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GEODÉSIA ESPACIAL

Sistema de Referência

WGS84 (WORLD GEODETIC SYSTEM 1984)

Definições WGS84:

• Origem: o centro de massa da Terra, incluindo oceanos e atmosfera.

• Z-Axis : Esta direção corresponde à direção do Pólo TerrestreConvencional BIH (CTP) (época 1984.0) com uma incerteza de 0,005 ".

• Eixo X : Intersecção do Meridiano de Referência IERS (IRM) e do planoque passa pela origem e normal ao eixo Z. O IRM é coincidente com oBIH Zero Meridiano (época 1984.0) com uma incerteza de 0,005 ".

• Eixo Y : completa um sistema de coordenadas ortogonais fixadas à terra(ECEF - Earth-Centered Earth-Fixed), sistema terrestre direto.

https://confluence.qps.nl/qinsy/en/world-geodetic-system-1984-wgs84-29855173.html

Sistema de Referência (WGS84):


Parâmetro Notação Valor

Semi-eixo maior a 6378137.0 m

Fator de achatamento da Terra 1 / f 298.257223563

Velocidade Angular Média

Nominal

ω 7292115 10 -11 rad / s

Constante Gravitacional

Geocêntrica

GM 3986004.418 10 8 m 3 / s 2

Definindo Parâmetros:


Sistema de Referência (WGS84): RealizaçõesNome

curto

Datum

Epoch

Código de

área

Nome da

Área

Observações Mudança

WGS84 1984 1262 Mundo Primeira realização estabelecida pelo DoD em 1987 usando observações

Doppler. Também conhecido como WGS84 (1987), WGS84 (original), WGS84

(TRANSIT). Para fins de levantamento, o WGS84 original é idêntico ao

NAD83 (1986). O WGS84 está conectado a ITRF90 por uma transformação

Helmert de 7 parâmetros.

N / D

WGS84

(G730)

1994.0 Realização introduzida pelo DoD em 1994-06-29 com base em observações

GPS. G significa "GPS" e 730 é o número da semana GPS. Baseado em

ITRF91.

0,70 metro

WGS84

(G873)



ITRF94.

0,20

metros

WGS84

(G1150)



ITRF2000.

0,06 metro

WGS84

(G1674)



ITRF2008.

0,01

metros

WGS84

(G1762)



ITRF2008.

0,01

metros


Primeira Realização do WGS 84:

- Foram utilizadas 1591 estações determinadas pelo DMA (Defense Mapping Agency), atual NGA (National Geospatial-Intelligence Agency), que sucedeu o NIMA (National Imagery Mapping Agency);

- Foram usadas observações Doppler do sistema TRANSIT, atingindo precisão da ordem de 1 a 2m;

- Entre essas estações, estão as estações monitoras do GPS: Colorado, Ascension, Diego Garcia, Kwajalein, Havaí.

- Refinamentos têm sido realizados usando técnica de posicionamento GPS,com o objetivo de melhorar a precisão das coordenadas das estaçõesmonitoras.

- Além das estações monitoras, fizeram parte dos refinamentos, outras estações do NIMA.


- Com o refinamento do WGS 84, alguns parâmetros relacionados a essesistema sofreram alterações.

- O novo valor de GM foi implementado no sistema operacional do GPS emout/94, melhorando a qualidade das coordenadas cartesianas dos satélites.

- Mas, no processo de obtenção dos elementos keplerianos, a partir dascoordenadas cartesianas dos satélites, ainda se adota o valor antigo;

- Há milhões de receptores no mercado que adotam o valor antigo, os quaistambém deveriam sofrer alterações, isso resultaria em custos elevados;

- Dessa forma, as órbitas são melhoradas com a adoção do novo valor deGM, e os softwares residentes nos receptores não precisam sofreralterações, melhorando os resultados sem custos adicionais.


• Fazem parte ainda do WGS 84 asalturas geoidais entre o elipsóide WGS84 e o geóide, as quais foram derivadasdo EGM96 (Earth Gravitational Model1996 – Modelo Gravitacional da Terra).

• A incerteza absoluta das alturasgeoidais é estimada estar no intervalode 0,5 a 1,0 m, em nível global.

