Efeitos da ionosfera nos sinais GNSS
A ionosfera se localiza aproximadamente entre 50 a mil quilômetros de altitude. É ela que provoca a refração ionosférica nos sinais GNSS. Seu efeito é proporcional ao Total Electron Contents (TEC), ou seja, a quantidade de elétrons presentes ao longo do caminho percorrido, pelo sinal, entre o satélite e o receptor. O TEC varia no tempo e no espaço em razão das variações da radiação solar, localização e campo geomagnético, dentre outras anomalias e irregularidades, como por exemplo a anomalia equatorial e a cintilação ionosférica.
Os dados coletados com receptores GNSS têm sido de fundamental importância para abordar aplicações vinculadas com essa região, em especial aquelas dedicadas em proporcionar conhecimentos mais profundos sobre a mesma. O receptor pode estar instalado numa base terrestre, a exemplo da Rede Brasileira de Monitoramento Contínuo (RBMC), ou a bordo de um veículo espacial. Ficaremos restritos ao primeiro caso. Detalhes sobre o segundo podem ser obtidos na página do projeto Cosmic (www.cosmic.ucar.edu).
A ionosfera contribui com os maiores erros presentes nas observações GNSS. Eles podem ser geralmente modelados usando dados de receptores de múltiplas frequências e algoritmos especiais. No entanto, dependendo da atividade solar e sua influência no campo geomagnético, o comportamento da ionosfera pode variar de forma imprevisível, criando distúrbios adicionais, tais como a cintilação, que são difíceis de serem modelados. Frequentemente, mas não somente, no máximo do ciclo solar de 11 anos (próximo em 2013), a ionosfera se comporta de forma muito irregular, podendo causar uma grande degradação dos serviços GNSS, principalmente daqueles que proporcionam alta acurácia, tais como o Real Time Kinematic (RTK), o Network RTK (NRTK) e o Precise Point Positioning (PPP). Regiões de latitudes altas, bem como equatoriais, são mais afetadas, a exemplo do Norte da Europa e grande parte do Brasil.
Para se ter uma ideia de como o efeito da ionosfera pode variar dentro do Estado de São Paulo (Rede GNSS-SP), o leitor deve observar as figuras que mostram o I95 para os dias 18 e 19 de novembro de 2009, um período de baixa atividade solar. O I95 é um índice baseado nos resíduos ionosféricos diferenciais de uma rede de estações GNSS, para um período específico, e proporciona uma indicação da dimensão dos erros ionosféricos envolvidos na rede. Pode-se observar que o índice varia durante o dia e entre os dias. O I95 é fortemente relacionado com a qualidade do posicionamento GNSS. Observe o EMQ do posicionamento RTK para o dia 18 de novembro de 2009, para o período da manhã e da tarde. No último, quando o índice é maior, é clara a deterioração da qualidade do posicionamento. Estes resultados foram obtidos de uma dissertação de Mestrado desenvolvida na Unesp de Presidente Prudente (Barbosa, 2010).
É importante relatar que temos recebido diversas informações a respeito da interrupção de serviços RTK em várias regiões do Brasil. Essa ocorrência deve-se, provavelmente, a alguma variação abrupta do comportamento na ionosfera, em especial a cintilação ionosférica. A inclusão de mais e melhores sinais GNSS deverá reduzir tal problema. A Unesp atua com vários parceiros da Europa no desenvolvimento do projeto Cigala, o qual visa mitigar os efeitos da cintilação ionosférica no posicionamento e navegação GNSS. Detalhes podem ser obtidos em http://gege.fct.unesp.br.
João Francisco Galera Monico é graduado em engenharia cartográfica pela Universidade Estadual Paulista, com mestrado em ciências geodésicas pela Universidade Federal do Paraná e doutorado em engenharia de levantamentos e geodésia espacial pela Universidade de Nottingham. Professor e líder do Grupo de Estudo em Geodésia Espacial da Unesp. Autor do livro Posicionamento pelo GNSS
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