Coordenadas geográficas

Latitude

• é  definida  em  relação ao equador (latitude 0º) e  exprime-se  pelo ângulo  que  o  paralelo que passa pelo lugar faz com  o  equador.  Este ângulo  é  medido  sobre o meridiano.

Longitude 

• exprime-se  pelo  ângulo entre  o  meridiano  do lugar  e  o  meridiano  de Greenwich.  Todos  os lugares que se encontram a Este do observatório de Greenwich  têm  longitude Este  (E)  e  os  que  se situam  a  Oeste  (W)  têm longitude Oeste.

Altitude• é  o  comprimento  do  segmento  vertical compreendido entre o nível médios das águas do mar e o local considerado.

Sistema GPS • O que é?

É uma constelação de 24 satélites que gravitam em torno da Terra em planos diferentes. 

Como é constituído?

        Este  sistema  divide-se  em  três  partes designadas por:

segmento espacial; segmento de controlo;

segmento do utilizador.

Segmento espacial

É formado por uma constelação de 24 satélites com as seguintes características:

• Descrevem  órbitas  aproximadamente  circulares em torno da Terra, a cerca de 

        22200  km  de  altitude,  dando  duas  voltas completas por dia ( T=12 h). 

• As  órbitas  estão  contidas  em  seis  planos  que fazem 60º entre si . 

Segmento espacial

• Em  cada  órbita  há  quatro  satélites  para  que, num  dado  ponto  da  Terra,  estejam  em  linha de vista, pelo menos, quatro satélites.

• Obtêm  energia  de  painéis  solares  que  são constantemente orientados para o sol.

• Cada satélite possui quatro  relógios atómicos cuja precisão é 3 ns (3x10-9 s).

Segmento de controloÉ  constituído  por  cinco  estações  terrestres  :  quatro  fazem  a 

observação dos  satélites e a quinta é a estação principal de controlo localizada em Colorado Springs, EUA

Estas estações têm como função:

Controlar a posição dos satélites, a velocidade e o tempo marcado nos seus relógios.

Analisar as  condições atmosféricas que  introduzem erros no sistema. 

Efectuar  correcções  às  órbitas  e  relógios  dos  satélites através do envio de informação codificada. 

segmento do utilizador

É  constituído pelos  receptores GPS e por quem os utiliza.

 Os receptores GPS são caracterizados por:Receber e descodificar os sinais dos satélites.Poder  trocar  dados  com  outros  receptores  e  com 

computadores.Permitir a quem navega, dispor de mapas detalhados 

de cidades e endereços úteis, obter a melhor rota até um local desejado, conhecer coordenadas de posição, permitindo elaborar um mapa personalizado.

Sistema GPS

• Qualquer  satélite  demora  12h  a  dar  uma  volta  completa  à Terra  e  emite,  a  intervalos  de  tempo  de  1  ms,  um  sinal electromagnético de rádio, diferente de satélite para satélite. 

• As  radiações  electromagnéticas  que  transportam  os  sinais enviados pelos satélites do sistema GPS situam-se na zona das microondas. 

• O aparelho receptor tem capacidade de reconhecer o satélite emissor, de armazenar dados e efectuar cálculos. 

Como localizar um ponto à superfície da Terra?

• Método da TRIANGULAÇÃO

        É  um  método  geométrico  que  parte  do conhecimento da distância  do  receptor  a  um mínimo  de  3  satélites  situados  no  seu horizonte.

MÉTODO DA TRIANGULAÇÃO

• O receptor calcula a distância d1 a um satélite 1. 

• Qualquer  receptor  colocado sobre  uma  superfície  esférica de  raio  d1,  encontra-se  à mesma  distância  d1  do satélite 1.

 

MÉTODO DA TRIANGULAÇÃO

• O  conhecimento  da  distância  d2  a  um outro  satélite  2  permite dizer que todos os pontos situados numa superfície esférica com esse raio estão à mesma distância d2. 

• Então  os  pontos  situados  na  circunferência  de  intersecção  das duas  superfícies esféricas estão à distância d1  do  satélite 1 e à distância d2 do satélite 2.

• Considerando um terceiro satélite situado a uma distância d3 do receptor, podemos afirmar que apenas dois pontos do espaço estão nas condições indicadas.

 • Em  geral,  um  destes 

pontos  ou  não  se encontra  na  Terra  ou está  muito  afastado  do receptor,  o  que  torna possível,  ao  efectuar  os cálculos  eliminar  essa solução.

Mas…

• …utiliza-se ainda um quarto satélite, cujo sinal serve  para  sincronizar  os  relógios  atómicos altamente  precisos  que  estão  a  bordo  dos satélites e os cronómetros de quartzo menos precisos dos receptores.

Cálculo da distância ao satélite

O tempo que o sinal demora a percorrer a distância é dado por:

Δt = treceptor – tsatélite

Qualquer  sinal  electromagnético propaga-se à velocidade da luz, 

c = 3 x108 m/s 

Um satélite envia um sinal num instante t e o receptor recebe o sinal no instante t + Δt

tcdtvdt

dv

Em síntese 

• Os  satélites  informam  o  receptor  das  suas localizações,  do  instante  em  que  é  enviada  a informação e sincronizam os relógios. O receptor GPS processa a informação recebida, determina a distância a que está de cada um dos três satélites.

• As  distâncias  calculadas  definem  três  esferas, cada  uma  centrada  num  dos  três  satélites.  A posição  do  GPS  está  contida  na  intersecção  das três superfícies esféricas.

Os relógios…• A medição do tempo faz-se de forma directa, com relógios e 

cronómetros.  A  precisão  das  medições  pode  ser  muito diferente.

• Quanto  mais  preciso  for  um  relógio  ou  cronómetro  menor será o intervalo de tempo que é possível medir .

• Qualquer  tipo  de  relógio  possui  duas  componentes fundamentais: 

um mecanismo que produz oscilações regulares;  outro que conta as oscilações e as converte para uma unidade 

de tempo (por exemplo, segundos). 

Relógios atómicos de quartzo e mecânicos.

• Consoante estes osciladores sejam mecânicos, electromecânicos ou atómicos, assim os relógios terão diferentes precisões. 

• A precisão dos relógios depende dos osciladores serem mecânicos, electromecânicos ou atómicos. 

• Certos  relógios  mecânicos  são  baseados  nas  oscilações  de  um pêndulo. 

• Nos relógios de quartzo, o oscilador baseia-se em oscilações de um cristal de quartzo. 

• Os  relógios  atómicos  baseiam-se  na  frequência  das  radiações emitidas, ou absorvidas, por átomos ou moléculas (césio).

• Os relógios mais precisos são os atómicos e os menos precisos são os de quartzo.