navegação segura de barcos de pesca pode ser alcançada pelo uso de um sistema de navegação eletrônica, para saber a área onde estão localizados, combinando os dados de uma carta de navegação e sua posição obtida com precisão (isto pode ser obtido com o GNSS). Barcos de pesca também precisam de transmissão periódica de suas posições (posição, distância e denominação) para os centros de controle, para mantêlos em segurança e também para verificar que eles não estejam localizados em uma zona proibida. Se leis internacionais não estão sendo seguidas, há multas caras e até mesmo a suspensão de direitos de pesca. Colégio Politécnico da Universidade Federal de Santa Maria  Curso Técnico em Geoprocessamento – Cursos de Extensão  Antão Langendolff & Guilherme de Pellegrini 

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7.6 Engenharia Civil A Engenharia Civil é uma área que tem requisitos de grande precisão e confiabilidade, onde o GNSS pode ser  usado em combinação com mapas digitais de diferentes fontes, desde o planejamento de estruturas até a manutenção e mapeamento de construções existentes. Aqui mostramos alguns dos usos do GNSS na Engenharia Civil.

7.7 Monitoramento de Estruturas Receptores GNSS podem ser usados para detectar  qualquer movimento em uma estrutura como um edifício, uma ponte, ou um monumento histórico. Também podem ser usados para medir os níveis de rios e lagos. A transmissão desses eventos para um centro de monitoramento vai ajudar a detecção em tempo real de qualquer movimento. Por exemplo, muitas pontes têm uma carga maior do que o especificado em seus parâmetros de projeto, e seu monitoramento é necessário. O uso da tecnologia de receptores de satélites e softwares de processamento em tempo real são ferramentas com bom custobenefício, que podem ser usadas para automatizar os sistemas de monitoramento.

7.8 Orientação de Máquinas Receptores

GNSS

junto

com

técnicas

cinemáticas em tempo real podem também ser  usadas para guiar maquinário pesado em vários tipos de obras. Também é de grande interesse a orientação automática de máquinas para trabalhar  em ambientes perigosos.

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7.9 Logística e Gerenciamento de Canteiros de Obras Para locais com grandes construções, as rotas de acesso e as áreas de trabalho nas estruturas mudam constantemente, ao mesmo tempo em que muitos veículos estão se movendo. Estas atividades devem ser  eficientemente gerenciadas com o objetivo de evitar  confusões que poderiam ser perigosas e resultar em perda de tempo. Nesta aplicação, o GNSS poderia ser usado para fornecer informações posicionais altamente precisas e contínuas para o canteiro de obras.

7.10 Manutenção da Infraestrutura de Rodovias e Ferrovias A grande rede de rodovias e ferrovias do mundo precisa de engenheiros civis para fazer sua manutenção. Estas rodovias e ferrovias devem ser monitoradas para a percepção de qualquer mudança na superfície ou nas cargas. O GNSS vai ajudar com medidas precisas como inclinação ou alinhamentos, junto com informações de data e posição. O processamento desta informação poderia ser feito off-line, evitando interrupções de tráfego, e poderiam ser originadas por veículos de manutenção trabalhando para obter informações fornecidas automaticamente pela tecnologia GNSS.

7.11 Energia Aplicações em energia envolvem projeto, construção, e operação de grandes redes. Por exemplo, a eletricidade deve ser distribuída ao longo de grandes distâncias e a rede dedicada a isto deve ser continuamente monitorada com o objetivo de detectar qualquer quebra de linha e fazendo os reparos o mais breve possível. Uma abordagem similar é seguida nos setores de óleo e gás, onde diferentes tipos de riscos devem ser monitorados para dar o alerta e para aumentar a segurança em caso de trabalho em lugares perigosos (por exemplo, riscos geo-morfológicos e geofísicos).

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7.12 Sincronização de Redes para Geração e Distribuição de Energia Há atualmente um crescimento necessário para integrar redes de distribuição de energia, o qual enfatiza a economia de energia e eficiência, e requer  sincronização precisa e acurada. O GNSS pode ser  usado para sincronização e permite um transporte eficiente de força. Como um exemplo desta aplicação nós temos que medidas de perturbações devem ser registradas no tempo com erros de menos do que 0,001 segundos (o que pode ser feito com o GNSS). Porém, energia elétrica não é facilmente estocada e quando aparece um erro de funcionamento, uma onda de corrente ou voltagem se propaga ao longo das linhas, danificando equipamentos e causando longas interrupções de serviço. Uma indicação remota de metros poderia poupar custos. Outra aplicação onde o registro preciso de tempo de eventos é necessário é o rastreamento da origem de problemas, de forma que uma ação corretiva possa ser tomada.

7.13 Mapeamento de Infra-estrutura Um sistema de mapeamento eletrônico poderia beneficiar  a operação de uma instalação elétrica, porque poderia guardar localizações precisas de pólos de produção, transformadores, ou até mesmo consumidores, onde a precisão poderia ser alcançada usando o GNSS. Com esta ferramenta de mapeamento, uma falha na infraestrutura poderia se identificada imediatamente, serviços de manutenção poderiam ser planejados, e tempo poderia ser economizado. O mesmo tipo de aplicação pode ser usado para água, desperdício de água, e instalações de gás.

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7.14 Meio-Ambiente O sistema GNSS vai também ser usado para proteger o meio-ambiente. Pode ser usado para rastrear poluentes, cargas perigosas e icebergs, mapeamento dos oceanos e da criosfera, e estudo de marés, correntes e nível dos mares. Também será usado para monitorar a atmosfera, vapor de água para previsão do tempo E estudos climáticos, e a ionosfera para comunicações por rádio, ciência espacial e também previsão de terremotos. Na natureza, pode ser usado para rastrear animais selvagens para tornar possível sua preservação.

7.15 Monitoramento Ambiental O sistema GNSS tem muitas aplicações para o monitoramento ambiental. Conhecendo e estudando os sinais da constelação de satélites disponível no sistema GNSS, podemos determinar com precisão perfis atmosféricos sobre grandes áreas, incluindo densidade, pressão, umidade e padrões de vento. Medidas contínuas de parâmetros atmosféricos vão ajudar na previsão do tempo e no monitoramento do clima. Também será possível fazer estudos dos mares e oceanos, incluindo mapeamento de correntes e marés com bóias flutuantes. Podemos também estudar calotas de gelo e icebergs. Estudos têm sido feitos para rastrear o derretimento do gelo causado pela erupção de um vulcão sob a placa de gelo. Dados como estes podem ajudar a prever o movimento do gelo e da água. A sistematização do GNSS pode também ser usada em vulcanologia, para estudar movimentos tectônicos e prever terremotos.

7.16 Ciências Naturais Pode ser usado em biologia e proteção animal, pois permitirá o rastreio contínuo de animais selvagens. Um pequeno receptor pode ser preso a animais protegidos, para seguir seus movimentos e a migração de espécies que possam estar em perigo. Vai ajudar a monitorar, estudar o comportamento, e preservar habitats.

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7.17 Proteção de Recursos Marinhos Também pode ser usado para pesquisa relacionada a recursos marinhos. Por exemplo, pode ser aplicado em oceanologia, hidrografia, e ecologia marinha. Uma aplicação seria o estudo de estoques de peixes, onde dados poderiam ser coletados (mapeados) para ajudar  no gerenciamento de pescarias, aumentando o rendimento, e melhorando a sustentabilidade. Áreas com restrições à pesca poderiam também ser  monitoradas, assim espécies protegidas não estariam em perigo, até mesmo estas áreas a serem protegidas poderiam ser identificadas com a coleta de dados pela comunidade científica. Aqui, o sistema GNSS junto com a coleta de dados e técnicas de análise de dados vai contribuir para uma abordagem harmonizada para a avaliação de estoques globais.

7.18 Segurança Ambiental Há também aplicações para proteger o ambiente e fazer nossas vidas mais seguras, de uma forma mais efetiva. Um exemplo seria o gerenciamento do transporte de óleo, onde os responsáveis por um vazamento de óleo (acidental ou intencional) poderiam ser facilmente identificados. Da mesma forma, um transporte seguro de carga nuclear  ou qualquer outro material perigoso vai aumentar a segurança das pessoas e do ambiente.

7.19 Seguros Nesta aplicação, os serviços do GNSS vão permitir a inovação em termos de condições de política. Pode ser usado efetivamente para controlar e monitorar bens valiosos como o caso de ouro, dinheiro, ou qualquer outro item segurado. Estes bens podem estar mais seguros se estiverem continuamente rastreados, com o benefício direto para a companhia seguradora e os consumidores. O GNSS vai fornecer um suporte legal para o setor de seguros e ao mesmo tempo disponibilizar um número de novos serviços (por exemplo para seguros de carros e imóveis).

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7.20 Telecomunicações Serviços de comunicação, combinados com sistemas de localização, têm um grande número de aplicações em posicionamento, busca por endereços, informações sobre tráfego em tempo real, entre outras.

7.21 Localização de Telefones Móveis Há duas razões principais para localizar uma chamada. A primeira para chamadas de emergência (E-l 12 na Europa e E-911 nos EUA) que têm uma nova legislação em alguns países para aumentar a eficiência de serviços de emergência para os cidadãos com a resposta precisa e rápida a chamados de socorro. A segunda, para disponibilizar novos serviços baseados na localização dos consumidores. A localização de uma chamada pode ser conseguida (tecnicamente) pela integração de um receptor GNSS em um telefone celular (ou solução de mão) ou pelo uso de urna rede de comunicação. Uma vez que a localização da chamada é conhecida, uma série de serviços, conhecidos como Serviços Baseados em Localização (Location Based Services - LBS) pode ser oferecida.

7.22 Rede de Comunicações À medida que novas tecnologias digitais fornecem mais serviços de tempo (vídeo em tempo real, vídeo conferência, transações encriptadas banco-a-banco) é necessária uma arquitetura em rede confiável (GSM, UMTS, Internet, ATM). O aumento do número de consumidores desses serviços faz com que os operadores aumentem a qualidade, confiabilidade, e amplitude dos serviços. É por isso que há a necessidade de resolver todos os problemas de tempo e sincronização em redes, relacionados com estes serviços. O GNSS vai ser usado para fornecer informações altamente precisas sobre tempo e freqüência, sem a necessidade de investimento em caros relógios atômicos. Colégio Politécnico da Universidade Federal de Santa Maria  Curso Técnico em Geoprocessamento – Cursos de Extensão  Antão Langendolff & Guilherme de Pellegrini 

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7.23 Aviação A navegação por satélites tem sido durante muito tempo um meio alternativo de localização. O GPS tem sido usado como um serviço de posicionamento complementar em diferentes fases de vôo, tanto em lazer como em transporte comercial. No sistema Galileo é utilizado como um recurso o EGNOS que permite ajudar a refinar e melhorar a navegação por satélites e auxiliar pilotos em todas as fases de vôo, além de prover a segurança requerida para esse tipo de aplicação. A disponibilidade do Galileo e do GPS (sendo eles compatíveis) vai fornecer  robustez (através da redundância e alta confiabilidade do serviço) para todas as fases de vôo. É previsível que a melhora na precisão e a integridade do serviço vai permitir a redução na separação entre aeronaves no congestionado espaço aéreo, com o objetivo de acompanhar o crescimento do tráfego, o qual tem crescido aproximadamente 4% por ano em todo o mundo nos anos recentes e com uma tendência de dobrar o número de vôos em 20 anos. O GNSS vai contribuir para fornecer sistemas de posicionamento confiáveis e precisos para fazer isso possível.

7.24 Operações em Portos Entre as mais difíceis manobras de barcos estão à aproximação em portos e o posicionamento nas docas, particularmente sob condições climáticas ruins. É por  isso que a assistência local com navegação por  satélites é uma ferramenta fundamental para todos os tipos de operações em portos e posicionamento em docas. A disponibilidade aumentada de satélites vai ajudar a fornecer os serviços até mesmo em ambientes com visibilidade limitada do céu.

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7.25 Navegação em Hidrovias Satélites também fornecem navegação precisa ao longo de hidrovias, especialmente em ambientes geográficos críticos ou condições meteorológicas severas. É assim que barcos navegam ao longo de rios e canais, onde a precisão e integridade de dados de navegação são essenciais para automatizar manobras em hidrovias estreitas. O GNSS vai contribuir para aumentar a disponibilidade de navegação por satélites e, através do serviço de integridade, vai contribuir para a confiabilidade e uso seguro de navegação de barcos automatizada e controle de tráfego.

