Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa
CURSO DE GPS
Módulo x
(Aula Prática)
GPSURVEY
Processamento de Bases GPS
(Carlos Antunes)
Reliance – Ashtech e suas aplicações em SIG
INTRODUÇÃO
O GPSurvey® é o mais recente programa de processamento de dados GPS da Trimble e corre
nos seguintes ambientes: Windows® versão 3.1 ou superior; Windows® 95; Windows® NT e
Workstation 3.51. Permite o processamento de dados observadas por GPS em modo estático
(bases geodésicas) e em modo cinemático. O processamento de bases no GPSurvey é feito pelo
módulo WAVE Baseline Processor e pode ser feito por base simples (base a base) ou por
multibase.
O pacote de programas do GPSurvey contém um módulo Quick Plan que permite proceder ao
planeamento de uma sessão de observação antecipadamente, permitindo um melhor
aproveitamento do sistema em benefício da precisão final dos resultados.
Juntamente com o programa TRIMNET Plus for GPSurvey pode-se proceder ao ajustamento de
redes observadas com bases GPS a partir directamente do GPSurvey. No entanto, como o
TRIMNET Plus é um programa para DOS, este quando executado activa a janela de ambiente
DOS no tamanho máximo.
A utilização de receptores Trimble não nos limita à utilização exclusiva do programa GPSurvey,
pois é possível com um módulo incluído DAT2RIN, fazer a conversão dos dados GPS recolhidos
com receptores Trimble para o formato RINEX (ASCII), o qual pode ser posteriormente
processado por qualquer outro programa. Do mesmo modo o GPSurvey permite a importação de
dados em formato RINEX recolhidos por qualquer outro receptor.
Todos estes programas, ou módulos, com excepção do Quick Plan, requerem a utilização de uma
chave hardware de activação (“green activator security device”) com uma conexão de 25 pinos a
uma porta paralela do computador. Esta chave deve ser activada para cada programa, e depois de
activada funciona em qualquer computador com os programas instalados, ou seja, não depende
do computador onde foi activada.
1- PROCESSADOR GPSURVEY
1.1- Planeamento de Sessões
Por vezes torna-se necessário antever a configuração dos satélites do sistema GPS, por forma a
permitir a observação de um número máximo de satélites bem distribuídos no espaço, o que,
como é óbvio, permitirá melhores resultados.
Fig. 1 – Quick Plan – planeamento de sessões.
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O programa de planeamento de sessões Quick Plan pode ser acedido directamente da Pasta de
grupo GPSurvey, não necessitando de chave de segurança, ou a partir do programa GPSurvey
através da opção Plan do menu principal.
Basta ter-se um ficheiro de efemérides actualizado, no qual consta toda a informação das órbitas
dos satélites do sistema GPS, e definir-se o local de trabalho através de coordenadas geográficas
aproximadas, bem como, o respectivo dia. É necessário também definir a mascara de elevação
(valor mínimo de elevação a partir do qual, no nascimento, ou até à qual, no ocaso, os satélites
são observados) de acordo com a ocultação junto do horizonte local provocada pelos elementos
topográficos.
É na edição de sessões, opção Session do menu, onde se define o local e a data, e para o
carregamento do ficheiro de efeméride escolhe-se a opção Almanac… do sub-menu Options.
Fig. 3 – Carregamento do ficheiro de efemérides.
Com essa informação podemos então, visualizar graficamente o número de satélites visíveis e a
sua disposição ao longo do dia, bem como, um conjunto de parâmetros (factores DOP, diluição
da precisão) que nos permitem definir qual a melhor hora do dia para observar naquele local por
forma a obter melhor precisão nos resultados finais.
Fig.4 - a) Lista de gráficos disponíveis; b) número de satélites e PDOP.
