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Universidade Federal da Bahia - Escola Politécnica Mestrado em Engenharia Ambiental Urbana

Universidade Federal da Bahia - Escola Politécnica Mestrado em Engenharia Ambiental Urbana Laboratório de Geomensura Theodoro Sampaio - www.geodesia.ufba.br. ENG128 e ENGA50 TOPOGRAFIA Noções de Geodésia / GPS Prof. Artur Caldas Brandão - acaldas@ufba.br Salvador - 2008.

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  1. Universidade Federal da Bahia - Escola Politécnica Mestrado em Engenharia Ambiental Urbana Laboratório de Geomensura Theodoro Sampaio - www.geodesia.ufba.br ENG128 e ENGA50 TOPOGRAFIA Noções de Geodésia / GPS Prof. Artur Caldas Brandão - acaldas@ufba.br Salvador - 2008

  2. Universidade Federal da Bahia - Escola Politécnica Mestrado em Engenharia Ambiental Urbana Laboratório de Geomensura Theodoro Sampaio - www.geodesia.ufba.br Prof. Artur Caldas Brandão Conteúdo Geodesia Sistemas de referência geodésica - forma da terra, coordenadas geodésicas Redes de referência geodésica - datum planimétrico, datum altimétrico Sistema Geodésico Brasileiro Cartografia Sistemas de projeções cartográficas, mapeamento georreferenciado, incerteza posicional, atualização cartográfica Posicionamento por satélites (GPS) Características Sistema GPS Métodos de medição GPS de navegação GPS tpográfico / geodésico

  3. Prof. Artur Caldas Brandão UFBA – Escola Politécnica – Laboratório de Geomensura – www.geodesia.ufba.br Geotecnologias Engenharia de Geodésia Agrimensura – sacerdotes egípcios (5000 a.C.) Ajustamento por Mínimos Quadrados – 1794 – Gauss –triangulação geodésica de Hannover Estação Total Teodolito (sec. XVIII) GPS Laser Scanner

  4. Universidade Federal da Bahia - Escola Politécnica LABGEO - Laboratório de Geomensura Theodoro Sampaio – www.geodesia.ufba.br Prof. Artur Caldas Brandão Sistema de Referência Geodésica Forma da terra Modelo plano Modelo esférico Modelo elipsóidico

  5. Universidade Federal da Bahia - Escola Politécnica LABGEO - Laboratório de Geomensura Theodoro Sampaio – www.geodesia.ufba.br Prof. Artur Caldas Brandão Forma da Terra - histórico - concepção esférica Pitágoras (580 - 500 aC) concepção filosófica - Terra esférica - sólido regular perfeito Aristóteles (384 - 322 aC) mensiona dimensão da Terra esférica: C 63000km a 84000km - não indica o método Archimedes (~250 aC) mensiona dimensão da Terra esférica: C 47000km a 63000km - não indica o método Eratosthenes (235 - 195 aC) medição da circunferência terrestre: C 39400km a 52500km Poseidonius (~100 aC) - C 35000km - observações astronômicas Ptolomeu (100 - 178 dC) - pai da cartografia - grande influência na Europa C 28350km (R 4512km) I-Hsing (724 dC) - C 56700km (R 9024km) - observações astronômicas Al Mamum (820 dC) - C 39986km (R 6363km)

  6. Universidade Federal da Bahia - Escola Politécnica LABGEO - Laboratório de Geomensura Theodoro Sampaio – www.geodesia.ufba.br Prof. Artur Caldas Brandão Forma da Terra - histórico - concepção esférica Eratosthenes (235 - 195 aC) medição da circunferência terrestre: C 39400km a 52500km http://paginas.terra.com.br/arte/fisiklain/Diapositivo5.jpg http://www.iep.uminho.pt/aac/hsi/a2002/trigo/IMAGES/eratierra.gif

  7. Universidade Federal da Bahia - Escola Politécnica LABGEO - Laboratório de Geomensura Theodoro Sampaio – www.geodesia.ufba.br Prof. Artur Caldas Brandão Forma da Terra - histórico - concepção elipsóidica 1620 Snellius - medição de arco de meridiano - triangulação geodésica 1600 - 1700 Cassini - achatamento equatorial Newton - achatamento polar 1730 Academia de Paris - medição de arco de meridiano próximo do equador (Peru / Equador) R=6376,45km próximo do pólo (Suécia / Finlandia) R=6355,88km Hayford (1909) :raio equatorial - a=6378388m ; raio polar - b=6356919m SAD-69 (1967) : raio equatorial - a=6378160m ; raio polar - b=6356774,719m

