1 / 137

UNIVERSIDADE FEDERAL DE SÃO CARLOS NÚCLEO DE GEOPROCESSAMENTO

UNIVERSIDADE FEDERAL DE SÃO CARLOS NÚCLEO DE GEOPROCESSAMENTO. SISTEMAS DE REFERÊNCIA e CARTOGRAFIA. Ngeo. SISTEMAS DE REFERÊNCIA. SISTEMAS DE REFERÊNCIA: Utilizados para definir a posição de entes na superfície da Terra ou no espaço.

hoyt-jarvis
Download Presentation

UNIVERSIDADE FEDERAL DE SÃO CARLOS NÚCLEO DE GEOPROCESSAMENTO

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. UNIVERSIDADE FEDERAL DE SÃO CARLOS NÚCLEO DE GEOPROCESSAMENTO SISTEMAS DE REFERÊNCIA e CARTOGRAFIA Ngeo

  2. SISTEMAS DE REFERÊNCIA

  3. SISTEMAS DE REFERÊNCIA: Utilizados para definir a posição de entes na superfície da Terra ou no espaço. Na superfície da Terra são utilizados os Sistemas de Referência Terrestres ou Geodésicos, associados a superfícies que mais se aproximam da forma da Terra. BRASIL: Sistema Geodésico Brasileiro – SGB mais de 6.000 pontos distribuídos por todo o território brasileiro, incluindo rede ativa e rede passiva.

  4. Geóide versus Elipsóide • Geóide - Superfície de mesmo potencial gravitacional (equipotencial) melhor adaptada ao nível médio do mar. • Elipsóide • Modelo matemático que define a superfície da Terra.

  5. Geóide versus Elipsóide Elipsóide Geóide

  6. Elementos da elipse a= semi-eixo maiorb= semi-eixo menor f = achatamento = (a-b)/a • Parâmetros mais freqüentes: “a” e “1/f” b Semi- eixo menor a Semi- eixo maior

  7. Semi-eixo maior Elipse 3D: um Elipsóide • Elipse rotacionada em torno do semi-eixo menor (polar) para obter um elipsóide 3D • Semi-eixo maior: eixo equatorial Semi-eixo menor

  8. SISTEMAS DE COORDENADAS UTILIZADOS EM GEODÉSIA CARTESIANAS: X, Y, Z GEODÉSICAS (OU ELIPSOIDAIS): Latitude = φ Longitude = λ Altitude Elipsoidal ou geométrica = h ou Altitude Ortométrica = H PLANAS (UTM) Norte = N Este = E

  9. Sistema Earth-Centered, Earth Fixed ECEF Z Z = Eixo Polar médio • Centro de massa da Terra Y X = Meridiano de origem Eixo X no plano do Equador Y = Longitude 90º E Eixo Y no plano do Equador X

  10. Coordenadas Cartesianas e Geodésicas P Z Coord. Ponto “P” X, Y, Z ou Lat, Long, Alt Elips. Meridiano de Greenwich h Elipsóide de Referência z Z  y X Y  x Y X Meridiano em “P”

  11. Superfícies de trabalho • Um Datum é definido através de 8 elementos: • Posição da rede (3 elementos) • Orientação da rede (3 elementos) • Parâmetros do elipsóide (2 elementos) Elipsóide Norteamericano América do Norte Elipsóide Sulamericano América do Sul Geóide Na definição de “Datum(s)” (Data) locais é mais desejável um ajustamento regional que um global

  12. Datum Um ponto pode ter diferentes coordenadas, dependendo do Datum usado x

  13. ELIPSÓIDES NO BRASIL

  14. O Elipsóide de Hayford foi adotado em: • CÓRREGO ALEGRE (MG) • LA CANOA (Venezuela) (PSAD/56) • ASTRO CHUÁ (MG) ATUALMENTE (CONCOMITANTE COM O SIRGAS ATÉ 2015) Datum Horizontal = CHUÁ (MG) Elipsóide = SAD/69 – (SOUTH AMERICAN DATUM OF 1969)

  15. PARÂMETROS DO SAD/69 (Datum CHUÁ) • Elipsóide Internacional de 1967 – UGGI 67 •  = 19o45’41,6527” S • = 48o06’04,0639” W N = 0 • AG = 271o30’04,05” (Chuá – Uberaba) • a = 6.378.160,00 • f = 1/298,25 • H = 763,28 m

