Doutorado 2000

A DETERMINAÇÃO DE UM MODELO GEOIDAL DE PRECISÃO PARA O URUGUAI
Walter Humberto Subiza Piña

Orientador: Prof. Dr. Camil Gemael e Prof. Nelsi Cogo de Sá

Resumo
Neste trabalho são apresentados os dados, a metodologia e os resultados do cálculo de um modelo geoidal de alta precisão e resolução para o Uruguai, denominado de Projeto UruGeoide 2000. Pode-se descrever o trabalho apresentado no texto, nas seguintes linhas gerais: O objetivo do projeto, é calcular um modelo geoidal de alta precisão e resolução para a área, situada entre os paralelos -30º e -35º e os meridianos 301,5º e 307º (-58,5 e -53). A finalidade do modelo é fornecer uma transformação acurada, entre as altitudes ortométrica e elipsoidal e também servir de base para estudos na área das geociências no Uruguai. O método consiste no cálculo do geóide gravimétrico, através da fórmula de Stokes na forma esférica e com núcleo rigoroso, avaliada no domínio das freqüências via transformada rápida de Fourier unidimensional (1DFFT). A técnica principal de cálculo é a decomposição da altura geoidal (Sideris, 1991), usando uma adequada combinação de modelos geopotenciais de alto grau, anomalias gravimétricas e dados topográficos contidos em um modelo topográfico digital (MTD). A premissa da não existência de massas externas à superfície limitante (o geóide) foi contemplada com o uso de valores da gravidade, atmosfericamente corrigidos e através do segundo método de condensação topográfica de Helmert, levando em consideração o correspondente efeito indireto. Foram gerados 7 modelos geoidais, usando diversas opções que a metodologia e os programas ofereceram. Os modelos passaram por uma avaliação, baseada em dados GPS/RNs, na forma absoluta e relativa, na qual foi escolhido àquele que forneceu o melhor desempenho geral. O modelo geoidal escolhido, denominado de UruGeóide 2000, têm uma precisão absoluta de 0, 25 m, e relativa 2 ppm por km, atingindo as metas planejadas previamente no projeto.

[Fechar]
Doutorado 2000

INTERSEÇÃO ÓPTICA TRIDIMENSIONAL APLICADA À ENGENHARIA DE PRECISÃO
Carlos Aurélio Nadal

Orientador: Prof. Dr. Sílvio Rogério Correia de Freitas

Resumo
A Engenharia de Precisão é uma especialidade sugerida pela Associação Internacional de Geodesia (IAG), considerando aspectos teóricos e aplicados relacionados com a grande exigência de acurácia, técnicas de medidas, processamento de dados e modelagem associados a levantamentos cujos objetivos principais são o controle, locação, implantação e mensuração relacionados a obras e projetos de Engenharia. Este trabalho, foi inserido neste contexto, com o objetivo da obtenção de coordenadas cartesianas tridimensionais de pontos topográficos com alta precisão, através da utilização do método da interseção óptica tridimensional. O método da interseção óptica tridimensional consiste na obtenção simultânea dos cosenos diretores de duas direções espaciais, materializadas por estações totais ou teodolitos, sendo conhecida a distância entre os centros ópticos dos dois instrumentos que é utilizado como escala do levantamento, e que tem como objetivo final as coordenadas tridimensionais espaciais de um ponto objeto, o qual pode fazer parte de uma estrutura, de uma parte isolada de uma peça, etc.. Por se tratar de um método onde se utilizam observações de direções horizontais e verticais, foi efetivado um estudo dos erros observacionais e sistemáticos envolvidos nas mensurações. Com este objetivo estudaram-se os sistemas de coordenadas utilizados em Engenharia, propondo-se no trabalho a utilização de referenciais tridimensionais de referência e se possível, perfeitamente integrados aos referenciais geodésicos de alta precisão. Desenvolveu-se instrumental e metodologia, efetuando-se a parte observacional com determinações de coordenadas de pontos situados em ambientes laboratoriais. Foi ainda, efetuado um ensaio em Laboratório de Engenharia de flexão de uma viga de aço. Também desenvolveu-se experimentos com a determinação da variação térmica de laboratórios. De posse dos resultados foi possível demonstrar a eficácia do método para trabalhos em ambientes restritos, com futuro promissor no controle de estruturas de madeira, aço, concreto armado, na mensuração de produtos industriais, nas locações de máquinas, etc.

