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Presentación de la Red de Estaciones GNSS de Castilla y León
Valladolid, Miércoles 11 de junio de 2008
El marco de referencia internacional y europeo
El papel de las estaciones de referencia permanentes
João Agria Torres
Engº Geógrafo
Sub-comissão Regional Reference Frames
da Associação Internacional de Geodesia
Artop, Lda.
Junho 11, 2008
Valladolid
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CONTEÚDO
8Motivação
8Evolução dos sistemas de referência
8Sistemas de referência e referenciais geo-espaciais
8O projecto EUREF
8Adopção dos novos sistemas de geo-referenciação
8Notas finais
Junho 11, 2008
Valladolid
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1- Motivação
Presentación de la Red de Estaciones GNSS de
Castilla y León
una plataforma tecnológica compleja que proporciona
la posibilidad de realizar mediciones topográficas de
gran precisión apoyándose en sistemas de navegación por
satélite (GPS, GLONASS y está preparada para Galileo)
Nuevo sistema de referencia oficial en España desde
el 29 de agosto de 2007
apoiado no ETRS89 (datum geodésico) e suportado por
técnicas geo-espaciais
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1- Motivação
REAL DECRETO 1071/2007, de 27 de julio, por el que se regula
el sistema geodésico de referencia oficial en España.
El sistema de referencia ETRS89 (European Terrestrial Reference System 1989), Sistema
de Referencia Terrestre Europeo 1989, ligado a la parte estable de la placa continental
europea, es consistente con los modernos sistemas de navegación por satélite GPS,
GLONASS y el europeo GALILEO. Su origen se remonta a la resolución de 1990
adoptada por EUREF (Subcomisión de la Asociación Internacional de Geodesia, AIG,
para el Marco de Referencia Europeo) y trasladada a la Comisión Europea en 1999, por
lo que está siendo adoptado sucesivamente por todos los países europeos.
El objeto de este real decreto es la adopción en España del sistema de referencia geodésico
global, ETRS89, sustituyendo al sistema geodésico de referencia regional ED50 sobre el
que actualmente se está compilando toda la cartografía oficial en el ámbito de la
Península Ibérica y las Islas Baleares, y el sistema REGCAN95 en el ámbito de las Islas
Canarias, permitiendo una completa integración de la cartografía oficial española con los
sistemas de navegación y la cartografía de otros países europeos.
Dado en Palma de Mallorca, el 27 de julio de 2007.
JUAN CARLOS R.
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1- Motivação
CAPÍTULO I
Disposiciones generales y sistemas de referencia
Artículo 1. Objeto.
Este real decreto regula el sistema de referencia geodésico sobre el que se debe compilar
toda la información geográfica y cartografía oficial, permitiendo una completa
integración de la información geográfica y de la cartografía oficial española con la de
otros países europeos y com los sistemas de navegación.
Artículo 2. Ámbito subjetivo de aplicación.
Este real decreto será de aplicación a la producción cartográfica e información
geográfica oficiales referida a todo o parte del territorio español.
Artículo 3. Sistema de Referencia Geodésico.
Se adopta el sistema ETRS89 (European Terrestrial Reference System 1989) como
sistema de referencia geodésico oficial en España para la referenciación geográfica y
cartográfica en el ámbito de la Península Ibérica y las Islas Baleares. En el caso de las
Islas Canarias, se adopta el sistema REGCAN95. Ambos sistemas tienen asociado el
elipsoide GRS80 y están materializados por el marco que define la Red Geodésica
Nacional por Técnicas Espaciales, REGENTE, y sus densificaciones.
