geração de vrs modelos atm

Bol. Cinc. Geod., sec. Artigos, Curitiba, v. 13, no 2, p.316-336, jul-dez, 2007.

GERAO DE VRS A PARTIR DE MODELOS

ATMOSFRICOS: CONCEITO, IMPLEMENTAO E

RESULTADOS

Generating a VRS Using Atmospheric Models: Concept, Implementation and Results

DANIELE BARROCA MARRA ALVES JOO FRANCISCO GALERA MONICO

LUIZ FERNANDO ANTONIO DALBELO

Faculdade de Cincias e Tecnologia UNESP R. Roberto Simonsen 305, 19060 900 - Presidente Prudente So Paulo [email protected]; [email protected]; [email protected]

RESUMO Atualmente, com a implantao das redes de estaes de referncia GNSS (Global Navigation Satellite System), diversas tcnicas de posicionamento tm sido desenvolvidas e/ou melhoradas. Utilizando os dados dessa rede possvel modelar os erros GNSS dependentes da distncia e calcular parmetros de correo para a regio de abrangncia da mesma. Diversos mtodos tm sido desenvolvidos para formular os parmetros de correo a partir dos dados de uma rede de estaes de referncia. Um mtodo que tem se destacado o que utiliza o conceito de VRS (Virtual Reference Station). A idia que os dados da VRS se assemelhem tanto quanto possvel com aqueles provenientes de um receptor real colocado no mesmo local. Assim, o usurio tem a possibilidade de utilizar a VRS como se ela fosse uma estao real existente em suas proximidades, e pode realizar o posicionamento relativo com um receptor de simples freqncia. Neste artigo descrita uma metodologia diferenciada que foi utilizada para implementar o conceito de VRS, utilizando modelos atmosfricos desenvolvidos por pesquisadores brasileiros. Alm disso, so apresentados experimentos que avaliam a qualidade da VRS gerada, mostrando a eficincia do mtodo proposto. Palavras chaves: RTK em Rede; VRS; Modelos Atmosfricos.

Alves, D. B. M; Mnico, J. F. G.; Dalbelo, L. F. A.


3 1 7

ABSTRACT Nowadays, with the implantation of GNSS (Global Navigation Satellite System) reference station networks, several positioning techniques have been developed and/or improved. Using such kind of network data it is possible to model the GNSS distance dependent errors and to compute correction terms for the network region. Several methods have been developed to formulate the corrections terms from network stations data. A method that has been received a great attention is the Virtual Reference Station (VRS). The idea is that the VRS data resemble as much as possible a real receiver data placed in the same local. Therefore, the user has the possibility of using the VRS as if it were a real reference station in your proximities, and to accomplish the relative positioning with a single frequency receiver. In this paper it is described a different methodology applied to implement the VRS concept, using atmospheric models developed by Brazilian researchers. Besides, experiments for evaluating the quality of generated VRS are presented, showing the efficiency of the proposed method. Keywords: Network RTK; VRS; Atmospheric Models. 1. INTRODUO

A implantao das redes de estaes de referncia GNSS viabiliza o desenvolvimento e/ou aprimoramento de tcnicas de posicionamento que possibilitam ao usurio uma maior acurcia e produtividade. Isso ocorre pois quando se utiliza dados de diversas estaes de referncia possvel modelar os erros dependentes da distncia e calcular os parmetros de correo da rede.

Nos ltimos anos, diversos mtodos vm sendo desenvolvidos para formular correes a partir dos dados de uma rede de estaes de referncia. Os principais mtodos so: algoritmos de derivadas parciais (WBBENA, 1996; FOTOPOULOS, 2000; VARNER, 2000), algoritmos de interpolao (GAO and LI, 1998; ODIJK, 2000), algoritmo de ajustamento condicional (RAQUET, 1998; FORTES, 2002; FOTOPOULOS e CANNON, 2000) e estao de referncia virtual (ZHANG and ROBERTS, 2003; van der MAREL, 1998; HU et al., 2003; RETSCHER, 2002; SEJAS et al., 2003). Uma descrio detalhada desses mtodos realizada em Alves et al. (2005).