[Fechar]
Mestrado 2000

ANÁLISE DE ESTABILIDADE DE UMA REDE LOCAL GPS SITUADA NO LITORAL PARANAENSE
João Hipólito Xavier

Orientador: Profª Drª Cláudia Pereira Krueger, Prof. Anselmo Chaves Neto e Prof. Carlos Roberto Soares

Resumo
Neste trabalho é apresentado uma metodologia empregada na análise da estabilidade de uma rede local GPS, bem como os resultados, conclusões e recomendações obtidas. A região em estudo está localizada no litoral paranaense, entre os municípios de Matinhos e Pontal do Paraná. A rede implantada para realizar os testes é composta por 18 estações, sendo: 2 estações base materializadas em locais externos à região passiva de deformações e 16 estações relativas compostas de marcos e RRNN existentes na região em estudo. Foram realizadas duas campanhas GPS intercaladas de aproximadamente 6 meses. As 2 estações base PR01 e PR02 foram posicionadas em função da estação PARA, pertencente a RBMC (Rede Brasileira de Monitoramento Contínuo), e as estações relativas foram posicionadas em relação a essas duas estações bases. Na fase de processamento, as estações de referência foram processadas e ajustadas com o programa BERNESE 4.0 e as estações relativas com o programa o GEONAP-K. Os respectivos ajustamentos das duas campanhas foram analisados estatisticamente, visando a detecção de possíveis erros embutidos nas observações. Posteriormente, através do processo dos mínimos quadrados foram estimados os deslocamentos das estações relativas, e a partir de testes estatísticos adequados, foram verificadas as significâncias destes deslocamentos. Em seguida, foi realizada uma análise conjunta dos resultados obtidos com as características geológicas da região em estudo.

[Fechar]
Mestrado 2000

USO DE MONORESTITUIÇÃO DIGITAL E DTM PARA MAPEAMENTO DE UNIDADES FISIOGRÁFICAS PARA ESTUDOS DE SOLOS
Fernando Rauen Wolter

Orientador: Prof. Dr. Edson A. Mitishita

Resumo
O trabalho proposto teve por objetivo utilizar o processo de Monorestituição desenvolvido por MAKAROVIK ( 1973 ) através do software Monorestituidor Digital, MITISHITA ( 1998 ), no levantamento de solos. Devido ao fato de a Monorestituição utilizar uma fotografia aérea singular para a restituição de arquivos vetoriais, buscou-se uma alternativa para a visualização do relevo da região. Isto foi obtido através da utilização de um mapa de classes de declive e das curvas de nível, geradas através de um conjunto de pontos com coordenadas planialtimétricas. Foram utilizados no trabalho, uma fotografia aérea da região, sendo que esta continha toda área de estudo, num total de 1000 ha, do vôo Paraná-Cidade 1997; a rede de drenagem extraída da fotografia aérea; o mapa de classes de declive; curvas de nível; pontos de coordenadas conhecidas e dados de calibração de câmara. Após a retificação dos arquivos de drenagem e unidades fisiográficas foi realizada uma análise de agrupamentos para englobar unidades semelhantes segundo critérios de variáveis de drenagem e relevo. Os resultados mostraram que a utilização dos diversos tipos de informações de drenagem, relevo e informações das fotografias aéreas permitiram uma boa segmentação da paisagem, gerando 31 polígonos representantes das classes Latossolo Vermelho, Argissolo, Cambissolo e Neossolo.