Geoide EGM96 https://cddis.nasa.gov/926/egm96/

Sistema de Referência (WGS84):Parâmetros de Transformação


Todas as rotações são estabelecidas para os marcos referência no sentido do relógio. Unidades dadas em metros, mas(milliarcsecons) e ppb (partes-por-bilhão). 1 mas = 0.001 " = 2.77778 e-7 grados = 4.84814 e-9 radianos. 0.001 " correspondeem torno de 0.030 m na superfície terrestre.

Sistema de Referência (SIRGAS2000):

O projeto SIRGAS teve início na Conferência Internacional para aDefinição de um Sistema de Referência Geocêntrico para a América doSul, celebrada em Assunção, no Paraguai, em 1993. Esta Conferência foiconvocada e patrocinada pela Associação Internacional de Geodésia(IAG), pelo Instituto Panamericano de Geografia e História (IPGH) epelo NIMA, atualmente National Geospatial-Intelligence Agency (NGA).O nome inicial do SIRGAS (Sistema de Referência Geocêntrico para aAmérica do Sul) foi alterado em Fevereiro de 2001 para Sistema deReferência Geocêntrico para as Américas devido à realizaçãoSIRGAS2000 incluindo dados de estações localizadas nas Américas doNorte e Central, bem como à recomendação da Organização dasNações Unidas, sobre a adoção do SIRGAS como sistema de referênciaoficial em todos os países das Américas.


Primeira Realização

• SIRGAS95 – correspondente ao ITRF94, época 1995,4;

• Campanha realizada entre 26/05 a 04/06 de 1995;

• Rede GPS com 58 estações distribuídas na América do Sul;

• Os processamentos foram realizados pelo:

DGFI (Deutsches Geodaetisches Forschungsinstitut): software Bernese;

NIMA (hoje NGA): software Gipsy/Oasis II.

• Resultados oficiais apresentados durante a Assembleia Cientifica IAGRio’97.


Segunda Realização

• SIRGAS2000 - correspondente ao ITRF2000, época 2000,4;

• Realizada entre 10 e 19 de maio de 2000;

• Incluiu 184 estações distribuídas na América do Sul, Central e do Norte(SIRGAS95 foi somente na América do Sul);

• Foi calculada em três centros de processamento:

DGFI (software Bernese);

IBGE (software Bernese);

BKG (software Gipsy/Oasis II).

• A precisão das coordenadas dessas duas realizações está entre ±3 e ±6 mm.

• Resultados oficiais apresentados em 2003.


Segunda Realização

• As Nações Unidas, durante a 7ª. Conferência Cartográfica Regionaldas Américas, realizada em Nova York, em janeiro de 2001,recomendou a adoção do SIRGAS pelos países da América paraintegrar seus sistemas geodésicos de referência.

• Juntamente com a realização SIRGAS 2000 foi disponibilizado ocampo de velocidade para as estações localizadas na placa litosféricasul americana, necessário para aplicações de alta precisão.

Sistema de Referência (SIRGAS2000): Terceira Realização

• SIRGAS-CON – Rede SIRGAS de Operação Contínua;

• Atualmente composta por mais de 400 estações GNSS de funcionamento

permanente, das quais 59 pertencem a rede IGS global

• A rede SIRGAS-CON compreende dois níveis de classificação:

SIRGAS-C - Rede de cobertura continental - densificação primária do ITRF na

América Latina, com estações estáveis, que garantam consistência, solidez e precisão

do sistema de referência através do tempo;

SIRGAS-N - Redes nacionais de referência densificam a rede continental e

possibilitam acesso a estação a nível nacional e local.


http://www.sirgas.org/pt/sirgas-realizations/sirgas2000/


• Referencial geocêntrico

Resolução 01/2005, publicada pelo IBGE em 25/02/2005, trata daalteração da caracterização do SGB, onde o SIRGAS 2000 pode serutilizado em concomitância com o SAD 69, ao passo que para SCN,pode incluir também o CA.

Essa coexistência visa oferecer à sociedade um período de transição,antes da adoção definitiva do SIRGAS 2000. Neste período de transição,os usuários deverão adequar e ajustar suas bases de dados, métodos eprocedimentos ao novo sistema.


• Referencial geocêntrico

Em 25 de fevereiro de 2015 encerrou-se o período de transição. Apartir desta data, todos os usuários no Brasil devem adotarexclusivamente o SIRGAS2000 em suas atividades.

Em 26 de fevereiro de 2015 foi assinado uma Resolução do IBGE queoficializa o termino do período de transição.

