comparação das coordenadas obtidas por rtk com o google erath
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8/16/2019 Comparação das Coordenadas obtidas por RTK com o Google Erath
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UCAM – UNIVERSIDADE CANDIDO MENDES
KELSON PEREIRA DE SIQUEIRA
COMPARAÇÃO DAS COORDENADAS OBTIDAS POR GPS RTK COM AS
FORNECIDAS PELO GOOGLE EARTH
VARGINHA - MG
2015
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UCAM – UNIVERSIDADE CANDIDO MENDES
KELSON PERERIA DE SIQUEIRA
COMPARAÇÃO DAS COORDENADAS OBTIDAS POR GPS RTK COM AS
FORNECIDAS PELO GOOGLE EARTH
Artigo Científico Apresentado à UniversidadeCandido Mendes - UCAM, como requisito parcialpara a obtenção do título de Especialista emGeoprocessamento e Georreferenciamento.
VARGINHA - MG2015
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COMPARAÇÃO DAS COORDENADAS OBTIDAS POR GPS RTK COM AS
FORNECIDAS PELO GOOGLE EARTH.
Kelson Pereira de Siqueira
RESUMO
A razão deste trabalho é comparar as coordenadas fornecidas pelo Google Earth com as fornecidaspor um RTK obedecendo as normas para levantamento topográfico, sendo que hoje é muito utilizadoo Google Earth como ferramenta de trabalho. Aqui nesta resenha tenho o objetivo de analisar ascoordenadas fornecidas pelos dois métodos sendo que em um deles têm-se conhecido o desviopadrão e no outro o mesmo é uma incógnita. Foi realizada uma pesquisa bibliográfica relevando asprincipais ideias de autores como Sá N. C. de (2004), Monico J. F. G. (2010), Alves D. B. M. (2013),
Denizar B. (2002) e outros procurando demonstrar que as técnicas e os equipamentos de tecnologianão podem ser substituídos por imagens de satélites com ou sem nenhum tipo de tratamento quepermita o seu uso por profissionais para a elaboração de trabalhos técnicos.
Palavras-chave: Google Earth. RTK. Trabalho. Ajustamento de Observações.
Introdução
Hoje, com o avanço da tecnologia e a informatização, a ferramenta GoogleEarth tornou-se amplamente difundida e vêm sendo utilizada cada vez mais tanto no
meio profissional como os entusiastas, estabelecendo uma relação entre os locais e
as suas coordenadas dando origem a este trabalho.
Quando se fala em coordenadas já nos vêm à mente uma série de números
que determinam um local específico do planeta terra, mas o que muitos não sabem
é como se faz para chegar a esses tais números.
Para a realização deste trabalho com o objetivo de estabelecer uma relação
entre as coordenadas fornecidas pelo Google Earth e as coordenadas verdadeiras
do local, foi feito o Georreferenciamento da cidade de Monte Mor-SP como área de
teste sendo escolhidos 13 pontos com fácil identificação como quinas de muros e
centros de praças por imagem do Google, todos os pontos foram rastreados com um
GPS (Sistema de Posicionamento Global) RTK (Posicionamento em Tempo Real) e
o sistema de projeção utilizado foi o SIRGAS 2000.
O presente trabalho têm como tema comparar as coordenadas obtidas por
dois diferentes meios, sendo um o método principal utilizando equipamentos de
precisão e o outro método utilizando uma ferramenta de informações de acesso
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público. Avaliaremos somente a diferença das coordenadas fornecidas pelo RTK e
pelo Google Earth sendo que as especificações técnicas dos satélites serão
utilizadas para fins de conhecimento desconsiderando assim qualquer tipo de
tratamento nas imagens.
O trabalho final em todo o seu contexto foi embasado nos pensamentos
literários de autores como: Sa (2004), Monico (2010), Alves (2013), Denizar (2002),
Souza (2012), Costa (2012), Nazareno (2009), Silva (2009).
Desenvolvimento
O GPS Geodésico é o aparelho capaz de interpretar, receber, coletar e gravar
os dados enviados pelos sistemas de posicionamento por satélites situados em
órbita do nosso planeta. Esses sistemas são conhecidos no meio acadêmico como
GNSS (Global Navegation Satélite System) que engloba todos os outros sistemas de
posicionamento como o GPS (em português Sistema de Posicionamento Global)
que é o sistema Norte Americano e o mais famoso, o Beidou/Compass (em
português Sistema de Navegação por Satélite Beidou) que é o sistema Chinês, o
GLONASS (em português Sistema de Navegação Global por Satélite) que é osistema Russo, o SBAS (em português Sistema Complementar Baseado em
Satélites), o GALILEO (em português Sistema de Navegação por Satélite) que é o
sistema Europeu (Alves, 2013).