[Fechar]
Doutorado 2000

O USO DO GPS NA ELABORAÇÃO DE CARTA GEOIDAL
José Milton Arana

Orientador: Prof. Dr. Camil Gemael e Prof. Dr. José Bittencourt de Andrade

Resumo
O uso do GPS na altimetria depende do conhecimento da ondulação geoidal (N). Nesta tese são mostradas as dificuldades para determinar N. Atualmente, é possível obter a ondulação do geóide , com acurácia de 0,5 m, calculada a partir de modelo geopotencial. Com objetivo de contribuir com a melhoria desse nível de acurácia, foi usado o levantamento GPS em RRNN para calcular as ondulações geoidais (diferenças entre as altitudes geométricas e as correspondentes ortométricas). Os testes experimentais foram realizados numa área teste com 48 RRNN em Maringá-PR (aproximadamente 4900 Km2). Foram geradas cartas geoidais, utilizando-se do GPS; e cartas geoidais utilizando-se dos dados anteriores associados aos modelos geopotenciais (OSU91A e EGM96).

[Fechar]
Doutorado 2000

MODELAGEM DOS EFEITOS DE RE-EMISSÃO TÉRMICA EM SATÉLITES ARTIFICIAIS
Jânia Duha

Orientador: Prof. Dr. Luiz Danilo Damasceno Ferreira e Prof. Germano Bruno Afonso

Resumo
Neste trabalho, são modeladas e analisadas as forças noite-dia e inverno-verão, componentes da força de re-emissão térmica total, para os satélites LAGEOS e GPS. São analisadas as componentes radial, transversal e normal da aceleração de re-emissão térmica em função das dimensões do satélite e de sua altitude, para um satélite-teste com dados do LAGEOS. Encontra-se uma lei de seleção que associa as dimensões do satélite e a sua altitude a força atuando no satélite e que determina quando o efeito de re-emissão térmica é máximo. Além disso, a modelagem térmica aplicada ao LAGEOS resulta em um comportamento intricado da componente along-track da aceleração, ao longo dos anos, que depende de forma fundamental da inclinação do eixo de rotação em relação as fontes de calor, neste caso, a Terra e o Sol. Este comportamento pode ser previsto a partir das equações obtidas, e portanto, comportamentos anômalos da aceleração de re-emissão térmica podem ser explicados sem que novas forças não-gravitacionais sejam introduzidas ou, forças de perturbação já conhecidas sejam remodeladas. O comportamento intrincado da aceleração along-track para o satélite LAGEOS está associado a falta de controle de atitude, que estabele uma geometria spin-órbita complexa, resultante da combinação de diversas variações cíclicas a medida que o satélite sofre translação e rotação. Por outro lado, um satélite como o GPS, que é estabilizado em três eixos, irá apresentar configurações spin-órbita muito mais simples do que o satélite LAGEOS. Os painéis e o corpo são tratados separamente e a contribuição de cada um é analisada levando-se em consideração as duas fontes principais de calor, a Terra e o Sol. Como resultado obtêm-se que os desvios orbitais estão na ordem do metro após quatro dias de integração, podendo chegar a magnitude do Y-bias conforme o valor da condutividade térmica na superfície do satélite. Para finalizar, o efeito Poynting-Robertson, associado ao efeito de re-emissão térmica, é modelado e aplicado para ambos os satélites, LAGEOS e GPS, com o objetivo de se obter uma estimativa de sua ordem de grandeza e de sua importância dentro do contexto das forças não-gravitacionais.

[Fechar]
Mestrado 2000

AVALIAÇÃO DO POSICIONAMENTO ESTÁTICO RÁPIDO PARA DISTÂNCIAS MÉDIAS
José Etanislao Gonzáles Briceño