  8. Prof. Artur Caldas Brandão – UFBA - Escola Politécnica – Laboratório de Geomensura - www.geodesia.ufba.br Coordenadas geodésicas espaciais no elipsóide j – latitude geodésica (graus) l – longitude geodésica (graus) h – altitude elipsoidal (metros)

  9. Prof. Artur Caldas Brandão UFBA – Escola Politécnica – Laboratório de Geomensura – www.geodesia.ufba.br Sistema de coordenadas geocêntricas no elipsóide X, Y, Z Coordenadas cartesianas espaciais Origem – centro de massa da Terra Eixos X e Y - plano equatorial Eixo Z - coincide com eixo de rotação Eixo X - passa no meridiano de Greenwich Coordenadas em metros

  10. Prof. Artur Caldas Brandão UFBA - Escola Politécnica – Laboratório de Geomensura - www.geodesia.ufba.br DATUM WGS-84 SAD-69 a 6.378.137,000m 6.378.160,000m b 6.356.752,310m 6.356.774,719m f=(a-b)/a 1/298,257m 1/298,25m b a • Cada país ou região, adota um datum geodésico • O SGB adota o SAD-69 (South American Datum of 1969) - topocêntrico - e o SIRGAS - geocêntrico - 2004 • O sistema GPS adota o sistema de referência global, denominado “World Geodetic System de 1984” (WGS-84

  11. Prof. Artur Caldas Brandão UFBA – Escola Politécnica – Laboratório de Geomensura – www.geodesia.ufba.br

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  13. Prof. Artur Caldas Brandão UFBA – Escola Politécnica – Laboratório de Geomensura – www.geodesia.ufba.br Coordenadas plano-retangulares no sistema UTM Marco geodésico MR-00139 (Politécnica/UFBA)

  14. Universidade Federal da Bahia - Escola Politécnica LABGEO - Laboratório de Geomensura Theodoro Sampaio – www.geodesia.ufba.br Prof. Artur Caldas Brandão Sistema Geodésico Brasileiro Antigo Datum altimétrico em Imbituba-SC Datum planimétrico em Córrego Alegre Elipsóide de Hayford a=6378388m b=6356919m Atual - topocêntrico Datum altimétrico em Imbituba-SC Datum planimétrico em Chuá Elipsóide SAD-69 a=6378160m b=6356774,719m Atual – SIRGAS (2000) - geocêntrico

  15. Universidade Federal da Bahia - Escola Politécnica LABGEO - Laboratório de Geomensura Theodoro Sampaio – www.geodesia.ufba.br Prof. Artur Caldas Brandão

  16. Prof. Artur Caldas Brandão UFBA - Escola Politécnica – Laboratório de Geomensura - www.geodesia.ufba.br Torre BILBY para medição geodésica FONTE: < http:// www.geod.rncan.gc.ca/index_e/geodesy_e/ >

  17. Universidade Federal da Bahia - Escola Politécnica LABGEO - Laboratório de Geomensura Theodoro Sampaio – www.geodesia.ufba.br Prof. Artur Caldas Brandão

  18. Universidade Federal da Bahia - Escola Politécnica LABGEO - Laboratório de Geomensura Theodoro Sampaio – www.geodesia.ufba.br Prof. Artur Caldas Brandão

  19. GPS APLICADO AO GERENCIAMENTO DE IMÓVEIS RURAIS Prof. Artur Caldas Brandão - Prof. José Edilton de Andrade Moura Universidade Federal da Bahia - Escola Politécnica - Laboratório de Geomensura

  20. Universidade Federal da Bahia - Escola Politécnica LABGEO - Laboratório de Geomensura Theodoro Sampaio – www.geodesia.ufba.br Prof. Artur Caldas Brandão Portugal Rede geodésica 1ª ordem Precisão planimétrica: +/- 3cm Precisão altimétrica: +/- 3cm