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CONTEÚDO
8Motivação
8O projecto EUREF
8Adopção dos novos sistemas de georreferenciação
8Notas finais
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2- Evolução dos sistemas de referência
SISTEMAS DE REFERÊNCIA ELIPSOIDAIS
8Concebidos para apoiar o desenvolvimento das
Redes Geodésicas
8Sistema de eixos tri-ortogonal directo
8Origem coincidente com o centro do elipsóide
de revolução
8Eixos paralelos aos do Sistema Terrestre
Convencional definido pelo BIH
(Bureau International de l’Heure)
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DATUM GEODÉSICO CLÁSSICO
8Conjunto de parâmetros que define o posicionamento do
elipsóide de referência relativamente à Terra, baseado
em observações astronómicas
8Estabelecimento de um ponto origem onde são definidos:
8as coordenadas geodésicas (ϕ1G , λ1G)
8os componentes do desvio da vertical (ξ1 , η1)
8a ondulação do geóide (N1)
8um azimute geodésico (equação de Laplace)
α1G = α1A - (λ
λ1A - λ1G) sen ϕ
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OS PARÂMETROS DO DATUM
óid
e
8(ξ
ξ1 , η1)
fixam essa normal
relativamente à Terra
de
i
ó
ge
eli
ps
8(ϕ
ϕ1G , λ1G)
fixam uma normal
8(N1)
fixa a separação entre o
elipsóide e o geóide
8(equação de Laplace)
fixa a orientação
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COORDENADAS CARTESIANAS TRIDIMENSIONAIS
Meridiano origem
Meridiano local
X = (µ
µ + h) cos ϕ cos λ
Y = (µ
µ + h) cos ϕ sen λ
µ
Z = (µ
µ (1 – e2) + h) sen ϕ
Equador
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SISTEMA TERRESTRE INSTANTÂNEO (STI)
SISTEMA TERRESTRE CONVENCIONAL (STC)
XC = XI + ZI . xp
YC = YI - ZI . xp
ZC = -XI . xp + YI . yp + ZI
GEOCENTRO
xp , yp coordenadas do pólo instantâneo
relativamente à CIO definida pelo BIH
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(IERS, 2007)
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ADOPÇÃO DO GRS80
8Adoptado na Assembleia Geral de 1979 da Associação
Internacional de Geodesia, sucedendo ao GRS67
8Destinado a representar a Terra nos seus aspectos
geométricos e dinâmicos e adequado a aplicações nos
domínios da geodesia, geofísica e hidrografia
8Sistema de referência oficial para os trabalhos geodésicos
8Baseado na teoria do elipsóide equipotencial
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PROPRIEDADES DO GRS80
8O elipsóide equipotencial é uma superfície equipotencial
U = U0 = constante
8U – potencial gravítico normal
8A função U é determinada sem ambiguidades por 4
parâmetros independentes, qualquer que seja a
distribuição de massas:
(a, b) - semi-eixos; M – massa interior;
ω - velocidade angular de rotação
8Inclui toda a massa da Terra e da atmosfera
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• Observações de VLBI (Very Long Baseline Interferometry)
permitem a monitorização de movimentos de placas
(precisão melhor que 1 cm/5000 km ou 0,002 ppm)
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Rede Global VLBI (Very Long Baseline Interferometry)
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Valladolid(http://ivscc.gsfc.nasa.gov/) 16
ILRS – CONTRIBUTOS
• estudo do sistema Terra sólida - atmosfera – hidrosfera - criosfera
• apoio fundamental aos satélites altimétricos
• contribuição para a monitorização dos níveis do mar e do gelo
• dinâmica a longo prazo da Terra sólida, oceanos e atmosfera
• apoio ao estudo dos movimentos tectónicos
• contribuição para a investigação em Física fundamental
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ILRS – REDE GLOBAL
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(http://ilrs.gsfc.nasa.gov/)
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constelação GPS
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GLONASS
• Órbita circular
• Raio médio: 25 500 km
• Altitude média: 19 100 km
• Período orbital: 11h 15m
• 3 planos orbitais
• 8 satélites em cada plano
• Inclinação da órbita: 64.8º
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APLICAÇÕES
Serviços de posicionamento e navegação
Manutenção dos referenciais globais ou regionais
Geodinâmica
Meteorologia (sub-produto)
???
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GALILEO: ESTRUTURA DO SISTEMA
Componente global: 30 satélites em 3 órbitas,
infra-estrutura terrestre
Componentes regionais: integridade e
correcção
Componentes locais: comercial, sinal
adicional ...
