1. INTRODUÇÃO

O que é Batimetria?

Batimetria é a ciência para determinação e representação gráfica do relevo de fundo de áreas submersas (mares, lagos, rios). É expressa cartograficamente por curvas batimétricas que unem pontos da mesma profundidade, à semelhança das topográficas.

A Etimologia da palavra Batimetria origina-se da língua inglesa Bathmeter (batho + meter) que significa medida de profundidade.

O que é Ecobatimetria?

Ecobatimetria é a medição das profundidades submersas com um aparelho denominado de ecobatímetro.

O que são ecobatímetros?

Os ecobatímetros são os equipamentos utilizados pela Batimetria para medir a profundidade que utilizam ondas de radar. O equipamento consiste em uma fonte emissora de sinais acústicos e um relógio interno que mede o intervalo entre o momento da emissão do sinal e o instante em que o eco retorna ao sensor, Figura 1.1. O som é captado pelo transdutor que consiste basicamente de um material piezoelétrico que converte as ondas de retorno do eco em sinais elétricos. Os ecobatimetros fornecem informações pontuais de profundidade no local imediatamente abaixo do transdutor, ou seja, indica a distância vertical entre o casco do barco, aonde está instalado o sensor, e o piso aquático.

Figura 1- Ecobatímetro utilizado nos levantamentos de profundidade dos rios e mares.

O que é levantamento ecobatimétrico?

Os levantamentos ecobatimétricos consistem na determinação da variação da profundidade do leito do rio em determinadas seções. O material necessário para essa determinação é composto de rastreadores de satélite NAVSTAR, denominado GPS, dupla freqüência (L1 e L2), rádios para correções de coordenadas em tempo real, ecobatímetro

curvas de nível

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digital e analógico de registro contínuo, com transdutor instalado em um dos bordos da embarcação, Figura 2.

Figura 2 - Composição logística para operação ecobatimétrica.

A atividade consiste na obtenção das coordenadas de um ponto fornecido pelo GPS, em tempo real, e a profundidade desse ponto fornecida pelo ecobatímetro. Esse sistema é gerenciado por programas computacionais específicos que permitem posterior análise dos dados e geração de perfis longitudinais, mapas temáticos, visualizações em três dimensões, entre outros recursos de trabalho, úteis para tomada de decisão, Figura 3.

Figura 3 - Imagem de profundidade a partir de dados batimétricos.

O que é geoprocessamento?

É um sistema complexo que permite a representação de uma área geográfica por meio da captura, armazenamento, processamento e modelagem de dados referenciados a um sistema de coordenadas geográficas ou planas em meio digital, preservando-lhe suas características reais: construções civis, áreas de matas, hidrografia, acidentes geográficos, a exemplo do Universal Transverso Mercator (UTM).

As principais técnicas de aquisição de dados são o sensoriamento remoto e o

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posicionamento por satélites. Os softwares são ferramentas de trabalho valiosos nesse processo, e são denominados de Sistema de Informações Geográficas (SIG) responsável pela automatização da produção de documentos cartográficos.

A expansão das técnicas de geotecnologia tem abrangido diversas áreas do conhecimento científico como cartografia, transporte, mineração, saúde, telecomunicações, saneamento, e, principalmente, no estudo da preservação ambiental.

Histórico e batiscafo

A Hidrografia é uma das ciências mais antigas no mundo, e o batiscafo foi o aparelho destinado à medição das profundezas dos oceanos. Analogamente, é como um balão livre, cujo interior contém um líquido mais leve que a água, desempenhando o mesmo papel do gás em um balão, enquanto uma provisão de granalha, que se desprende, substitui o lastro de areia. Na Figura 4 se tem uma representação primitiva da determinação de perfil submerso.

Figura 4 - Determinação primitiva de profundidade.

