Dando seqüência à série de artigos sobre princípios básicos para a realização de posicionamento relativo por GPS, este texto discorre também sobre o planejamento de missões e demonstra como construir um mapa celeste com a influência das obstruções existentes em um local onde se pretende realizar observações.

As características do local onde será instalado um receptor GPS geodésico são muito importantes para o sucesso do posicionamento. Efeitos como o multicaminhamento, ou seja, a multi reflexão dos sinais em várias superfícies que possam existir no entorno até serem percebidos pela antena, podem ser intensificados conforme o local em que o receptor estiver.

A efetiva disponibilidade dos satélites também é função de objetos no entorno da antena e o mesmo se pode dizer com respeito a perdas de ciclo, ou seja, a interrupção momentânea na aquisição dos sinais e que conduz à re-determinação de ambigüidades durante o cálculo de uma solução, ou mesmo até a inviabiliza, conforme a intensidade das perdas.

A escolha de locais mais adequados à recepção influencia não somente a precisão dos resultados, mas também a eficiência dos trabalhos de campo e gabinete.

Pontos com maior restrição requerem maior tempo de observação, limitam o posicionamento em termos de método e requerem maior tempo de planejamento de missões e processamento de dados. Entretanto, há situações nas quais é preciso insistir e, para estas, é conveniente avaliar se há possibilidades de sucesso.

Uma das ferramentas para se fazê-lo é o mapa do céu com obstruções. Nesse mapa são dispostas as obstruções aos sinais dos satélites, representadas por áreas hachuradas, e arcos que representam as projeções das órbitas dos veículos espaciais num dado período de tempo.

O primeiro passo é sempre uma avaliação in loco. Constatadas a obstruções e a necessidade de se lançar mão dessa ferramenta para avaliar as possibilidades de sucesso, deve-se providenciar um levantamento de campo das interferências.

O levantamento pode ser realizado de forma expedita, com bússola e um clinômetro ou pode ser realizado com um teodolito, orientado por bússola. Em ambos os casos é preciso considerar a declinação magnética, pois os dados devem ser inseridos no programa referidos ao norte verdadeiro.

A declinação pode ser obtida no mapa magnético publicado pelo IBGE e Observatório Nacional, por programas fornecidos por este último ou até mesmo por um receptor GPS de navegação com bússola. Para maior comodidade, no caso de teodolito (ou estação total) com registro eletrônico, é conveniente acrescentar a declinação magnética à orientação do aparelho.


Figura 1: Esquema demonstrando os elementos a serem observados em campo

Registrando-se numa planilha, esta operação pode ficar à posteriori, mas antes de se dar entrada com os dados no programa. Abaixo segue um modelo de planilha, já preenchida com um exemplo, que representa uma obstrução (obstrução 1) em um determinado local a se instalar um receptor GPS. 


Tabela 1: planilha com azimutes e elevações

Existem programas que fornecem um modelo próprio de planilha para preenchimento em campo. Também se pode imprimir um mapa e desenhar as obstruções em campo. Feitas as observações, é preciso dar entrada com os dados no programa de planejamento de missões.

Em geral esses dados são inseridos diretamente no mapa de obstruções de forma gráfica, clicando e arrastando-se com o mouse nas coordenadas de azimute e elevação e gerando linhas, cujo encadeamento formará os polígonos; cada programa tem suas particularidades quanto a esse procedimento. Inseridas todas as obstruções se terá uma mapa como o da figura 2. 


Figura 2: Mapa de obstruções

Nesse mapa, cujo centro é a posição do observador, as linhas radiais são azimutes e os círculos concêntricos são as elevações.

Podem-se ver no exemplo três áreas hachuradas: uma coroa circular em linhas inclinadas, que representa ângulo de mascaramento de quinze graus e duas áreas em formato irregular e cores sólidas que representam as projeções das obstruções.

A projeção à direita é a mesma contida na tabela 1 e representaria a edificação da figura 1.Com o estudo pronto, procede-se à produção de outros, similares, que permitem avaliar qual o melhor momento para se realizar observações segundo o método escolhido de posicionamento relativo GPS.

Antes de se gerar outros mapas e gráficos é preciso conhecer as características necessárias a cada método e ajustar estes parâmetros no programa de planejamento de missões.

Para a simulação apresentada neste artigo adotaram-se como parâmetros o GDOP máximo de quatro, ângulo de mascaramento de 15º e disponibilidade mínima de seis satélites. Para período de observação foi escolhido o horário entre seis e 18 horas.

Tomadas estas decisões, produziu-se o gráfico da figura 3, através de um comando específico do programa; este é o gráfico de disponibilidades de satélites e fator DOP. Foram habilitadas as obstruções demonstradas na figura 2.

A linha verde escura significa a quantidade de satélites disponíveis, a qual pode ser lida no eixo das ordenadas; este também representa o fator DOP, definido no gráfico pela linha na cor azul claro.

A área hachurada em verde claro representa o período de tempo (eixo das abscissas) em que ocorre a disponibilidade de seis satélites com GDOP abaixo de quatro.

Verifica-se que em seis intervalos do período do tempo escolhido ocorrem condições desfavoráveis à realização de observações devido às obstruções. Com o gráfico da fi gura 4 pode-se avaliar como seria a situação sem as obstruções.


Figura 3: Gráfico de disponibilidade de satélites e fator DOP, considerando as obstruções


Figura 4: Gráfico de disponibilidade de satélites e fator DOP, sem as obstruções

As ferramentas para planejamento descritas acima são disponíveis em programas de cálculo dos receptores GPS geodésicos; proporcionam maior desempenho às atividades de coleta de dados, permitindo a avaliação de condições até mesmo em locais restritos.

O bom senso no emprego dessas ferramentas traz benefícios em termos de qualidade e de economia.

Régis Bueno
Engenheiro Agrimensor, Msc, diretor da Geovector Engenharia Geomática
regisbueno@uol.com.br