Segmento do utilizador: tipo de receptor e
capacidade de serviço
Centros de serviço: garantia
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GPS + GALILEO
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IGS - INTERNATIONAL GNSS SERVICE
CRIADO A PARTIR DE UMA RESOLUÇÃO DA
UGGI EM 1991 (VIENA)
INÍCIO OFICIAL DAS ACTIVIDADES EM 1994
CONJUNTO DE ESTAÇÕES GPS PERMANENTES
(actualmente mais de 380, algumas inactivas)
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IGS – ACTIVIDADES
• contribuição para o IERS e ITRF
• monitorização de deformações da parte sólida da Terra
• monitorização de variações da parte líquida da Terra
(nível do mar, placas de gelo, etc.)
• determinação de parâmetros de rotação da Terra
• determinação de órbitas de satélites científicos
• monitorização da ionosfera
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IGS – PRODUTOS
• efemérides dos satélites GPS e GLONASS
• parâmetros de rotação da Terra (EOP)
• coordenadas e velocidades das estações IGS
• informação dos relógios dos satélites GPS e das
estações IGS
• estimativas de atraso zenital (zenith path delay)
(troposfera)
• estimativas do conteúdo electrónico total (TEC)
(ionosfera)
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IGS – REDE GLOBAL
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Valladolid(http://igscb.jpl.nasa.gov/)
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IGS – REDE EUROPEIA
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IGS – REDE GLONASS
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O PROBLEMA ALTIMÉTRICO
8O geóide é uma superfície equipotencial do campo gravítico
terrestre que em média coincide com o nível médio do
mar
8O nível do mar é bastante conveniente para a referenciação
de altitudes, do ponto de vista prático
8As altitudes são diferenças de potencial entre o geóide e a
superfície equipotencial que passa pelo ponto, expressas
em números geopotenciais (cP)
c P = W – WP
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(m2 s-2)
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Cascais - NP1:
C=13,046 56 u.g.p.
Ponto Fixo
Médias Anuais do Nível do Mar em CASCAIS
0.160
0.140
0.120
0.100
0.080
Altitudes (m)
0.060
0.040
0.020
0.000
-0.020
-0.040
y = 0,0012x - 0,0282
-0.060
1990
1987
1984
1981
1978
1975
1972
1969
1966
1963
1960
1957
1954
1951
1948
1945
1942
1939
1936
1933
1930
1927
1924
1921
1918
1915
1912
1909
1906
1903
1900
1897
1894
1891
1888
1885
1882
-0.080
Anos
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(Helena Kol)
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SISTEMAS DE ALTITUDES
• Altitude ortométrica
HO = cP / gm
(gm - valor médio da gravidade ao longo da vertical entre o ponto e o geóide)
•Altitude normal
H N = cP / γ m
(γm - valor médio da gravidade normal ao longo da vertical normal entre o
elipsóide e o ponto onde o potencial normal é igual ao potencial real do ponto
a calcular)
•Altitude dinâmica
HO = cP / g0
(g0 - valor arbitrário da gravidade, em geral correspondente a 450 ou à latitude
média da região)
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REFERENCIAÇÃO ESPACIAL E VERTICAL
X = (µ
µ + h) cos ϕ cos λ
Meridiano origem
Meridiano local
Y = (µ
µ + h) cos ϕ sen λ
Z = (µ
µ (1 – e2) + h) sen ϕ
µ
h = f(ϕ
ϕ , λ)
Equador
tan λ = Y / X
tan ϕ = (Z / Y) ((µ
µ + h) sen λ) / (µ
µ (1 – e2) + h)
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ONDULAÇÃO DO GEÓIDE
Superfície
terrestre
geóide
elipsóide
H - altitude ortométrica
h – altitude elipsoidal
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N - ondulação do geóide
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• Missão Topex/Poseidon (altimetria dos oceanos)
• Lançado em 1992.08.10
• Terminado em 2006.01.16
• Radar altimétrico de alta
frequência (1700 Hz)
• Precisão de cerca 2 cm
(CNES/NASA)
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Rotação
da Terra
Técnicas
geodésicas
Sistemas
de
referência
Campo
gravítico
(CNES/NASA)
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CONTEÚDO
8Motivação
8O projecto EUREF
8Notas finais
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3- Sistemas de referência e referenciais geo-espaciais
PORQUÊ?