7.26 Aplicações em Rodovias No setor de rodovias há muitas aplicações para o GNSS à medida que o número de veículos aumenta. Em 2010 haverá mais do que 670 milhões de carros, 33 milhões de ônibus e caminhões, e 200 milhões de veículos

comerciais

leves

em

todo

o

mundo.

Receptores de navegação por satélites são hoje comumente instalados em carros novos como uma ferramenta para fornecer novos serviços para motoristas como informações de tráfego em tempo real, chamadas de emergência, orientação em rotas, gerenciamento de frotas, e Sistemas de Assistência Avançados a Motoristas. Além disso, o GNSS vai oferecer aos turistas urbanos uma disponibilidade adicional de sinais de satélites, reduzindo o efeito de sombreamento de edifícios.

7.27 Aplicações em Ferrovias Revitalizar as ferrovias é uma das prioridades de muitos paises do mundo na área de Transportes. O compartilhamento do transporte de carga por ferrovias tem declinado de 21% em 1970 para 8% em 1998. É por isso que o GNSS vai ter um importante papel para reverter estes números e melhorar a competitividade do setor de ferrovias.

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8. AULAS PRÁTICAS 8.1 Modelos de Receptores GPS Serão utilizados nas aulas práticas do curso receptores GPS da marca Garmin modelos Etrex Legend e Etrex Vista,que possuem as seguintes características.

Modelo Etrex Legend: •

Armazenagem de 500 Waypoints com nome e símbolo gráfico.

•

Um Registro de Trilha automático com capacidade de armazenamento para 10 trilhas com 250 pontos cada.

•

Capacidade de processar rotas, com armazenamento para 20 Rotas com 50 Waypoints cada.

•

Um Computador de Navegação que fornece uma variedade de dados de navegação tais como velocidade, ETA, ETE, rumo, odômetro, etc.

•

Uma Função de Localização para localizar  Waypoints , Cidades, Saídas de Rodovias Interestaduais, Pontos de Interesse, Endereçamento de Ruas e Interseções.

•

8 MB de armazenamento de dados cartográficos detalhados.

Modelo Etrex Vista: •

Armazenagem de 500 Waypoints com nome e símbolo gráfico.

•

Um Registro de Trilha automático com capacidade de armazenamento para 10 trilhas com 250 pontos cada.

•

Capacidade de processar rotas, com armazenamento para 20 Rotas com 50 Waypoint s cada.

•

Um Computador de Navegação que fornece uma variedade de dados de navegação tais como velocidade, ETA, ETE, rumo, odômetro, etc.

•

Um Computador de Elevação para fornecer o valor total de subida/ descida, a média de subida/descida, a subida/descida máxima, a tendência de pressão por 12 horas, e a elevação máxima/mínima.

•

Uma Função de Localização para encontrar  Waypoints , Cidades, Saídas de Rodovias Interestaduais, Pontos de Interesse, Endereçamento de Ruas e Interseções.

•

24 MB de armazenamento de dados cartográficos detalhados.

•

Capacidade de usar o Sistema de Correção Diferencial de Área Ampla (WAAS).

As telas e funções mostradas a seguir são comuns a ambos os receptores GPS.

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8.2 Manual Garmin eTrex Legend Uma vez que o eTrex Legend apoia-se nos sinais de satélite para fornecer a você orientação náutica, a visão do céu acima da unidade determinará quão rapidamente você atingirá o estado adequado à navegação. Os sinais GPS não se propagam através de rochas, edifícios, pessoas, metais ou cobertura espessa de árvores... assim, mantenha a unidade com visão clara do céu para melhores resultados. A Página dos Satélites fornece a situação do acompanhamento dos sinais de satélite e diz a você quando a unidade está pronta para navegação. Pelo menos três sinais de satélite são necessários para achar sua localização. O gráfico do Céu representa uma vista do céu diretamente acima de sua localização atual mostrando os satélites e seus números. O aro externo representa o horizonte à sua volta e o círculo interno, uma posição no céu a um ângulo de 45° a partir de sua localização. Uma barra de intensidade de sinal para cada satélite é mostrada logo abaixo. Os satélites e seus sinais Página dos satélites com cinco  aparecem como imagens em contorno até que um sinal seja satélites sendo acompanhados  recebido e, então, eles aparecem escurecidos. Quanto mais forte for o sinal, maior a barra correspondente. Se a unidade não pode inicialmente (quando ligada pela primeira vez) determinar sua localização, ela mostrará uma mensagem “Aguarde rastreio de satélites ” com quatro opções. Cada uma oferece uma explicação breve quando selecionada, para orientar sua decisão. Quando em casa ou onde uma clara visão do céu está obstruída, ou você quer poupar a energia das pilhas, selecione a opção ‘Use com GPS desligado’ , que faz parte do Menu de opções da Página dos Satélites (Satellite  Page  Option Menu ). Você pode inserir dados, criar rotas, etc., mas não pode navegar neste modo. Você pode orientar a visão do céu selecionando a opção ‘Track Up’ (sua direção de viagem) ou ‘North Up’ , direcionando o gráfico do céu para o Norte. Você pode inserir manualmente uma nova elevação, mais correta, caso seja conhecida, para aumentar a eficácia da posição. Se você moveu-se mais do que 600 milhas desde quando usou a unidade pela última vez, pode precisar usar a opção ‘New  Location’  que ajuda a unidade a se localizar e apressa a obtenção da posição. Uma vez que os satélites tenham sido sintonizados, as coordenadas e a elevação de sua localização são mostradas na parte inferior da Página dos Satélites.

Página dos satélites

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INSTRUÇÕES PASSO-A-PASSO Página dos satélites Como selecionar a opção ‘Use com GPS desligado’: 1. Use o CLICK STICK para selecionar o botão Menu de  Opções  no alto da página e então pressione-o para acionar o Menu de Opções. 2. Use o CLICK STICK para selecionar a opção ‘Use  com GPS desligado’  então pressione-o para ativar esta opção. 3. Observe que o bloco de título da Página dos Satélites Menu de opções da página de  agora especifica “GPS Desligado ”. satélites  4. O eTrex Legend agora parará de acompanhar satélites e não deve ser usado para navegação. Sempre que a unidade for religada ela retorna à operação GPS normal. Como selecionar ‘Track Up’ ou ‘North Up’: 1. Siga os procedimentos para acionar o Menu de Opções. 2. Selecione opção ‘Track Up’  ou a ‘North Up’  (dependendo da opção que está no momento em uso), e pressione o CLICK STICK para ativar. Como inserir uma nova elevação: 1. Use o CLICK STICK para acionar o Menu de Opções. 2. Selecione ‘Nova Elevação’  e então pressione o CLICK STICK. Observe o primeiro dígito selecionado no campo de elevação e a tecla numérica na parte inferior da Página dos Satélites. 3. Entre com a elevação desejada usando o CLICK Mensagem GPS desligado  STICK para selecionar os números adequados e então pressione-o. Selecione ‘OK’ e pressione para completar a entrada de dados. Como inserir uma nova localização: 1. Siga os procedimentos para acionar o Menu de Opções. 2. Selecione ‘Nova Localização’  e pressione o CLICK STICK para mostrar as alternativas ‘Auto’ ou ‘Use o Mapa’ . 3. Se você escolher ‘Auto’  o eTrex Legend determinará sua nova localização automaticamente. 4. Se você escolher ‘Use o Mapa’  uma página de mapa aparecerá com instruções dizendo “Point to your approximate  location  and press Enter”  (Aponte para sua localização aproximada e pressione ENTER). Use o CLICK STICK para mover o Ponteiro do Mapa até sua localização no mapa e pressione-o.

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Métodos de navegação

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MÉTODOS DE NAVEGAÇÃO – INTRODUÇÃO A Navegação ativa é auxiliada por três das cinco Páginas Principais: A Página do Mapa mostra a você, graficamente, detalhes do mapa, sua localização atual, sua elevação, marca sua rota para o destino com uma linha de rota, e deixa uma trilha (Registro de Trilha) dos lugares por onde passou. A Página de Navegação diz a você qual a direção seguir  e a direção que você está viajando. A Página do Computador de Navegação registra e mostra dados da viagem, como, por exemplo, sua velocidade, a distância que você viajou, ou a distância que vai viajar, e a hora do dia ou o tempo que falta para chegar a um destino, além de outras informações. Métodos de Navegação usando o eTrex Legend Existem quatro métodos de navegação quando se utiliza o eTrex Legend e cada um deles é mostrado graficamente na Página do Mapa. Goto  – Um caminho direto a uma localização no mapa, (waypoint , cidade, endereço, etc.) Track   – Um caminho de uma viagem anterior que ficou armazenado no eTrex Legend. Um Track  permite a você repetir  um caminho ou retornar ao seu ponto de partida pelo mesmo caminho, usando a função TrackBack da GARMIN. Route   – Um caminho para um destino consistindo de pontos notáveis ao longo do mesmo (waypoints , cidades, saídas de rodovias, pontos de interesse, pontos de interseções, etc.). Viagem sem utilizar Goto, Track ou Route   – Esta circunstância é melhor descrita como viagem sem introduzir um destino no eTrex Legend. A Página do Mapa mostra seu movimento em tempo real, à medida que você viaja com a unidade ligada e recebendo satélites.

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Página do Mapa

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PÁGINA DO MAPA – INTRODUÇÃO A Página do Mapa mostra sua posição atual e a direção de movimentação através de um ‘Ícone de Posição’ triangular, no centro do mapa. À medida que você viaja, o equipamento deixa uma “trilha” (Registro de Trilha) desenhado no mapa, de onde você esteve. A tela também mostra a escala do mapa e detalhes geográficos tais como lagos, rios, estradas, e cidades. Use os botões ZOOM IN e OUT para mudar a escala do mapa a fim de mostrar mais áreas do mapa com menos detalhes ou menos áreas do mapa com mais detalhes. Pressione e segure o ZOOM para mudar rapidamente a escala do mapa. Em muitas circunstâncias o mapa mostrará um ‘Círculo de Incerteza’ circundando o ‘Ícone de Posição’. O eTrex Legend usa tanto as resoluções do mapa quanto a exatidão GPS ao definir sua localização para um ponto dentro do círculo. Quanto menor o círculo, mais exata a sua localização. Para informações mais exatas quanto à localização, refira-se à Página dos Satélites. Quando estiver usando a função ‘Pan Map’ , uma pequena seta (Ponteiro do Mapa) pode ser movimentada pela página para selecionar e identificar itens do mapa ou para rolar  o mapa para áreas de visão que não aparecem na tela de visualização. Um Campo de Status no alto da página fornece o acompanhamento dos satélites e informação sobre a exatidão de sua localização. Dois campos de dados na parte inferior da página podem ser programados para fornecer uma variedade de informações de viagem e navegação. Feições cartográficas mais detalhadas bem como informações sobre essas feições podem ser baixadas para a unidade, a partir de um CD-ROM MapSource GARMIN. Quando estiver usando dados do MapSource, a palavra ‘mapsource’  aparecerá abaixo da escala do mapa toda vez que você usar o zoom para ver seus detalhes. O Menu de Opções da Página do Mapa permite que você mude a disposição das características da página, pare a navegação ativa, acione a visão panorâmica do mapa, e personalize o mapa propriamente dito para mostrar  características que atendam às suas preferências pessoais.