  21. Prof. Artur Caldas Brandão UFBA – Escola Politécnica – Laboratório de Geomensura – www.geodesia.ufba.br Projeções cartográficas Problema básico da cartografia: transformar superfície curva superfície de referência esfera - elipsóide Superfície plana superfície de projeção cilindro - cone - plano DISTORÇÕES OS SISTEMAS DE PROJEÇÕES CARTOGRÁFICAS PODEM SER: EQUIVALENTE - mantém a área CONFORME - mantém a forma AFILÁTICO - distorções na forma e na área

  22. A mais velha Carta conhecidaCatal Hjük, Anatólia, ~6300 a.C. Prof. Artur Caldas Brandão UFBA – Escola Politécnica – Laboratório de Geomensura – www.geodesia.ufba.br

  23. Prof. Artur Caldas Brandão UFBA – Escola Politécnica – Laboratório de Geomensura – www.geodesia.ufba.br

  24. Prof. Artur Caldas Brandão UFBA – Escola Politécnica – Laboratório de Geomensura – www.geodesia.ufba.br Como representar a Terra “esférica”, em mapas planos? Adotar uma superfície de referência (elipsóide) Relação matemática permite transformar a superfície de referência para torná-la plana Estabelecer um sistema de coordenadas plano

  25. Prof. Artur Caldas Brandão UFBA – Escola Politécnica – Laboratório de Geomensura – www.geodesia.ufba.br Projeções cartográficas

  26. Prof. Artur Caldas Brandão UFBA – Escola Politécnica – Laboratório de Geomensura – www.geodesia.ufba.br

  27. Prof. Artur Caldas Brandão UFBA - Escola Politécnica – Laboratório de Geomensura - www.geodesia.ufba.br Mapa Salvador – escala original 1/2000 Sistema geodésico: Córrego Alegre / Hayford Sistema geodésico: SAD-69

  28. Prof. Artur Caldas Brandão UFBA – Escola Politécnica – Laboratório de Geomensura – www.geodesia.ufba.br

  29. Prof. Artur Caldas Brandão UFBA – Escola Politécnica – Laboratório de Geomensura – www.geodesia.ufba.br Diferença entre coordenadas de elemento cartográfico nos dois referenciais : SAD 69 e WGS 84 (SIRGAS)

  30. Prof. Artur Caldas Brandão UFBA – Escola Politécnica – Laboratório de Geomensura – www.geodesia.ufba.br Diferença entre SAD-69 e SIRGAS

  31. Prof. Artur Caldas Brandão UFBA – Escola Politécnica – Laboratório de Geomensura – www.geodesia.ufba.br Sistema de projeção UTM

  32. Universidade Federal da Bahia - Escola Politécnica LABGEO - Laboratório de Geomensura Theodoro Sampaio – www.geodesia.ufba.br Prof. Artur Caldas Brandão

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  34. Prof. Artur Caldas Brandão UFBA - Escola Politécnica – Laboratório de Geomensura - www.geodesia.ufba.br Projeção UTM Sp>Se Sp<Se Sp<Se Sp>Se Fator linear de escala K = Sp / Se Sp: comprimento no plano UTM Se: comprimento no elipsóide Convergência meridiana Fórmula aproximada  =  * sen() ; = o- 

  35. Prof. Artur Caldas Brandão UFBA – Escola Politécnica – Laboratório de Geomensura – www.geodesia.ufba.br

  36. Prof. Artur Caldas Brandão UFBA – Escola Politécnica – Laboratório de Geomensura – www.geodesia.ufba.br Como se localizar em qualquer ponto do planeta? Antigo problema! GPS – solução atual – tem limitações

  37. Geoprocessamento Prof. Artur Caldas Brandão UFBA – Escola Politécnica – Laboratório de Geomensura – www.geodesia.ufba.br Geodésia Geodésia Espacial Posicionamento por Satélites O início ... 04/10/1957 - SPUTNIK I (primeiro satélite artificial - URSS) TIPOS DE SATÉLITES ARTIFICIAIS: de comunicações meteorológicos estações espaciais imageadores geodésicos / posicionamentos

  38. Prof. Artur Caldas Brandão UFBA – Escola Politécnica – Laboratório de Geomensura – www.geodesia.ufba.br SISTEMAS DE NAVEGAÇÃO NNSS-TRANSIT: marinha USA - desativado NAVSTAR-GPS: USA - em operação BEIDOU: China em operação na China geoestacionário GALILEO: EU – em desenvolvimento teste em 2006 GLONASS: Rússia - em operação

  39. Prof. Artur Caldas Brandão UFBA – Escola Politécnica – Laboratório de Geomensura – www.geodesia.ufba.br Sobre o GPS ...