• NECESSIDADE DE INTRODUZIR NOVOS
CONCEITOS
• TÉCNICAS GEODÉSICAS ESPACIAIS BASTANTE
DESENVOLVIDAS A PARTIR DOS ANOS 80
• EXIGÊNCIAS DE MAIOR PRECISÃO PELA
COMUNIDADE CIENTÍFICA
(GEODESIA, GEODINÂMICA, GEOFÍSICA)
• UNIFORMIZAÇÃO A NÍVEL GLOBAL
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Sistema observacional
com técnicas espaciais
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TRS - TERRESTRIAL REFERENCE SYSTEM
SISTEMA QUE ACOMPANHA O MOVIMENTO DE ROTAÇÃO DA
TERRA NO SEU MOVIMENTO DIURNO NO ESPAÇO
• DEFINIÇÃO MATEMÁTICA E FÍSICA
• SISTEMA DE EIXOS TRIDIMENSIONAL DEFINIDOS POR
UMA ORIGEM, UMA UNIDADE DE COMPRIMENTO E
UMA ORIENTAÇÃO
• CONSTANTES FÍSICAS ASSOCIADAS:
• tempo
• velocidade de propagação da luz no vácuo
• GM
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TRS - CARACTERÍSTICAS
• Representa um espaço afim (Euclidiano)
• GEOCÊNTRICO
• Origem perto do centro de massa da Terra (actualmente
alguns cm)
• Meridianos origem quase coincidentes
• QUASI-GEOCÊNTRICO
• Origem afastada algumas centenas de metros do centro
de massa da Terra
• Sistemas concretizados por técnicas geodésicas
terrestres
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RELAÇÕES ENTRE 2 SISTEMAS
Z2
Z1
Y2
RZ
(TX, TY, TZ)
O1
RY
O2
Y1
RX
X1
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X2
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PARÂMETROS DE TRANSFORMAÇÃO (BÜRSA-WOLF)
Transformação de semelhança (Helmert) no espaço
X2 = ∆X + ( 1 + α)
X1 =
X1
Y1
Z1
R =
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X2 =
X2
Y2
Z2
1
RZ
-RY
-RZ
1
RX
Valladolid
R X1
∆X = TX
TY
TZ
RY
-RX
1
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TRF - TERRESTRIAL REFERENCE FRAME
REALIZAÇÃO DO SISTEMA DE REFERÊNCIA
• CONJUNTO DE REFERÊNCIAS GEODÉSICAS
• COORDENADAS ESTIMADAS COM BASE EM
TÉCNICAS DE GEODESIA ESPACIAL
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ITRS - INTERNATIONAL TERRESTRIAL
REFERENCE SYSTEM
ADOPTADO EM 1991 (VIENA) PELA UGGI
(União Geodésica e Geofísica Internacional)
DEFINIÇÃO, REALIZAÇÃO E PROMOÇÃO A
CARGO DO IERS (sucedeu ao BIH)
(International Earth Rotation and Reference Systems Service)
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O IERS tem a seu cargo
o cálculo dos
parâmetros de
orientação da terra:
relação entre o Pólo Celeste
das Efemérides (CEP) e o
pólo celeste convencional
(modelo de precessão e
nutação)
GEOCENTRO
coordenadas do pólo
instantâneo relativamente ao
Pólo Celeste das Efemérides
relação entre a velocidade de
rotação real e a velocidade de
rotação média (UT1)
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ITRS - DEFINIÇÃO
• Origem no centro de massa da Terra (considerando a massa
da parte sólida, da parte líquida e da atmosfera)
• Unidade de comprimento: metro (SI)
• Orientação dos eixos consistente com a definição do BIH
na época 1984.0. O IRP (IERS Reference Pole) e o IRM
(IERS Reference Meridian) são consistentes ao nível de
0.005´´ com as correspondentes origens do BIH; o pólo
de referência foi ajustado à CIO em 1967.