Actualmente com a constelação de satélites completa e para uma mascara de elevação de 15º, no
nosso território apenas num período curto do dia se apresenta com um número mínimo de 4
satélites, elevando-se normalmente nesse período para 5 satélites com 10º de mascara de
elevação. Esta condição do número mínimo de satélites é importante, pois para trabalhos de
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rotina de menor precisão, como no âmbito da Topografia, o planeamento é desnecessário. Já para
os trabalhos de alta precisão o planeamento ganha grande importância.
1.2 – Carregamento de Dados
A execução do programa GPSurvey exige sempre a criação de um projecto que constitui o
ambiente de trabalho, e para o qual o programa define uma estrutura de sub-directorias a um
nível inferior do directório principal do programa, onde é armazenada toda a informação afecta
ao projecto.
Fig. 5- Programa GPSurvey e sub-menu Load.
A partir da opção Load do menu principal temos acesso à lista de origens e formatos possíveis a
partir das quais se efectuará o carregamento dos dados: directamente do receptor; de um
controlador de RTK (modo Real Time Kinematic); de ficheiros DAT da Trimble no computador;
de soluções de bases já processadas em formato SSF; soluções de RTK; e de ficheiros em
formato RINEX provenientes de receptores de outras marcas.
Fig. 6 – Janela de diálgo para carregamento de dados
Durante e carregamento dos dados o programa vai apresentando sucessivas janelas de diálogo
onde aparece informação diversa sobre os dados, como seja, as coordenadas aproximadas, o
período de observação, o tipo de receptor e de antena, a altura da antena e respectivo método de
medição.
Nota: É extremamente importante a introdução correcta da altura da antena nesta fase,
pois esta é exactamente uma das fontes de erro mais frequente no processamento de
dados GPS.
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1.3 Processamento de Bases
A partir da opção Process do menu principal do programa GPSurvey acedemos ao módulo
WAVE de processamento de bases. De imediato este abre uma janela de diálogo onde figurarão
a lista de ficheiros a processar e que devem ser seleccionados para o carregamento. Caso se
necessite de processar uma base com um ficheiro de um ponto já processado, como os ficheiros
das estações base que servem de apoio a vários pontos, deve-se clicar no botão Include
processed files.
Fig. 7 – Carregamento de dados para o processamento das bases.
Na opção Process do programa WAVE temos acesso ao processamento directo das bases GPS e,
também, temos acesso à opção Setup onde se definem vários parâmetros que por sua vez
definem o método de processamento dos dados. É no botão Advanced controls… que temos
acesso aos parâmetros específicos de GPS, e o botão Satellites… permite-nos ver quais os
satélites utilizados e rejeitar satélites se tal for pretendido.
Fig.8 – Definição dos parâmetros de processamento.
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Finalmente, e após se definirem os parâmetros, pode-se proceder ao processamento das bases
GPS. Caso o processamento não seja muito específico e não seja exigida grande cuidado com a
precisão dos resultados é sempre aconselhável fazer o processamento com os parâmetros por
defeito.
Ao sair deste módulo WAVE deve-se guardar as bases processadas na base de dados do
GPSurvey, as quais podem depois ser utilizadas para um ajustamento de rede ou servirem para o
transporte de coordenadas das estações fixas para as estações móveis através do TRIMNET Plus.
Ou ainda, serem visualizadas através do Network Map. Pode-se também exportar as soluções
para um ficheiro TXT a partir do sub-menu File do programa WAVE.
É possível executar um relatório através da opção Project report do sub-menu Utilities. O
relatório conterá toda a informação indicada nas opções activadas e pode ser visualizada no
numa janela executando-se a opção Preview…, ou transferida para um ficheiro ASCII
executando a opção Text File… .
Fig. 9 – Janela diálogo das opções de execução de
relatório do processamento das bases GPS.
1.4 Processador TRIMNET Plus
O ajustamento de redes é uma ferramenta importante no ajuizar da integridade da rede e de todas
as observações. O facto de as bases terem sido processadas pelo GPSurvey não implica que elas
se ajustem automaticamente na rede. Não é suficiente que uma base seja estatisticamente precisa,
é preciso ajustá-la à rede de bases observadas sempre que haja redundância de observações.