Os trs primeiros mtodos se concentram na gerao de correes da fase da onda portadora, o que requer mudanas no software que o usurio utiliza para realizar o posicionamento, enquanto o ltimo mtodo gera uma estao virtual prxima ao usurio, que compatvel com o software por ele utilizado. Portanto, nesse trabalho, optou-se por investigar o conceito de VRS, o qual pode ser muito til no Brasil.

Para gerar os dados de uma VRS utilizando uma rede de estaes de referncia, uma das principais e mais complexas etapas diz respeito a soluo do vetor de ambigidades. No entanto, neste trabalho, uma metodologia diferenciada

Gerao de VRS a partir de modelos atmosfricos:...


3 1 8

utilizada para gerar os dados da VRS, onde a soluo do vetor das ambigidades no realizada. A VRS gerada utilizando apenas correes geomtricas e atmosfricas (refrao troposfrica e efeito ionosfrico).

Em se tratando do erro devido refrao troposfrica, as correes so obtidas utilizando o modelo de Previso Numrica do Tempo (PNT), denominado modelagem dinmica, desenvolvido para a Amrica do Sul (SAPUCCI et al., 2003; SAPUCCI et al., 2006) (seo 4.1) por pesquisadores da FCT/UNESP e CPTEC/INPE (Centro de Previso de Tempo e Estudos Climticos/ Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais). No que concerne a ionosfera, utilizado o modelo desenvolvido por pesquisadores da FCT/UNESP denominado Mod_Ion_FK (CAMARGO, 1999; CAMARGO et al., 2000; AGUIAR, 2005) (seo 4.2).

Portanto, nesse artigo descrito o mtodo utilizado para gerar a VRS utilizando um software cientfico que est sendo desenvolvido por pesquisadores da FCT/UNESP (ALVES, 2007), bem como os modelos envolvidos. Alm disso, so apresentados os experimentos e anlises realizadas com o objetivo de avaliar a qualidade do mtodo proposto. 2. REDES DE ESTAES DE REFERNCIA GNSS

O conceito de rede de estaes de referncia GNSS foi desenvolvido devido necessidade de uma melhor disponibilidade, acurcia e confiabilidade no posicionamento e navegao (ALVES, AHN e LACHAPELLE, 2003).

Diversas vantagens podem ser obtidas com a utilizao de uma rede de estaes de referncia GNSS. Uma delas a possibilidade de se realizar uma modelagem dos erros dependentes da distncia ou espacialmente correlacionados, como o efeito ionosfrico e a refrao troposfrica, dentro da rea de abrangncia da rede. Uma outra vantagem diz respeito distncia entre o usurio e a estao de referncia, pois quando se utiliza um nico receptor de referncia a distncia entre o receptor mvel e o de referncia muito limitada (ALVES, 2007).

O nmero de estaes de uma rede pode variar de trs estaes at dezenas ou centenas delas. A distncia entre as estaes pode variar de poucos quilmetros a dezenas de quilmetros ou mais (OMAR e RIZOS, 2003).

No Brasil, tem-se disponvel a RBMC (Rede Brasileira de Monitoramento Contnuo) (FORTES, 1997), a RIBaC (Rede Incra de Bases Comunitrias do GPS) (INCRA, 2007), a rede do Oeste do Estado de So Paulo (http://gege.prudente.unesp.br/index_port.php?p=50), alm de vrias estaes contnuas de empresas revendedoras de receptores GPS. Alm disso, a RBMC est sendo modernizada atravs de uma parceria com o INCRA (Instituto Nacional de Colonizao e Reforma Agrria). Essa modernizao diz respeito a troca de alguns receptores antigos por receptores modernos (estao de referncia GNSS) e instalao de novas estaes de referncia em locais a serem definidos.



3 1 9

Espera-se, que num futuro breve, servios gratuitos possam ser fornecidos aos usurios utilizando dados das redes de estaes de referncia, apoiando, por exemplo, o georreferenciamento de imveis rurais. Portanto, tcnicas de posicionamento utilizando dados de redes de estaes de referncia devem ser desenvolvidas e/ou melhoradas. Pesquisas nesse sentido vm sendo desenvolvidas na FCT/UNESP, como o DGPS em rede (DALBELO, 2007) e o RTK em rede utilizando o conceito de VRS, descrito nesse artigo. 3. VRS

Diversos mtodos tm sido desenvolvidos para formular os parmetros de correo a partir dos dados de uma rede de estaes de referncia. Um mtodo que tem se destacado o que utiliza o conceito de VRS (Virtual Reference Station).