Orientador: Profª Drª Cláudia Pereira Krueger

Resumo
No posicionamento com GPS a técnica estático rápido têm sido empregada para distâncias curtas chegando a alcançar precisões milimétricas tanto quanto a técnica estática (clássica). Existem aplicações em distâncias médias (dezenas de quilômetros) que não requerem tanta precisão, podendo ser empregada esta técnica ao invés da técnica estática (clássica), com a vantagem de se empregar menor tempo de observação. Este trabalho pretende testar a técnica estático rápido para distâncias entre 20 km e 100 km. Neste projeto foram medidas, com GPS de dupla freqüência, cinco (5) linhas de base de 20 km, 40 km, 56 km, 70 km e 96 km, entre as cidades de Curitiba e Ponta Grossa, no Estado do Paraná, Brasil; empregando tempos de observação de 2 até 4 horas e uma taxa de gravação de dados de 5 segundos. Inicialmente os dados foram processados em modo estático visando obter-se coordenadas precisas para servirem de referência para os cálculos futuros. Posteriormente, estes dados foram processados em modo estático rápido, em intervalos de 5 minutos (de 5 a 60 minutos), e também com diferentes números de satélites (de 4 a 10 satélites). As precisões obtidas estão representadas em gráficos que contém a observação, a distância da linha de base e a quantidade de satélites. Mediante a análise destes gráficos, foram apresentadas as conclusões e recomendações correspondentes.

[Fechar]
Mestrado 2000

SISTEMAS REFERENCIAIS E PROCESSOS ASSOCIADOS À INTEGRAÇÃO GPS/INS
Sandro Reginato Soares de Lima

Orientador: Prof. Dr. Sílvio Rogério Correia de Freitas e Profª. Drª. Cláudia Pereira Krueger

Resumo
Levantamentos geodésicos cinemáticos utilizam o Sistema de Posicionamento Global (GPS) como método de posicionamento de alta precisão, por meio de GPS Diferencial (DGPS) ou Cinemático em Tempo Real (RTK), aproveitando-se da disponibilidade global do sistema e da estabilidade nos resultados durante longos períodos (horas) de levantamento. Porém, os sinais dos satélites sofrem influências do meio de propagação (atmosfera) e podem ser atenuados ou obstruídos por construções ou áreas de floresta. Um Sistema de Navegação (INS) utiliza instrumentos baseados em sensores inerciais (acelerômetros e giroscópios) para determinar o posicionamento e a orientação espacial (atitude). O INS faz medições que levam em conta a dinâmica (forças e acelerações) do veículo que contém a plataforma, não dependendo de sinais externos e, por isso, é chamado sistema auto-contido. Este sistema apresenta bom desempenho em pequenos períodos de tempo (segundos), mas acumula erros de um modo ilimitado ao longo do levantamento e, por isso, necessita de procedimentos especiais para eliminar ou reduzir tais erros. Desta forma, uma solução combinada entre GPS e INS permite contornar deficiências e aumentar a produtividade dos levantamentos geodésicos, sendo que os algoritmos mais comuns para a integração GPS/INS são baseados no modelo do filtro de Kalman. A combinação GPS/INS se apresenta como solução para problemas fundamentais em gravimetria inercial, fotogrametria e sensoriamento remoto, utilizando-se vários tipos de instrumentos GPS e plataformas INS (analítica e estabilizada), com graus tecnológicos diferentes. A qualidade das observações deve ser o fator principal de escolha da arquitetura para trabalhos geodésicos, porém, isso não exclui o uso de instrumentos considerados de baixo custo (de uso comercial). Por isso, realizou-se um estudo amplo dos sistemas, referenciais e processos envolvidos no problema de integração GPS/INS, através da apresentação sistemática de modelos, classificação das arquiteturas, tipos de plataformas disponíveis, questões de simulação e tendências de aplicação. A conclusão foi que os benefícios obtidos com a metodologia de integração GPS/INS justificam a pesquisa e o investimento na área de levantamentos geodésicos.