(ftp://geoftp.ibge.gov.br/metodos_e_outros_documentos_de_referencia/normas/rpr_01_25fev2005.pdf)

SGB - Sistema Geodésico Brasileiro

• Introdução

Segundo IBGE o desenvolvimento do Sistema GeodésicoBrasileiro - SGB, dividido em duas fases distintas: a que veioantes e a que veio depois da tecnologia de observação desatélites artificiais com a finalidade de posicionamento. O SGB écomposto pelas redes altimétrica, planimétrica e gravimétrica.

SGB - Sistema Geodésico BrasileiroRede Planimétrica• Para a atualização da Carta do Brasil ao Milionésimo de 1922, foram

feitos os primeiros levantamentos geodésicos no Brasil em outubrode 1939 pelo então Conselho Nacional de Geografia (CNG) paradeterminar coordenadas astronômicas.

• Em 1944 foi medida a primeira base geodésica, iniciava-se oestabelecimento do Sistema Geodésico Brasileiro (SGB) em suacomponente planimétrica, através das medições de latitudes elongitudes, com um conjunto de pontos materializados sobre asuperfície terrestre pelo método da triangulação e densificado pelométodo de poligonação.

SGB - Sistema Geodésico BrasileiroRede Planimétrica• Na década de 70, iniciaram-se as operações do sistema TRANSIT que

usavam satélites artificiais. Tal metodologia foi aplicada paradeterminação das estações geodésicas na Amazônia, onde osmétodos clássicos eram impraticáveis.

• A era GPS no IBGE teve início em 1991 quando adquiriu quatroreceptores do Global Positioning System (GPS) e começou a utilizar atecnologia na densificação dos marcos planimétricos do SistemaGeodésico Brasileiro.

• Implantado em 1996 a operacionalização da RBMC (Rede Brasileira deMonitoramento Contínuo do Sistema GNSS) trazendo o conceito deredes 'ativas' através do rastreio contínuo de satélites.

SGB - Sistema Geodésico BrasileiroRede Planimétrica - RBMC

A RBMC (Rede Brasileira de Monitoramento Contínuo doSistema GNSS) é o conjunto de estações geodésicas,equipadas com receptores GNSS (Global NavigationSatellite Systems) de alto desempenho, que proporcionam,uma vez por dia ou em tempo real, observações para adeterminação de coordenadas.

REDE BRASILEIRA DE MONITORAMENTO

CONTÍNUO DOS SISTEMAS GNSS


ftp://geoftp.ibge.gov.br/informacoes_sobre_posicionamento_geodesico/rbmc/cartogramas/RBMC_2017.pdf

SGB - Sistema Geodésico BrasileiroRede Planimétrica - RBMC • Evolução da RBMC

• 1996:

- Instalação de duas estações: Curitiba-PR (PARA), Presidente Prudente-SP (UEPP).

- Integrada duas estações mantidas por outras instituiçõesinternacionais: Fortaleza – CE (FORT), Brasília-DF (BRAZ).

• 1997:

- Instalação de 5 estações : Bom Jesus da Lapa - BA (BOMJ); Manaus-AM (MANA); Viçosa-MG (VICO); Cuiabá-MT (CUIB); Imperatriz-MA(IMPZ).


• Evolução da RBMC

• 1998:

- Instalação da estação de Porto Alegre-RS (POAL);

• 1999:

- Instalação de 4 estações : Salvador-BA (SALV); Recife-PE(RECF); Cananéia-SP (NEIA); Ubatuba-SP (UBAT).

• 2000:

- Instalação da estação de Crato-CE (CRAT).


• 2001:

- Instalação de 5 estações: Rio de Janeiro-RJ (RIOD); SantaMaria-RS (SMAR); Montes Claros –MG (MCLA); Uberlândia-MG(UBER); Governador Valadares-MG(GVAL);

• 2003:

- Instalação de 2 estações: Belém-PA (BELE); Macapá-AP(MAPA).

• 2005:

- Instalação de 1 estações: Porto Velho-RO (POVE);

- Substituição de 2 estações: de MANA para NAUS; de UEPPpara PPTE.


• 2006:

- Instalação de 3 estações: Ilha Solteira (ILHA); Ourinhos (OURI); São Paulo(POLI).

• 2007:

- Iniciou-se o plano de expansão e modernização da rede.