A idia desse mtodo que os dados das diversas estaes da rede de estaes de referncia sejam utilizados para gerar os dados de uma estao prxima ao usurio, denominada VRS. Essa estao no existe fisicamente, mas os seus dados devem se assemelhar tanto quanto possvel com aqueles que seriam provenientes de um receptor real colocado no mesmo local. Assim, o usurio tem a possibilidade de utilizar a VRS como se ela fosse uma estao real presente em suas proximidades, e pode realizar o posicionamento relativo com um receptor de simples freqncia.

Na concepo original de VRS, primeiramente necessrio solucionar o vetor de ambigidades para cada linha de base da rede. Posteriormente, so determinadas as correes residuais e geomtricas e os dados da VRS so gerados (HU et al., 2003; RETSCHER, 2002). Nesse artigo, apresentada uma metodologia diferenciada para gerar os dados da VRS. Na metodologia proposta a VRS gerada utilizando apenas correes geomtricas e modelos atmosfricos.

Primeiramente necessrio selecionar a estao de referncia da rede mais prxima ao usurio, que ser denominada estao base. A partir das observaes de fase e pseudodistncia da estao base e da magnitude dos erros atmosfricos modelados pelos dados das estaes de referncia so geradas as observaes da estao virtual.

Assim, sendo, ( ) bssb XXt = , (1) ( ) vssv XXt = , (2) onde:

( ),tsb ( )tsv so a distncia geomtrica entre o satlite e a estao de referncia base e a VRS respectivamente (m);

t o instante em questo (s); Xs o vetor composto pela posio do satlite (m);



3 2 0

Xb, Xv so os vetores compostos pela posio da estao de referncia base e VRS, respectivamente (m).

A correo geomtrica, que chamada de deslocamento geomtrico (DG), dada por:

( ) ( )tt sbsv = . (3) A Figura 1 ilustra os elementos envolvidos no clculo do DG para 1 satlite.

Figura 1 Elementos envolvidos no clculo do DG

S atlite G P S

E stao B ase V R S

bX

( )tsb

vX

( )tsv

O DG deve ser aplicado a todas as observaes da estao base para deslocar as observaes de fase e pseudodistncia da estao base para a posio da VRS (HU et al., 2003).

Depois que as correes geomtricas so aplicadas aos dados originais da estao base, as correes atmosfricas (efeitos ionosfricos e troposfricos seo 4) geradas pelas estaes da rede devem ser acrescentadas aos dados da VRS. A Figura 2 ilustra as principais etapas utilizadas para gerar a VRS.

Como pode ser observado na Figura 2, para gerar a VRS so utilizados como dados de entrada as coordenadas das estaes de referncia (conhecidas), as rbitas dos satlites fornecidas pelo IGS (International GNSS Service) e as coordenadas da VRS (posio aproximada do usurio). Com essas informaes determinada a estao base da rede e em seguida calculados os DG e correes atmosfricas. E, finalmente, os dados da VRS so gerados no formato RINEX. Alm disso, a VRS tambm pode ser gerada sem utilizar as correes atmosfricas. Mas, nesse caso, os testes tm mostrado que a qualidade da VRS inferior (ALVES et al., 2006b; MONICO et al., 2006).



3 2 1

Figura 2 Etapas utilizadas para gerar a VRS

4. MODELOS ATMOSFRICOS

Nessa seo, so descritos os modelos de ionosfera e troposfera que foram utilizados para gerar a VRS. 4.1. Troposfera

O uso do atraso zenital troposfrico (ZTD) obtido por modelos de PNT (KINTER et al., 1997) tem se tornado uma boa alternativa para minimizar os efeitos da troposfera no posicionamento GPS. Esse processo denominado modelagem dinmica (SAPUCCI et al., 2006). O CPTEC/INPE, localizado em Cachoeira Paulista-SP, possui o nico modelo de PNT operacional para a Amrica do Sul. Essa tcnica de modelagem j foi explorada por outros pesquisadores e bons

Sim

Dados de Entrada

Efemrides IGS Coordenadas das est. de referncia

Coordenadas da VRS

Fim

Usar correes atmosfricas?

