Este documento apresenta um curso básico de GPS de navegação, abordando conceitos de geodésia, cartografia, o sistema de satélites GPS e suas aplicações. O curso inclui módulos sobre coordenadas geodésicas, projeções cartográficas, funcionamento do GPS e prática de campo com receptores.

1. Curso Básico GPS de Navegação
UO-AM/EXP/GDS
Conceitos BásicosConceitos Básicos
dede
Geodésia e CartografiaGeodésia e Cartografia
Alexandre Rocha
Técnico de Exploração de Petróleo
UO-AM / EXP / GDS
chave: bsct
email: rocha.alexandre@petrobras.com.br
telefone: (92) 3616-6844 / rota 845

2. Curso Básico GPS de Navegação
UO-AM/EXP/GDS
Estrutura do curso
Conceitos de Geodésia e Cartografia
Teoria do Sistema Navstar GPS
Configuração de Receptores
Prática de Campo
Uso dos Aplicativos Trackmaker e Google Earth

3. Curso Básico GPS de Navegação
UO-AM/EXP/GDS
GeodésiaGeodésia
“...é a ciência que tem como objetivo determinar a forma, dimensões
e o campo de gravidade da Terra.”
“...é a ciência do levantamento e do mapeamento terrestre.”

4. Curso Básico GPS de Navegação
UO-AM/EXP/GDS

5. Curso Básico GPS de Navegação
UO-AM/EXP/GDS
Superfície física – Observações
Geóide – Altimetria
Elipsóide – Planimetria

6. Curso Básico GPS de Navegação
UO-AM/EXP/GDS
Datum ou Sistema GeodésicoDatum ou Sistema Geodésico
 Definição um elipsóide de revolução como modelo da Terra.
 Posição do centro do elipsóide relativamente ao centro de massa da Terra.
Rede de Referência
Topocêntricos x Geocêntricos
Atenção:
SAD-69 e SIRGAS (oficial do Brasil)
WGS-84 => Sistema GPS
Materialização do Sistema de Referência

7. Curso Básico GPS de Navegação
UO-AM/EXP/GDS
Linha do Equador
Meridiano de Greenwich
Linhas Geodésicas de referência

8. Curso Básico GPS de Navegação
UO-AM/EXP/GDS
Coordenadas geodésicasCoordenadas geodésicas
Latitude (paralelos)
Ângulo normal ao elipsoide
Referência: Linha do Equador
Hemisfério Norte: positiva( 0°/+90°) Hemisfério Sul:negativa(0°/-90°)
Longitude (meridianos)
Ângulo normal ao elipsoide
Referência: Meridiano de Greenwich (GR)
Leste GR: positiva( 0°/+180°) Oeste de GR:negativa(0°/-180°)
Altura Elipsoidal
Distância de um ponto da superfície topográfica até o elipsoide
medida a sua normal.
Atenção:
O sistema GPS fornece a altura elipsoidal

9. Curso Básico GPS de Navegação
UO-AM/EXP/GDS
Coordenadas geodésicasCoordenadas geodésicas

10. Curso Básico GPS de Navegação
UO-AM/EXP/GDS
Parâmetros de Transformação entre Sistemas Geodésicos
X
Y
Z
X
Y
Z
P
DX
DYDZ
Fonte: Rafael GenroFonte: Rafael Genro

11. Curso Básico GPS de Navegação
UO-AM/EXP/GDS

12. Curso Básico GPS de Navegação
UO-AM/EXP/GDS
Parâmetros de Transformação SADBSOL -> SIRGAS2000

13. Curso Básico GPS de Navegação
UO-AM/EXP/GDS
Altura Elipsoidal referenciada ao Elipsoide >>> Altera com a mudança de Daum
Altura Ortométrica referenciada ao Geóide (NMM)
Conhecer a ondulação Geoidal (N)
AltimetriaAltimetria

14. Curso Básico GPS de Navegação
UO-AM/EXP/GDS
CartografiaCartografia
“...é a ciência que tem como objetivo representar a superfície da Terra
em uma superfície plana."
“...a representação de uma superfície esférica sobre o plano só é possível
por meio de projeções cartográficas...”