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Menu de opções da página do Mapa

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OPÇÕES DA PÁGINA DO MAPA – INTRODUÇÃO As opções da Página do Mapa permitem uma variedade de características de operação e personalizam características para o seu eTrex Legend. Nem todas as opções da Página do Mapa estão disponíveis ao mesmo tempo. Muitas são substituídas por uma opção oposta quando são selecionadas, tais como Hide Data  Fields/Show Data Fields . As opções da Página do Mapa são: Percorrer Mapa   – Permite que você movimente a Seta panorâmica (Ponteiro do Mapa) pelo mapa. Parar Navegação   – Interrompe a navegação para um destino. Esconda Estado de Navegação  – Remove a janela do status da navegação para ampliar a área do mapa ou insere a referida janela. Esconda Campos de Dados   – Remove ou insere dois campos de dados programáveis na parte inferior da página e amplia ou reduz a área do mapa. Mapa de definições   – Mostra as Páginas de Configuração do Mapa, as quais permitem que você adapte seu mapa às suas necessidades, tais como mudar o tamanho do texto, a orientação do mapa, e o seu detalhamento. Repor Dados iniciais – Retorna a Página do Mapa aos ajustes originais de fábrica (defaults ). Opções da Página do Mapa – Instruções Passo a Passo Para selecionar uma opção da página do mapa: 1. Selecione o Menu Option  no botão no alto da tela e então pressione o CLICK STICK para abrir o menu. 2. Selecione a opção desejada no menu e então pressione o CLICK STICK para ativar a opção. 3. Para fechar sem fazer uma seleção, mova o CLICK STICK para a direita.

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Página de navegação

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PÁGINA DE NAVEGAÇÃO – INTRODUÇÃO A Página de Navegação fornece orientação ativa com uma bússola giratória que mostra seu rumo em relação ao solo (trilha) enquanto você está se movimentando, e uma seta de direção para indicar a direção atual até o seu destino (bearing ) relativa ao seu caminho pelo solo. A Bússola e o Indicador de Rumo funcionam independentemente, indicando a direção da sua movimentação e a direção até o seu destino. Por exemplo: se a seta está apontando direto para o alto, você está indo diretamente para seu destino. Se ela aponta para qualquer direção que não seja para cima, volte-se na direção da seta até que ela aponte para cima e, então, continue naquela direção. Se você, em vez disso, está usando a opção ‘Course Pointer’  e se afasta da linha de viagem do seu destino (Course Deviation Indicator   – CDI), a Página de navegação com o  seta dá a indicação gráfica de afastamento (para a direita ou ponteiro de rumo ativo  para a esquerda) e expõe a distância de afastamento do rumo. A bússola somente é exata quando você está se movendo. A Página de Navegação também expõe um campo ‘Waypoint’  acima da Bússola ou da Estrada com o nome do próximo waypoint  na sua rota, ou de seu destino final. As coordenadas geográficas para aquele item aparecem logo abaixo do nome. Um botão na tela, no alto da página, aciona o Menu de Opções para esta página. As opções incluem: ‘Parar  Navegação’ , ‘Ponteiro de Rumo , ‘Números grandes , e ‘Repor  dados iniciais . ‘Números Grandes’  converte informações nos campos de dados para mostrar um formato de texto grande enquanto reduz o tamanho da Bússola. Na parte inferior da página estão dois campos de dados que são programáveis pelo usuário com diferentes opções de dados: Como as opções da tela ao lado

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INSTRUÇÕES PASSO A PASSO Usando opções para configurar a Página de Navegação: 1. Com a Navigation Page  ativa, use o CLICK STICK para selecionar o botão do Menu de Opções no alto da página. Pressione esse botão para abrir o menu. 2. Observe o Options Menu : Se você está navegando nesse momento em um Goto , Trajeto , ou Rota , a opção ‘Parar  Navegação’  estará ativa, de outra maneira ela estará “acinzentada”. A opção seguinte da lista será ‘Ponteiro de  Azimute’ , o ponteiro que é mostrado na bússola. A próxima opção da lista será ‘Números Grandes’  que expõe informação em dois campos de dados com números grandes, acima e abaixo da bússola enquanto mostra a bússola em uma escala menor. A última opção da lista é ‘Repôr Dados Iniciais’ . 3. Use o CLICK STICK para destacar sua seleção e Menu de opções da página de  então pressione-o para ativar. navegação  Para mudar os campos de dados: 1. Use o CLICK STICK para destacar o campo de dados desejado e então pressione-o para expor a lista de opções. 2. Selecione a opção desejada da lista e pressione o CLICK STICK. 3. Você pode abrir novamente os campos de dados a qualquer momento para mudar o tipo de dados visualizados enquanto estiver navegando.

Página de Navegação

Menu de Opções dos Campos de  Dados da Página de Navegação 

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PÁGINA DO COMPUTADOR DE NAVEGAÇÃO –

Página do computador de INTRODUÇÃO navegação

O Computador de Navegação fornece uma variedade de campos e dados com leituras atualizadas à medida que você viaja. Oito campos mostram informações de navegação e são programáveis pelo usuário. As opções iniciais para esses campos são mostradas na ilustração à direita. O Menu Opções  para a página fornece as seguintes opções: Redefinindo, Números Grandes, e Repor dados iniciais. Instruções Passo a Passo Para programar um campo de dados: 1. Use o CLICK STICK para selecionar o campo de dados desejado e então pressione-o para abrir o menu de opções daquele campo. 2. Use o CLICK STICK para mover o menu para cima ou para baixo, a fim de selecionar a opção de dados desejada. 3. Pressione o CLICK STICK para selecionar a opção e colocála no campo de dados. Para acessar a página Menu Opções: 1. Use o CLICK STICK para selecionar o botão Menu  Opções na tela e pressione-o para acionar o menu de opções. 2. Selecione a opção desejada e então pressione o CLICK STICK para ativar. 3. Para ativar opções individuais de ‘Redefinindo’ , selecione o item da lista e então pressione o CLICK STICK para colocar ou remover a marca de seleção.

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USANDO O MENU PRINCIPAL O Menu Principal  permite acessar as páginas de MENU PRINCIPAL características adicionais do eTrex Legend. As páginas relacionadas abaixo permitem melhorar a operação do eTrex Legend. Pressione o botão PAGE repetidamente para chegar ao Menu Principal ... Ou selecione-o a partir da lista de páginas no alto de cada página principal. Marcar um ponto – Permite que se marque e armazene como ponto  a sua localização atual ou a posição da seta de localização do mapa. Procura   – Permite que você localize, execute Goto , ou use como parte de uma Rota: Pontos, Localizações Favoritas, Cidades, Saídas Interestaduais, Pontos de Interesse, Endereços, e Interseções. Rota   – Permite que você crie e armazene rotas para serem usadas repetidas vezes. Trajetos   – Fornece acesso ao Registro de Trilha e às Menu principal com ícones de  trilhas memorizadas. funções e janela de status da  Definições   – Permite adaptação de itens tais como alimentação, data/hora e ilumi-  formato do relógio, unidade de medida, tempo de duração da nação da tela. iluminação da tela e ajuste de contraste, configurações de interfaces, seleção de direções e informações de software do sistema. Acessórios   – Permite acessar dados do Sol e da Lua, um Calendário, e dados sobre Caça e Pesca. Informações acerca do status da iluminação da tela, hora e data, e energia das pilhas são mostrados na janela, na parte inferior da Página do Menu Principal. O ícone da pilha mostrará a quantidade aproximada de reserva de energia disponível. Quando a unidade tem energia fornecida por um adaptador de acendedor de cigarro, um ícone de tomada de energia substituirá o ícone da pilha. A data e a hora estão expostas no centro da janela e quando a iluminação de fundo está ativa, a lâmpada à direita aparecerá iluminada.

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Marcando sua localização

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Página Marcar ponto – Introdução A Página marcar ponto  permite que você marque e Página marcar ponto  registre sua localização atual como um ponto , e mostra uma imagem (homem com uma bandeira) com o número designado para aquele ponto e o seu símbolo. Instruções Passo a Passo Para marcar sua localização atual como um waypoint: 1. Pressione e mantenha pressionado o CLICK STICK até que a Página Marcar Ponto  apareça. Você pode também acessar esta página selecionando o Ícone Marca  na Página do Menu Principal e, então, pressionando o CLICK STICK. Automaticamente será atribuído (ao ponto ) um número com 3 dígitos. 2. Para mudar o nome do ponto , use o CLICK STICK para selecionar o campo correspondente. 3. Para atribuir um símbolo identificando um ponto , use o Lista de símbolos cartográficos  CLICK STICK para selecionar o bloco de símbolo logo acima do nome do ponto . 4. Para salvar o ponto , selecione ‘OK’ e pressione o CLICK STICK. 5. Se você não quiser salvá-lo como um novo ponto , basta apertar o botão PAGE antes de pressionar qualquer outro botão, para poder cancelá-lo. Para criar um ponto usando a seta panorâmica do mapa: 1. Com a característica Pan Map  ativa, mova a seta panorâmica (Ponteiro do Mapa) para o item do mapa que você quer e selecione-o. 2. Pressione e solte o CLICK STICK para mostrar a página de informação do item. 3. Com a Página de Informação  exposta, selecione o botão de opões do menu no alto da página e então pressione o CLICK STICK para abrir o menu. 4. Selecione a opção ‘Save como ponto’  e pressione o CLICK STICK para salvar o item do mapa como um ponto .

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Criando um Ponto

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Para criar um ponto usando a seta panorâmica quando o item do mapa não está selecionado: Com a função Pan Map  ativa, mova a seta panorâmica (Ponteiro do Mapa) sobre o mapa até a localização que você quer marcar e, então, pressione o CLICK STICK, soltando-o em seguida. A Página Marcar Ponto  aparecerá, automaticamente, designando um número para o ponto . Esteja certo de que pressionou e em seguida soltou o CLICK STICK para esta operação. Ao pressionar e manter  pressionada a tecla será marcado um ponto  para sua localização atual. Para criar um ponto inserindo manualmente suas coordenadas (lat/lon): 1. Pressione e mantenha o CLICK STICK pressionado para acessar a Página Marcar Ponto . Marcando um Ponto no mapa  2. Selecione o Campo de Localização na Página Marcar  sem selecionar um item do  mapa. Ponto  e introduza as novas coordenadas usando o teclado numérico. Selecione e pressione ‘OK’ quando tiver terminado. 3. Você também pode mudar o nome e/ou o símbolo do ponto . Para mover um waypoint arrastando-o no mapa: 1. Use o Menu Procura para expor a Página Ponto para o ponto  que você quer mover. Refira-se à seção intitulada “Usando o Menu Procura”. 2. Selecione e pressione o botão ‘Mapa’ , na tela, para expor o mapa para o ponto . 3. Com o ponto  selecionado pela seta panorâmica, pressione e solte o CLICK STICK. Aparece a palavra ‘Mova’  abaixo da seta. 4. Use a seta panorâmica para arrastar o ponto até a nova localização e então pressione o CLICK STICK para coloca-lo aí. 5. Pressione o botão PAGE antes de pressionar o CLICK STICK para cancelar a movimentação do ponto  e retornar às Criando um Ponto pela  Páginas Principais. introdução manual de suas  coordenadas.

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O Menu de Procura – Introdução Página de Procura O Menu Procura  permite que você ache localizações armazenadas (pontos ) e itens do mapa (cidades, saídas, etc.). Eles podem ser encontrados pelo nome ou por aqueles mais próximos da sua localização atual (Ícone de Posição). Se você estiver usando dados do MapSource MetroGuide , a lista localizações será aumentada para incluir categorias como Pontos de Interesse, Endereços de Rua e Interseções. Pressione e solte o botão Procura para acessar o Menu  Procura . O Menu Procura permite que você localize e viaje para: Pontos   – Localizações marcadas e salvas no mapa, usadas como um destino, ou um ponto no caminho para um destino. Referir-se à página 89 para marcar ou criar um ponto . Favoritos   – Uma lista de pontos  familiares e usados muitas vezes. Cidades – Uma lista de cidades no mapa básico. Saídas   – Uma lista de todas as Saídas na Rodovia Página de Procura usando sua  localização atual como ponto de  Interestadual mais próxima, categorizada como “Todos os Tipos”, “Serviços”, “Áreas de Descanso”, “Outras”, tais como referência . “estações de pesagem”, etc. Pontos de interesse   – Uma lista de restaurantes, museus, hospitais, etc. Endereços   – Uma página com campos de entrada de dados para número de endereço, nome de rua, cidade e código postal, usados para definir um endereço. Cruzamentos  – Uma página com campos de entrada de dados para duas ruas, uma cidade, códigos postais. Usados para definir uma interseção. Para algumas categorias, existem dois métodos de listagem. A lista “Por nome ” contém todos os itens no banco de dados do mapa para a categoria selecionada, enquanto que a lista “Mais próxima”  contém somente aqueles itens que estão perto da sua localização atual ou do Ponteiro do Mapa. As categorias listadas por qualquer um destes métodos mostrarão uma seleção imediata. Essas páginas estão estruturadas com um conjunto de submenus e páginas informativas que guiarão você através do processo de achar localizações. Use-as para construir uma Rota, estabelecer uma linha direta de viagem (Goto ), ou quando estiver coletando informações. Página de Informação de item.