  16. VÉRTICE CHUÁ – SAD/69

  17. VÉRTICE CHUÁ – SAD/69

  18. Z (WGS) X (WGS) SAD-69 vs. WGS-84 Z (SAD) Y (WGS) Y (SAD) X (SAD) SAD-69 --> WGS-84 (IBGE): TX= -66,87 m TY= 4,37 m TZ= -38,52 m

  19. WORLD GEODETIC SYSTEM 1984 WGS/84 Utilizado pelo Sistema de Posicionamento Global - GPS Elipsóide: GRS-80 Modelo gravitacional EGM96 (G873) Achatamento f = 1/298,257223563 Semi-eixo maior a = 6.378.137 m Origem: Centro de massa da Terra

  20. SISTEMA DE REFERÊNCIA GEOCÊNTRICO PARA AS AMÉRICAS SIRGAS Sistema Geodésico de Referência: Sistema de Referência Internacional – ITRS Fig. Geométrica p/ Terra: Elipsóide do Sistema Geodésico de Referência de 1980 – GRS80 Semi-eixo maior a = 6.378.137 m Achatamento f = 1/298,257222101 Origem: Centro de massa da Terra Orientação: Pólos e meridiano de referência consistentes em ± 0,005” com as direções definidas pelo BIH em 1984,0

  21. SISTEMA DE REFERÊNCIA GEOCÊNTRICO PARA AS AMÉRICAS - SIRGAS Estações de Referência: 21 estações da rede continental SIRGAS 2000 estabelecidas no Brasil (v. IBGE) Época de referência das coordenadas: 2000,4 Velocidade das estações: para altas precisões considerar variações provocadas pelos deslocamentos da placa tectônica da América do Sul (v. www.ibge.gov.br/sirgas)

  22. PRINCIPAIS PARÂMETROS DO GRS80 GEODETIC REFERENCE SYSTEM 1980, adotado pela Associação Geodésica Internacional (IAG) em 1979 Raio equatorial da Terra a = 6.378.137 m Constante gravitacional geocêntrica (incluindo a atmosfera) GM = 3986005.188 m3s-2 Fator de forma dinâmico (excluindo marés permanentes) J2 = 108263.10-8 Velocidade angular da Terra w = 7292115.10-11 rad s-1

  23. PRINCIPAIS PARÂMETROS DO GRS80 Parâmetros Geométricos derivados: Semi-eixo menor (raio polar) b = 6.356.752,3141m Primeira excentricidade e2 = 0,00669438002290 Achatamento f = 1:298,257222101 Raio médio R1= 6.371.008,7714 m Raio da esfera com mesma superfície R2 = 6.371.007,1810 m Raio da esfera com mesmo volume R3 = 6.371.000,7900 m

  24. PRINCIPAIS PARÂMETROS DO GRS80 Parâmetros físicos derivados: Potencial normal ao elipsóide U0 = 62.636.860,850 m2s-2 Gravidade normal no Equador ge = 9,7803267715 m s-2 Gravidade normal nos Polos gP = 9,8321863685 m s-2

  25. EVOLUÇÃO DOS SISTEMAS DE REFERÊNCIA UTILIZADOS NO BRASIL Sistema Clássico: Datum astro-geodésico horizontal (DGH) Escolha de um elipsóide e ajustamento (topocêntico) Densificação da rede: triangulação poligonação trilateração Rede altimétrica independente

  26. EVOLUÇÃO DOS SISTEMAS DE ….. ERA ESPACIAL: (semelhante ao clássico: definição e materialização) Sistemas geocêntricos que consideram: - campo gravitacional da Terra - constantes físicas: raio equatorial, constante gravitacional geocêntrica (com ou sem atmosfera), achatamento terrestre e velocidade de rotação da Terra - uso de satélites artificiais para definição de coordenadas na superfície da Terra. - materialização através de redes geodésicas - Uso de técnicas do VLBI, SLR, LLR,GPS, DORIS - Coordenadas espaciais e temporais