Escolha da BASE e Leitura do RINEX

Clculo do DG

No Gerar o arquivo RINEX da VRS

Clculo do efeito troposfrico e/ou

ionosfrico

Clculo das correes

BASE VRS

Gerar o arquivo RINEX da VRS



3 2 2

resultados foram obtidos (JENSEN et al., 2003; JUPP et al., 2003; SCHLER et al., 2000).

O ZTD dividido em duas componentes: mida (ZWD), formada pela influncia do vapor dgua, e hidrosttica (ZHD), formada pela influncia dos demais gases que compem a atmosfera. Os valores do ZHD so dados pela equao (SPILKER, 1996):

=0

1610

hhHD dhRkZ

(3)

onde: 1

1 6077= KhPa,K uma constante de refratividade atmosfrica;

Rh = 287,0538 Jkg-1K-1 a constante especfica para os gases hidrostticos;

a densidade do ar que varia em funo da altitude (h). Os valores do ZWD podem ser obtidos usando a seguinte expresso (SPILKER,

1996):

+=0

123

12

610h

ww'

WD dh)ZTekZ

Tek(Z , (4)

12 1022

= KhPa,K' e 123 373900 = hPaKK so constantes de refratividade atmosfrica; e a presso parcial do vapor dgua; T a temperatura;

1wZ o inverso da constante de compressibilidade do vapor dgua;

As predies do ZHD so obtidas aplicando os perfis de temperatura atmosfrica e presso preditos pelo modelo de PNT (para um ponto A pertencente a grade do modelo) atravs de uma integrao numrica da equao (3). De forma similar, os valores do ZWD podem ser obtidos aplicando os perfis de temperatura e umidade gerados pelo modelo de PNT para o mesmo ponto na equao (4). O valor do ZTD predito para este ponto A obtido adicionando os valores de ambas componentes. Aplicando o mesmo processo para todos os pontos da grade obtida uma superfcie com informaes sobre a distribuio espacial da varivel. Usando um processo de interpolao possvel obter os valores preditos do ZTD para qualquer ponto interno a grade.

Os dados fornecidos para previses do ZTD obtidos pelo modelo de PNT esto disponveis na pgina do CPTEC/INPE: (http://satelite.cptec.inpe.br/htmldocs/ztd/zenital.htm). A pgina possui um mapa da Amrica do Sul dividida em uma malha de 500 por 500 km, onde cada elemento da malha possui um arquivo com dados do atraso de 100 em 100 km. Os valores de atraso so atualizados duas vezes ao dia. A primeira atualizao realizada entre 7:30 e 8:30 h da manh, a qual se refere s sadas do modelo das 00:00. A segunda atualizao feita entre 19:30 e 20:30 h e se refere as sadas das 12:00 do modelo



3 2 3

numrico do CPTEC. Para aplicar o atraso na direo receptor-satlite deve ser utilizada uma funo de mapeamento. Alm disso, para obter os valores do atraso troposfrico em uma determinada posio, deve-se realizar uma interpolao bi-linear utilizando os valores da grade.

Alves et. al (2006a; 2006b) apresenta comparaes realizadas com a VRS gerada utilizando o modelo de PNT (modelagem dinmica) e o modelo emprico de Hopfield (SEEBER, 2003). Os resultados obtidos com o modelo de PNT apresentaram melhorias de at 19%, mostrando a eficincia da modelagem dinmica da troposfera. 4.2. Ionosfera

A ionosfera uma das maiores fontes de erro no posicionamento GPS para usurios de receptores de simples freqncia. O erro devido a ionosfera depende de vrias variveis, tais como: hora do dia, estao do ano, ciclo solar, localizao geogrfica do usurio e campo geomagntico terrestre (CAMARGO, 1999).