Hidrografia no Brasil

A Hidrografia e a navegação no Brasil estão ligadas à tradição, a ciência e a arte. Iniciou-se com a defesa do território e com a formação da própria nação nos 7.367km de linha da costa atlântica brasileira. No ano de 1500, parcela da costa norte do país era representada a partir da carta de marear de Mestre João.

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2. Investigação de áreas submersas: fundamentos e métodos geofísicos

Ultimamente, tem se ampliado o interesse ambiental no estudo de impacto de áreas submersas, particularmente de áreas costeiras, onde é notável o crescimento da ocupação. São inúmeros os projetos em andamento para implantação de dutos submarinos, portos, plataformas de extração de material de construção, barragens, túneis, pontes, ilhas artificiais, etc. Os métodos de observação direta, muito comum e preciso na investigação geológica da superfície, não são aplicáveis na exploração de áreas submersas como fundos de rios, de lagos ou do mar, tendo em vista as dificuldades de acesso ao local de interesse e imprecisão das ferramentas convencionais no ambiente aquático. Neste caso, recorre-se aos métodos geofísicos, pois que, permitem a obtenção de dados detalhados sobre a morfologia da superfície de fundo, como também da subsuperfície, possibilitando a identificação da espessura das camadas geológicas rasas e da profundidade do embasamento cristalino, fatores fundamentais de obras de engenharia.

A morfologia da superfície de fundo é estabelecida em detalhes pela Ecobatimetria, e, também pela Sonografia. A espessura dos estratos rasos de sedimentos inconsolidados e a conformação do embasamento acústico (limite de penetração do sinal acústico) podem ser obtidas através do método de Perfilagem Sísmica Contínua.

Os métodos Perfilagem Sísmica Contínua, Ecobatimetria e a Sonografia, têm vasta aplicação na geologia de engenharia já que possibilitam a obtenção de dados que irão subsidiar a implantação de obras civis em áreas submersas. Tem também grande aplicação no mapeamento geológico básico e na mineração, além de permitir o estudo de processos sedimentares atuais em áreas submersas subsidiando estudos sobre assoreamento.

Em situações especiais, pode-se recorrer a outros métodos geofísicos também úteis no levantamentos de áreas submersas, como a Magnetometria, utilizada no mapeamento de ocorrências de intrusões ígneas e falhas e em operações de localização de tubulações metálicas soterradas e a Refração Sísmica, empregada no mapeamento da distribuição da velocidade de propagação das ondas sísmicas nos sedimentos inconsolidados.

É escopo deste livro o estudo pedagógico da Ecobatimetria, suas características, vantagens, limitações e aplicações. Este método tem vasta aplicação na confecção de cartas náuticas, nos estudos para implantação de rotas de navegação e monitoramento de processos de erosão e assoreamento de reservatórios. Os equipamentos utilizados são bastante portáteis o que propicia ao método grande versatilidade operacional.

a) Equipamentos

Os equipamentos geofísicos utilizados na investigação de áreas submersas compõem-se de uma fonte de sinais sísmicos, de um receptor (transdutor eletromecânico ou piezoelétrico) e um sistema de gravação e impressão do sinal sísmico. Dentre os fabricantes de equipamentos de sísmica para investigação rasa de áreas submersas no mundo, destaca-se: Canadá (Huntec), EUA (EG&G, Klein) ou Inglaterra (Geoacustics).

O Brasil ainda não fabrica equipamentos desta natureza. Mas, os utiliza, a exemplo do IPT nos ensaios de Perfilagem Sísmica Contínua, com o equipamento Hidrosonde M2A, de fabricação canadense. Para os ensaios de Sonografia, utiliza o equipamento Hydroscan Klein Side Scan Sonar, modelo 530, de fabricação norte-americana. A Figura 1.5 ilustra embarcação com equipamentos geofísicos em operação.