15. Curso Básico GPS de Navegação
UO-AM/EXP/GDS
Projeção CartográficaProjeção Cartográfica
Não existe solução única e perfeita para o problema da cartografia

16. Curso Básico GPS de Navegação
UO-AM/EXP/GDS
Diversas ProjeçõesDiversas Projeções

17. Curso Básico GPS de Navegação
UO-AM/EXP/GDS
Projeção UTMProjeção UTM
Universal Transversa de Mercato
Características:Características:
Desenvolvido durante a Segunda Guerra
Cilindrica
Secante
 Analítica
Conforme
Recomendado pela UGGI ((União Geodésica e Geofísica Internacional) em 1951.
Utilizado na produção cartográfica nacional (IBGE)

18. Curso Básico GPS de Navegação
UO-AM/EXP/GDS
Fuso UTMFuso UTM
A superfície de referência é dividida em 60 fusos com 6° de amplitude
Cada fuso tem um Meridiano Central ( MC)
Origem na intersecção do Equador com o MC
Limite de +/- 80° de latitude
Coordenadas plano-retangulares designadas por N(norte) e E(leste)
Coordenadas UTM na origem
N=10.000.000,00 (no Equador)
E= 500.000,00 (no MC)
Informar sempre o fuso(MC) quando se trabalhar com coordenadas UTM.

19. Curso Básico GPS de Navegação
UO-AM/EXP/GDS
Fuso UTM
P

20. Curso Básico GPS de Navegação
UO-AM/EXP/GDS
Fator de escala (K)
Para a redução da superfície de referência ao plano UTM, utiliza-se um fator de
escala ou coeficiente de redução representado pela letra K
Elementos da Projeção TM

21. Curso Básico GPS de Navegação
UO-AM/EXP/GDS
Elementos da Projeção TM
Convergência Meridiana
É o angulo formado entre o norte de quadrícula (NQ) e o norte verdadeiro
ou geográfico (NG).
Seu valor é variável ao longo do fuso.
É nula sobre o M.C. e o Equador,

22. Curso Básico GPS de Navegação
UO-AM/EXP/GDS
Fuso UTMFuso UTM
O Brasil possui 8 fusos UTM.

23. Curso Básico GPS de Navegação
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- MC 69 - MC 63 - MC 57
72º 66º 66º 60º 60º 54º
Linha do
Equador
Juruá Urucu Manaus
N = 0
+
-
E = 500.000
+-
A B C
N = 10.000.000
HemisférioNorteHemisférioSul
Fusos UTM na AmazôniaFusos UTM na Amazônia

24. Curso Básico GPS de Navegação
UO-AM/EXP/GDS
CoordenadasCoordenadas
Geodésicas x UTMGeodésicas x UTM
Coordenadas
Geodésicas
Coordenadas
UTM (MC=-63°)
N = 9461433,081 m
E = 245100,095 m
Zona 20
ϕ = -04° 52' 08,00474"
λ = -65° 17' 55,95803"
h = 85,809 m
ϕ = -04° 52' 06,68076"
λ = -65° 17' 54,02481"
h = 91,125 m
SIRGAS2000 SAD69 IBGE
N = 9461394,048 m
E = 245041,564 m
Zona 20
Mudança de Datum
Diferença de 70,35m no plano UTM
Projeçãodascoordenadasnoplano

25. Curso Básico GPS de Navegação
UO-AM/EXP/GDS
Parâmetros de Transformação SADBSOL -> SIRGAS2000
Nas coord. UTM
SADBSOL
SIRGAS2000
66,22 m
∆Ε= −56,212
∆Ν=−35,010

26. Curso Básico GPS de Navegação
UO-AM/EXP/GDS
Mostrar no Google EarthMostrar no Google Earth
Entrada de coord. UTM e geodésicaEntrada de coord. UTM e geodésica
Urucu e SedeUrucu e Sede

27. Curso Básico GPS de Navegação
UO-AM/EXP/GDS

28. Curso Básico GPS de Navegação
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Sistema NAVSTAR-GPS
NAVigation System with Time And Ranging
Global Positioning System

29. Curso Básico GPS de Navegação
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Posicionamento por satélite
 Histórico
• 1957 – Lançamento do satélite “Sputinik” pela antiga URSS.
• 1960 – Desenvolvimento do Sistema TRANSIT pelos EUA
• 1973- Início do desenvolvimento do sistema GPS
• 1978 – Lançado o primeiro satélite GPS
• 1995 – O sistema GPS é declarado totalmente operacional
• 2009 – Modernização do sistema
 Atualidade
(GNSS –Global Navigation Satellite System)
• Sistemas NAVSTAR-GPS (EUA) e GLONASS(Rússia) em operação
• Sistemas GALILEO (União Européia) e COMPASS//BEIDOU (China)
em desenvolvimento

30. Curso Básico GPS de Navegação
UO-AM/EXP/GDS
Características do Sistema GPS
 Sistema de rádio navegação baseado em observação de satélites
artificiais.
 Desenvolvido e mantido pelo Departamento de Defesa(DoD) dos
EUA
 Cobertura global
 Operável 24 horas do dia
 Operável sob quaisquer condição atmosférica
 Sistema de referência de concepção geocêntrica –WGS84
 Precisões variáveis com as técnicas de observação e tipo de
receptor
- GPS navegação: aproximadamente 15 metros
- GPS Geodésico: precisão centimétrica