  27. EVOLUÇÃO DOS SISTEMAS DE ….. CÓRREGO ALEGRE: - baseado em determinações astronômicas - iniciado na triangulação em Santa Catarina e levado para o planalto devido à tendência de desvio da vertical para leste na região. - Datum horizontal: vértice Córrego Alegre - Superfície de referência: Elipsóide Hayford 1924 - semi-eixo maior a = 6.378.388 m - achatamento f = 1/297

  28. EVOLUÇÃO DOS SISTEMAS DE ….. CÓRREGO ALEGRE: - Latitude φ = 19o 50’14”,91 S - Longitude λ = 48o 57’41”,98 W - Altitude ortométrica H = 683,81 m - Ondulação geoidal N = 0 - Desvio da vertical = 0 Obs. A maior parte da cartografia disponível até o presente é referenciada a este Datum

  29. EVOLUÇÃO DOS SISTEMAS DE ….. Estudo do geóide na região do datum Córrego Alegre com determinação de 2113 estações gravimétricas para definição de um novo datum • ASTRO DATUM CHUÁ (provisório): • Origem: vértice Chuá • elipsóide de referência : HAYFORD • Ondulação geoidal N = 0 • Não considerou o desvio da vertical • Coordenadas ajustadas para o novo datum • Sistema topocêntrico

  30. EVOLUÇÃO DOS SISTEMAS DE ….. • SOUTH AMERICAN DATUM 1969 – SAD69 • Sistema topocêntrico • Adotado oficialmente em 1979 • Estabelecimento de novas redes usando a técnica de triangulação ligando a rede da Venezuela à rede brasileira • Ajuste e processamento em 10 blocos separados (técnica piece-meal). Conseqüência: graves distorções geométricas em escala e orientação da rede. • Diversidade de instrumentos e métodos. • - Primeiro ajuste na década de 1960 com 1285 estações.

  31. EVOLUÇÃO DOS SISTEMAS DE ….. • Parâmetros: • Datum horizontal: Vértice CHUÁ • Elipsóide de referência: Internacional de 1967 (UGGI 67) • Coordenadas geodésicas: • - Latitude φ = 19o 45’41”,6527 S • - Longitude λ = 48o 06’04”,0639 W • - Altitude ortométrica H = 763,28 m • - Ondulação geoidal N = 0 • - Azimute (Chuá-Uberaba) = 271o30’04”,05

  32. EVOLUÇÃO DOS SISTEMAS DE ….. SOUTH AMERICAN DATUM 1969 – SAD69 – Realização 1996 • - Ajustamento da RGB simultâneamente utilizando a técnica Helmert Blocking – Sistema GHOST (usado no Canadá para ajustamento do NAD-83) – 4759 estações • - Ajustamento utilizando pontos da rede clássica revisitados com a técnica GPS e Doppler • Análise estatística completa usando o erro absoluto das coordenadas mapeados através dos desvios padrão e elipse de erros. • Fornecimento pelo IBGE (após ajustamento) do desvio padrão das coordenadas

  33. EVOLUÇÃO DOS SISTEMAS DE ….. SOUTH AMERICAN DATUM 1969 – SAD69 – Realização 1996 • - O reajustamento da rede geodésica causou mudança nas coordenadas das estações devido ao impacto da inclusão de novas observações e metodologia de ajustamento mais rigorosa. • Devido às distorções as diferenças não têm comportamento sistemático nem homogêneo. • Diferenças de até 15 metros entre as coordenadas referenciadas ao SAD/69 original e o SAD/69 realização 96

  34. EVOLUÇÃO DOS SISTEMAS DE ….. SOUTH AMERICAN DATUM 1969 – SAD69 – Realização 1996 Obs. Padrão de Exatidão Cartográfica PEC = 0,2mm

  35. WORLD GEODETIC SYSTEM 1984 - WGS84 • Necessidade de elipsóide geocêntrico • 4 versões do Sistema de Referência WGS84 estabelecidos pelo DoD desde 1960 • Referência para as efemérides operacionais do GPS • Inicialmente fornecia precisão métrica (Transit – NSWC 9Z-2) • Rede de referência para o WGS84 implantada em 1987 • Primeiro refinamento WGS84 G730 (época de ref. = 1994,0) • Segundo refinamento WGS84 G873 (época de ref. = 1997,0)

  36. SISTEMA DE REFERÊNCIA GEOCÊNTRICO PARA A AMÉRICA DO SUL - SIRGAS • Necessidade de um sistema geocêntrico para utilizar as precisões fornecidas pelo GPS • Novo componente das coordenadas: o tempo • Coordenadas definidas em associação com velocidades e referidas a uma determinada época. • O SIRGAS utiliza parâmentros idênticos ao utilizado pelo GPS (GRS80) com pequena diferença apenas no achatamento desprezível para fins práticos.