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Figura 5 – Ilustração de embarcação no levantamento sísmico.

b) Aplicações

A utilização dos métodos geofísicos na investigação de áreas submersas permite a definição da espessura da cobertura sedimentar rasa e o mapeamento das principais características geológicas e topográficas da superfície de fundo: formatos litológicos, estruturas e topografia. Estes dados subsidiam estudos no planejamento da ocupação e na implantação de obras civis como pontes, portos, barragens, mineração, sondagens, dragagens, escavações em geral, controle de rotas de navegação. Contribui ainda, no conhecimento geológico regional e no controle ambiental.

O levantamento geofísico efetuado na fase inicial da investigação permite, ainda, otimizar o planejamento da execução das demais técnicas de investigação (sondagens mecânicas, coletas de amostras da superfície de fundo, etc.).

Na implantação de dutos submarinos, por exemplo, a caracterização da superfície de fundo (topografia e feições geológicas - estruturas, contatos geológicos) e dos estratos sedimentares rasos, torna-se fator fundamental já que irá condicionar a distribuição dos dutos na superfície de fundo e o tipo de operação de escavação a ser executada.

A presença de ondas de areia de grande porte, por exemplo, pode inviabilizar a implantação de uma determinada obra, já que estão intimamente relacionadas a fundos bastante dinâmicos resultantes da atuação de fortes correntes. Um exemplo de aplicação dos métodos geofísicos de investigação de áreas submersas está ilustrado na Figura 6. Esses estudos subsidiam rota de navegação em portos e barragens. A identificação de ondas de areias de grande porte (3-4m) na superfície de fundo do rio indica que a cobertura sedimentar rasa é bastante dinâmica, conseqüência de grande mobilidade sazonal em alguns trechos do rio. A partir dos resultados obtidos neste estudo, concluiu-se que a implantação de qualquer obra civil no trecho estudado, deve ser necessariamente precedida de estudos detalhados dos processos de sedimentação e de constituição do perfil da topografia de fundo, visando garantir segurança à navegação e durabilidade da obra.

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Figura 6 - Esquema da Perfilagem Sísmica Contínua.

Além de importante ferramenta na investigação geológica de superfícies submersas, estes métodos geofísicos são também aplicados em operações de busca e salvamento, seja de embarcações ou equipamentos naufragados, seja na localização de pontos de rompimento de dutos submarinos. A Figura 7 mostra o esquema da técnica de Sonografia, em que se podem localizar embarcações naufragadas.

Figura 7 - Esquema da Sonografia mostrando embarcação naufragada.

c) Apresentação dos resultados

A apresentação dos resultados da investigação sísmica de áreas submersas pode ocorrer nas mais variadas formas: mapa de localização dos perfis executados, mapa batimétrico, mapa de embarcações naufragadas, mapa de contorno estrutural. A Figura 8 ilustra uma das formas de apresentação de resultados de um levantamento geofísico em ambiente aquático.

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Figura 8 - Zoneamento de profundidade de pequeno lago.

Radar de penetração no solo

O Radar de Penetração ou GPR (Ground Penetrating Radar) é a técnica de se usar ondas de rádio, com freqüências entre 1 e 1.000 MHz, para mapear estruturas e feições em subsolo ou em construções de concreto. Esse método base-se nos princípios de propagação de campos eletromagnéticos no solo, através de antena(s) transmissora(s) que emite para o interior do solo, pulsos eletromagnéticos. Analogamente, parte da energia emitida à propagação de ondas sísmicas, retorna à superfície ao atingir o ponto observado, Figura 9.

Figura 9 - Perfil a partir de dados com GPR.

O campo eletromagnético se espalha ou é atenuado pelos materiais naturais a que está submetido. As variações nas propriedades elétricas do meio (condutividade/resistividade) limitam a aplicabilidade desse método de investigação, em que,.os meios de alta condutividade

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inviabilizam a aplicação do método GPR. Na maioria das situações geológicas, as propriedades elétricas tendem a ser o fator dominante que controla as respostas do radar. Em geral, as variações magnéticas são desprezíveis.