O modelo de ionosfera utilizado para gerar a VRS nesse trabalho foi desenvolvido por pesquisadores da FCT/UNESP. O modelo regional da ionosfera, denominado Mod_Ion, foi desenvolvido inicialmente por Camargo (1999) e modificado por Matsuoka (2003). O Mod_Ion foi desenvolvido para aplicaes ps-processadas. No entanto, Aguiar (2005) introduziu melhorias ao modelo e gerou a verso em tempo real denominada Mod_Ion_FK. Nesse artigo a VRS gerada utilizando o Mod_Ion_FK.

A equao de observao do modelo baseada na diferena entre as pseudodistncias nas portadoras L1 e L2 ou pseudodistncias filtradas pela fase da onda portadora. A equao dada por (CAMARGO, 1999; CAMARGO et al., 2000):

21

F + ])R - (R + )S - F[(S + I P F(P rp1p2s p1

s p2

sr1

sr1

sr2 P) = , (5)

onde:

22

21

22

fffF =

;

sr1P e sr2P so as pseudodistncias para as portadoras L1 e L2 respectivamente, sendo que s representa o satlite e r o receptor;

srI1 o atraso ionosfrico na portadora L1; spS 1 e spS 2 representam o erro sistemtico do hardware do satlite (s), nas

portadoras L1 e L2, respectivamente; 1pR e 2pR representam o erro sistemtico do hardware do receptor (r), nas

portadoras L1 e L2, respectivamente;

21P representa os erros remanescentes.



3 2 4

A equao (5) utilizada para calcular a correo ionosfrica inclinada ( )srI1 na portadora L1, na direo satlite/receptor. Este modelo tambm possui como incgnitas as diferenas ( )spsp SS 12 e ( )12 pp RR que representam, respectivamente, o erro sistemtico interfreqncia dos satlites e dos receptores na portadora L1.

O atraso ionosfrico pode ser obtido em funo do atraso ionosfrico vertical v1I utilizando a funo de mapeamento geomtrica padro, da seguinte forma:

21rp1p2

sp1

s p2

1sr1

sr2 F + ])R-(R + ) S- [(S F +

P F(P Pr

s

v

)zcos(I) =

, (6)

onde: z's o ngulo zenital do satlite.

O Mod_Ion_FK foi implementado em FORTRAN Lahey 95 com o objetivo de estimar os parmetros desconhecidos do modelo e prover correes em tempo real. Os parmetros so estimados utilizando o filtro de Kalman e o processo de predio de Gauss-Markov. Este modelo apresentou bons resultados no posicionamento por ponto. Portanto, sua eficincia foi testada na gerao da VRS. 5. RESULTADOS E ANLISES

Os dados da VRS foram gerados utilizando a metodologia descrita na seo 2 e os modelos atmosfricos descritos na seo 4. Foram utilizados dados da rede GPS ativa do Oeste do Estado de So Paulo (ILHA, SJRP, ROSA, OURI, PPTE) (http://gege.prudente.unesp.br/) e de uma estao adicional coletada na cidade de Parapu (SEM1) (Figura 3). Os dados foram coletados nos dias 28, 29 e 30 de Dezembro de 2006 (dias 362, 363, 364), 24 horas por dia.

Figura 3 - Estaes utilizadas nos experimentos.



3 2 5

A VRS foi gerada utilizando diferentes procedimentos. A Tabela 1 apresenta as siglas que sero utilizadas para cada procedimento.

Tabela 1 Opes utilizadas para gerar a VRS.

Geometria

Troposfera

Ionosfera Siglas

--- --- DG

--- Mod_Ion_FK DG+MOD

--- DG+PNT DG

PNT Mod_Ion_FK

DG+MOD+PNT

A VRS foi gerada na mesma posio de uma estao real da rede de estaes

de referncia, na posio da estao PPTE (Figura 3). Dessa forma, possvel avaliar os resultados obtidos pela VRS com relao aos resultados de um arquivo real existente na mesma posio.