• 2008:

- 14 novas estações;

• 2009:

- 9 novas estações;


• 2010:

- RBMC com 79 estações operantes;

• 2017 (Atualmente):

- 138 estações operantes;

- 104 pós-processamento e tempo real;

- 34 pós-processamento.

SGB - Sistema Geodésico BrasileiroRede Planimétrica - RBMC • Componentes:

Fonte: Hérida dos Reis Silva

SGB - Sistema Geodésico BrasileiroRede Planimétrica - RBMC • Funcionamento

De 1996 a 2007 a disponibilização aos usuários dos dados que eramexecutados no dia seguinte ao da observação, nas próprias estações e noCCRBMC era via linha telefônica discada e modem. Após o início do plano deexpansão as atividades de gerenciamento e transferência de dados dasestações são realizadas via internet.

Intervalo de gravação era de 30 segundos, até 10/08/97, posteriormente, ointervalo foi alterado para 15 segundos.

Máscara de observação: 10° de elevação. Porém, em 2006, após umareunião do projeto SIRGAS foi recomendado que todas as estações queforneceriam dados para a rede SIRGAS-CON deveriam utilizar máscara deobservação igual a 0º.


Fonte: Hérida dos Reis Silva

SGB - Sistema Geodésico BrasileiroRede Planimétrica - RBMC IP

• Em maio de 2009 foi lançado o serviço RBMC-IP para apoiaratividades de posicionamento em tempo-real de precisão (RTK ouDGPS), via internet utilizando-se o sistema NTRIP, que transmite ascorreções no formato RTCM e atualmente, o servidor "caster "doIBGE recebe dados de 104 estações da RBMC.

SGB - Sistema Geodésico BrasileiroRede Planimétrica - RBMC IP• Funcionamento

Um receptor GNSS envia continuamente mensagens RTCM até umservidor "caster" localizado no IBGE. Um usuário, se conecta aoservidor do IBGE e escolhe a(s) estação (ões) da RBMC-IP com os dadosou correções diferenciais. As correções são recebidas pelo receptorGNSS do usuário através de uma porta serial padrão.

SGB - Sistema Geodésico BrasileiroRede Planimétrica - RBMC IP

http://www.geotrackconsultoria.com.br/blog/6-rtk-em-rede

SGB - Sistema Geodésico BrasileiroRede Altimétrica• A Seção de Nivelamento (SNi) iniciava os trabalhos de Nivelamento

Geométrico de Alta Precisão, em 13 de outubro de 1945,estabelecendo a Rede Altimétrica do SGB. Com a Referência de NívelRN 1-A localizada em Urussanga-SC.

• Em dezembro de 1946, foi efetuada a conexão com a EstaçãoMaregráfica de Torres-RS, permitindo o cálculo das altitudes dasReferências de Nível implantadas.

• Em 1958, o Datum de Torres foi substituído pelo Datum de Imbituba-SC quando a Rede Altimétrica já tinha mais de 30.000 km de linhas denivelamento.

SGB - Sistema Geodésico BrasileiroRede Altimétrica• Ajustamento da RAAP

A Rede Altimétrica de Alta Precisão (RAAP) do SGB passou por diversosprocessos de ajustamento manuais das observações de nivelamento,conforme disponibilidade das ferramentas de cálculo a cada época. OAjustamento Altimétrico Global Preliminar (AAGP), foi finalizado em1993 e corrigiu alguns problemas dos ajustamentos anteriores.

A organização e a preparação de todos os dados da RAAP, demandarama geração de programas específicos de crítica dos dados, onde foramidentificadas e corrigidas as inconsistências encontradas. Processoiniciado só em 2005, tendo um ajustamento simultâneo.

SGB - Sistema Geodésico BrasileiroRede Altimétrica

• Ajustamento da RAAP

SGB - Sistema Geodésico BrasileiroRede Altimétrica• Ajustamento da RAAP

O software canadense GHOST foi utilizado para o cálculo doajustamento simultâneo das redes geodésicas. Neste ajustamentoforam incluídas todas as RRNN medidas e não calculadas, e as RRNNpertencentes a linhas de nivelamento. Resultando em altitudesajustadas de aproximadamente 69000 RRNN.

Devido à impossibilidade de estabelecimento de Referências de Nívelno entorno do baixo Rio Amazonas, a pequena porção da RedeAltimétrica existente no estado do Amapá utilizou do nível médio domar no Porto de Santana entre 1957 e 1958, originando o DatumSantana.