Neste trabalho está sendo colocado em foco o seguimento Usuários sendo
que os seguimentos Controle e o Espacial não serão abordados.
Pode-se obter as coordenadas de um local por 3 sinais emitidos pelos
satélites que o receptor GPS interpreta, esses sinais que também chamados deobservações são o código, a frequência e a pseudodistância (Alves, 2013).
O posicionamento pelo código é feito da seguinte maneira os satélites emitem
os códigos a todo o momento, mas nem todos os receptores têm a capacidade de
interpretar todos os códigos restando assim a usuários autorizados à utilização de
alguns desses códigos que são os mais precisos. Os códigos são o P (Precise), C/A
(Course/Acquisition) e o Y (Sá, 2004, p. 75).
O posicionamento pela frequência é feito basicamente sobre 2 ondas da
portadora a banda L1 com a frequência de 1.575,42 MHz e a banda L2 com
1.227,60 MHz sendo que hoje em dia têm-se equipamentos capazes de receber os
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sinais nas bandas L2C e L5 o que permite uma redução das interferências
ionosféricas e do multicaminhamento melhorando assim a solução das
ambiguidades (Sá, 2004).
O posicionamento pela pseudodistância é feito da seguinte maneira: sabendo
que os receptores e os satélites utilizam relógios atômicos e os sinais emitidos levam
consigo dados referentes ao tempo, ocorre que quando um sinal é emitido por um
satélite ele leva um determinado tempo para chegar ao receptor, uma vez que a
propagação do sinal é na atmosfera e viaja na velocidade da luz e o caminho
percorrido pelo sinal é sempre retilíneo, consegue-se então calcular a distância
(Alves, 2013).
Mas somente a interpretação desses sinais não é o suficiente é necessário
utilizar uma técnica para a ocupação do ponto e aqui será abordado o
posicionamento relativo e o posicionamento absoluto.
Através do posicionamento absoluto consegue-se obter uma coordenada de
qualquer lugar da superfície terrestre, mas sem ter uma precisão e um desvio
padrão.
Quando trabalhamos com o posicionamento relativo um receptor vai ficar em
um determinado ponto denominado de Base e o outro receptor denominado deRover vai percorrer os pontos de interesse, possibilitando assim a coleta de
informações e obter o desvio padrão de cada coordenada. Em relação ao
posicionamento relativo existem algumas técnicas que são o modo estático, o
estático rápido e o cinemático (Instituto CEUB/IPCD).
O posicionamento pelo modo estático o receptor de base e o rover ficam fixos
coletando o ponto por um tempo maior que 10 minutos (Instituto CEUB/IPCD).
O posicionamento pelo modo estático rápido é semelhante ao estático o quemuda é o tempo de ocupação do ponto sendo menor que 10 minutos (Instituto
CEUB/IPCD).
O posicionamento pelo modo cinemático o receptor de base fica sobre um
ponto coletando as informações e o rover coleta os pontos enquanto está em
movimento (Instituto CEUB/IPCD).
Neste trabalho o método utilizado para a obtenção das coordenadas foi o RTK
(Real Time Kinematic ou Processamento em Tempo Real em português), este
posicionamento é feito de modo que o receptor de base é colocado em um ponto de
coordenadas conhecidas e o rover percorre os pontos de interesse sendo que a
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grande vantagem é que ele tem um software interno e um rádio formando um link
entre os dois e enviando uma correção das observações em tempo real da base
para o rover, em geral cada ponto tem um tempo de coleta variando de 1 a 5
segundos com uma precisão da ordem milimétrica ou centimétrica (Instituto
CEUB/IPCD).
Quando se utiliza um Sistema de Informações Geográficas (SIG)
independente da finalidade deve-se observar a origem dos dados e se eles terão
como atender a demanda proposta, ou seja para se aplicar um SIG devemos
primeiro saber se a origem de nossas informações são capazes de solucionar o
problema levantado.