Para avaliar a eficincia da metodologia proposta para gerar a VRS foi realizado o posicionamento relativo (modo esttico e cinemtico) e o DGPS (GPS Diferencial). Foram considerados como base a estao PPTE e a VRS gerada, e como mvel a estao OURI. Assim, foram processadas as linhas de base PPTE-OURI e VRS-OURI de aproximadamente 180 km. 5.1. Resultados Obtidos no Posicionamento Relativo

Para realizar o posicionamento relativo com as linhas de base PPTE-OURI e VRS-OURI foi utilizado o software TGO (Trimble Geomatics Office - verso 1.63) com a observvel Ion-Free, tanto no modo esttico como cinemtico.

Para avaliar os resultados, as coordenadas consideradas verdadeiras da estao OURI foram comparadas com as coordenadas estimadas pelo posicionamento relativo.

A Figura 4 apresenta o EMQ (Erro Mdio Quadrtico) da resultante planimtrica obtido no posicionamento relativo (modo esttico) com os dados da estao PPTE e das VRSs geradas (DG, DG+MOD, DG+PNT, DG+MOD+PNT). J a Figura 5 apresenta o EMQ da resultante altimtrica.



3 2 6

Figura 4 EMQ para a componente planimtrica obtida no

Posicionamento relativo esttico

0

2

4

6

8

10

362 363 364

Dias

EMQ

da

com

pone

nte

plan

imt

rica

(cm

)PPTE

DGDG+MOD

DG+PNTDG+MOD+PNT

Figura 5 EMQ para a componente altimtrica obtida no Posicionamento relativo esttico

0

2

4

6

8

10

362 363 364

Dias

EMQ

da

com

pone

nte

altim

tric

a (c

m) PPTE

DG

DG+MODDG+PNTDG+MOD+PNT

Analisando as Figuras 4 e 5 pode-se perceber que em se tratando da VRS, os

valores obtidos pelos modos de processamento DG+PNT e DG+MOD+PNT apresentam os melhores resultados. Alm disso, os resultados apresentados pelo arquivo real e os modos de VRS citados so similares. Valores menores do EMQ so obtidos para a componente planimtrica e maiores para a altimtrica.

A tabela 2 apresenta o EMQ resultante e a mdia para os 3 dias de processamento.



3 2 7

Tabela 2 EMQ resultante obtido pelo posicionamento relativo esttico (cm)

Dia PPTE DG DG+MOD DG+PNT DG+MOD+PNT 362 1,51 9,28 9,28 1,28 1,28 363 1,46 9,89 9,89 1,60 1,60 364 1,96 10,82 10,82 2,01 2,01

Mdia 1,64 10,00 10,00 1,63 1,63 Como pode ser observado na Tabela 2 os resultados obtidos para os 3 dias de

processamento so similares. Alm disso, pode-se notar a eficincia da aplicao dos modelos atmosfricos. O RMS que em mdia 10 cm com a VRS gerada apenas com correo geomtrica (modo DG) reduzido para 1,63 cm quando so aplicadas as correes atmosfricas (modo DG+MOD+PNT).

No que concerne ao posicionamento relativo no modo cinemtico, espera-se que os valores obtidos para o RMS sejam maiores, visto que esses so obtidos a cada poca. A Tabela 3 apresenta os valores para esse modo de processamento.

Tabela 3 EMQ resultante obtido pelo posicionamento relativo cinemtico

(cm) Dia PPTE DG DG+MOD DG+PNT DG+MOD+PN362 5,96 21,36 21,34 6,05 6,03 363 5,64 21,48 21,46 5,93 5,93 364 6,99 26,70 26,68 6,25 6,48

Mdia 6,20 23,18 23,16 6,08 6,15 Observando a Tabela 3 pode-se perceber que, como esperado, a magnitude do

EMQ maior para o modo cinemtico. No entanto, com respeito a qualidade da VRS gerada, as mesmas concluses tomadas para o modo esttico podem ser observadas para o cinemtico.

Para verificar a variao poca por poca das coordenadas, a Figura 6 apresenta a discrepncia da resultante planimtrica (RP) e da resultante altimtrica (RA) quando utilizada como base a estao PPTE e a VRS gerada pelo modo DG+MOD+PNT para o dia 362 de 2006.