31. Curso Básico GPS de Navegação
UO-AM/EXP/GDS
Composição do Sistema GPS

32. Curso Básico GPS de Navegação
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 Constituído por estações terrestres
distribuídas ao longo do globo
 Recebem todos os sinais dos
satélites
 Atualiza as posições orbitais dos
satélites
 Coleta dados meteorológicas
 Correção dos relógios dos satélite
Segmento de Controle

33. Curso Básico GPS de Navegação
UO-AM/EXP/GDS
 24 satélites +03 de reserva
 Altura de 20.200km da superfície
terrestre
 6 planos orbitais
 Órbitas com 55° de inclinação
em relação ao Equador
 Período de 12 horas siderais
 Satélites NAVSTAR ou Space Vehicles (SVs)
Segmento Espacial

34. Curso Básico GPS de Navegação
UO-AM/EXP/GDS
Constituído pelos receptores GPS e comunidade de usuários civis ou
militares.
Os receptores convertem os sinais dos satélites (SVs) em estimativas de
posições, velocidade e tempo.
Segmento do Usuário

35. Curso Básico GPS de Navegação
UO-AM/EXP/GDS
Sinais GPS
Os sinais GPS são derivados da frequência fundamental 10,23 MHz,
divididos em:
Onda Portadora
L1 - 1575,42 MHz λ=19,05cm
L2 - 1227,60 MHz λ=24,45cm
Códigos
C/A (Coarse Acquisition) 1,023MHz λ=300m
 Modulado na portadora L1
P (Precise) 10,23MHz λ= 30m
 Modulado nas portadoras L1e L2 portadora L1
Modernização do Sistema
Adição de novos sinais para uso civil : L2C e L5

36. Curso Básico GPS de Navegação
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Posicionamento GPS
Baseado em dois tipo de medição satélite/ receptor:
Código: Pseudodistâncias (d=v.t)
Portadora: medida de fase da onda (mais preciso)
Posicionamento absoluto
 Utilizamos apenas um receptor independente >>> Navegação
Posicionamento Relativo
 Utilizamos 2 receptores para correções diferencias.
 Aplicações topográficas/Geodésicas

37. Curso Básico GPS de Navegação
UO-AM/EXP/GDS
Cada satélite transmite continuamente um sinal que é recebido pelo receptor. Este
por sua vez, mede o tempo que os sinais demoram para chegar até ele. Multiplicando
este tempo pela velocidade do sinal (velocidade da luz), obtém-se a distância entre o
satélite e o receptor.
d = v x t
Matemática do GPS
A distância de vários satélites determina a posição através de uma equação matemática
4 Incógnitas:
-Latitude
-Longitude
-Altitude
-Tempo
Necessários 4 Equações

38. Curso Básico GPS de Navegação
UO-AM/EXP/GDS
O receptor está
em algum lugar
sobre a esfera
O receptor está na esfera de centro no satélite e raio d.

39. Curso Básico GPS de Navegação
UO-AM/EXP/GDS
O receptor está
em algum lugar
sobre a
circunferência

40. Curso Básico GPS de Navegação
UO-AM/EXP/GDS
O receptor está sobre um dos 2 pontos

41. Curso Básico GPS de Navegação
UO-AM/EXP/GDS
O receptor está
aqui…

42. Curso Básico GPS de Navegação
UO-AM/EXP/GDS
Constelação do Sistema GPS

43. Curso Básico GPS de Navegação
UO-AM/EXP/GDS
Fonte de Erros

44. Curso Básico GPS de Navegação
UO-AM/EXP/GDS
Geometria x Precisão
 A geometria dos satélites têm grande influência sobre a precisão do
posicionamento.
 O índice DOP(Diluition of Precision) indica a qualidade desta
geometria.
 Em receptores de navegação a precisão pode ser avaliada pelo
EPE(Erro de Posição Estimado)

45. Curso Básico GPS de Navegação
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Precisão de um GPS de Navegação

46. Curso Básico GPS de Navegação
UO-AM/EXP/GDS
 Configurar o Equipamento
(Unidade, Fuso Horário, Datum,Formato de coordenadas..etc)
 Leitura da sua posição
 Gravando uma coordenada (waypoints)
 Gravando um trajeto (tracklogs)
 Navegando até um ponto (Go to)
 Funções de cálculo no receptor
 Recursos de mapa, bússola e altímetro
 Uso do Trackmaker
Prática GPS

47. Curso Básico GPS de Navegação
UO-AM/EXP/GDS
Obrigado e Parabéns
a todos pela
participação!
MISSÃO: “Explorar e produzir gás natural e óleo na Amazônia de
forma competitiva e rentável, contribuindo para o desenvolvimento
sustentável da Região.”