aula gnss planejamento processamento e resultados

DIOGO S. PENAENGENHEIRO AGRONOMO E

TECNÓLOGO EM GEOPROCESSAMENTO

Goiânia, maio de 2011.

UNIVERSIDADE FEDERAL DE GOIÁS

TOPOGRAFIA E GEOPROCESSAMENTO

Disciplina:


Aula 01:

GNSS: Planejamento e Processamento dos Dados e Análise da Qualidade dos Resultados




1. INTRODUÇÃO

A importância do planejamento na:

Cartografia

Topografia

Geoprocessamento

• Influencia no sucesso da missão

• Tempo X Dinheiro

PLANEJAMENTO DA MISSÃO

Etapas do planejamento:

1. busca por material cartográfico de apoio/base

2. detalhes técnicos

3. detalhes de campo

2. PLANEJAMENTO

2. PLANEJAMENTO



- base para logística e localização dos locais para materialização dos pontos

- material técnico: cartografia da região (bases), cartas digitais (mapeamento

brasileiro), imagens de coberturas aéreas (fotogrametria/imagem de satélite), material sem rigor técnico




- detalhes técnicos do rastreamento: data, hora do dia, PDOP

2. PLANEJAMENTO

Perguntas?

- Qual a precisão desejada?

- Qual o método de levantamento?

- Qual a técnica de levantamento?

- Qual a distancia entre os pontos?

- Qual o tempo de rastreio?

- Quais as possíveis obstruções ao sinal?

- Os equipamentos atendem as especificações propostas?





- locomoção (terreno)- acesso

2. PLANEJAMENTO





Softwares de planejamento:

- informar quais melhores horários de acordo com a época (até 90 dias antes)- Ex.:

2. PLANEJAMENTO


Verificar a disponibilidade de Redes Ativas que atendam a região dos pontos a serem levantadas (RBMC, RIBAC, redes estaduais/municipais/privadas)

Verificar bateria, memória (coletora), sinal, taxa de gravação, mascara de elevação

Anotar altura das antenas

Elaborar croqui

2. PLANEJAMENTO

PROCESSAMENTO DOS DADOS

Cada observação gravada no receptor irá ser registrada e gravada na memória, compondo um arquivo de observação

Primeiramente, é determinada a distancia satélite-antena do receptor, e posteriormente, as coordenadas da antena

2. PROCESSAMENTO

Tipos de processamento:

1. Combinações das observáveis GPS em única estação

2. Combinações das observáveis GPS entre diferentes estações

2. PROCESSAMENTO

Combinações das observáveis GPS em única estação:

Combinações lineares dos sinais que obtêm novas observáveis com características úteis em determinados procedimentos computacionais e numéricos

• L0 = Combinação Livre da Ionosfera(ionospheric free observable ou iono-free)

Nesta combinação, os efeitos da ionosfera são sensivelmente reduzidos

É a combinação normalmente utilizada em posicionamentos geodésicas de alta precisão, envolvendo bases longas

Se usadas em bases curtas, essa combinação acaba provocando ruídos, o que não indicam sua utilização

2. PROCESSAMENTO

• LΔ = Banda Larga (wide lane)

Esta combinação, em conjunto com a L0 é útil na etapa de detecção de perdas de ciclo e erros grosseiros

O seu maior comprimento de onda a torna importante nos problemas de resolução da ambiguidade

COMBINAÇÕES DAS OBSERVÁVEIS GPS EM ÚNICA ESTAÇÃO:

• LΣ = Banda Estreita (narrow lane)

Apresenta o menor ruído de todas as combinações Devido ao seu pequeno comprimento de onda, o seu

uso na resolução da ambiguidade é difícil e limitado Esta combinação, subtraída da LΔ é chamada de sinal

ionosférico, pois contém todos os efeitos da ionosfera, permitindo uma análise do seu comportamento, além de ser útil na resolução da ambiguidade

• Filtragem da Pseudodistância pela Fase da Onda Portadora

Chamada de “Suavização da Pseudodistância pela Portadora” ou “Suavização do Código pela Fase”

A Pseudodistância filtrada pela Fase da Onda Portadora torna-se muito mais precisa

O algoritmo torna-se sensível à perda de ciclos Utilizados em alguns receptores L1 (Trimble, Pro-XR,

Leica GS-20, Promark 3)

COMBINAÇÕES DAS OBSERVÁVEIS GPS EM ÚNICA ESTAÇÃO:

Feita através de levantamento relativo:

é aquele que envolve, ao menos, 2 receptores GPS ligados simultaneamente, sendo um deles rastreando um ponto de coordenadas conhecidas e o outro em um ponto cujas coordenadas deseja-se conhecer