[Fechar]
Mestrado 2000

ANÁLISE DE DESLOCAMENTOS EM UMA MINA A CÉU ABERTO
Patricio Jaime Alcota Aguirré

Orientador: Prof. Dr. Camil Gemael

Resumo
O presente trabalho visa analisar os deslocamentos ocorridos em uma mina a céu aberto localizada no norte de Chile. Os dados empregados para a pesquisa foram fornecidos pela Empresa Codelco-Chile, División Chuquicamata, obedecendo a um sistema de controle implantado para a avaliação dos deslocamentos. Foram utilizadas metodologias diferentes daquelas que têm sido aplicadas no local: sistema Automatic Polar System, a fim de que forneça uma ferramenta de comparação e avaliação das metodologias atualmente aplicadas. Os métodos utilizados para processar os dados foram baseados principalmente na teoria do Método dos Mínimos Quadrados aplicando-se testes de hipótese para avaliar os resultados e para verificar se os deslocamentos são significativos. Pode-se concluir baseando-se nos resultados e testes aplicados, que os deslocamentos realmente existem ao longo do tempo; podendo ser indicativo para pesquisas posteriores com respeito à avaliação quantitativa de qual é o real deslocamento e qual é a porção dos erros sistemáticos que estão afetando os resultados.

[Fechar]
Doutorado 2000

O EFEITO DO MULTICAMINHO ESTÁTICO NAS MEDIDAS DA FASE DAS PORTADORAS GPS
Júlio Cesar Farret

Orientador: Prof. Dr. Camil Gemael, Prof. Dr. José Bittencourt de Andrade e Prof. Lúcia Valéria Ramos de Arruda

Resumo
O multicaminho atua de diferentes maneiras no sistema GPS. Uma delas, em nível de receptor, distorce a função de correlação prejudicando a detecção do seu pico no “delay-lock tracking loop”, o que provoca um erro na medida da distância receptor-satélite e demais estimativas dela originadas. O multicaminho também atua na fase da portadora, levando o receptor a medir uma fase alterada em comparação à réplica internamente gerada pelo receptor, causando erros não somente na distância receptor-satélite medida, como fornecendo medidas da fase da portadora alteradas quando as mesmas forem usadas em trabalhos diferenciais por parte de outros usuários, gerando posicionamentos imprecisos por parte dos mesmos, e que não são evitados pela técnica diferencial. Talvez por isso o multicaminho continue sendo a maior fonte de erro nos posicionamentos de alta precisão, tanto cinemáticos como estáticos, o que o torna limitante em muitas aplicações. Melhoras em nível de receptor e no que tange à fabricação e localização de antenas, além de modelamentos usando a repetibilidade dia-a-dia do multicaminho tem alcançado melhoras na solução deste problema, principalmente para o multicaminho de alta freqüência e, geralmente, menor intensidade, provocados por objetos distantes da antena. Para os demais casos, entretanto, essas conquistas ainda não estão em um nível satisfatório. O presente trabalho objetiva chegar a uma avaliação do multicaminho usando o pressuposto da baixa variação angular dos satélites e da geometria do ambiente em medidas próximas no espaço e no tempo, usando-se apenas um receptor e duas antenas. A metodologia baseia-se no uso de medidas de simples diferença de fase da portadora L1 para alimentar um Filtro Estendido de Kalman, estimador de parâmetros do multicaminho, a partir dos quais pode-se chegar a uma melhor estimativa e atenuação do mesmo. Acredita-se que este procedimento possa ser adotado também para análise do multicaminho nas medidas da fase da portadora L2, embora isto não tenha sido feito neste trabalho. Analisou-se o multicaminho nas antenas em relação a vários satélites com diferentes azimutes e ângulos de elevação e em dias consecutivos com a mesma geometria nos cenários em relação aos satélites. A alta repetibilidade dia-a-dia do sinal foi usada para confirmação de tratar-se realmente de um sinal de multicaminho. Os resultados mostram pouca variação na efetividade do método para os diferentes satélites, chegando a atingir uma média de 64,9% de eficiência quando leva-se em conta o percentual do multicaminho estimado em comparação com o multicaminho medido. Conclui-se que o pressuposto da baixa variação do multicaminho para intervalos curtos de tempo pode ser usado para explorar os objetivos propostos. Chega-se a boas estimativas do multicaminho na fase da portadora em ambientes estacionários, tornando-se uma alternativa especialmente para casos de escassez de recursos materiais. O mesmo é válido não somente para ser implantado em estações de referência como em caso de usuário, fornecendo medidas mais confiáveis, como também em trabalhos de pesquisa, análise e modelamento do multicaminho em determinados cenários, separadamente.

[Fechar]