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Criando e Usando uma Rota - Introdução A navegação por rota permite que você crie uma seqüência de pontos  intermediários que levam ao seu destino final. O eTrex Legend armazena 20 rotas, cada uma com até 50 pontos . Uma rota pode ser criada e modificada a partir da Página de Rotas, e pontos podem ser adicionados a uma rota a partir do Menu Procura . Rotas mais complexas podem ser  criadas usando um PC e programas de mapeamento MapSource  e, então, transferidas para a memória da unidade. Você pode adicionar um ponto  ou item do mapa a uma rota existente a qualquer instante. Instruções Passo a Passo Para criar uma rota: 1. Acesse a página ‘Rotas ” do Menu Principal . A página tem um botão ‘Nova’ , uma lista de rotas, e o número de rotas não usadas. 2. Use o CLICK STICK para selecionar o botão ‘Nova’  e Página de Rotas com uma lista  de Rotas e o número de rotas  pressione-o para visualizar a página de configuração de rota. não utilizadas  3. Selecione uma coluna vazia (tracejada) na lista de rotas e pressione o CLICK STICK para acionar o Menu Procura . 4. Use o Menu Procura  para selecionar um ponto de uma das categorias existentes nesse Menu e abra a Página de  informação para o ponto, cidade, saída, ponto de interesse, etc. escolhido. Selecione o botão ‘OK’ na tela e pressione o CLICK STICK para colocar o ponto selecionado na Lista de Rotas. 5. Para acrescentar mais pontos  à rota, repita o processo dos itens 3 e 4. A rota receberá o nome do primeiro e último pontos . Você pode acrescentar  pontos  ao fim de uma rota existente a qualquer momento usando o Menu Procura . Para acrescentar um item do Menu Procura à rota: 1. Selecione um item do Menu Procura  e acione sua Página de informação . 2. Abrir a página Menu Opções  e selecione a opção ‘Adicianar Rota’  para expor a Lista de Rotas . Destaque e selecione a rota desejada e então pressione o CLICK STICK. Uma mensagem “ponto  acrescentado com sucesso” aparecerá.

Página de Rotas

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Rotas

Um Menu de Opções de Rota 

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Editando uma rota Para remover todos os pontos: 1. Selecione o botão da página de opções  na tela da Página Rota  e pressione o CLICK STICK para acessar o menu de opções. 2. Selecione a opção ‘Retire Todos’  e então pressione o CLICK STICK para remover todos os pontos da lista. Aparecerá a pergunta “Você quer realmente remover todos os pontos  da rota?”, selecione “Sim ”. Para inverter a rota: 1. Selecione o botão página de opções  na tela da Página  Rota  e pressione o CLICK STICK para acessar o menu de opções. 2. Selecione a opção ‘Rota Inversa’  e então pressione o CLICK STICK para inverter a ordem dos pontos  da lista. Para mudar novamente a rota para a sua ordem original, repita este processo. Para copiar a rota: 1. Selecione o botão página de opções  na tela da Página  Rota  e pressione o CLICK STICK a fim de acessar o menu de opções. 2. Selecione a opção ‘Copiar Rota’  e então pressione o CLICK STICK para copiar. A rota copiada aparecerá na Página  de Rotas e a rota original receberá o mesmo nome, mas seguida do número 1. Você pode então trocar o nome e/ou modificar a rota copiada. Para apagar a rota: 1.Selecione o botão página de opções  na tela da Página  Rota  e pressione o CLICK STICK a fim de acessar o menu de opções. 2.Selecione ‘Apagar’ e então pressione o CLICK STICK. Aparecerá a pergunta “Você quer realmente remover a rota?”, selecione “Sim ”. Para restaurar as configurações originais de fábrica para a rota: 1.Selecione botão página de opções  na tela da Página  Rota  e pressione o CLICK STICK para acessar o menu de opções. Selecione ‘Repor Dados Iniciais’  e então pressione o CLICK STICK para restaurar as configurações de fábrica.

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Rotas

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Editando uma Rota (Continuação ) Para rever um ponto: 1. Selecione o ponto  da Lista pontos da rota  e pressione o CLICK STICK para acessar o menu de opções para aquele ponto . 2. Selecione ‘Revisão’  e então pressione o CLICK STICK para acionar a Página de informação para o ponto. 3. Selecione o botão ‘OK’  na tela e então pressione o CLICK STICK para retornar à Lista de Rotas . Para inserir um novo ponto na lista da rota: 1.Selecione a linha em que você quer inserir o novo ponto . Pressione o CLICK STICK para acessar o menu de opções. 2.Selecione ‘Inserir’ , pressione o CLICK STICK para abrir o Menu Procura  e selecione um novo ponto, cidade, saída, Menu de Opções de um Ponto  ponto de interesse, etc. da Rota  3.Com o novo ponto  selecionado, pressione o CLICK STICK para acionar a Página de informação  para o novo ponto  e então selecione o botão ‘OK’ na tela para adicioná-lo à rota. Para remover um ponto da lista de rota: 1. Selecione o ponto  que você quer remover da Lista Pontos da Rota  e pressione o CLICK STICK para mostrar o menu de opções para o pontos . 2. Selecione ‘Retire’  e pressione o CLICK STICK para remover o pontos da lista. Para mudar um pontos da rota: 1.Selecione o ponto  que você quer mudar da Lista de  Pontos da Rota  e pressione o CLICK STICK para abrir o menu de opções para o ponto . 2.Selecione ‘Alterar’  e pressione o CLICK STICK para abrir o Menu Procura ou criar um novo ponto e adicioná-lo à lista pontos . 3.Selecione o novo ponto , acesse sua Página de  informação  e pressione o botão ‘OK’  na tela para substituir o antigo ponto da rota.

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Página de Trajetos

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Usando Registro de Trilhas ou Trajetos O eTrex Legend desenha uma trilha eletrônica “de miolo de pão” na Página do Mapa, à medida que você se desloca. Esta trilha de “miolo de pão” é o ‘ Track Log’  (Registro de Trilha). O Track Log  contém informação sobre pontos ao longo de seu caminho, incluindo tempo e posição. O eTrex Legend pode usar  esta informação para permitir que você navegue usando a trilha que foi salva. A característica ‘TracBack’  permite que você retorne ao longo de um caminho viajado sem marcar quaisquer  pontos . Quando você está pronto para voltar ao ponto de partida, o eTrex Legend o levará de volta, seguindo o ‘Track Log’ que você deixou atrás. Você pode salvar um total de dez trilhas na memória da unidade. O Track Log  começa a ser gravado assim que a unidade obtém uma localização fixa de satélite e a função Track Log está ligada. Se você quer manter gravado um Registro de Trilha específico ou usar a característica ‘TracBack ’, recomenda-se que você limpe o Registro de Trilha antes de começar a viajar. A porcentagem de memória usada pelo atual registro de trilha é mostrada em uma janela no alto da página. Depois que o Track  Log  tiver sido apagado o valor mostrado será zero. Quando a tela mostra 99%, os pontos mais recentes da trilha começarão a sobreporse aos mais antigos. Para evitar perder pontos necessários da trilha, salve o Track Log  antes que ele chegue à marca dos 99%. A Página Saved Track  mostra a trilha, e ela pode também ser vista na Página Main Map enquanto você navega. A função ‘TracBack ’ permite que você percorra sua trilha em ambas as direções. As trilhas são marcadas com BEGIN  e END (Início e Fim). Você pode estabelecer um intervalo de registro de trilha com base em Distância, Horário, ou Automático. Você pode estabelecer a resolução da imagem da trilha para High, Medium, Low e Lowest  (Alta, Média, Baixa e Mínima). Você também pode usar o menu de opções para apagar todas as trilhas que foram salvas.

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Páginas de Definições – Introdução Página de Definições 1. As páginas de configuração permitem que você personalize seu eTrex Legend de acordo com suas preferências pessoais. Você pode escolher ajustes de horário, unidades de medida, iluminação da tela e ajustes de contraste, medida de rumo, opções de interface e modo de operação. 2. Selecionando os ícones do Menu de Definições e, em seguida, pressionando o CLICK STICK, você pode abrir a página de configuração  para cada um dos itens do menu. Página do Horário – Introdução Você pode estabelecer o horário correspondente à sua localização ou para uma localização projetada em qualquer  lugar do mundo. Formato de hora  – Permite que você escolha o horário de 12 ou 24 horas. Quando você seleciona o horário de 12 horas, o relógio será como um relógio padrão com ciclos de 12 horas AM e PM. A opção de 24 horas define o relógio com um ciclo de 24 horas (Horário Militar). Fuso horário – Pode ser estabelecido um dos oito Fusos Horários Norte Americanos, ou 24 Fusos Horários Internacionais (a região geográfica ou cidade mais próxima). Quando seleciona ‘Outro’  você pode inserir a diferença horária em relação ao Tempo Universal Coordenado (UTC Time Offset ) para qualquer  outro fuso horário. Horário de verão   – (Horário de Verão) pode ser  acionado (Sim ), desligado (Não ) ou ficar no modo automático (Auto ). Instruções Passo a Passo Para definir o horário: 1. Use o botão PAGE para acessar o Menu Principal . 2. Use o CLICK STICK para selecionar o Ícone de Configuração e então pressione-o para abrir o Menu de  Definições . 3. Use o CLICK STICK para selecionar o ícone Hora  e então pressione-o para mostrar a Página de Hora . Página de configuração da Hora  4. Use o CLICK STICK para selecionar o campo ‘Fuso  Horário ’ e então pressione-o para mostrar a lista de opções de fuso horário. 5. Selecione o fuso horário da lista de 8 fusos horários Norte Americanos ou os 24 fusos horários internacionais (definidas pela cidade mais próxima ou geograficamente) e, então, pressione o CLICK STICK. Observe o horário correto que aparece na parte inferior  da página

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Página de Definições

Página das Unidades 

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Página de Unidades – Introdução Formato da Posição   – Permite que você escolha diferentes sistemas de coordenadas. O formato de posição inicial ‘hddd°mm.mmm’ mostra a latitude e longitude em graus e minutos é habitualmente o mais usado. Datum de Mapa – Oferece uma seleção de praticamente todos os datums comumente usados. Todo mapa está baseado em um datum (um modelo de referência da forma da terra) que está usualmente listado no bloco de título do mapa. Se você está comparando as coordenadas GPS com um mapa impresso, ou outra referência, o datum do mapa neste campo precisa coincidir com o datum horizontal usado para gerar o mapa ou a referência em questão. O datum inicial é o WGS 84 (World Geodetic Survey 1984) e só deveria ser mudado quando se estiver usando mapas ou cartas especificando um datum diferente. Se um mapa não especifica um datum, use a lista de opções para achar datums aplicáveis à região do mapa, selecionando aquele que fornece o melhor posicionamento em um ponto conhecido. Você pode também escolher o datum ‘User’ para sistemas de coordenadas personalizados. Distância/Velocidade – Você pode escolher uma de três unidades de medida para mostrar sua taxa de deslocamento. Elevação/Velocidade vertical   – Você pode escolher  uma de duas unidades de medida para registrar sua elevação e razão de subida. Instruções Passo a Passo Para selecionar opções da Página de Unidades 1.Para todos os campos nesta página, selecione o campo e então pressione o CLICK STICK para abrir o menu de opções para o mesmo. Selecione a opção desejada no menu e então pressione o CLICK STICK para colocá-la no campo.