• No processamento do Posicionamento Relativo são realizadas combinações de observáveis entre estações

• Uma vantagem do Posicionamento Relativo é que erros presentes nas observações originais são reduzidos quando se formam as diferenças entre as observáveis das estações

• Essas observáveis secundárias são comumente chamadas de Simples Diferença, Dupla e Tripla Diferença

Combinações das observáveis GPS entre diferentes estação:

2. PROCESSAMENTO

• Simples Diferença: pode ser formada entre 2 receptores, 2 satélites ou 2 épocas

Nesta observação, o erro do relógio do satélite (dts) é eliminado Também os erros devidos às posições dos satélites (erro orbital)

e à refração atmosférica são minimizados, especialmente em bases curtas, onde os efeitos da ionosfera e troposfera são similares em cada estação

Para bases longas, a refração troposférica pode ser modelada e a ionosférica pode ser reduzida pelo uso da combinação linear L0

COMBINAÇÕES DAS OBSERVÁVEIS GPS ENTRE DIFERENTES ESTAÇÃO:

• Dupla Diferença: é a diferença entre duas simples diferenças. Envolve, portanto, dois receptores e dois satélites

Na Dupla Diferença, os erros dos relógios dos receptores (dtr1 e dtr2) são eliminados

É a combinação preferida nos processamentos de dados GPS envolvendo a Fase da Onda Portadora

É a que oferece melhor relação entre o ruído resultante da combinação e a eliminação de erros sistemáticos envolvidos nas observáveis originais


• Tripla Diferença: é dada pela diferença entre duas Duplas Diferenças, mas em épocas distintas (t1 e t2)

Na Pseudodistância, não oferece nenhuma vantagem em relação as anteriores. Entretanto, para a Fase da Onda Portadora, a Ambiguidade é eliminada

Essa observável é bastante sensível à perda de ciclos. Por isso, é muito utilizada em sua detecção na fase de pré-processamento dos dados

Não é utilizada, normalmente, na solução final


Considerações sobre os modelos:

A maioria dos programas comerciais utiliza as Duplas Diferenças como observável básica (Ex.: Ashtech Solutions, Topcon Tools, Trimble Geomatic Office, Ski-Pro, Leica Pro Office, GNSS Solutions)

Programas científicos (GIPSY, DIPOP, BERNESE, etc) utilizam as observáveis originais, exigindo maior tempo e recurso computacional

Quando o tratamento matemático é adequado, ambos propiciam os mesmos resultados

2. PROCESSAMENTO

ANÁLISE DA QUALIDADE DOS RESULTADOS

O produto primário do processamento dos dados brutos/originais GPS entre dois pontos é um vetor. As coordenadas dos pontos são produtos do vetor processado

O Ajustamento dos dados resultam em uma maior precisão e confiança nas coordenadas do ponto

O tipo de solução para um vetor é uma indicação do sucesso de determinar ambiguidades inteiras para cada satélite, e determinar assim, as coordenadas dos pontos

se todas as ambiguidades inteiras foram determinadas, a solução do vetor é do tipo fixa.

se as ambiguidades forem determinadas apenas para um grupo de satélites (acima de 50%), é considerada uma solução parcial.

um vetor com solução tipo float indica que menos de 50% das ambiguidades inteiras foram determinadas, sendo, em muitos casos, pobres em qualidade

3. ANÁLISE DOS RESULTADOS

Programas também indicam o status da posição:

- RAW (bruto)

- Processed

- Adjusted


Procedimentos estatísticos para o ajustamento das observações partem do pressuposto que os erros inerentes ao posicionamento por GPS tem natureza aleatória e que a frequencia com que ocorrem segue um distribuição normal

Em termos de procedimentos matemáticos/estatísticos, temos:

- Erro Circular Provável (CEP)

- Erro Médio Quadrático (RMS)


Núm

ero

de o

bser

vaçõ

es

PosiçãoMédia( = posição atual)

- Erro Circular Provável (CEP)

É usado em situações de posicionamento estático, especialmente para o ponto-base

Fornece a precisão para posicionamentos horizontais Para posicionamentos 3D, o termo é denominado de Erro Esférico

Provável (SEP)


Circular Error Probable (CEP)

- Erro Médio Quadrático (RMS)

É aproximadamente (numericamente) igual ao Desvio Padrão Sua magnitude indica a distribuição das amostras em um gráfico

normal

Um pequeno RMS indica uma distribuição mais “estreita” (mais pontos próximos à média, à posição real

Por outro lado um grande RMS indica uma distribuição mais “larga” (mais pontos distantes da média)



GNSS: Planejamento e Processamento dos Dados e Análise da Qualidade dos Resultados




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