Como o sistema de referência associado ao GPS é o sistema elipsoidal WGS84, normalmente em
aplicações geodésicas e topográficas locais é necessário transformar as coordenadas GPS para
outro tipo de coordenadas de um sistema local. O TRIMNET permite essa transformação, desde
o sistema pretendido esteja definido na lista de sistemas disponíveis, caso contrário é necessário
defini-lo. Assim, a partir do TRIMNET Plus podemos não só processar as bases GPS na forma
de rede, como fazer um simples transporte de coordenadas nos vários sistemas de referência
geodésico e cartográfico, neste caso quando não existe redundância de observações.
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Fig. 10 – Menu do TRIMNET Plus
O TRIMNET Plus permite o ajustamento de redes geodésica e topográficas a partir das
observações GPS processadas pelo GPSurvey que podem ser combinadas com observações
terrestres clássicas e observações de geóide.
O estratégia de tratamento por ajustamento do TRIMNET sobre um dado sistema de referência
que não o WGS84, passa pela transformação das componentes (DX,DY,DZ) do vector espacial,
ou base processada pelo GPSurvey em coordenadas tridimensionais do sistema WGS84, nas
componentes (AZ, Dist, DH) respectivas. Admitindo que os sistemas de referência geodésicos
são paralelos, o vector é invariante em relação a esses sistemas a menos de uma translação, é esta
a assunção feita pelo programa.
Fig. 11 – Modulo de ajustamento de redes.
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Assim, e feita a transformação do vector, o TRIMNET Plus procede a um ajustamento regular
por mínimos quadrados quando existir redundância, ou quando ela não existir, a um simples
transporte de coordenadas no sistema de referência escolhido, sem que se tenha procedido a uma
transformação de coordenadas propriamente dita. Isto é, a transformação entre Data geodésicos
faz-se às observações e não às coordenadas, lembrando que, pelo pressuposto do paralelismo
entres sistemas, a transformação é nula entre sistemas de coordenadas geográficas (ex.: WGS84
→ DLX).
Todos os módulos do TRIMNET Plus correm, como foi referido no início, em ambiente DOS.
Para iniciar o processo de ajustamento é necessário primeiro importar os vectores (observações)
processados pelo GPSurvey através do GPS Network Module, a primeira opção do menu
principal do TRIMNET Plus. Depois, a partir desse módulo ou a partir da terceira opção do
menu principal, entramos no Network Adjustment Module. Ao lado do menu principal figura a
configuração da rede, onde se pode ver o sistema de coordenadas activo, o número e o tipo de
observações importadas.
A primeira operação a fazer, já que o WGS84 é por defeito o sistema de coordenadas activo, será
definir o sistema de coordenadas pretendido. Primeiramente define-se o Datum depois o sistema
de coordenadas.
Fig. 12 – Sub-menus de definição do Datum e do sistema de coordenadas.
Depois de definido o sistema de coordenadas, procede-se então, ao ajustamento. No menu de
ajustamento introduzimos e fixamos as coordenadas dos pontos de apoio ou estações base, e de
seguida efectuamos um primeiro ajustamento. A terceira opção, Observations Disable/Enable
permite rejeitar observações de má qualidade após o primeiro ajustamento, com o objectivo de
melhorar a precisão dos resultados.
Fig. 13 - Menu de ajustamento
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A primeira opção do menu principal do TRIMBET Plus, Displays, possibilita a visualização de
todos os dados, observações e valores ajustados.
No menu de ajustamento temos a possibilidade de definir estratégias de pesos e variâncias, caso
o ajustamento não passe no teste estatístico, e tornar o respectivo seu resultado positivo.
NOTA: Todos os resultados são armazenados em ficheiros com extensão LOG na sub-directoria
\Netadj do directório do projecto.
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