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Páginas de Acessórios

Página de Acessórios 

Página do Sol e da Lua 

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Menu de Acessórios Existem três páginas de acessórios (funções que melhoram a operação da unidade, mas não são essenciais): a posição do sol e da lua relativa à uma localização, um calendário mensal, e um registro das melhores ocasiões para caça e pesca. Selecione o ícone apropriado e então pressione o CLICK STICK para abrir a página desejada. O Sol e a Lua – Introdução Esta característica fornece a você um gráfico das posições do sol e da lua para uma determinada data, horário e localização, com horários do nascer e pôr do sol e da lua. Os botões na tela, que aparecem na parte inferior dessa página, permitem que você anime o movimento do sol e da lua e pare esse movimento quando chegue a uma data estabelecida. O primeiro botão à esquerda anima os movimentos do sol e da lua representados acima, e você pode ver posições para qualquer data estabelecida, observando o campo de data e parando o movimento quando a data desejada aparecer. Você pode também ver as fases diferentes da lua pressionando o botão central e, então, o botão de parada, mais à direita, quando a data deseja aparecer. Instruções Passo a Passo Para estabelecer data e hora: 1. Para a data e hora atuais, selecione cada campo e então pressione o CLICK STICK para introduzir os caracteres individuais. 2. Para abrir a data atual e o horário, selecione a página Menu de opções  e pressione o CLICK STICK para abrir a opção ‘Use Current Time’  e, então, pressione o CLICK STICK para ativar. Para estabelecer a localização: 1. Selecione o campo Localização  e então pressione o CLICK STICK para abrir a lista de opções ‘Nova Localização’ . 2. Selecione a opção desejada e então pressione o CLICK STICK para ativar. Se você escolher ‘Localização Atual’  os valores do campo aberto nesta página corresponderão à sua localização atual. Se você escolher a função ‘Use Mapa , uma página de mapa aparecerá. Use a seta de mapa para identificar  a localização desejada e então pressione o CLICK STICK. Se você escolher ‘Use Menu de Busca’  siga mesmas instruções para a utilização do Menu de Procura  (páginas anteriores).

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8.3 Softwares 8.3.1 GPS TrackMaker  O GTM PRO®  destina-se a uma parcela de usuários que utiliza o programa profissionalmente, ou seja, necessitam de cálculo de área, transferência de dados dos receptores de navegação Garmin, Megallan, entre outros. Realiza também transferências de dados para o Excel®, exportação para o AutoCad® e ArcView®, e outras funções avançadas. Geralmente são empresas, engenheiros, agrimensores, peritos judiciais ou pessoas que querem utilizar o GPS de mão como ferramenta auxiliar a levantamentos topográficos mais precisos, realizados com teodolito, estação total ou outros equipamentos topográficos de precisão.

O GTM PRO® é o mesmo GPS TrackMaker® gratuito disponível na Internet, com os seguintes acréscimos: •

Permite criar projetos completos de Mapas (arquivos MAP e PJC)

•

Rotação de imagens para uma calibração precisa

•

Recorte de Imagem

•

Função Expandir Zona que permite calibrar mapas localizados em duas ou mais zonas

•

Suporte pata imagens GeoTiff (TIFF geocodificado)

•

Suporte para arquivos DRG (Digital Raster Graphic)

•

Abre e grava imagens BMP, JPG, GIF, TIFF, PNG, PCX

•

Suporte para Plano Cartográfico e Plano Topográfico

•

Calculo de áreas cartográficas delimitadas por Trilhas

•

Cálculo da áreas locais topográficas delimitadas por Trilhas

•

Cálculo de distâncias topográficas locais

•

Cálculo de distâncias da projeção horizontal ou considerando as altitudes

•

Função de conversão topográficas dos dados obtidos do GPS

•

Importação e exportação para o AutoCad®, no formato DXF

•

Importação e exportação para o ArcView®, no formato SHP

•

Tratamento de dados em tabelas semelhantes ao Microsoft Excel®

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•

Exportação de arquivos no formato XLS (Excel® 95)

•

Exportação de arquivos no formato DBF (dBase® IV)

•

Exportação de arquivos MIF/MID (MapInfo®)

•

Função Visualizar Impressão

•

Importação e exportação de dados para editores de texto

•

Criação de múltiplos estilos de Waypoints, para mapas mais detalhados

•

Datum definido pelo usuário

•

Grade Retangular definida pelo Usuário (User Grid)

•

Sistemas LTM e RTM de coordenadas

•

Ferramenta de União de Trilhas

•

Cálculo de média da posição geodésica de Waypoints, Trilhas e Rotas

•

Rotação de dados

•

Perfil de Altitudes com funções avançadas

•

Ferramenta para aplicar altitudes em curvas de nível

•

Criação de Trilhas de perfil de altitudes a partir de curvas de nível

•

Ferramenta de remoção de acentos

•

Ferramenta de Recorte Retangular para mapeamentos avançados

•

Fator de escala e Convergência Meridiana UTM

•

Tabela de azimutes, velocidades e distâncias

•

Cálculo de aminutes com precisão de centésimos de segundo

•

Permite restaurar o aspecto original de imagens

•

Rastreamento de múltiplos veículos com o Tracker II

•

Relatórios completos de endereço por onde o veículo passou

101

NOTAS IMPORTANTES: O GTM PRO® não substitui o trabalho de profissionais de agrimensura, tendo em vista que o programa foi desenvolvido para trabalhar com GPS de navegação que possui uma precisão de 5 a 10 metros depois da retirada da degradação intencional (SA) pelo governo dos Estados Unidos.

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Para obter precisão no cálculo de área, o GPS de navegação não é o instrumento mais adequado. A precisão somente será conseguida com a contratação de um profissional habilitado que utilize equipamentos mais precisos e de custo muito superior aos GPS de navegação, como é o caso das Estações Totais e GPS Diferencial. O programa não é indicado para trabalhos que exijam precisão inferior a 10 metros, como por exemplo, demarcações de terras e avaliação de pequenos lotes urbanos. Levantamentos planialtimétricos devem ser realizados com cautela, pois o erro de altitude do GPS de mão é superior a 10 metros.

8.3.2 Tutorial GPS TrackMaker  Este Tutorial tem por objetivo trazer um resumo das principais ferramentas do software GPS TrackMaker Free, versão 13.3 disponível na internet, de modo que o mesmo possa auxiliar o usuário nas mais diversas aplicações de levantamentos com o sistema GPS, através de receptores de navegação.

8.3.2.1 Barra de Ferramentas - Horizontal 1 2 3

30

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1- Novo Arquivo – Fecha o arquivo que está aberto e fica com a tela limpa. 2- Abrir Arquivo – Fecha o arquivo que está aberto e abre um novo arquivo. 3- Unir Arquivo – Mantém o arquivo aberto e uni com o novo arquivo. 4- Salvar Arquivo – Salva o arquivo com o nome do primeiro arquivo aberto – Cuidado – Usar :” Salvar Como” 5- Imprimir a tela 6-Visão Geral – Zoom mínimo. 7- Ferramenta Zoom

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8- Zoom - Aproximar. 9- Zoom - Afastar. 10-Opção de exibição 11-Ver trilhas por cores. A trilha fica na cor original e com linha fina. 12-Perfil de altitude. 13-Velocidade da trilha. 14-Cartográfico. 15-Fragmentar trilhas. 16-Inverter trilhas e rotas. 17-Inverter pontos selecionados. 18-Selecionar pontos pelos ícones. 19-Selecionar trilhas por estilo. 20-Modificar Waypoints selecionados. 21-Modificar estilo da trilha. 22-Ferramenta de Waypoint repetido. 23-Selecionar trilhas/rotas repetidos. 24-Redutor de trilhas. 25-Inserir imagem de mapa. 26-Abrir catalogo de imagem. 27-Visão 3D no Google Earth. 28-Abrir mapa na Internet. 29-Ajuda. 30-Escala. 31-Selecionar mapas. 32-Mapa em branco e preto. 33-Pesquisar waypoints. 34-Mostrar coordenadas.

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8.3.2.2 Barra de Ferramentas - Vertical

1 - Detectar elementos (deve ficar ligado) 2 - Abrir janela quando criar novo elemento 3 - Arrastar vértices ou waypoints. 4 - Selecionar dados 5 - Trazer para frente 6 - Enviar para traz 7 - Ferramenta lápis 8 - Criar Rotas 9 - Desenho a mão livre 10 - Linha continua 11 - Retângulo 12 - Retângulo com borda arredondada 13 - Elipse 14 - Triângulo 15 - Pentágono.

8.3.2.3 Criando um Ponto 1 - Acender o lápis (ícone 7 na vertical). 2 - Em qualquer local da tela clicar com o botão esquerdo do mouse, que aparecera um

WAY numero tal. 3 - Colocar o lápis a esquerda da palavra WAY que aparecera um circulo, clicar com o botão direito do mouse que será aberta uma nova tela (Editar Waypoint). 4 - No quadro acima a esquerda, escolha o ícone que deseja apresentar. Clique sobre o ícone com o botão esquerdo que ele aparecera no circulo abaixo. 5 - Na parte direita da tela, apagar a latitude que esta grafada e inserir a latitude do ponto que esta sendo criado (use o sinal negativo para o SUL) + 2 dígitos para os graus + espaço + 2 dígitos para os minutos + apostrofo + espaço + 2 dígitos para os segundos + ponto (vírgula no teclado) + 1 digito para o décimo de segundo + apostrofo duplo. Faça da mesma forma com a longitude. Na altitude, digite a altitude em metros. Ex: Latitude -29 32' 23,45398''.

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6 - Na parte abaixo e à esquerda da tela, clicar em editar estilo do waypoint e outra tela se abrirá. Clicar em símbolo com nome e em seguida editar fonte. Em Fonte, colocar o tipo de letra desejada; em estilo da fonte, selecionar opção desejada (negrito é o normal); em tamanho o tamanho de letra desejada (o usual é entre 8 a 12).Clicar OK em tudo e estará criado o ponto.

Figura 57: Tela de edição do estilo do Waypoint.

8.3.2.4 Transferindo pontos do computador para o GPS e vice versa

1 - Clicar no ícone 2 horizontal (abrir arquivo) 2 - Verificar na janela superior  (examinar ) se aparece o nome do subdiretório

“Atualização”; caso não apareça, clicar  na seta à direita e se dentre as opções abertas não estiver, clicar em disco local C e procurar o diretório “Arquivos Trackmaker  e subdiretório “Atualização”. 3 - Procurar o arquivo que vai ser transferido para o GPS. Se precisar unir mais de um arquivo, clicar no ícone 3 horizontal ( Unir arquivos ) e proceder da mesma forma que o item anterior. 4 - Faça isso com quantos arquivos for necessário. Verifique no rodapé da tela, para saber  quantos Wpts estão na tela, e compare com a capacidade da memória USER do seu GPS.

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5 – Ligue o GPS, coloque-o em modo simulador, conecte o GPS ao computador com o cabo Serial ou USB. Delete os Wpts da memória. 6 – Clique em Interface ( na régua superior ). Escolha a interface do seu GPS ( por  exemplo interface Garmin ). Abrirá uma janela “GPS TrackMaker – Interface Garmin” . Clique em Identificar. Olhe no quadro preto, deverá aparecer a identificação do seu GPS. Caso isso não ocorra, é que a conexão não foi feita e deverá ser resolvido o problema do computador. 7 – Clique em “Enviar dados ao GPS” e em “Waypoints”. A transferência será feita em alguns segundos. Clique em “Sair”. Verifique no GPS se os pontos estão na memória “USER”. 8 – Da mesma forma você poderá transferir rotas, trilhas, waypoins, tudo, tanto do computador para o GPS ( Enviar dados para o GPS ) , como do GPS para o computador 

(Capturar dados do GPS).

Figura 58: Interfase Garmin, utilizada para transferências de dados do GPS e o computador.

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8.3.2.5 Configurando menu ferramentas, opções do Software GTM

8.3.2.5.1 Opções Gerais Através do menu “ferramentas” encontrado na parte superior da tela do programa, podemos configurar portas de comunicação do computador com o Receptor GPS, bem como fontes, opções de coloração dos grids através da aba “General” . O usual é deixar a configuração padrão nesta aba, ou seja, não mudar as configurações que estão selecionadas. Como mostra a Figura 59:

Figura 59: Tela de menu “ferramentas”, “opções”, “aba configurações gerais”.

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8.3.2.5.2 Opções de Unidades Quando se trabalha em levantamentos onde serão coletadas coordenadas é muito importante configurar as unidades em que será dimensionado o projeto para não haver nenhum erro grosseiro. A opção de configuração de unidades é encontrada no menu ferramentas através da aba “Units”  , nesta aba vamos encontrar as configurações da “unidades de comprimentos”, “altitude” e “fuso horário local”. A Figura 60 abaixo mostra com mais detalhes a configuração das unidades de trabalho.