Esse sistema foi criado originalmente para utilização em terra, todavia, recentes adaptações têm mostrado a viabilidade de aplicação do GPR no estudo de áreas submersas rasas, visando a detecção da espessura de camadas de assoreamento em reservatórios e em rios, da espessura de depósitos arenosos de interesse para construção civil e no controle ambiental.

Esse método pode vir a substituir a perfilagem sísmica contínua, que utiliza boomers e sparkers, e em condições de coluna d'água menor que 5m de profundidade não oferece resultados satisfatórios. O IPT projetou catamarãs especiais para transporte das antenas do GPR de até 50MHz, viabilizando a aquisição de dados sobre lâmina d'água, Figura 10.

Figura 10 - Catamarã é utilizado na investigação de áreas submersas.

3. Aspectos gerais e práticos do trabalho de campo

Para a execução de ensaios geofísicos sobre lâmina d'água em lagos, canais e rios, 2utilizam-se normalmente duas embarcações. A maior delas com dimensões de até 20m

(10mx2m) devendo possuir área livre para instalação dos equipamentos e cobertura, para garantir proteção de intempéries como sol e chuva.

A embarcação deve possuir motor com potência em torno de 40 CV, pois além de transportar os equipamentos geofísicos (cerca de 600Kg) e um mínimo dois tripulantes,

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rebocará a fonte de sinais (comumente boomer ou sparker) e o sensor (hidrofone) que juntos podem ultrapassar 100Kg. No caso do GPR, reboca-se um catamarã contendo o par de antenas, que irão emitir e receber os sinais eletromagnéticos. A outra embarcação, de menor, será utilizada como apoio ao levantamento, de pessoal e equipamentos.

Os métodos utilizados para o posicionamento da embarcação, e, portanto dos perfis geofísicos podem ser aqueles convencionais (triangulação topográfica) ou métodos mais modernos de posicionamento por satélite. No primeiro, três teodolitos são instalados nas margens do local de interesse, em pontos com coordenadas conhecidas. A posição da embarcação é tomada a intervalos de tempo fixos e predeterminados (geralmente 30 segundos ou 1 minuto) o que é feito através de comunicação por rádio entre os topógrafos e a embarcação. Nesse levantamento é importante a visita prévia à área de interesse para as instalação dos marcos de referência necessários à triangulação dos teodolitos.

No sistema mais moderno, uma antena deve ser instalada na embarcação para recepção de sinais de satélites, obtendo-se, também a intervalos de tempo predeterminados, a posição da embarcação.

Em ambos os sistemas, é importante a confecção preliminar de plantas dos perfis a serem estudados, para verificar a área de estudo. Evidentemente, que o posicionamento por satélite é o mais indicado, pois, além da maior precisão, possibilita a confecção imediata da planta de navegação. Outras vantagens desse sistema em relação ao convencional é que dispensa o conhecimento antecipado das coordenadas do local, tem maior agilidade no levantamento, apresenta maior precisão e menor custo final.

Resumo de projetos desenvolvidos pelo IPT na investigação de áreas submersas

a) Levantamento de Sísmica (refração e reflexão) batimetria, e topografia na região dos reservatórios Edgard de Souza e Pirapora em áreas da implantação do canal de retificação do Rio Tietê e zonas de influência. Local: Santana do Parnaíba, SP. Cliente: ELETROPAULO, 1994. Área de aplicação: barragens, retificação de canais.

b) Aplicação do Sonar de Varredura Lateral na Investigação do assoalho marinho para fixação de plataforma exploratória de petróleo. Ilhéus (BA). Cliente: Estudos e Projetos de Engenharia (ENGEVIX S.A) 1985. Área de aplicação: prospecção de petróleo.

