Curso gps n avegação_jun11_rocha
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Curso Básico GPS de Navegação
UO-AM/EXP/GDS
Conceitos Básicos Conceitos Básicos de de
Geodésia e CartografiaGeodésia e Cartografia
Alexandre RochaTécnico de Exploração de PetróleoUO-AM / EXP / GDSchave: bsctemail: [email protected]: (92) 3616-6844 / rota 845
Curso Básico GPS de Navegação
UO-AM/EXP/GDS
Estrutura do curso
Conceitos de Geodésia e Cartografia
Teoria do Sistema Navstar GPS
Configuração de Receptores
Prática de Campo
Uso dos Aplicativos Trackmaker e Google Earth
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GeodésiaGeodésia
“...é a ciência que tem como objetivo determinar a forma, dimensões e o campo de gravidade da Terra.”
“...é a ciência do levantamento e do mapeamento terrestre.”
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Superfície física – Observações
Geóide – Altimetria
Elipsóide – Planimetria
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Datum ou Sistema GeodésicoDatum ou Sistema Geodésico Definição um elipsóide de revolução como modelo da Terra.
Posição do centro do elipsóide relativamente ao centro de massa da Terra.
Rede de Referência
Topocêntricos x Geocêntricos
Atenção:SAD-69 e SIRGAS (oficial do Brasil)WGS-84 => Sistema GPS
Materialização do Sistema de Referência
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Linha do Equador
Meridiano de Greenwich
Linhas Geodésicas de referência
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Coordenadas geodésicasCoordenadas geodésicasLatitude (paralelos)
Ângulo normal ao elipsoide Referência: Linha do EquadorHemisfério Norte: positiva( 0°/+90°) Hemisfério Sul:negativa(0°/-90°)
Longitude (meridianos)
Ângulo normal ao elipsoide Referência: Meridiano de Greenwich (GR)Leste GR: positiva( 0°/+180°) Oeste de GR:negativa(0°/-180°)
Altura ElipsoidalDistância de um ponto da superfície topográfica até o elipsoide medida a sua normal.
Atenção:O sistema GPS fornece a altura elipsoidal
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Coordenadas geodésicasCoordenadas geodésicas
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Parâmetros de Transformação entre Sistemas Geodésicos
X
Y
Z
X
Y
Z
P
DXDYDZ
Fonte: Rafael GenroFonte: Rafael Genro
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Parâmetros de Transformação SADBSOL -> SIRGAS2000
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Altura Elipsoidal referenciada ao Elipsoide >>> Altera com a mudança de DaumAltura Ortométrica referenciada ao Geóide (NMM)Conhecer a ondulação Geoidal (N)
AltimetriaAltimetria
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CartografiaCartografia
“...é a ciência que tem como objetivo representar a superfície da Terra em uma superfície plana."
“...a representação de uma superfície esférica sobre o plano só é possívelpor meio de projeções cartográficas...”
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Projeção CartográficaProjeção Cartográfica
Não existe solução única e perfeita para o problema da cartografia
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Diversas ProjeçõesDiversas Projeções
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Projeção UTMProjeção UTMUniversal Transversa de Mercato
Características:Características:
Desenvolvido durante a Segunda GuerraCilindricaSecante AnalíticaConforme
Recomendado pela UGGI ((União Geodésica e Geofísica Internacional) em 1951.Utilizado na produção cartográfica nacional (IBGE)
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Fuso UTMFuso UTMA superfície de referência é dividida em 60 fusos com 6° de amplitude
Cada fuso tem um Meridiano Central ( MC)Origem na intersecção do Equador com o MCLimite de +/- 80° de latitudeCoordenadas plano-retangulares designadas por N(norte) e E(leste)Coordenadas UTM na origem N=10.000.000,00 (no Equador) E= 500.000,00 (no MC)
Informar sempre o fuso(MC) quando se trabalhar com coordenadas UTM.
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Fuso UTM
P
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Fator de escala (K)Para a redução da superfície de referência ao plano UTM, utiliza-se um fator de escala ou coeficiente de redução representado pela letra K
Elementos da Projeção TM
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Elementos da Projeção TM
Convergência Meridiana É o angulo formado entre o norte de quadrícula (NQ) e o norte verdadeiro ou geográfico (NG).
Seu valor é variável ao longo do fuso. É nula sobre o M.C. e o Equador,
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Fuso UTMFuso UTM
O Brasil possui 8 fusos UTM.
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- MC 69 - MC 63 - MC 57
72º 66º 66º 60º 60º 54º
Linha do Equador
Juruá Urucu Manaus
N = 0
+
-
E = 500.000
+-A B C
N = 10.000.000
Hem
isfé
rio N
orte
Hem
isfé
rio S
ul
Fusos UTM na AmazôniaFusos UTM na Amazônia
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CoordenadasCoordenadasGeodésicas x UTMGeodésicas x UTM
CoordenadasGeodésicas
CoordenadasUTM (MC=-63°)
N = 9461433,081 mE = 245100,095 mZona 20
= -04° 52' 08,00474" = -65° 17' 55,95803"h = 85,809 m
= -04° 52' 06,68076" = -65° 17' 54,02481"h = 91,125 m
SIRGAS2000 SAD69 IBGE
N = 9461394,048 m E = 245041,564 mZona 20
Mudança de Datum
Diferença de 70,35m no plano UTM
Proj
eção
das
coo
rden
adas
no
plan
o
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Parâmetros de Transformação SADBSOL -> SIRGAS2000Nas coord. UTM
SADBSOL
SIRGAS2000
66,22 m
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Mostrar no Google Earth Mostrar no Google Earth Entrada de coord. UTM e geodésicaEntrada de coord. UTM e geodésica
Urucu e SedeUrucu e Sede
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Sistema NAVSTAR-GPS
NAVigation System with Time And Ranging Global Positioning System
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Posicionamento por satélite Histórico
• 1957 – Lançamento do satélite “Sputinik” pela antiga URSS.