Hoje em dia com o avanço da tecnologia e da informática temos a
possibilidade de reconhecer nossas casas, prédios, ruas, parques entre outros pelo
Google Earth que é um programa no qual conseguimos visualizar gratuitamente as
imagens tiradas por satélites do planeta. Ele permite também ver em qual
coordenada geodésica se encontra qualquer ponto da terra ou ainda localizar
qualquer ponto tendo as suas coordenadas conhecidas.
Conforme indicado na imagem o satélite que foi utilizado para tirar fotos da
cidade de Monte Mor-SP foi o SPOT da empresa DigitalGoble que estádisponibilizado no Google Earth pelo CNES (Centre National d’Études Spatiales)
existem três satélites da série SPOT em operação e são eles o SPOT 4, o SPOT 5 e
o SPOT 6 que trabalham em conjunto com os seus sensores, as suas órbitas são
circulares, heliossíncronas e polares. Em relação ao SPOT 4 e o SPOT 5 eles estão
a uma altitude média de 832 Km, com inclinação de 98,7° em relação a linha do
equador com resolução temporal de 26 dias e orbita de 101,4 minutos, já o SPOT 6
têm altitude média de 694 Km, com resolução temporal de 1 a 5 dias dependendo dalongitude do local. A bordo do SPOT 4 têm um sensor chamado HRVIR (High
Resolution Visible – Infrared) que lhe possibilita obter imagens com resolução
espacial de 10 m para as bandas que vão de 0,61 a 0,68 µm, 20 m para as bandas
de 0,50 a 0,89 µm e 1,58 a 1,75 µm. A bordo do SPOT 5 têm dois sensores HRG
(High Resolution Geometric) podendo obter por interpolação uma resolução espacial
de 2,5 a 5 m para as bandas que vão de 0,48 a 0,71 µm, 10 m para as bandas de
0,50 a 0,59 µm, 0,61 a 0,68 µm e 0,87 a 0,89 µm e 20 m para a banda que vai de
1,58 a 1,75 µm, também têm dois sensores HRS (High Resolution Stereoscopic) que
foi projetado para oferecer imagens ortorretificadas e a geração de Modelos Digitais
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de Terreno (MDT) atuando na banda que vai de 0,48 a 0,70 µm com resolução
espacial que varia de 10 a 5 m, além disso os satélites SPOT 4 e SPOT 5 têm os
sensores Vegetation e Vegetation-2 respectivamente que adquirem imagens com a
resolução espacial de 1 Km para qualquer uma das bandas que atuam.
Semelhantemente a bordo do SPOT 6 têm dois sensores o P (Panchromatic) que
fornece imagens na banda que vai de 0,45 a 0,745 µm com resolução espacial de
1,5 m e o sensor MS (Multispectral) que atua nas bandas de 0,45 a 0,52 µm, 0,53 a
0,59 µm, 0,625 a 0,695 µm, 0,76 a 0,89 µm com a resolução espacial de 6 m
(EMBRAPA, 2013).
Com os modernos aparelhos de GPS Geodésico conseguimos obter as
coordenadas de qualquer ponto do planeta e ao final de sua ocupação conseguimos
processar em softwares específicos os dados observados desses pontos obtendo
assim a precisão e o desvio padrão de cada um deles.
De acordo com a lei 10.267/2001 (Norma Técnica de Georreferenciamento de
Imóveis Rurais) tem-se que ocupar um vértice de apoio Classe C1 ou C2 com a
precisão posicional horizontal devendo ser menor ou igual 0,20 m em que:
PP= (ϬN ² + ϬE ²) ¹/² PP< 0,20 m
Onde:
PP = Precisão Posicional;
ϬN = Desvio padr ão da coordenada N;
ϬE = Desvio padrão da coordenada E.
E segundo a lei 10.267/2001 (Norma Técnica de Georreferenciamento de
Imóveis Rurais) para os vértices da Classe C4 que são utilizados para levantarlimites físicos dos imóveis a precisão posicional horizontal deve ser na ordem de
menor ou igual a 0,50 m, aos quais também devem ser estabelecidos por equação.
PP= (ϬN ² + ϬE ²) ¹/² PP< 0,50 m.
Coleta dos Dados
Foi estabelecida uma rede de forma amostral e aleatória na cidade de Monte
Mor-SP em que foram escolhidos pontos de praças, parques, rotatórias, trevos,
cantos de muros e esquinas de acordo com a Tabela 1. Sendo escolhidos porque
são facilmente identificados pelo Google Earth.
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Tabela 1 – Coordenadas dos pontos obtidos pelo Google Earth.
