UNIVERSIDADE TUIUTI DO PARANÁ PÓS-GRADUAÇÃO EM GEORREFERENCIAMENTO DE IMÓVEIS

RURAIS

COMPARAÇÃO DE COORDENADAS GEODÉSICAS COLETADAS ATRAVÉS DE DIFERENTES RECEPTORES DE

SISTEMA DE POSICIONAMENTO GLOBAL

CURITIBA 2012

LEONARDO FERRONI MORO

COMPARAÇÃO DE COORDENADAS GEODÉSICAS COLETADAS ATRAVÉS DE DIFERENTES RECEPTORES DE

SISTEMA DE POSICIONAMENTO GLOBAL

Relatório apresentado pelo aluno Leonardo Ferroni Moro como requisito para a conclusão do Curso de Pós-graduação em Georreferenciamento de Imóveis Rurais. Orientador: Alex Sorria Medina

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CURITIBA 2012

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SUMÁRIO

LISTA DE TABELAS ......................................................................................... 4 LISTA DE SIGLAS............................................................................................. 5 RESUMO............................................................................................................ 6 INTRODUÇÃO................................................................................................... 7 OBJETIVOS....................................................................................................... 9

Objetivo Geral ................................................................................................. 9 Objetivo específico ...................................................................................... 9

MATERIAIS E MÉTODOS ............................................................................... 10 RESULTADOS E DISCUSSÕES..................................................................... 12

Base Fixa ...................................................................................................... 12 Vértices...................................................................................................... 12

CONSIDERAÇÕES FINAIS............................................................................. 13 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS................................................................ 14 ANEXOS .......................................................................................................... 15

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LISTA DE TABELAS

Tabela 1 - Coordenadas UTM da base fixa ajustadas por receptor com suas respectivas diferenças.........................................Erro! Indicador não definido.2

Tabela 2 - Coordenadas UTM dos vértices coletadas com diferentes receptores. .........................................................................................................12

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LISTA DE SIGLAS IBGE – Instituto Brasileiro de Geografia e Estatistica UTM – Universal Transverso de Mercator GPS – Sistema de Posicionamento Global RBMC – Rede Brasileira de Monitoramento Contínuo RINEX – Receiver Independet Exchange

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RESUMO Com o aparecimento do Sistema de Posicionamento Global(GPS), o leque de aparelhos receptores vem aumento consideravelmente. Diante a diversidade de modelos e marcas desses aparelhos surge a duvida sobre a qualidade e operacionalidade dos mesmos. Este trabalho analisa a avaliação de resultados de coleta de campo de pontos iguais com diferentes marcas de receptores. Foram usados dois aparelhos, um da marca Leica e outro da marca Trimble, com fases L1/L2 e L1, respectivamente e coletados 04 vértices de uma poligonal com um tempo de rastreio de 20 minutos e um ponto de base fixa com rastreio de 04 horas. Os resultados apresentados após a correção do ponto de base fixa foram de 0,051 m na coordenada Norte e 0,106 m na coordenada Leste. Para os vértices, o ponto de maior diferença final total foi o ponto P4, com diferença de 0,826 m na coordenada Norte e 0,111 m da coordenada Leste.

Podemos constatar que as características do local onde se encontrava os pontos influenciou consideravelmente na qualidade dos pontos, e não os diferentes tipos de aparelhos utilizados neste trabalho.

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INTRODUÇÃO

O homem, por possuir um senso natural de orientação, desenvolveu ao longo do tempo, diferentes e refinados meios para saber onde está em qualquer ponto da Terra. Durante muito tempo, a humanidade utilizou-se de recursos naturais para se orientar, como o sol, as estrelas, acidentes topográficos, direção predominante dos ventos, etc.

Um dos inventos mais importantes da tecnologia utilizada nos levantamentos da superfície da Terra foi o Sistema de Posicionamento Global – GPS. No mundo inteiro, os levantamentos utilizando essa tecnologia vêm sofrendo um aumento significativo nos últimos anos. O GPS é um sistema de navegação eletrônica baseada numa rede de satélites artificiais que permitem a obtenção instantânea do posicionamento tridimensional (latitude, longitude e altitude), velocidade e tempo (LAZAROTTO, 2000). Estas informações podem ser obtidas em qualquer ponto da superfície terrestre, a qualquer momento, sob diferentes condições atmosféricas, continuamente.

Segundo MORGAN (1997), o sistema de posicionamento global (GPS) foi criado pelo governo dos Estados Unidos com o objetivo principal de localizar suas tropas em qualquer lugar da terra. É constituído de 24 satélites, dos quais 21 são de uso corrente e três em "stand-by". Eles orbitam a uma altura de 20.200 km em seis órbitas distintas, igualmente espaçadas de 60 graus, com quatro satélites por órbita. Os sinais são emitidos em duas bandas (L1 e L2) com dois códigos diferentes: o Y (Precision code) e o C/A (Coarse Acquisition code); assim sendo, o sistema teoricamente permite uma visão de cinco a oito satélites constantemente, em qualquer lugar do globo (CASTRO, 2004).