Figura 60: Tela de menu “ferramentas”, “opções”, “aba Unidades”.

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8.3.2.5.3 Opções de Coordenadas Uma das configurações que devemos ter mais atenção é a configuração das coordenadas que será projetado o levantamento, esta configuração deve estar de acordo com a configuração que o usuário configurou o GPS, ou seja, as coordenadas podem ser levantadas através de grades retangulares conhecidas como coordenadas UTM, em Graus, Graus/Min e Graus/Min/Seg, como mostra a Figura 61 apresentada a abaixo:

Figura 61: Tela de menu “ferramentas”, “opções”, “aba Coodenadas”.

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8.3.2.5.4 Opções de Datum Das 8 abas encontradas no caminho “menu ferramentas”, “Opções”, as 4 que merecem maiores atenções na parte de configuração são as abas “General”, “Units”, “Coordinates”  e por ultimo a aba “Datum” que será vista neste item. Um Datum como vimos durante o curso é constituído pela adoção de um elipsóide de referência que representará a figura matemática da Terra, um Ponto Geodésico Origem e um Azimute inicial para fixar o sistema de coordenadas na Terra e servir como marco inicial das medidas de latitudes e longitudes. O Datum utilizado nas configurações do GPS deverá ser igual ao configurado no programa para evitar o erro grosseiro de diferentes dada. Atualmente o Brasil adotou o Datum SIRGAS 2000 que é idêntico ao WGS-84 utilizado pelos americanos. Aconselha-se utilizar o mesmo citado acima. A Figura 62 mostra as opções de configuração dos diferentes dada suportados no Receptor GPS.

Figura 62: Tela de menu “ferramentas”, “opções”, “aba Datum”.

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8.4 GOOGLE EARTH

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8.4.1 Introdução ao Google Earth Pense em praticamente ter o mundo dentro da tela do seu PC? Na possibilidade ver  imagens dos locais mais importantes do mundo? Conhecer lugares, monumentos históricos, tudo isso viajando sem sair da cadeira do computador? Pensou em tudo o que falamos? Pois pare de pensar e comece agora a ação, porque isso tudo é possível de um jeito muito simples: Google Earth. Você não sabe ou faz idéia de como usar o programa? Não se preocupe, o Makaeh Cult criou um Tutorial simples e fácil para você saber dominar as principais funções e características do Google Earth.

8.4.2 O que é o Google Earth? Num mundo onde saber se localizar torna-se cada vez mais importante e aonde aparelhos de GPS já vêm embutidos em celulares e veículos, viajar ou se locomover já não pode mais depender apenas de pontos de referência e paradas na estrada para obter informação com pessoas nativas. O Google Earth é um programa desenvolvido e distribuído pelo Google no qual sua principal função é apresentar um modelo tridimensional do globo terrestre, constituído a partir de imagens de satélite obtidas em fontes diversas, uma delas a NASA.

Desta forma, o programa pode ser usado simplesmente como um gerador de mapas bidimensionais e fotos de satélite ou até como um fiel simulador das diversas paisagens presentes no Planeta Terra. Com isso, é possível identificar lugares, construções, cidades, paisagens, entre outros elementos presentes na geografia do mundo. Atualmente, o programa permite dar zoom para visualizar detalhes, inclinar ou girar uma imagem, marcar os locais que você conseguiu identificar para visitá-los posteriormente, medir a distância entre dois pontos, traçar trajetos ou rotas e até mesmo ter uma visão tridimensional de uma determinada localidade. Ele faz a cartografia do planeta, agregando imagens obtidas de várias fontes, incluindo imagens de satélite, fotografia aérea e sistemas de informação geográfica (SIG), e sobre um globo em

3D.

Também

é

possível

ver

mapas

antigos

do

planeta

todo.

A nova versão 4.2 do Google Earth, torna possível visualizar até mesmo o espaço, suas galáxias e planetas.

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8.4.3 Requisitos do Sistema Bom, todo e qualquer programa necessita de uma configuração mínima para que se possa funcionar e uma configuração recomendada onde você possa aproveitar o máximo dele. Com o Google Earth não é diferente, existe os dois tipos, e uma unanimidade entre as configurações: internet de banda larga é imprescindível.

8.4.3.1 Requisitos Mínimos Windows 2000 ou superior, Mac OSX ou Linux Processador Pentium III 500 Mhz Memória RAM 128 Mb HD com 400 Mb de espaço livre Placa de Vídeo 3D com 16 Mb Monitor com resolução 1028x768 - 16 bits Conexão com a internet

8.4.3.2 Configuração Recomendada Windows XP ou superior, Mac OSX ou Linux Processador Pentium 4 2,4 Ghz ou Athlon XP 2400+ Memória RAM 512 Mb HD com 2 Gb de espaço livre Placa de Vídeo 3D com 32 Mb Monitor com resolução 1280x1024 - 32 Bits Conexão com banda larga Não importa se a sua configuração seja a mínim imposta ou a recomendada pelo Google, de qualquer forma você aproveitará pra valer esse fantástico programa. A versão que explicaremos neste manual é a do Google Earth 4.2 Beta e serve tanto para o Windows, quanto para o Mac OSX e o Linux.Não há grandes diferenças entre eles.

8.4.4 Instalação Execute o arquivo executável que você acabou de baixar do programa Google Earth para iniciar a instalação. Agora irá se abrir a janela do Assistente de instalação do Google Earth, clique no botão Avançar para iniciar a instalação.

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Depois irão aparecer os termos de compromisso, o contrato de utilização do programa. Caso deseje prosseguir, marque a opção "Eu aceito os termos do contrato de licença"  e depois aperte Avançar . Após isso o software estará sendo instalando, cabendo a você usuário apenas aguardar o fim do processo. Depois aparecerá a janela informando que o processo de instalação foi terminado com êxito, então clique no botão Concluir. Parabéns, você acabou de instalar o Google Earth e está pronto para utilizá-lo! O programa está pronto para ser utilizado, ele ocupa aproximadamente 35 Mb de espaço no disco.

8.4.5 Iniciando o Google Earth Pronto, agora você pode iniciar o programa e começar a explorá-lo. Para isso clique duas vezes sobre o ícone localizado na área de trabalho ou vá ao Menu Iniciar>Programas>Google  Earth>Iniciar o Google Earth .

Note que haverá duas opções de inicialização, iniciar no Modo DirectX ou iniciar no modo

OpenGL. Isso depende da sua placa de vídeo, em qual dos dois padrões ele suporta o início e executa melhor o programa. Para usuários do Windows, recomendamos sempre iniciar o software no modo DirectX pela maior chance de compatibilidade e melhor qualidade gráfica. Usuários de Mac ou Linux devem obrigatoriamente usar o padrão OpenGL. Uma vez que o programa esteja carregado, aparecerá a tela inicial com o Globo Terrestre direcionado perpendicularmente ao Brasil, em nosso caso. A visão geral que você está tendo é a interface do programa, todos os comandos estão distribuídos na tela, cada um com a sua função, e são esses comandos dos quais falaremos a seguir.

8.4.5.1 Controles de Navegação Bom, para iniciarmos a utilização do Google Earth devemos saber de seu principal instrumento de navegação. Com o auxílio dele, faremos a tarefa mais importante do programa que é navegar pelo espaço terrestre. Os controles de navegação ficam no canto superior direito da tela. Eles mais se parecem com uma bússola de navegação e são a parte mais importante para a movimentação do usuário pelo Globo. Esses controles exercem diversas funções como fazer movimento de rotação, indicar o Norte, inclinar, aumentar e diminuir zoom, e se movimentar em várias direções pelos mapas. Colégio Politécnico da Universidade Federal de Santa Maria  Curso Técnico em Geoprocessamento – Cursos de Extensão  Antão Langendolff & Guilherme de Pellegrini 

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Para visualizar estes controles, basta que o usuário mova o cursor sobre a área onde fica localizada a ferramenta para que ela pareça. Quando você mover o cursor para ouro lugar, os controles desaparecerão e ficarão ocultos até você passar sobre eles novamente. Eles oferecem o mesmo tipo de ação da navegação de um mouse. Você ainda pode usálos para inclinar a visualização de um local, e assim obter outra perspectiva de visualização do terreno. A figura abaixo apresenta todos os controles e suas respectivas funções:

(1) Regulador de Inclinação  – Esta ferramenta possibilita inclinar o terreno e obter uma visualização semelhante ao horizonte. Para regular e conseguir uma visualização de cima para baixo, mova o regulador para a esquerda. Se preferir uma visualização mais próxima de um horizonte, mova o regulador para a direita.

(2) Botão Central  – Use o joystick para mover o botão central, arraste ele para qualquer  direção em busca de um determinado ponto-objetivo.

(3) Teclas Direcionais  – Utilize as setas de direção para se mover Nara os para os lados correspondentes a elas. Para cima, baixo, direita ou esquerda.

(4) Marcador do Norte  – Clique no botão com a letra N para redefinir a visualização de modo que o ponto Norte fique na parte superior da tela.

(5) Zoom  – Use o regulador de zoom para aumentar ou diminuir o zoom (+ e –). Clique duas vezes nos sinais para aumentar ou diminuir o zoom totalmente. Note que sempre quanto o maior o zoom, menor irá ficando a qualidade da imagem.

(6) Anel de Navegação  – Clique em cima e arraste para os lados o anel de navegação a modo de que ele gire a visualização chegando até 360º de ângulo. Assim você poderá observar  determinado local com rumo para outros pontos cardeais além do Norte.

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8.4.5.2 Funções do Menu

O Menu do Google Earth é bem simples. Ele se assemelha aos menus de outros programas como o Office e o Picasa, por exemplo. O menu permite que o usuário acesse as funcionalidades

mais

relevantes

do

Google

Earth.

A seguir, listaremos todas as guias e sua funções que estão contidas dentro do menu do Google Earth:

8.4.5.2.1 Arquivo Esta guia lhe dá acesso a várias funções entre elas: - Abrir... Permite abrir um arquivo de localização no Google Earth. Você verá isso mais

detalhadamente depois. (Atalho: Ctrl+O) - Salvar:  Permite salvar em formato JPEG (.jpg) a imagem que está sendo mostrada no

momento e que também permite salvar um arquivo de localização dessa imagem. Para que no futuro você possa visitar este ponto novamente, basta clicar em Abrir  e selecionar o arquivo que você salvou. - Enviar por e-mail:  Permite ao usuário que ele envie pelo Gmail ou conta padrão do

Outlook Express, imagens, marcadores e visualizações para amigos. - Compartilha Compartilhar/Postar:  r/Postar:  Permite que você envie para a comunidade online do Google Earth

o ponto marcado por você mesmo para que todos no mundo possam ter acesso a ele. - Visualizar no Google Maps:  Permite que você visualize o ponto atualmente onde você

está no site do Google Maps . (Atalho: Ctrl+Alt+M) - Imprimir:  Permite que você imprima em papel o local que está visualizando no Google

Earth. A qualidade depende das imagens de satélite do local. (Atalho: Ctrl+P)

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8.4.5.2.2 Editar  Lista que dá acesso as opções de recorte e colagem dos pontos e imagens do Google Earth. As funções deste menu são aplicáveis quando você seleciona um ponto ou clica em cima dele na área Lugares. - Recortar:  Recorta um ponto ou imagem para ser copiado para qualquer lugar dentro e

fora do programa Google Earth. (Atalho: Ctrl+X) - Copiar:  Copia e duplica uma imagem ou marcador presente nas suas configurações do

Google Earth. (Atalho: Imagem Ctrl+Alt+C e Marcador Ctrl+C) - Colar:  Cola imagem ou ponto que você havia copiado ou recortado de dentro ou fora do

Google Earth. (Atalho: Ctrl+V) - Excluir:  Apaga uma imagem ou marcador que você havia adicionado ou do próprio

Google Earth. (Atalho: Backspace) - Localizar:  Abre uma caixa de pesquisa em Lugares para que você digite o nome do

marcador para encontrá-lo dentro dos pontos disponíveis em seus locais salvos. (Atalho: Ctrl+F) - Atualizar:  Atualiza as informações quando o carregamento for efetuado de maneira

errada ou quando sequer for carregado as imagens do local. (Atalho: Ctrl+R) - Renomear:  Renomeia o ponto marcado ou imagem selecionada adicionando outro nome

no lugar. (Atalho: Ctrl+Alt+R) - Limpar Histórico de Pesquisa:  Exclui todos os nomes pesquisados e resultados

mostrados anteriormente. Assim o recurso de autocompletar ficará limpo. - Propriedades:  Mostra as propriedades do ponto selecionado. Nela você pode inserir ou

editar a descrição, mudar o estilo ou cor do marcador e saber a latitude e longitude do ponto em questão. (Atalho: Alt+Enter)

8.4.5.2.3 Visualizar  Menu que permite acessar todas as opções de visualização e customização da interface do Google Earth, adicionando e eliminando recursos visuais. Nele você pode incluir ou retirar a barra de ferramentas, a barra lateral. Mostrar o programa em tela cheia ou escolher o tamanho de visualização. Pode mostrar ou ocultar a bússola, os controles de navegação e a barra de status.

