DIOGO S. PENAENGENHEIRO AGRONOMO E
TECNÓLOGO EM GEOPROCESSAMENTO
Goiânia, maio de 2011.
UNIVERSIDADE FEDERAL DE GOIÁS
TOPOGRAFIA E GEOPROCESSAMENTO
Disciplina:
UNIVERSIDADE FEDERAL DE GOIÁS
Aula 01:
GNSS: Planejamento e Processamento dos Dados e Análise da Qualidade dos Resultados
DIOGO S. PENAENGENHEIRO AGRONOMO E
TECNÓLOGO EM GEOPROCESSAMENTO
Goiânia, maio de 2011.
1. INTRODUÇÃO
A importância do planejamento na:
Cartografia
Topografia
Geoprocessamento
• Influencia no sucesso da missão
• Tempo X Dinheiro
Etapas do planejamento:
1. busca por material cartográfico de apoio/base
2. detalhes técnicos
3. detalhes de campo
2. PLANEJAMENTO
2. PLANEJAMENTO
Etapas do planejamento:
1. busca por material cartográfico de apoio/base
- 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
Etapas do planejamento:
1. busca por material cartográfico de apoio/base
2. detalhes técnicos
- 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?
Etapas do planejamento:
1. busca por material cartográfico de apoio/base
2. detalhes técnicos
3. detalhes de campo
- locomoção (terreno)- acesso
2. PLANEJAMENTO
Etapas do planejamento:
1. busca por material cartográfico de apoio/base
2. detalhes técnicos
3. detalhes de campo
Softwares de planejamento:
- informar quais melhores horários de acordo com a época (até 90 dias antes)- Ex.:
2. PLANEJAMENTO
Etapas do 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
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
COMBINAÇÕES DAS OBSERVÁVEIS GPS ENTRE DIFERENTES ESTAÇÃO:
• 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
COMBINAÇÕES DAS OBSERVÁVEIS GPS ENTRE DIFERENTES ESTAÇÃO:
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
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
3. ANÁLISE DOS RESULTADOS
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)
3. ANÁLISE DOS RESULTADOS
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)
3. ANÁLISE DOS RESULTADOS
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)
3. ANÁLISE DOS RESULTADOS