3 2 8

Figura 6 RP obtida no posicionamento relativo cinemtico usando

como base a estao real e a VRS gerada por DG+MOD+PNT

0,05,0

10,015,020,025,030,035,040,0

22 23 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21

H ora Local

(cm)

R P D G +M O D +P N T R P P P TE

Figura 7 RA obtida no posicionamento relativo cinemtico usando como base a estao real e a VRS gerada por DG+MOD+PNT

0 ,05 ,0

1 0,01 5,02 0,02 5,03 0,03 5,04 0,0

2 2 2 3 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 2 1 3 1 4 1 5 1 6 1 7 1 8 1 9 2 0 2 1

H ora Local

(cm)

R A D G + M O D + P N T R A P P T E

Observando as Figuras 6 e 7 pode-se perceber que o comportamento poca por poca apresentado pelo arquivo real e pela VRS similar, tanto para a componente planimtrica como altimtrica, o que refora os resultados apresentados na Tabela 3.

Algo interessante que tambm pode ser avaliado est relacionado com o comportamento dos diferentes modos da VRS no processamento cinemtico. Para realizar essa anlise, so apresentados nas Figuras 8 e 9 os valores das RP e RA para o modo da VRS que utiliza apenas o DG e o DG+MOD+PNT.



3 2 9

Figura 8 RP obtida no posicionamento relativo cinemtico usando como base a VRS gerada por DG e DG+MOD+PNT

0,0

10,0

20,0

30,0

40,0

50,0

60,0

70,0

22 23 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21

H ora Local

(cm)

R P D G R P D G +M O D +P N T

Figura 9 RA obtida no posicionamento relativo cinemtico usando como base a VRS gerada por DG e DG+MOD+PNT

0,0

10,0

20,0

30,0

40,0

50,0

60,0

70,0

22 23 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21

H o ra L o cal

(cm)

R A D G R A _D G +M O D +P N T

Observando as figuras 8 e 9 pode-se perceber que os resultados possuem uma melhoria significante quando a VRS gerada com os modelos atmosfricos. 5.2. Resultados Obtidos com o DGPS

Para realizar o DGPS com as linhas de base PPTE-OURI e VRS-OURI foi utilizado o software desenvolvido por pesquisadores da FCT/UNESP (DALBELO et al., 2005). Para avaliar os resultados, as coordenadas consideradas verdadeiras da estao OURI foram comparadas com as coordenadas estimadas pelo DGPS.

A Tabela 4 apresenta o EMQ mdio obtido para as 24 h de dados de cada um dos dias processados.



3 3 0

Tabela 4 EMQ resultante obtido pelo DGPS (cm)

Dia PPTE DG DG+MOD DG+PN

T DG+MOD+PNT 362 142,90 156,02 157,89 158,92 162,08 363 149,69 161,88 162,73 165,46 167,43 364 156,23 165,25 165,92 167,70 169,77

Mdia 149,60 161,05 162,18 164,02 166,43 Observando a Tabela 4 pode-se perceber que a magnitude do erro no DGPS

muito maior se comparado com o posicionamento relativo. Mas isto esperado, visto que no DGPS utilizada apenas a observvel C1 (cdigo C/A). Alm disso, de acordo com Parkinson & Enge (1996) o DGPS proporciona uma preciso melhor que 1 m num raio de 50 km. Portanto, como nesse caso a linha de base de aproximadamente 180 km, os resultados so satisfatrios. Alm disso, pode-se perceber que para o arquivo real o RMS em mdia 149,60 cm. J quando se utiliza a VRS o RMS mdio est entre 161 cm e 166 cm, uma piora de apenas 7% a 11% respectivamente.

Para analisar o comportamento poca por poca das coordenadas, as Figuras 10 e 11 apresentam respectivamente a discrepncia da RP e da RA quando utilizada como base a estao PPTE e a VRS gerada pelo modo DG+MOD+PNT (dia 362 de 2006).

Figura 10 RP obtida DGPS usando como base a estao real e a VRS gerada por DG+MOD+PNT

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

7,0

22 23 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21

H ora Local

(m)

R P D G +M O D +P N T R P P P T E



3 3 1

Figura 11 RA obtida DGPS usando como base a estao real e a VRS gerada por DG+MOD+PNT

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

7,0

22 23 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21

H ora Lo cal

(m)

R A D G +M O D +P N T R A P P TE

Observando as Figuras 10 e 11 pode-se perceber que o comportamento poca

por poca tanto em planimetria como em altimetria similar. No entanto, os valores obtidos com a VRS so ligeiramente maiores.