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Pode também inserir uma grade na imagem, legenda de escala cartográfica, mudar a visualização para o espaço e utilizar o local em questão para que o Google Earth sempre inicie direcionado para ele. Este menu praticamente cuida de todos os recursos visuais.

8.4.5.2.4 Ferramentas O menu de Ferramentas permite alterar as suas configurações do Google Earth e acessar  recursos adicionais do programa. - Web:  Quando você clica nele, o seu navegador de internet abre uma página inicial do

Google Search (Pesquisa Google). - Régua:  Recurso bem interessante que permite você traçar um caminho ou medir a

distância entre dois pontos. Você ainda pode converter a medidas de distância, entre milhas, metros, quilômetros, jardas e etc.

Figura 63: Imagem mostra o traçado de um caminho feito com a Régua, a medida está em metros.

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- GPS: Recurso disponível apenas para assinantes do Google Earth Plus (versão paga do

Google Earth). Ele te dá as localizações em tempo real de onde você está sobrevoando. - Reproduzir Passeio:  Ele exibe automaticamente todos os pontos marcados em Lugares.

Tipo, quando você seleciona esta opção, ele automaticamente sobrevoa ponto por ponto, fica alguns segundos parado sobre o local e voa novamente para o próximo ponto. Muito divertido! (Atalho: Ctrl+Alt+P) - Opções:  Local onde permite que você altere e ajuste as configurações do programa

Google Earth de acordo com a sua necessidade e a capacidade do computador. A janela de opções conta com várias abas de configurações. Nelas você pode alterar a seguintes opções: Visualização em 3D , Cache , Passeio , Navegação e Geral . Você pode fazer as alterações e salvá-las, a qualquer momento clique em Restaurar  Padrão para voltar às configurações originais.

Figura 64: Caixa de Opções: Mude e ajuste as configurações do Google Earth.

8.4.5.2.5 Adicionar  Este menu permite adicionar marcadores em locais escolhidos pelo próprio usuário. É o menu que trata das modificações feitas pelo usuário. Assim você pode localizar e visualizar  facilmente os seus locais preferidos. Este menu está diretamente ligado a caixa Lugares .

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- Pasta:  Com esta opção você pode criar uma pasta onde irá reunir os pontos marcados e

imagens de seu interesse. Um exemplo é você criar uma pasta chamada "Praias" e reunir todos os marcadores que se referem a praia. (Atalho: Ctrl+Shift+N). - Marcador:  Esta opção é a mais importante do software Google Earth. Ela é quem

demarca o local exato onde a pessoa deseja guardar. Por exemplo, você encontrou a sua casa e quer gravá-la no programa? Basta adicionar um marcador, arraste o ícone para o local adequado. Depois é só preencher os dados da janela como nome e descrição. Clique no botão do alfinete amarelo para mudar o desenho do marcador, você pode criar um próprio. Selecione a aba Estilo/Cor e assim poderá personalizar a marcação, alterando a cor, o tamanho e etc. (Atalho:  Ctrl+Shift+P).

Figura 65: Marcador: Arraste o alfinete para o local exato e depois edite as informações do ponto. - Caminho:  Permite guardar o traçado de um caminho sobre a imagem. A função é uma

das opções presentes na Régua, só que a possibilidade de salvar. Para guardar o trajeto, basta marcá-lo, ir em Adicionar e depois selecionar a opção Caminho. Depois nomeie o caminho e clique em Ok. Pronto! Ele estará guardado na caixa Lugares. (Atalho: Ctrl+Shift+T).

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- Polígono: Permite a utilização de polígonos para definir áreas e marcações com um maior 

detalhe. Assim você pode definir as marcações e medidas de um terreno com melhor precisão. (Atalho: Ctrl+Shift+G) - Modelo:  Recurso avançado do Google Earth. Permite que o usuário adicione um conjunto

de informações vetoriais para realizar produções 3D em cima da imagem exibida, por exemplo. (Atalho: Ctrl+Shift+M) - Foto:  Permite adicionar fotos e imagens dos locais onde possuem marcador. Suponha

que você encontrou sua escola no programa. Você pode adicionar uma fotografia desse ponto usando esta opção. Quando ativar este item, clique no botão Navegar para procurar a imagem. Logo em seguida clique na aba Foto para fazer ajustes na fotografia. - Superposição de Imagem:  Você pode adicionar uma imagem sobre o mapa. Ao contrário

da foto, esta opção não adiciona uma imagem ao marcador e sim no próprio mapa. Você pode colocar um logotipo seu sobre determinado local. Suporta imagens em .jpg, .bmp, .tif, .png, .tga ou .gif. (Atalho: Ctrl+Shift+O).

Figura 66: Superposição de imagens orbitais, Campus da UFSM.

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- Link de Rede:  Permite adicionar um link que redirecione para um site ou um arquivo na

internet. Assim você pode colocar o endereço da página de internet de determinada empresa, por  exemplo.

8.4.5.2.6 Ajuda Neste menu você pode encontrar informações sobre a versão do programa, colocar uma licença e assim fazer o upgrade para o Google Earth Plus ou tirar algumas das dúvidas mais freqüentes.

8.4.5.3 Painel Pesquisar  A caixa pesquisar é umas das ferramentas fundamentais para localizar, lugares, cidades e pontos

no

software

Google

Earth

e

marcá-los.

Ela está dividida em 3 abas. São elas: Voar Para, Localizar Empresas e Trajeto.

8.4.5.3.1 Voar Para Com esta opção você pode localizar países, cidades, estados, hospitais, pontos turísticos e etc. Suponha que queira localizar a cidade de Macaé, no Rio de janeiro. Para isso basta digitar o nome da cidade no campo de pesquisa do Voar Para e clicar no botão da lupa. Quando o Google Earth localizar a cidade, irá direcionar o visualizador no campo total da cidade. Caso haja mais de um local com o mesmo nome, experimente digitar mais informações para eliminar as outras alternativas.

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Dependendo do local, o Google Earth lista as possíveis localidades da qual você quis falar. Então basta escolher uma delas para ir voando até a planta-baixa do local. Note que você também pode localizar lugares através de suas coordenadas geográficas, mais precisamente a latitude e a longitude do local. Essa questão da latitude e longitude será tratada com mais detalhe adiante.

8.4.5.3.2 Localizar Empresas Imagine que você esteja em Macaé e irá viajar para o Rio de janeiro assistir um show numa casa de espetáculos? Você não conhece o lugar e então decide visualizar no Google Earth onde e como é o local. Para isso, basta mudar a opção de pesquisa para Localizar Empresas. Esta opção não serve apenas para localizar empresas, mas sim qualquer tipo de estabelecimento. Digite no campo O que  o nome do estabelecimento que deseja localizar de no campo Onde , escreva o nome do lugar onde ele fica – Rio de Janeiro neste caso. Perceba que o

programa irá exibir as imagens do ponto onde o estabelecimento se encontra, caso o programa consiga localizá-lo.

8.4.5.3.3 Trajeto Você necessita saber com ir da Prefeitura, no Centro da cidade, até a orla da Praia dos Cavaleiros. Para isso você deve abrir a aba chamada Trajeto no Painel Pesquisar. No campo De, informe o ponto de origem (Prefeitura de Macaé, Macaé) e no campo Para, coloque o destino (Praia dos Cavaleiros, Macaé). Caso consiga traçar o caminho, o programa irá lhe mostrar as coordenadas. Lembre-se que você pode pedir informação de trajetos entre cidades, usar número nas ruas, utilizar pontos de referência, entre outras coisas. Esses recursos vão sempre sendo aprimorados pela equipe de desenvolvimento do Google Earth. Portanto se numa primeira vez você não obter sucesso com sua pesquisa com uma dessas ferramentas, lembre-se de que no futuro próximo, você terá sucesso na procura. De qualquer forma tente melhorar sua pesquisa adicionando mais informações específicas.

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8.4.5.4 Painel Lugares Esta é a segunda ferramenta essencial para poder utilizar o Google Earth. É nela que ficam armazenadas todos os pontos marcados no mapa, tanto os do Google Earth quanto os criados por você mesmo. Esta caixa funciona como uma espécie de arquivo de marcadores, realmente todos estarão armazenados lá. Quando se tem muito esforço para localizar algo ou você tem certeza de que usará aquele ponto muitas vezes e por isso necessita guardá-lo para ter sempre à mão, você utiliza as funções deste painel. Bom, seria legal existir uma forma de sempre acessar este lugar sem precisar ficar  procurando várias vezes. Para isso você pode fazer isso colocando os marcadores existentes no menu Adicionar . Quando você cria um marcador, uma pasta, um caminho ou uma imagem, é lá na caixa de Lugares que eles ficam guardados. Portanto basta acessar essa área para ver a lista de todos os pontos existentes. Caso queira fazer alguma alteração nos marcadores, basta clicar com o botão direito do mouse e selecionar a opção de sua escolha.

Guia Eletrônico Makaeh Cult armazenado no painel Lugares.

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8.4.5.5 Painel Camadas Se você tem interesse em aproveitar o Google Earth ao máximo, você deve deixar  habilitado a função Camadas. É neste painel que estão organizados e divididos por categoria, todos os recursos que aprimoram e adicionam informações às imagens visualizadas por você no mapa do Google Earth. Para você ver estas informações do próprio programa, basta marcar a opções na caixa. Por exemplo, se você que ver os nomes das ruas e estradas do local onde está, basta ativar  clicando no item Rodovias. Você localizar outras coisas como Transporte, Praças, Utilidades Pública e várias outras coisas, bastando ativar os itens correspondentes na caixa de camadas. É só você escolher o tipo de ponto desejado que o programa mostre a marcação para você.

Repare que o Painel Camadas está recheado de itens e que o Google está constantemente adicionando novos recursos. Obviamente que dependendo do lugar, um item não oferecerá detalhe algum, mas o número de informações no Google Earth. Não pára de crescer, o que significa que as camadas podem se tornar úteis no futuro em determinados locais e quem hoje elas não têm serventia. Nunca deixe de explorar os itens da caixa de Camadas, pois com certeza alguns deles vão lhe ser muito úteis.

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8.4.5.6 Comunidade Google Earth Uma opção muito útil é a Google Earth Community, uma espécie de comunidade onde qualquer usuário pode disponibilizar seus marcadores para qualquer pessoa do mundo utilizar. Elas exibem informações de determinados locais, que os próprios usuários do Google Earth inserem. Graças a isso, alguns lugares que não têm muita informação dos desenvolvedores do programa, acabam sendo beneficiados pelos próprios usuários. Essa opção é representada por  um ícone em forma de "i" nos mapas.

8.4.5.7 Navegação do Google Earth A área de navegação é onde, de fato, você verá as imagens dos lugares. Utilizar essa área é muito fácil, especialmente com o auxílio do mouse. Com esse dispositivo você pode se aproximar ou distanciar do ponto em questão. Basta usar o botão de rolagem (Scroll) para movimentar a tela com a ajuda do mouse. Se você mantiver pressionado o botão esquerdo do mouse sob qualquer ponto do mapa e movimentá-lo, o foco do Google Earth se moverá de acordo com a direção do movimento. Caso queira que o programa se aproxime automaticamente de algum ponto, basta clicar  duas vezes seguidas sobre ele. Mas os recursos de navegação não param por aí. Por padrão, o Google Earth exibe na área de imagens, uma bússola no canto superior direito. Ao se aproximar  dela, a bússola dá lugar aos controles de navegação, descritos anteriormente.