• 1960 – Desenvolvimento do Sistema TRANSIT pelos EUA
• 1973- Início do desenvolvimento do sistema GPS
• 1978 – Lançado o primeiro satélite GPS
• 1995 – O sistema GPS é declarado totalmente operacional
• 2009 – Modernização do sistema
Atualidade
(GNSS –Global Navigation Satellite System)
• Sistemas NAVSTAR-GPS (EUA) e GLONASS(Rússia) em operação
• Sistemas GALILEO (União Européia) e COMPASS//BEIDOU (China) em desenvolvimento
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Características do Sistema GPS
Sistema de rádio navegação baseado em observação de satélites artificiais.
Desenvolvido e mantido pelo Departamento de Defesa(DoD) dos EUA
Cobertura global
Operável 24 horas do dia
Operável sob quaisquer condição atmosférica
Sistema de referência de concepção geocêntrica –WGS84
Precisões variáveis com as técnicas de observação e tipo de receptor
- GPS navegação: aproximadamente 15 metros
- GPS Geodésico: precisão centimétrica
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Composição do Sistema GPS
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Constituído por estações terrestres distribuídas ao longo do globo
Recebem todos os sinais dos satélites
Atualiza as posições orbitais dos satélites
Coleta dados meteorológicas
Correção dos relógios dos satélite
Segmento de Controle
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24 satélites +03 de reserva
Altura de 20.200km da superfície terrestre
6 planos orbitais
Órbitas com 55° de inclinação em relação ao Equador
Período de 12 horas siderais
Satélites NAVSTAR ou Space Vehicles (SVs)
Segmento Espacial
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Constituído pelos receptores GPS e comunidade de usuários civis ou militares.
Os receptores convertem os sinais dos satélites (SVs) em estimativas de
posições, velocidade e tempo.
Segmento do Usuário
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Sinais GPSOs sinais GPS são derivados da frequência fundamental 10,23 MHz,
divididos em:
Onda Portadora
L1 - 1575,42 MHz λ=19,05cmL2 - 1227,60 MHz λ=24,45cm
Códigos
C/A (Coarse Acquisition) 1,023MHz λ=300m Modulado na portadora L1
P (Precise) 10,23MHz λ= 30m Modulado nas portadoras L1e L2 portadora L1
Modernização do Sistema
Adição de novos sinais para uso civil : L2C e L5
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Posicionamento GPS Baseado em dois tipo de medição satélite/ receptor:
Código: Pseudodistâncias (d=v.t)
Portadora: medida de fase da onda (mais preciso)
Posicionamento absoluto
Utilizamos apenas um receptor independente >>> Navegação
Posicionamento Relativo
Utilizamos 2 receptores para correções diferencias.
Aplicações topográficas/Geodésicas
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Cada satélite transmite continuamente um sinal que é recebido pelo receptor. Este por sua vez, mede o tempo que os sinais demoram para chegar até ele. Multiplicando este tempo pela velocidade do sinal (velocidade da luz), obtém-se a distância entre o satélite e o receptor.
d = v x t
Matemática do GPS
A distância de vários satélites determina a posição através de uma equação matemática
4 Incógnitas:-Latitude
-Longitude-Altitude-Tempo
Necessários 4 Equações
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O receptor está em algum lugar sobre a esfera
O receptor está na esfera de centro no satélite e raio d.
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O receptor está em algum lugar sobre a circunferência
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O receptor está sobre um dos 2 pontos
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O receptor está aqui…
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Constelação do Sistema GPS
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Fonte de Erros
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Geometria x Precisão
A geometria dos satélites têm grande influência sobre a precisão do posicionamento.
O índice DOP(Diluition of Precision) indica a qualidade desta geometria.
Em receptores de navegação a precisão pode ser avaliada pelo EPE(Erro de Posição Estimado)
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Precisão de um GPS de Navegação
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Configurar o Equipamento (Unidade, Fuso Horário, Datum,Formato de coordenadas..etc)
Leitura da sua posição
Gravando uma coordenada (waypoints)
Gravando um trajeto (tracklogs)
Navegando até um ponto (Go to)
Funções de cálculo no receptor
Recursos de mapa, bússola e altímetro
Uso do Trackmaker
Prática GPS
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Obrigado e Parabéns a todos pela participação!
MISSÃO: “Explorar e produzir gás natural e óleo na Amazônia de forma competitiva e rentável, contribuindo para o desenvolvimento
sustentável da Região.”