c) Ensaios de Perfilagem Sísmica Contínua e Sonografia na Costa da Ilha Comprida, litoral sul do estado de São Paulo. Cananéia. Cliente: SICT/Pró-Minério, 1985. Área de aplicação: prospecção de minerais pesados.

d) Levantamento de Sísmica (refração, up-hole e reflexão) e topografia na área do canal superior e inferior do Rio Pinheiros, trecho Usina Elevatória de Pedreira - estrutura do Retiro. São Paulo. Cliente: ELETROPAULO, 1986. Área de aplicação: barragens, retificação de canais.

e) Ensaios Sísmicos (refração e reflexão) na área de implantação do aproveitamento hidráulico do Rio São Francisco. Ibó-Orocó. Cliente: CHESF, 1986. Área de atuação: barragens, portos.

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f) Ensaios sísmicos em lâmina d'água na área do Canal de Santos. Santos. Cliente: Figueiredo Ferraz/Sondotécnica, 1988. Área de aplicação: túneis.

g) Perfilagem sísmica, batimetria e sonar de varredura lateral no local de implantação da UHE de Ilha Grande no Rio Paraná. Guairá. Cliente: ELETROSUL, 1986. Área de aplicação:implantação de portos, barragens e rotas de navegação.

h) Ensaios de Sísmica de Reflexão no Rio Ji-Paraná na área de interesse do sítio JP-14. Rio Ji-Paraná (RO) Cliente: CNEC, 1986. Área de aplicação: implantação de portos e barragens.

i) Ensaios geofísicos na área de interesse à implantação do aproveitamento múltiplo no Rio Paranapanema. Ourinhos (PR). Cliente: CESP, 1994. Área de aplicação: navegação.j) Investigação geofísica na Barragem de Castanhão: refração, perfilagem sísmica contínua e sonografia. Castanhão: Cliente: Andrade Gutierrez, 1997. Área de aplicação: barragens, geotecnia

Resumo da investigação geofísica em áreas submersas na solução de problemas geológicos e geotécnicos

EXEMPLO 1 - Local: Canal da Ilha Anchieta - Continente (Ubatuba, SP). Equipamento geofísico: Hidrosonde M2A, Huntec. Objetivos: geologia básica (estudo da evolução costeira do Estado de São Paulo). Características definidas no registro: topografia de fundo plana, topografia irregular do embasamento, espessura dos estratos sedimentares intermediários.

EXEMPLO 2 - Local: Canal de Santos (SP). Equipamento geofísico: Hidrosonde M2A, Huntec. Objetivos: geologia de engenharia (construção de túnel subaquático). Características definidas no registro: topografia de fundo plana, espessura dos estratos sedimentares, topografia do embasamento acústico e plotado registro de campo; mapa de localização dos perfis executados; mapa batimétrico; mapa de isoespessura de sedimentos e mapa de profundidade do embasamento.

EXEMPLO 3 - Local: Tanegashima, Sul do Japão. Métodos utilizados: Perfilagem Sísmica Contínua; Sonografia e Ecobatimetria de precisão. Equipamento geofísico: EG&G Boomer System; EG&G Side Scan Sonar SMS 960; Ecobatímetros de Precisão (PDR). Objetivos: geologia de engenharia (construção de uma estação subaquática para criação de peixes). Características definidas no registro: topografia de fundo plana, espessura dos estratos sedimentares, topografia do embasamento acústico e plotado registro de campo da Sonografia; mapa de localização dos perfis; mapa batimétrico e mapa de características geológicas do assoalho marinho.

EXEMPLO 4 - Local: Rio Xingu (PA). Métodos utilizados: Perfilagem Sísmica Contínua. Equipamento geofísico: Perfilador Huntec, Hidrosonde M2A. Objetivos: geologia de engenharia (construção de portos, barragens e implantação de rota de navegação).