8.4.5.8 Barra de Atalhos A seguir, mostraremos a barra de atalhos localizada acima da área de visualização do globo. Ela contém atalhos que economizam tempo no acesso de algumas funções. A descrição será na ordem respectiva aos ícones que aparecem da esquerda para a direita.

Ocultar Barra Lateral – Esconde o Painel de Pesquisa, de Lugares e Camadas, proporcionando assim uma maior área de visualização do mapa, Adicionar Marcador  – Atalho que facilita bastante o processo de inserir um marcador no mapa. Adicionar Polígono – Atalho para o recurso de demarcação detalhada disponível no menu Adicionar .

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Adicionar Caminho – Atalho feito para o recurso adicionar caminho, facilita o processo de marcar o trajeto e salvar no painel Lugares . Adicionar Superposição de Imagem – Adiciona imagens sobre o mapa de satélite do Google Earth. Mostrar Régua – Abre a régua para facilitar a medição de distancias entre dois ou mais pontos. Enviar por e-mail – Facilita a tarefa de enviar um ponto marcado em anexo por e-mail a um conhecido. Imprimir  – Atalho para imprimir em papel a imagem visualizada no painel de navegação do Google Earth. Visualizar no Google Maps – Encurta o caminho da imagem do Google Earth convertida para os mapas do Google Maps disponibilizados na internet. Alternar entre Céu e a Terra – Atalho super simples para mudar o modo de visualização entre o terrestre e o espacial.

8.4.5.9 Latitude e Longitude Quem nunca aprendeu na quinta série sobre os conceitos de Latitude e Longitude? Pois é, você deve ter pensado que isto nunca seria útil, que nunca utilizaria isso na vida. Porém você está redondamente enganado. Uma das maneiras mais fáceis e precisas de se localizar um lugar no Google Earth é através das coordenadas de latitude e longitude. E você vai gosta disso... A localização exata de um determinado ponto na Terra é único e depende do confronto de sua latitude e sua longitude. Vale penas dizer que as medições desses parâmetros são mais precisos no software do que na aula de Geografia. Por padrão, elas são dadas respectivamente em graus (º), minutos (') e segundos ("). Como exemplo, digite as coordenadas de latitude 22°54'28.76"S e longitude 43° 7'33.28"O no campo Voar Para (Não precisa digitar com os símbolos). Veja que o Google Earth exibirá o Museu de Arte Contemporânea, em Niterói, local correspondente às coordenadas dadas. Você pode compartilhar isso com amigos. Caso você encontrou aquele restaurante para sair no fim de semana com a sua turma e quer mostrar onde fica para algum conhecido, anote as informações de latitude e longitude que se localizam no rodapé da área de navegação.

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Mas como fazer isso de forma prática? Basta simular que irá adicionar um marcador, quando abrir a janela de edição de informações, copie as coordenadas e cancele o ponto. Agora você possui as coordenadas do lugar em mãos, se a necessidade de ficar anotando manualmente.

Atenção: Caso alguém use as coordenadas para fazer uma pesquisa através do Voar para no Google Earth, vale lembrar que deve traduzir os pontos cardeais do português para o inglês caso o contrário o programa irá dizer que o ponto indicado não foi encontrado.

8.4.5.9.1 Tabela de Conversão Sul (S) traduzido para o inglês fica South (S). Norte (N) traduzido para o inglês North (N). Leste (L) traduzido para o inglês East (E). Oeste (O) traduzido para o inglês West (W).

Exemplo: antes 22º23'41.33"S 41º46'53.21"O depois 22º23'41.33"S 41º46'53.21"W

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8.4.5.10 Arquivos KML e KMZ Como dissemos agora a pouco, você pode fornecer a latitude e a longitude de um ponto para ser visualizado no Google Earth. Além do modo que ensinamos anteriormente, também há outro muito melhor e mais completo. Você também pode utilizar arquivos.kml e .kmz para compartilhar marcações de locais. Esses arquivos são gerados pelo Google Earth para que quando você envie uma marcação para algum conhecido. Além das coordenadas, esse arquivo guarda o nome, a descrição, o estilo e cor  e etc. Arquivo .kmz é na verdade um arquivo .kml compactado. Quando você possui o programa Google Earth instalado no computador e recebe um arquivo desses, basta clicar duas vezes e o software irá abrir mostrando os pontos contidos dentro dele. Eles guardam informações como latitude, longitude, escala, textura, links, descrições entre outros. Um exemplo de arquivo .kmz são os dados fornecidos pelo IBGE – MAPAS, onde disponibiliza para download todas as cidades e limites do Brasil. O guia reúne todas as informações

de

municípios

localizados

no

Brasil

e

esta

disponível

no

link

http://www.quoos.com.br/geomatica/. Para criar algo parecido, basta você reunir todos os pontos que deseja dentro de uma pasta e depois clicar com o botão direito do mouse e selecionar a opção Salvar Como... e escolher entre o .kml e o .kmz a sua escolha. Se o arquivo for pequeno o .kml é ideal, deixando o .kmz para arquivos grandes. Você pode, por exemplo, criar um arquivo que contém todas as filiais de sua empresa, criar  um guia de praias, reunir as utilidades públicas, mostrar todos os pontos de ônibus e etc. Você pode carregar acessando o menu Arquivo e selecionando a opção Abrir e escolher o arquivo. Depois selecione a opção Reproduzir Passeio , uma dica bem legal que falamos lá no início.

8.4.5.11 Visualizando o Espaço Com certeza vocês devem estar maravilhados com isso tudo que descrevemos sobre o Google Earth. Imagine se além de visualizar a Terra, você tivesse a possibilidade de visualizar o céu, mais especificamente o espaço com as suas galáxias, planetas e constelações. Esse é o Google Sky. Para isso você deve ir até o menu Visualizar  e selecionar a opção Mudar para Céu . O Google Earth irá carregar as informações, exatamente quando você inicia o programa para poder  lhe mostrar todos os detalhes do espaço. Em vários pontos da visualização é possível obter  Colégio Politécnico da Universidade Federal de Santa Maria  Curso Técnico em Geoprocessamento – Cursos de Extensão  Antão Langendolff & Guilherme de Pellegrini 

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explicações sobre as constelações, galáxias e outras partes da astronomia. A navegação é a mesma que no modo de visualização da Terra. Mas é extremamente recomendável se orientar  pelo painel de Camadas, visto que o espaço é infinito e pouco explorado.

Visualização do Céu pelo Google Earth.

8.4.5.12 Agradecimentos à equipe da Google. É inegável que o software é vasto e recheado de recursos, as finalidades nas quais se pode utilizá-lo são incalculáveis. Não é fácil ou, quem sabe, possível ensinar e explicar de forma detalhada todos os recursos, funcionalidades e possibilidades do programa. Por isso, por mais que existam ou criem tutoriais que auxiliem na utilização do programa, nada substitui a curiosidade e exploração com afinco do Google Earth pelo próprio usuário. Isso porque ele está sempre sendo atualizado e com isso vão surgindo novos recursos e possibilidades. Para saber sobre atualizações e novidades sempre é bom dar uma olhada em sites de download ou na própria página do Google Earth. Por todas essas vantagens agradecemos o desempenho da Google em trazer esta inovação tecnológica ao público em geral.

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9. BIBLIOGRAFIA

BRASIL, INCRA. Norma Técnica para Georreferenciamento de Imóveis Rurais. Brasília: novembro de 2003, 1a edição. EUROPEAN COMMISSION. "The Galileo Project: GALILEO Design Consolidation". August 2003. EUROPEAN COMMISSION. "GALILEO, A Satellite Navigation System for the World", European Communities, 2002. MONICO, J.F.G. Posicionamento pelo NAVSTAR-GPS: Descrição, fundamentos e

aplicações. São Paulo, Editora UNESP, 2000. 287p. ROSA, R. Cartografia Básica. Universidade Federal de Uberlândia. 2004 ROBAINA,

A.D.;

CATEN,

A.T.

Caderno

Didático:

Fundamentos

do

Sistema

de

Posicionamento Global - GPS. Santa Maria, Colégio Politécnico da UFSM, 2006. 72p. SEEBER, GÜNTER; Satellite geodesy : foundations, methods, and applications / Günter  Seeber.-- Berlin [etc]: W. de Gruyter, 1993.-- XIII, 531 p. : il., mapes. SEGANTINE, P. C.

L. GPS Sistema de Posicionamento Global – parte 2 - Curso de

Atualização em Topografia e GPS. São Carlos, EESC/Transportes, 1996.

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10. ANEXOS 10.1 Alguns modelos de receptores disponíveis no mercado brasileiro: Receptores GPS de uma freqüência Somente o código C/A como observável.

Garmin série eTrex

Fase da portadora L1 e o código C/A como observáveis: 

Leica: SR20

Magellan: ProMark 3RTK

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Receptores GPS de duas freqüências (L1 e L2)

Leica: Série 1200

Magellan: ProMark 500 Colégio Politécnico da Universidade Federal de Santa Maria  Curso Técnico em Geoprocessamento – Cursos de Extensão  Antão Langendolff & Guilherme de Pellegrini 

Topcon: Hiper 

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10.2 Comparação de coordenadas e áreas obtidas por receptores de diferentes precisões: MARCO M002 M003 M004 M006 M007 M008 M013 M014 M016 M017 M018 M019 M022 M030 M031 M037

RECEPTOR ProMark 2 N E 6709825,028 237249,699 6709673,808 237277,537 6709384,464 237332,580 6709206,156 237083,656 6709280,234 237625,657 6709174,871 237774,096 6709707,573 237401,115 6709054,202 237099,074 6709258,981 237353,917 6709364,634 237058,843 6709615,707 236891,109 6709621,503 237007,188 6709792,365 237057,045 6709104,240 237442,120 6709177,591 237155,757 6709084,602 237231,007

GARMIN 1° OBSERVAÇÃO MARCO N E 6709825,132 237247,612 M002 6709673,919 237276,02 M003 6709386,04 237331,113 M004 6709206,002 237083,97 M006 M007 6709279,524 237626,725 6709173,771 237772,495 M008 6709706,845 237400,310 M013 M014 6709053,709 237098,868 6709262,062 237354,455 M016 M017 6709363,41 237057,630 6709614,832 236890,427 M018 6709620,052 237005,896 M019 M022 6709791,35 237055,773 6709104,874 237441,168 M030 6709177,004 237155,562 M031 6709081,754 237229,798 M037

ESTAÇÃO TOTAL N E 6709825,037 237249,688 6709673,814 237277,544 6709384,462 237332,573 6709206,152 237083,664 6709280,249 237625,648 6709174,866 237774,112 6709707,579 237401,090 6709054,203 237099,079

DIFERENÇAS ΔN ΔE -0,009 0,011 -0,006 -0,007 0,002 0,007 0,004 -0,008 -0,015 0,009 0,005 -0,016 -0,006 0,025 -0,001 -0,005

6709364,641 6709615,710 6709621,518 6709792,382 6709104,273

-0,007 -0,003 -0,015 -0,017 -0,033

237058,854 236891,115 237007,190 237057,046 237442,150

GARMIN 2° OBSERVAÇÃO N E 6709824,266 237247,154 6709674,258 237276,199 6709385,923 237331,278 6709205,629 237083,525 6709279,751 237625,689 6709173,425 237772,422 6709707,031 237400,322 6709053,907 237098,993 6709259,781 237352,358 6709363,679 237058,013 6709615,532 236890,532 6709621,816 237005,392 6709791,256 237056,124 6709104,231 237440,323 6709177,107 237155,218 6709082,935 237230,574

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-0,011 -0,006 -0,002 -0,001 -0,030

DIFERENÇAS ΔN ΔE 0,866 0,458 -0,339 -0,179 0,117 -0,165 0,373 0,445 -0,227 1,036 0,346 0,073 -0,186 -0,012 -0,198 -0,125 2,281 2,097 -0,269 -0,383 -0,700 -0,105 -1,764 0,504 0,094 -0,351 0,643 0,845 -0,103 0,344 -1,181 -0,776