SGB - Sistema Geodésico BrasileiroRede Altimétrica - RMPG• A RMPG (Rede Maregráfica Permanente para Geodésia) foi concebida

em 1996 pela que é hoje Coordenação de Geodésia, CGED – com afinalidade de determinar e acompanhar a evolução temporal eespacial dos data altimétricos do SGB.

• Quatro estações estão operacionais: Imbituba (SC); Salvador (BA);Santana (AP); e Fortaleza (CE). A estação de Macaé (RJ) encontra-seinativa desde junho de 2015.

• A expansão da RMPG contará com uma estação maregráfica no portode Belém, e outra no porto do Forno em Arraial do Cabo (RJ).

SGB - Sistema Geodésico BrasileiroRede Altimétrica - RMPG

https://ww2.ibge.gov.br/home/geociencias/geodesia/rmpg/default_rmpg_int.shtm

SGB - Sistema Geodésico BrasileiroRede Gravimétrica • Em 1956, o IBGE iniciou um programa visando o estabelecimento do

datum (sistema geodésico de referência) horizontal para o Brasil.Durante o projeto, foram determinadas mais de 2.000 estaçõesgravimétricas em torno do VT Chuá, ponto origem.

• A partir de 1990, a gravimetria adquiriu um caráter sistemático,quando o IBGE estabeleceu estações gravimétricas visando recobriros grandes vazios de informação de aceleração da gravidade,especialmente nas regiões norte, centro-oeste e nordeste do Brasil.

• Desde 2006 campanhas de levantamentos gravimétricos vem sendoexecutadas sobre as linhas principais de nivelamento.

SGB - Sistema Geodésico BrasileiroRede Gravimétrica • A tecnologia GNSS é de grande importância no posicionamento

vertical, mas altitudes fornecidas pelo GNSS estão em um sistemaaltimétrico diferente daquele em que estão as obtidas pelos métodosclássicos de nivelamento.

• O mapa geoidal representa a conversão entre os dois sistemas dealtitude. Assim necessário utilizar um mapa geoidal cada vez maispreciso, já que a precisão da transformação é função da precisão nadeterminação do geóide.

SGB - Sistema Geodésico BrasileiroRede Gravimétrica - Modelo de ondulação geoidal

ftp://geoftp.ibge.gov.br/modelos_digitais_de_superficie/modelo_de_ondulacao_geoidal/cartograma/rel_mapgeo2015.pdf

SGB - Sistema Geodésico BrasileiroRede Gravimétrica• Modelo de ondulação geoidal

Com o uso cada vez maior do GNSS identificou-se a necessidade deatualização do modelo de ondulações geoidais, possibilitando aosusuários de GNSS converter as altitudes geométricas em ortométricascom uma melhor confiabilidade.

- h é a altitude elipsoidal, obtida

através de GPS;

- H é a altitude ortométrica;

- N é a altura (ou ondulação) geoidal

fornecida pelo programa MAPGEO.

ftp://geoftp.ibge.gov.br/modelos_digitais_de_superficie/modelo_de_ondulacao_geoidal/cartograma/rel_mapgeo2015.pdf

SGB - Sistema Geodésico BrasileiroRede Gravimétrica

Com este objetivo que o MAPGEO2015, foiconcebido e produzido conjuntamente peloIBGE e pela EPUSP. Através do MAPGEO2015,os usuários podem obter a ondulação geoidalem um ponto ou conjunto de pontos.

Erro médio de +/- 0,17 m para as áreas maisdesenvolvidas do país.

Referências Bibliográficas

INSTITUTO BRASILEIRO DE GEOGRAFIA E ESTATÍSTICA, IBGE. Sistema geodésico brasileiro. Disponível em: <https://ww2.ibge.gov.br/home/geociencias/geodesia/default_sgb_int.shtm>. Acesso em: 11 mar. 2018.

SISTEMA DE REFERENCIA GEOCÉNTRICO PARA LAS AMÉRICAS (SIRGAS). Sirgas: sistema de referência geocêntrico para as américas. Disponível em: <http://www.sirgas.org/pt/>. Acesso em: 11 mar. 2018.

SILVA, Hérida Dos Reis. Notas de aula de geodésia espacial. Inconfidentes, 2017.

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