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Características definidas no registro: espessura dos estratos sedimentares, topografia de fundo e do embasamento acústico com topografia de fundo irregular e característica de fundos rochosos; ondas de areia característica de fundos dinâmicos e resultantes de processos sedimentares de alta energia; topografia de fundo plana com pacote de sedimentos aluvionares de cerca de 15 metros.

EXEMPLO 5 - Local: Reservatório Guarapiranga (SP). Métodos utilizados: Perfilagem Sísmica Contínua e Sonografia. Equipamento geofísico: Perfilador Huntec (Boomer) e Sonar Klein Hydroscan 530. Objetivos: pesquisa de potencial mineral e assoreamento de reservatórios. Características definidas no registro: espessura dos estratos sedimentares (aluviões) topografia de fundo e do embasamento acústico, sendo plotado mapa de localização dos perfis geofísicos; registro da Perfilagem Sísmica contínua; e registro obtido através da Sonografia.

4. Sistema de Posicionamento Global

a) Conceito de GPS

O Sistema de Posicionamento Global, conhecido por GPS (do acrónimo do inglês Global Positioning System) ou NAVSTAR-GPS (NAVigation Satellite with Tme and Ranging) é um conjunto integrado de processos que controla o sistema de radionavegaçao, desenvolvido pelo Departamento de Defesa dos EUA com o objetivo de ser o principal sistema de navegação. Os civis começaram a usar o GPS durante a década de 1980, especialmente para tarefas de posicionamento geodésico.

Existem atualmente dois sistemas efetivos de posicionamento por satélite; o GPS americano e o Glonass russo. Há dois outros sistemas em implantação, o Galileo europeu e o Compass chinês.

O sistema pode ser utilizado por qualquer pessoa, gratuitamente, necessitando apenas de um receptor que capte o sinal emitido pelos satélites, e, tem abrangência global e permite atividades que precisem de posicionamento.

Assim como outros sistemas de radionavegação, todos os satélites enviam seus sinais de rádio exatamente ao mesmo tempo, permitindo ao receptor avaliar o lapso entre emissão/recepção. A potência de transmissão é de apenas 50 Watts.

O sistema GPS está dividido em três segmentos: espacial, de controle e de usuários.O segmento espacial é constituído por 24 satélites em órbita a 20.200 km de altitude.

Cada satélite move-se, acima da superfície da Terra, numa velocidade de 2.000 mph, completando uma órbita a cada 12 horas. Estes satélites emitem simultaneamente sinais codificados, Figura 11, que contém:

- código de precisão (P); - código geral (CA) e informação de status.

Os receptores GPS apresentam precisão de centímetros, e necessitam captar a informação simultânea de no mínimo quatro satélites.

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Figura 11 - Conjunto de satélite em torno da Terra.

As órbitas são arranjadas para que cada satélite repita a mesma trajetória uma vez a cada 24 horas. Assim, em qualquer ponto da Terra, num dado momento, é possível obter informações de no mínimo quatro satélites. Dessa forma, utilizando-se os receptores de GPS, é possível localizar qualquer ponto por meio de suas coordenadas, isto é, latitude e longitude (Coordenadas Geográficas) ou mN e mE (UTM - Universal Transversa de Mercator), ou ainda outro sistema coordenadas qualquer.

Já o sistema de controle é composto por uma estação de controle mestre (GPS Master Control Station) localizada na base da Força Aérea Americana, no Colorado, e quatro outras estações de monitoramento, localizadas em torno da Terra (Havaí, Nova Zelândia, Índia e no meio do Atlântico). Estas estações monitoram e controlam os s i s t e m a s d o s s a t é l i t e s G P S , acompanhando suas rotas, velocidades e localizações. As estações transmitem dados para os satélites em órbita, que, por sua vez, os retransmitem de volta a Terra para uso nos receptores GPS.