Ponto Descrição E(m) N(m)
B 01 Base 01 263159,12 7459475,49
P1 Canto de muro 262050,69 7461022,14
P2 Canto de muro 262464,00 7461255,00
P3 Meio fio 263115,71 7460635,95
P4 Meio fio 264209,52 7460430,25
P5 Canto de alambrado 264169,51 7459747,97
P6 Canto de muro 262956,05 7459424,08
P7 Canto de muro 262063,83 7459199,34
P8 Canto de muro 262055,60 7459855,83
Como o Google já disponibiliza as coordenadas dos locais onde foram
inseridos os marcadores não é possível obter um desvio padrão e muito menos a
precisão posicional de cada ponto. A imagem 1 mostra o local dos pontos fornecidos
pelo Google Earth.
Imagem 1 – Pontos obtidos com o Google Earth.
Após a escolha dos locais de interesse foi instalado um receptor de GPS
geodésico RTK com sendo de base em um local com as coordenadas conhecidas
com o nome de BASE 01 e o Rover foi utilizado para coletar todos os dados dos
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pontos sendo encontradas as coordenadas e os seus desvios padrões conforme a
Tabela 2, resaltando que os pontos de canto de murro a antena foi colocada acima
do muro para evitar o erro de multicaminhamento.
Tabela 2 – Coordenadas e desvio padrão dos pontos obtidos com o RTK.
Ponto Descrição E(m) N(m) PP(m)
B 01 Base 01 263160,839 7459477,132 0,008
P1 Canto de muro 262050,469 7461024,858 0,009
P2 Canto de muro 262463,716 7461258,354 0,006
P3 Meio fio 263117,102 7460636,080 0,018
P4 Meio fio 264216,409 7460434,797 0,023
P5 Canto de alambrado 264169,600 7459750,370 0,012
P6 Canto de muro 262955,432 7459426,840 0,028
P7 Canto de muro 262064,799 7459201,805 0,008
P8 Canto de muro 262056,151 7459855,114 0,011
A imagem 2 mostra o local dos pontos obtidos com o RTK em uma malha
branca e os pontos fornecidos pelo Google Earth.
Imagem 2 – Pontos obtidos com o RTK.
A distância entre as coordenas foi calculada por simples diferença entre as
coordenadas obtidas pelo RTK e as do Google Earth conforme a seguinte equação:
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D= (ΔE ² + ΔN ²) ¹/²
Onde:
D = Distância;
ΔE = Diferença entre as coordenadas E.
ΔN = Diferença entre as coordenadas N;
A Tabela 3 mostra a diferença entre as coordenadas calculadas e a distância
entre os pontos.
Tabela 3 – Diferença entre as coordenadas.
Ponto ΔE(m) ΔN(m) Distância (m)
B 01 1,719 1,642 2,377
P1 -0,221 2,718 2,727
P2 -0,284 3,354 3,366
P3 1,392 0,130 1,398
P4 6,889 4,547 8,254
P5 0,090 2,400 2,402
P6 -0,618 2,760 2,828
P7 0,969 2,465 2,649
P8 0,551 -0,716 0,903
Conclusão
Ressaltando que as imagens aqui utilizadas não foram tratadas de modo que
não se tem os elementos conhecidos como a altura de vôo, as sobreposições
laterais e longitudinais, a velocidade de cruzeiro no instante, a inclinação da foto, o
tempo, o intervalo de exposição, a área recoberta e a distância focal. Uma vez que
estes elementos permanecem sendo incógnitas não é possível fazer a restituição
tornando-se uma imagem ortogonal passando a ser um mosaico controlado ou
qualquer outro tipo de tratamento em algum software específico, foi avaliado o
coordenada informada e a localização em relação a sua resolução espacial ounitidez.
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Para todos os pontos coletados com RTK como observado a solução foi fixa
indicando que ele solucionou as ambiguidades da fase da portadora e os desvios
padrões foram baixos indicando que o ponto está bom e bem próximo do local
verdadeiro.
Como resultado final concluo que o local visualizado e a coordenada
informada diretamente pelo Google Earth não conferem com o local verdadeiro e
com a coordenada verdadeira.
Comparando os resultados das coordenadas obtidas pelo Google Earth com
as obtidas pelo RTK comprovando que qualquer trabalho feito em cima das imagens
obtidas diretamente pelo Google Earth só pode ser utilizada para fins elucidativos,
sendo descartada toda a hipótese para trabalhos técnicos.
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