No que diz respeito à eficiência de campo nos levantamentos geodésicos para fins topográficos, o GPS apresenta uma série de vantagens, entre elas podemos citar a dispensa de visibilidade entre os vértices e a precisão.

Desde o aparecimento do primeiro aparelho de GPS no Brasil, até os dias de hoje, formou-se uma grande gama de diferentes marcas de equipamentos com funções, preços e níveis de precisão diferentes. Duas das marcas mais conhecidas são a Leica e Trimble.

Olhando para os levantamentos topográficos, surge a questão sobre qual seria o aparelho ideal que atenda as exigências do dia-a-dia do profissional levando em consideração seu custo, facilidade de operação e principalmente qualidade no trabalho executado. A grande oferta e promessas de maior eficiência por parte das revendas criam duvidas no momento de efetivar a aquisição desse equipamento. Por este motivo, o trabalho em questão, sugere a coleta de dados, com diferentes aparelhos receptores de GPS processando, tabelando e discutindo seus resultados. Para tal análise utilizamos dois aparelhos conhecidos, o primeiro é o receptor de GPS modelo GS 900 CS, da marca Leica e outro é o receptor Pro XT e 5700 da marca Trimble (Anexo 01).

Em paralelo ao crescimento do uso de GPS, surge também um aumento nos métodos de posicionamento. Um dos mais conhecidos é o método relativo

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estático, onde dois ou mais GPS permanecem fixos observando os mesmos satélites durante todo o tempo de ocupação dos pontos, sendo que um dos receptores é instalado sobre um ponto de coordenadas conhecidas e o (s) outro (s) no (s) ponto (s) a determinar (MAIA, 1999). Essa metodologia contribui para a diminuição dos erros especialmente do erro do relógio do satélite, das efemérides e da propagação do sinal na atmosfera (MEDINA, 2007).

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1 OBJETIVOS 1.1 OBJETIVO GERAL

Determinar a existência ou não de diferenças relevantes entre resultados de diferentes receptores de GPS. 1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

- Analisar dados de base fixa entre diferentes marcas de receptores de GPS;

- Analisar dados de vértices com diferentes marcas de receptores móveis de GPS.

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2 MATERIAL E MÉTODOS

O trabalho foi realizado na Cidade de Caçador-SC em área que faz parte do local denominado de Fazenda Cachoeirinha localizada entre as coordenadas N 7.034.000 m e 7.046.500 m e coordenadas E: 507.500 m 513.800 m. Para o estudo (Anexo 02), determinou-se um ponto identificado como base fixa e um polígono com quatro vértices (P1, P2, P3 e P4).

Inicialmente, rastreou-se pelo período de cinco horas o primeiro ponto da base com o GPS 5700 L1/L2 da marca Trimble com precisão estática e rápido estática horizontal de 5mm + 0,5 ppm e Vertical de 5 mm + 1 ppm (GPS Sul, 2008) e com taxa de gravação de um segundo e ângulo de corte de quinze graus. Em seguida, os dados obtidos a campo foram processados com o programa Leica Geo Office, Versão 6.0 e ajustados através da rede brasileira monitoramento continuo (RBMC) homologadas pelo IBGE e instaladas na cidade de Curitiba-PR e Porto Alegre-RS. O local escolhido como ponto da base fixa fica livre de obstáculos que impeçam ou dificultem o rastreio do sinal do GPS. Posteriormente a antena do aparelho GS 900 CS L1/L2 da marca Leica com precisão estática horizontal de 5mm + 0,5 ppm e Vertical de 5 mm + 0,5 ppm (Manfra, 2008) foi instalado no mesmo ponto base usado pelo aparelho Trimble pelo período de cinco horas com taxa de gravação de um segundo e ângulo de corte de quinze graus. Os dados coletados pelo receptor também foram processados através do programa Leica Geo Office, Versão 6.0 e ajustados através das bases de monitoramento continuo (RBMC) homologadas pelo IBGE e instaladas na cidade de Curitiba-PR e Guarapuava-PR.

Os quatro vértices do polígono estão a uma distância média de 2.025 metros da base (Anexo 03) fixa sendo o ponto P1 em área totalmente aberta, ponto P2 em área com ângulo de 180º aberto e 180º com vegetação nativa que apresenta altura média de 20 metros, ponto P3 ,em área totalmente aberta e ponto P4 em área fechada com vegetação de Pinus spp. com altura média de 15 metros.