O sistema de usuário é constituído por um receptor GPS (GPSR) descodifica as transmissões do sinal de código e fase de múltiplos satélites e calcula a sua posição com base nas distâncias a estes. A posição é dada por latitude, longitude e altitude referentes ao sistema WGS84. Os receptores GPS de navegação vêm numa variedade de formatos, de dispositivos integrados dentro de carros, telefones, e relógios, a dispositivos dedicados somente ao GPS propriamente dito, Figura 12.

Figura 12 - Aparelho de GPS de navegação

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O sistema foi declarado totalmente operacional apenas em 1995. Seu desenvolvimento custou 10 bilhões de dólares. Consiste numa "constelação" de 28 satélites sendo 4 sobressalentes em 6 planos orbitais. Cada um circunda a Terra duas vezes por dia a uma altitude de 20.200km e a uma velocidade de 11.265Km/h. Os satélites têm a bordo relógios atomicos e constantemente difundem o tempo preciso de acordo com o seu próprio relógio, junto com informação adicional como os elementos orbitais de movimento, tal como determinado por um conjunto de estações de observação terrestres, Figura 13.

Figura 13 - Visualização dos relógios em tela do aparelhos de GPS

O receptor capta os sinais de quatro satélites para determinar as suas próprias coordenadas, e tambem o horário da leitura. O mesmo calcula a distância a cada um dos quatro satélites pelo intervalo de tempo entre o instante local e o instante em que os sinais foram enviados, esta distância é chamada pseudodistância, Figura 14.

Figura 14 - Esquema do envio de sinais através de quatro satélites.

A distância a partir do satélite até um ponto no

terreno é encontrada pelo tempoque os sinais emitidos pelosatélite levam para atingir o

receptor GPS

Latitude, longitude e elevação são determinadas por triangulação a

parti de sinais recebidos de 4 satélites

Cada sinal do satélite fornece a posição do satélite e o momento

preciso em que o sinal foi enviado

Distância

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b) Fatores que afetam a precisão do sistema

A fonte inicial de erro foi a Selective Availability – SA (disponibilidade seletiva) imposta intencionalmente como fator de projeto pelo Departamento de Defesa dos EUA. O sistema passou ao uso geral, reservando aos militares americanos melhores precisões. Ainda hoje, todos os satélites emitem a degradação SA por conveniência de segurança. Outro fator que afeta a precisão é a geometria de distribuição dos satélites, ou seja, a localização dos satélites entre si e a posição do receptor GPS. Por exemplo, se um receptor GPS estiver localizado sob quatro satélites e todos estiverem no mesmo plano da abóbada celeste, sua geometria é considerada pobre. Em que, esse receptor não seja capaz de se localizar, pois todas as medidas de distância provêm de uma direção geral. Dessa forma, mesmo que o receptor ofereça a leitura de uma posição, a precisão não será boa. Mas, supondo que esses mesmos quatro satélites, estejam separados em intervalos de 90º a norte, sul, leste e oeste, oferecerá uma geometria é ótima, pois as medidas provirão de várias direções.

A importância da geometria dos satélites torna-se importante quando se usa o receptor GPS próximo a edifícios, áreas montanhosas ou vales. Se algum dos sinais for bloqueado, a posição relativa dos demais determinará a precisão, ou mesmo se a posição obtida. Um receptor de qualidade indica não apenas os satélites disponíveis, mas também onde estão distribuídos no céu (azimute e elevação) permitindo ao operador saber se o sinal de um determinado satélite está sendo obstruído. Outros tipos de erros são devido a interferência da reflexão do sinal em algum objeto; atraso na propagação dos sinais devido aos efeitos atmosféricos e alterações do relógio interno. O receptor GPS é projetado para compensar os efeitos desses últimos.

Em síntese, as possíveis imprecisões não acrescentam muitos erros. Um tipo de GPS chamado GPS Diferencial, ou DGPS, pode reduzir estes erros significativamente. Na tabela abaixo se observa o impacto dos erros em uma previsão típica, Tabela 1.