  37. INTERNATIONAL TERRESTRIAL REFERENCE FRAME - ITRFyy • Criação em 1988 do IERS (International Earth Rotation Service • ITRS (International Terrestrial Reference System) com propósito de estudo dos: • - movimento de rotação terrestre, • - movimento de placas tectônicas continentais e • - monitoramento do nível médio dos mares A materialização do ITRS é dada pelo ITRFyy (IERS Terrestrial Reference Frame referido ao ano yy). A cada ano uma nova solução composta por coordenadas e velocidades para as estações que compõem a rede

  38. PARÂMETROS DE TRANSFORMAÇÃO ENTRE SISTEMAS SAD 69 (1) PARA SIRGAS 2000 (2): a1 =6.378.160 f1 = 1/298,25 a2 =6.378.137 f2 = 1/298,257222101 X = -67,35 m Y = +3,88 m Z = -38,32 m

  39. PARÂMETROS DE TRANSFORMAÇÃO ENTRE SISTEMAS SIRGAS 2000 (1) PARA SAD 69 (2) a1 =6.378.137 f1 = 1/298,257222101 a2 =6.378.160 m f2 = 1/298,25 ΔX = +67,35 m ΔY = -3,88 m ΔZ = +38,32 m

  40. PARÂMETROS DE TRANSFORMAÇÃO ENTRE SISTEMAS WGS84 (1) PARA SAD69 (2) a1 =6.378.137 f1 = 1/298,257223563 a2 =6.378.160 m f2 = 1/298,25 ΔX = +66,87 m ± 0,43 m ΔY = -4,37 m ± 0,44 m ΔZ = +38,52 m ± 0,40 m

  41. PARÂMETROS DE TRANSFORMAÇÃO ENTRE SISTEMAS CÓRREGO ALEGRE (1) PARA SAD69 (2) a1 =6.378.388 f1 = 1/297 a2 =6.378.160 m f2 = 1/298,25 ΔX = -138,70 m ΔY = +164,40 m ΔZ = -34,40 m

  42. REDES DE REFERÊNCIA Rede Fundamental de Triangulação • Redes GPS do Estado de São Paulo • 24 estações • ligadas ao vértice Chuá (SAD/69) • integração ao Sistema Geodésico Brasileiro

  43. REDE GPS DO ESTADO DE SÃO PAULO

  44. VÉRTICE CHUA – SAD/69

  45. REDE BRASILEIRA DE MONITORAMENTO • CONTÍNUO – RBMC • Referenciadas ao SGB • 12 estações em operação contínua (Sistema Ativo) • possibilidade de usar a rede mundial • precisão do modo relativo com 1 receptor • receptor de 2 freqüências até 500 km • dados do IBGE on-line internet

  46. REDE BRASILEIRA DE MONITORAMENTO CONTÍNUO

  47. REDE ALTIMÉTRICA - Iniciada em 13 de Outubro de 1945 (RN 1-A localizada no Distrito de Cocal, Município de Urussanga, Santa Catarina) -Conexão com a Estação Maregráfica de Torres, RS, em dezembro de 1946. (rede c/ + de 30.000 km em 1958) - Substituição do Datum Vertical de Torres pelo Datum Vertical de Imbituba em 1958 - Rede de nivelamento atinge o Acre e o Amazonas em 1970

  48. DIFERENÇAS ENTRE IMBITUBA E OS DEMAIS MARÉGRAFOS DO BRASIL TORRES (1919) – IMBITUBA (1958) ≠ 0,058m RIO DE JANEIRO = – 0,12 m SALVADOR = + 0,01 m RECIFE = + 0,14 m FORTALEZA = + 0,24m

More Related