O processo de coleta de dados dos vértices foi dividido em duas etapas. A primeira etapa foi a coleta de dados dos quatro vértices (P1, P2, P3 e P4) onde a antena do receptor Trimble modelo Pro XT L1 foi instalada sobre os vértices usando como apoio um tripé. A taxa de rastreio empregada foi de um segundo com ângulo de corte de quinze graus e tempo de ocupação de vinte minutos para cada vértice. Os dados coletados pelo receptor foram processados no programa Leica Geo Office, Versão 6.0 usando o método dos mínimos quadrados (MOVE3 3.4) usando com base para o ajuste as coordenadas da base fixa coletada pelo aparelho GS 900 CS L1/L2 da marca Leica e ajustadas no programa Leica Geo Office, Versão 6.0. A segunda etapa foi a coleta dos dados dos quatro vértices (P1, P2, P3 e P4) com o receptor da marca Leica modelo GS 900 CS L1/L2, usando o mesmo procedimento de

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coleta de informações adotadas com o aparelho Trimble e o mesmo programa de processamento. Para os processamentos, os dados coletados foram convertidos para o formato RINEX (Receiver Independet Exchange), que é um formato universal utilizado para entrada de dados na maioria dos programas computacionais de processamento de dados obtidos com receptores de GPS.

Foram desenvolvidas planilhas com informações comparativas com os resultados e diferenças dos rastreio ajustados dos diferentes receptores da base fixa e dos quatro vértices.

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3 RESULTADOS E DISCUSSÕES 3.1 Base Fixa

A tabela 1 apresenta as coordenadas topográficas da base fixa coletadas por cada receptor de GPS e corrigidas de acordo com o programa descrito nos materiais e métodos. Apresenta também a diferença em metros por coordenada de cada receptor. As diferenças entre as coordenadas foram centimétricas e entre os dois pontos ajustados foi a 0,011 metros.

Tabela 1 – Coordenadas UTM da base fixa ajustadas por receptor com suas respectivas diferenças.

Receptores Coordenadas (UTM) 5700 GS 900 CS Diferença (m) Norte 7.039.403,187 7.039.403,238 0,051 Leste 507.933,517 507.933,411 0,106

3.2 Vértices

Na tabela 2, são apresentados os valores ajustados dos pontos dos vértices, P1, P2, P3 e P4 dos rastreadores Trimble e Leica, onde V são vértices e D é diferença. O ponto P4, instalado em local circundado de reflorestamento com Pinus spp, especialmente na coordenada norte, apresentou a maior diferença de valores. Na coordenada Leste, a maior diferença ocorreu no ponto P2, onde 50% da circunferência ao seu redor apresenta vegetação nativa.

Tabela 2 – Coordenadas UTM dos vértices coletadas com diferentes receptores

V Coord. Norte Pro XT

Coord. Norte GS900CS

D (m) Coord. Leste Pro XT

Coord. Leste GS900CS

D (m) Tipo

P1 7.038.098,554 7.038.098,563 0,009 508.042,567 508.042 ,582 0,015 Fixo P2 7.037.263,862 7.037.263,909 0,047 508.895,412 508.895,531 0,119 Fixo P3 7.037.539,400 7.037.539,377 0,023 509.566,913 509.566,923 0,010 Fixo P4 7.037.972,492 7.037.971,666 0,826 509.283,791 509.284,680 0,111 Flutuante

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4 CONSIDERAÇÕES FINAIS

No modelo em que foi realizado esse trabalho e com base nos resultados obtidos, pode-se chegar a conclusão que, não houve diferença significante dos valores em relação a base fixa, porém, é importante salientar que diferentes bases foram usadas para o ajuste dos valores, podendo justificar a pequena diferença encontrada. No caso dos resultados dos pontos dos vértices, concluímos que em locais abertos, ou seja, sem obstáculos para a captação de sinal, a diferença entre os resultados dos diferentes equipamentos não são representativas, porém, quanto algum obstáculo dificulta o rastreio dos satélites, os resultados finais tornam-se consideráveis. Este trabalho mostrou que os desempenhos dos equipamentos foram considerados semelhantes em seu desempenho. Entretanto, sugere-se que novos estudos sejam realizados visando outros aspectos importantes no uso desses equipamentos.

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REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS CASTRO, D.R.S. Breve descrição do GPS. Disponível em: <www.sistemasdearmas.hpg.ig.com.br/gpsdavi.htm>. Acesso em: Março. 2012. GPS SUL, Produtos - GPS 5700 L1-L2 / Pro XT. Disponível em: <http://www.gpssul.com.br/conteudo> Acesso em: fev, 2012. LAZZAROTTO, D.R. GPS - Sistema de posicionamento global. Disponível em: <http://www.fatorgis.com.br> Acesso em: fev, 2012. MAIA, T.C.B Estudo e análise de poligonais segundo a NBR 13.133 e o sistema de posicionamento global. 1999. 176f. Dissertação (mMestrado em Transporte) – Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo. MANFRA, Especificações Técnicas do GPS 900 CS Leica. Disponível em: <http://www.manfra.com.br/produtos> Acesso em: fev, 2012. MEDINA, A.S. Métodos de posicionamento GPS. 2007. 23f. Apostila de aula (Curso de Pós-graduação em Georeferenciamento de Imóveis Rurais) – Universidade Tuiuti. MORGAN, M. The precision-farming guide for agriculturists. Moline: Deere & Company, 1997. 116 p.

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ANEXOS ANEXO 01 – Receptores utilizados na área de estudo

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ANEXO 02 – Vista parcial da área em questão

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ANEXO 03– Layout da área

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