  40. Prof. Artur Caldas Brandão UFBA – Escola Politécnica – Laboratório de Geomensura – www.geodesia.ufba.br HISTÓRICO do GPS: 1973 - primeiros estudos 1978 - lançamento dos três primeiros satélite SET/1994 - pleno funcionamento do sistema

  41. Prof. Artur Caldas Brandão UFBA – Escola Politécnica – Laboratório de Geomensura – www.geodesia.ufba.br Posicionamento absoluto

  42. Prof. Artur Caldas Brandão UFBA – Escola Politécnica – Laboratório de Geomensura – www.geodesia.ufba.br Medição GPS Pseudo-distância – código Fase da portadora

  43. Prof. Artur Caldas Brandão UFBA - Escola Politécnica – Laboratório de Geomensura - www.geodesia.ufba.br Segmento Espacial constituído pelos satélites GPS: 21 satélites em operação + 3 satélites reserva (no mínimo) 6 planos orbitais com 4 satélites cada, sendo i=54o44’ altitude da órbita com aproximadamente 20000 km órbitas aproximadamente circulares período de revolução de 12h siderais

  44. Prof. Artur Caldas Brandão UFBA - Escola Politécnica – Laboratório de Geomensura - www.geodesia.ufba.br Segmento Espacial constituído pelos satélites GPS, com as seguintes funções: • manter uma escala de tempo bastante precisa; • emitir dois sinais ultra-estáveis em freqüência, sobre duas freqüências específicas do sistema L1 = 1575,42 MHz e L2 = 1227,60 MHz ; • receber e armazenar informações provenientes do segmento de controle; • efetuar manobras orbitais; • efetuar a bordo alguns cálculos; • retransmitir informações (mensagens ao solo).

  45. Prof. Artur Caldas Brandão UFBA - Escola Politécnica – Laboratório de Geomensura - www.geodesia.ufba.br COLORADO SPRINGS KWAJALEIN (Centro Operacional) HAWAII ASCENCION DIEGO GARCIA Segmento de Controle Função: operacionalizar o sistema (“Defense Mapping Agency - DMA”) É constituído por 5 estações de controle terrestre, que: • registram os sinais GPS; • efetuam medidas meteorológicas e enviam os dados para a estação principal que processa os dados e os transmite para as estações de transmissão

  46. Prof. Artur Caldas Brandão UFBA - Escola Politécnica – Laboratório de Geomensura - www.geodesia.ufba.br Segmento do Usuário Compreende o conjunto de usuários civis e militares do sistema GPS, incluindo : • Receptores • Algoritmos • Softwares • Técnicas de posicionamento

  47. Prof. Artur Caldas Brandão UFBA - Escola Politécnica – Laboratório de Geomensura - www.geodesia.ufba.br Estrutura do sinal GPS Duas freqüências portadoras • L1 - 1575,42 MHz • L2 - 1227,60 MHz Duas modulações Dois códigos • C/A (Coarse Acquisition Code): Código civil em L1 • P (Precise Code): Código de uso restrito Y : código P criptografado - uso militar em L1 e L2

  48. Prof. Artur Caldas Brandão UFBA - Escola Politécnica – Laboratório de Geomensura - www.geodesia.ufba.br Tipos de Receptores GPS Topográfico Navegação GIS Geodésico

  49. Prof. Artur Caldas Brandão UFBA – Escola Politécnica – Laboratório de Geomensura – www.geodesia.ufba.br Precisão posicional do GPS absoluto até 02/05/2000: +/- 100m (planimétrico) e +/- 150m (altimétrico) após 02/05/2000: +/- 10m (planimétrico) e +/- 15m (altimétrico)

  50. Prof. Artur Caldas Brandão UFBA – Escola Politécnica – Laboratório de Geomensura – www.geodesia.ufba.br

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