Estudo da Sensibilidade de Estimação da Troposfera por

Paulo Sérgio de Oliveira Jr
Orientador: Prof. Dr. João Francisco Galera Monico – FCT/Unesp
Co-orientador. Dr. Luis Fernando Sapucci – CPTEC/INPE
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Introdução
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Objetivo
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Motivação
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Fundamentos teóricos básicos
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Troposfera
•
Atraso Zenital Troposférico
•
Assimetria Troposférica
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Metodologia
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Cronograma
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Discíplinas
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A atmosfera terrestre é uma das principais fontes de
erros na determinação das coordenadas com
posicionamento pelo GNSS (Global Navigation Satellite
System).
Divide-se, em termos de posicionamento geodésico,
em duas camadas, que interagem de formas distintas
com os sinais GNSS
Troposfera
Ionosfera
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Ionosfera
50 ~ 1000km
Troposfera
0 ~ 50 km
Troposfera
Ionosfera
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Corrigir os efeitos da atmosfera terrestre
representa um dos maiores desafios para
pesquisadores do mundo todo, pois consiste em
uma das principais fontes de erro envolvidas no
posicionamento e navegação com GNSS .
Para mitigar os erros ocasionados por essas
interações é necessária uma modelagem
específica para cada camada.
Nesse sentido, o presente projeto possui enfoque
na estimação dos efeitos ocasionados pela
troposfera, bem como sua correção.
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O objetivo principal é investigar a sensibilidade da
estimação da troposfera por GNSS, bem como avaliar
a qualidade de tais estimativas por meio de
comparação com valores obtidos por medidas de
radiossondagens
Além disso, haverá um cuidado especial no que
concerne ao estudo da influência dos gradientes
troposféricos, bem como a interpretação de seu
significado físico.
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Pesquisa de Iniciação Científica (FAPESP), sob a orientação da
Profa Daniele Barroca e co-orientação do Prof. J. F. Galera Monico:
MODELAGEM ATMOSFÉRICA NO POSICIONAMENTO GNSS
BASEADO EM REDES:
Investigação e Implementação no Contexto da Rede GNSS/SP
Determinação do efeito ionosférico
Atraso troposférico obtido através
do modelo de PNT do CPTECINPE
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Nessa pesquisa foi automatizada a geração de mapas de ionosfera para o
Estado de São Paulo. Abaixo observa-se mapas para um período de 24h
Efeito ionosférico
mais significativo
às 14h
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Uso do modelo de PNT do
CPTEC/INPE
Comparação de resultados
dos modelos de PNT com os
obtidos por modelos empíricos
de predição do ZTD.
Campo dos Valores do ZTD para a componente úmida
Fonte: http://satelite.cptec.inpe.br/zenital/
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Estimativas do ZTD utilizando o software GAMIT, sobre
regiões com características geográficas distintas
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Estimativas do ZTD utilizando o software GAMIT, sobre
regiões com características geográficas distintas
Comparações
com dados de
radiossonda
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Estimativa
dos
gradientes
troposféricos com a VMF1 e
com a GMF.
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Continuidade dos estudos na linha de pesquisa
GNSS/Meteorologia no Laboratório de Geodésia
Espacial (LGE), onde já foram desenvolvidos diversos
trabalhos à nível de Iniciação Científica, Mestrado e
Doutorado nessa temática.
Estudos relacionados ao comportamento dos sinais
GNSS na atmosfera terrestre sempre serão de
fundamental importância para o aprimoramento e
evolução dessa tecnologia.
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A troposfera é a camada que estende-se da
superfície terrestre até, aproximadamente, 50 km de
altitude.
É um meio não dispersivo, ou seja, sua influência
não depende da frequência dos sinais, e provoca o
chamado atraso zenital troposférico (ZTD – Zenital
Tropospheric Delay).
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Zenith Total Delay : ZTD = ZHD + ZWD
Zenith Hydrostatic Delay
- 90% do atraso total: ~2m
- Variação temporal lenta (1cm/6h)
- Função de P e T
Zenith Wet Delay
- 10% do atraso total: até 30cm
- Variação temporal rápida (cm/1h )
- Função da T e da densidade de vapor d’água
ao longo da trajetória
GNSS : Modelagem na direção do satélite: STD (Slant Total Delay)
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Para mapear a assimetria horizontal existe a
possibilidade de estimar os gradientes troposféricos.
Assimetria horizontal
STD(el) = ZHD.mfH(el) + ZWD.mfW(el)+ mfg(el)(GN.cos(Az)+GE.sin(Az))
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No caso dos gradientes ainda há discussões no meio
científico, que questionam a existência de vantagens
quanto a inserção desse parâmetro incógnito no
tratamento de dados GNSS, seja para fins de
posicionamento ou para obtenção de estimativas da
troposfera, tais como o PW (Precipitable Water).
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IWV : Integrated Water Vapor : massa de vapor d’água contida numa coluna de ar
atmosférica
PW : Precipitable Water : altura da água líquida obtida se todo o vapor de água
contido na coluna de ar fosse condensado e precipitado no solo
IWV (kg/m²) = PW (mm)
GPS : ZWD = Π x PW
Radiosonda
Medida a cada12h
T, P, PW,…
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Radiossondas no
território nacional
Fonte: < http://weather.uwyo.edu/upperair/sounding.html >
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Investigações relacionadas ao estudo do
comportamento dos gradientes troposféricos e
sua contribuição nas estimativas do vapor
d’água atmosférico.
Posicionamento Relativo - será utilizado o software
GAMIT (GPS Analysis at MIT).
Posicionamento por Ponto Preciso (PPP) - será
empregado o GIPSY-OASIS (GNSS-Inferred
Positioning System and Orbit Analysis Simulation
Software).
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ETAPAS
A. Obtenção dos créditos junto ao
Programa de Pós-Graduação em
Ciências Cartográficas;
B. Revisão bibliográfica sobre o
assunto;
C. Definição e organização dos
dados;
D. Uso dos programas GAMIT e
GIPSY;
E. Preparo e realização do exame
de qualificação;
F. Concepção e implementação de
scripts para automatização do
processamento;
G. Processamento dos dados e
análise dos resultados;
H. Avaliação da qualidade da
metodologia adotada;
I. Correções eventuais; e
J. Redação da dissertação de
mestrado.
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