Para verificar a diferena entre a VRS obtida por DG e DG+MOD+PNT, as figuras 12 e 13 apresentam as RP e RA respectivamente.

Figura 12 RP obtida com o DGPS usando como base a VRS gerada por DG e DG+MOD+PNT

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

7,0

22 23 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21

H ora Local

(m)

R P D G +M O D +P N T R P D G



3 3 2

Figura 13 RA obtida com o DGPS usando como

base a VRS gerada por DG e DG+MOD+PNT

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

7,0

2 2 2 3 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 2 1 3 1 4 1 5 1 6 1 7 1 8 1 9 2 0 2 1

H o ra L ocal

(m)

R A D G +M O D + P N T R A D G

Observando as Figuras 12 e 13 pode-se verificar que as discrepncias tm o mesmo comportamento e magnitude para os dois modos da VRS gerada.

Pode-se perceber que utilizando o DGPS, diferentemente do posicionamento relativo, a VRS gerada com modelos atmosfricos no apresentou melhorias se comparada com a VRS gerada sem tais modelos. Isso deve ter ocorrido pois, como dito anteriormente, no DGPS utilizada apenas a observvel C1 que menos precisa, portanto os resultados podem ser afetados pelos resduos da observvel. Essa concluso pode ser fortalecida pelo fato de que nos demais testes realizados com a VRS, como por exemplo no posicionamento por ponto preciso, posicionamento relativo usando apenas L1 e C1, posicionamento relativo usando apenas o cdigo etc, os resultados apresentados pela VRS so sempre melhores quando modelos atmosfricos so utilizados (MONICO et al., 2006; Alves et al., 2006b). 6. CONSIDERAES FINAIS

Nesse trabalho foi descrita uma metodologia diferenciada para gerar uma estao de referncia virtual, na qual no realizada a soluo do vetor das ambigidades entre as estaes de referncia da rede, apenas modelos atmosfricos so utilizados. Essa metodologia facilita o clculo da VRS e proporciona uma acurcia satisfatria para diversas aplicaes, como por exemplo, navegao, controle de frotas, agricultura de preciso e at mesmo o georreferenciamento de imveis rurais.

Trata-se de uma metodologia que integra diversos campos de pesquisa que vem sendo desenvolvidos e aprimorados na FCT/UNESP, como o caso da modelagem da ionosfera e troposfera. Alm disso, algo que pode ser implantado



3 3 3

na prtica visto que as redes de estaes de referncia j fazem parte da realidade brasileira e tendem a melhorar cada vez mais.

Com os testes realizados, tanto com o posicionamento relativo como com o DGPS, os resultados foram promissores e ilustram o potencial da metodologia proposta. Em relao ao posicionamento relativo esttico, o EMQ resultante para o arquivo verdadeiro e a VRS gerada por DG+MOD+PNT foram similares, 1,64 e 1,63 cm respectivamente. O mesmo ocorre para o posicionamento relativo cinemtico, onde foi obtido um EMQ resultante de 6,20 e 6,15 cm respectivamente. J para o DGPS, o EMQ foi de 149,60 e 166,43 cm, o que satisfatrio levando em considerao que apenas a observvel C1 utilizada.

Finalizando, cabe acrescentar que esse trabalho faz parte de uma pesquisa que est sendo desenvolvida. Portanto, os modelos utilizados podero ser aprimorados e os resultados melhorados. AGRADECIMENTOS

Agradecemos a Luiz Fernando Antonio Sapucci por fornecer os dados do ZTD para realizar os experimentos e a Claudinei Rodrigues de Aguiar por permitir o uso do Mod_Ion_FK. Alm disso, este trabalho est sendo desenvolvido com recursos financeiros da FAPESP (Processo n 03/12771-0) mediante atribuio de bolsa de doutorado primeira autora.

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(Recebido em abril/2007. Aceito em agosto/2007)

geração de vrs modelos atm

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