INVESTIGAÇÕES SOBRE APLICAÇÕES DE ALTA PRECISÃO DO GPS NO ÂMBITO MARINHO

Resumo

No âmbito marinho, muitas têm sido as técnicas utilizadas para o
posicionamento de uma embarcação. Inicialmente, o homem recorreu à navegação
astronômica ou a método expeditos. Com o avanço das ciências e da tecnologia,
novos equipamentos e métodos foram sendo desenvolvidos, possibilitando melhorar
a precisão para esses posicionamentos. Desde 1985, o sistema de navegação por
satélites GPS (Global Positioning System) vem sendo utilizado nessa área e se
tornou muito atraente, em função das suas propriedades predominantes:
disponibilidade contínua, fácil aplicação e independência em relação às condições
meteorológicas.
O presente trabalho verifica as soluções de alta precisão com a entrada do
uso do GPS no ambiente marinho. Isso é realizado em duas áreas distintas: Mar do
Norte (Alemanha) e Ponta do Poço (Brasil). Busca-se também, desenvolver um
estudo geodésico na área compreendida entre a Ponta de Embarque para a Ilha do
Mel e a Ponta do Poço, obtendo informações que servirão de referência para todos
os demais projetos a serem lá desenvolvidos.
Os dados coletados no levantamento do Mar do Norte, com a embarcação
oceanográfica WEGA e os receptores Ashtech Z-XII foram processados com o
programa GEONAP. As diferenças entre as trajetórias obtidas, utilizando estações
de referência situadas a aproximadamente 27 km, e outra, a aproximadamente 200
km foram inferiores a 7 cm para as coordenadas R; para as coordenadas H,
inferiores a 18 cm e, inferiores a 20 cm, para as altitudes.
Na área da Ponta do Poço, utilizou-se a embarcação GEO, com diferentes
estações de referência e receptores Ashtech Z-XII para coleta de dados, visando analisar a solução precisa DGPS. Esses dados também foram processados com o
programa GEONAP. Constatou-se uma precisão relativa satisfatória para a estação
de referência situada próxima à embarcação (16km), porém, para a estação, distante
aproximadamente 90km da embarcação e apresentando uma diferença de nível em
torno de 920m, essa não foi satisfatória.
Para ambos os levantamentos,foram realizadas investigações sobre
aplicações de alta precisão do GPS nesses ambientes marinhos. Foram verificadas
as conseqüências da introdução de certos parâmetros; a remoção de satélites; a
resolução das ambigüidades utilizando a portadora L1; e outros. Essas análises são
importantes para se alcançar a precisão almejada pelo PDGPS com segurança.
A utilização do GPS para a detecção das variações da linha de costa na área
erosiva da Ponta do Poço é descrita neste trabalho. Pode-se verificar a sua
praticabilidade além da viabilidade em função da precisão relativa alcançada.
Mediante a conexão entre os sistemas GPS e ecobatimétrico, efetou-se
perfis batimétricos na área compreendida entre a Ponta de Embarque para a Ilha do
Mel e a Ponta do Poço, obtendo-se resultados com precisões melhores às
preconizadas pela Organização Internacional de Hidrografia.

Investigation on Higly Precise Applications of GPS in Marine Environment

Abstract

Several techniques have been used for vessel positioning within marine
environment. In the beginning, men took advantage of astronomical navigation or
other expeditious methods. With science and technology progress, new methods and
equipment were developed, making positioning precision improvement possible.
Since 1985, GPS has been used in this area, for its predominant properties:
continuous availability, easy application and independence in relation to
meteorological conditions.
This thesis checks highly accurate solutions with application of GPS in marine
environment. The work was carried out in two different places: the Northern Sea
(Europe) and in "Ponta do Poço" (Brazil). We also developed geodesic work in the
area stretching from "Ilha do Mel" to "Ponta do Poço". The obtained information
will serve as reference to other projects to be developed in this area.
The Northern Sea survey was carried out when sailing the WEGA
oceanographic vessel and using Ashtech Z-XII receivers. After that, the collected
data were processed in the GEONAP software. Discrepancies between the two
achieved courses were found when using two different reference stations (one at
about 27 km and another one at about 200 km). The difference was less than 7 cm,
18 cm and 20 cm in the R, H and height components respectively.
The "Ponta do Poço" survey was carried out by sailing the GEO vessel and
using different reference stations and Ashtech Z-XII receivers so as to collect data, in
the accurate DGPS solution. These data were also processed in the GEONAP
software. Relatively satisfactory accuracy for the reference station located close to
the vessel (16 km) was observed. On the other hand, the station (90 km) which was farther than the first one showed a height difference next to 920 meters, which was
not good enough.
Investigations about high GPS precision applications were made. The
consequence of the introduction of some parameters, satellite removal, ambiguity
resolution with L1 and others was noticed. These analyses were very important for
someone to obtain PDGPS precision.
In this thesis, we also describe the use of GPS for the detection of coastline
variation in the erosive area of "Ponta do Poço". This use proved to be practical and
feasible due to the relative precision which can be obtained when using GPS.
Having found a connection between GPS and echosounder systems,
bathymetric profiles were done in the area stretching from the headland for vessels
to the "Ilha do Mel" and "Ponta do Poço". Higher precision than the ones
recommended by the International Hydrographic Organization were achieved.