Tabela 1 - Resumo das fontes de erro do GPS

Até meados do ano 2000 o departamento de defesa dos EUA impunha a chamada "disponibilidade selectiva", que consistia em um erro induzido ao sinal impossibilitando que aparelhos de uso civil obtivessem uma precisão inferior a 90 metros, hoje em desuso.

Erro típico em metros (por satélite) GPS DGPS

Relógio do satélite 1,5 0

Erros de órbita 2,5 0

Ionosfera 5,0 0,4

Troposfera

0,5

0,2

Ruído do receptor

0,3

0,3

Multipath

0,6

0,6

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c) Aplicações do GPS

As características como praticidade, precisão e adaptabilidade, têm favorecido a aplicação do GPS na aviação, em geral, e, na navegação marítima. Qualquer pessoa que queira saber a sua posição, encontrar o seu caminho para determinado percurso, conhecer a velocidade e direcção do seu deslocamento, também, pode-se beneficiar com o sistema. Atualmente, o sistema está sendo muito difundido em automóveis com sistema de navegação de mapas, que possibilita uma visão geral da área que o usário está percorrendo.

O GPS tem-se tornado cada vez mais popular entre: geólogos, geógrafos, arqueólogos, guardas-florestais, técnicos de prospecção e exploração de recursos naturais além de bombeiros ciclistas, balonistas, pescadores, ecoturistas, ou por leigos que queiram beneficiar-se pela tecnologia do sistema na posição e orientação de suas viagens, Figura 15.

Figura 15 - Modelo de receptor GPS para veiculo.

A comunidade científica utiliza-o pelo seu relógio altamente preciso, na razão de micro-segundos. Naturalmente, a localização do ponto onde a leitura está sendo lida é pode ser importante. Agrimensores diminuem custos e obtêm levantamentos precisos mais rapidamente com o GPS. Exemplares específico desses aparelhos com precisão de 1m têm custo aproximado de U$ 3.000. Existem receptores ainda mais precisos, em torno de 0,01m, de custo muito mais alto. A obtenção de dados nesses receptores é mais lenta.

Com a popularização do GPS e sua adoção pelo ramo agrícola, surgiu a agricultura de precisão, em que uma máquina agrícola provida de receptor GPS armazena dados relativos à produtividade em um cartão magnético que, tratados por software específico, produz um mapa de produtividade da lavoura. As informações permitem também otimizar a aplicação de corretivos de solo e fertilizantes, mapear produtividade e áreas degradadas.

d) Tipos de receptores

Existem diferentes receptores GPS, desde os de multifunções até os externos, que são ligados por cabo ou ainda por bluetooth. Geralmente, eles são categorizados para fins geodésicos, topográficos e de navegação.

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A diferenciação entre essas categorias, além do preço de aquisição, é, principalmente, devido à precisão alcançada, ou seja, a razão da igualdade entre o dado real do posicionamento, e o oferecido pelo equipamento.

Os receptores geodésicos são os mais acurados, com precisão de milímetros. Esses receptores são capazes de captar as duas frequências emitidas pelos satélites (L1 e L2) possibilitando, assim, a eliminação dos efeitos da refracção ionosférica.

Os receptores topográficos captam apenas a freqüência L1, e têm também elevada precisão, em torno de centímetros.

Ambas as categorias têm aplicações técnicas e características próprias como o pós-processamento de seus dados, ou seja, há necessidade de interpretação e execução dessa instruções para a devida precisão de seus dados.

A categoria mais usada é a de navegação, não precisa pós-processar seus dados, pois a precisão inferior aos receptores topográfico e geodésico, sendo o mesmo destinado para uso diversos como de esporte de orientação e navegação de veículos, estando associados a equipamentos como computadores portáteis, celulares, relógios, etc.

e) Parâmetros para seleção de um bom receptor:

· Número de canais;· Mapas disponíveis;· Luminosidade do(a) ecrã/tela;· Autonomia; · Robustez.

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