• Condição de não-rotação relativamente a movimentos
tectónicos (não existência de rotação residual na
evolução temporal do sistema)
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ITRF - INTERNATIONAL TERRESTRIAL
REFERENCE FRAME
CONJUNTO DE REFERÊNCIAS GEODÉSICAS
COORDENADAS ESTIMADAS COM BASE EM
TÉCNICAS DE GEODESIA ESPACIAL
• VLBI (Very Long Baseline Interferometry)
• SLR (Satellite Laser Ranging)
• LLR (Lunar Laser Ranging)
• GPS (Global Positioning System)
• DORIS (Doppler Orbitography Radiopositioning
Integrated by Satellite)
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COORDENADAS ITRF - 1
A PRECISÃO DAS ACTUAIS TÉCNICAS DE
OBSERVAÇÃO PERMITE DETECTAR A
VARIAÇÃO TEMPORAL DAS COORDENADAS
AS COORDENADAS SÃO FORNECIDAS EM
SOLUÇÕES DESIGNADAS POR ITRFyy
ALÉM DAS COORDENADAS, SÃO TAMBÉM
ESTIMADAS AS TRANSLAÇÕES E AS
VELOCIDADES
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COORDENADAS ITRF - 2
A POSIÇÃO DE UM PONTO LOCALIZADO NA
SUPERFÍCIE DA TERRA SÓLIDA É EXPRESSA NA FORMA
correcções devidas
a efeitos com
variação temporal
vector posição
na época t
vector posição
na época t0
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vector velocidade
na época t0
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marés terrestres
carga oceânica
carga atmosférica
ressonância pós-glaciar
50
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ITRF2000
• orientação do ITRF2000 igual à do ITRF97
• origem – SLR (centro de massa)
• escala – SLR e VLBI
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CO-LOCALIZAÇÕES ITRF2005
(Zuheir Altamimi, 2006)
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ITRF2005
ITRF2005 STATION POSITIONS AT EPOCH 2000.0 AND VELOCITIES
GPS STATIONS
DOMES NB. SITE NAME TECH. ID.
10002M006
10002M006
13909S001
13909S001
GRASSE
CASCAIS
X/Vx
Y/Vy
Z/Vz
-----------------------m/m/y--------------------GPS GRAS 4581690.974 556114.744 4389360.739
-.0139
0.0186
0.0116
GPS CASC 4917536.986 -815726.310 3965857.316
-.0069
0.0201
0.0141
Sigmas
0.001
.0001
0.006
.0014
0.001 0.001
.0001 .0001
0.003 0.005
.0006 .0011
ITRF2005 : Definição do Datum
Origem:
Parâmetros de translação nulos na época 2000.0 e respectivas taxas de
variação nulas entre o ITRF2005 e as séries temporais SLR do ILRS
Escala:
Factor de escala nulo na época 2000.0 e respectiva taxa de variação
nula entre o ITRF2005 e as séries temporais VLBI do IVS
Orientação:
Parâmetros de rotação nulos na época 2000.0 e respectivas taxas de
variação nulas entre o ITRF2005 e o ITRF2000
(http://itrf.ensg.ign.fr)
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PARÂMETROS DE TRANSFORMAÇÃO ITRF2005 - ITRF2000
T1
T2
T3
(mm) (mm) (mm)
D
(10-9)
R1
(mas)
R2
(mas)
R3
(mas)
Parâmetros
0.1
-0.8
-5.8
0.40
0.000
0.000
0.000
+/-
0.3
0.3
0.3
0.05
0.012
0.012
0.012
-0.2
0.1
-1.8
0.08
0.000
0.000
0.000
0.3
0.3
0.3
0.05
0.012
0.012
0.012
Taxas de
variação
+/-
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WGS84
8Evoluiu a partir do WGS72, utilizado para o sistema de
satélites TRANSIT, percursor do NAVSTAR-GPS
8É um sistema geodésico de referência dinâmico, com um
elipsóide de referência associado, com o mesmo nome
8O elipsóide WGS84 é praticamente coincidente com o GRS80
8O referencial associado é um conjunto de estações de rastreio
do Departamento de Defesa norte-americano
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DEFINIÇÃO DO SISTEMA DE COORDENADAS
Pólo de Referência do IERS
Centro de Massa
da Terra
Meridiano de
Referência
do IERS
8É um sistema terrestre convencional geocêntrico (ECEF)
8A orientação é consistente com a do BIH em 1984.0
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O REFERENCIAL ASSOCIADO AO WGS84
8A realização do sistema baseia-se num conjunto consistente
de coordenadas de estações (TRF)
8O conjunto original de estações apresentava consistência
nas coordenadas ao nível de 2 m; funcionou até 1994
8Em 1994 (semana GPS 730) e em 1996 (semana GPS 873)
foram adoptadas novas realizações baseadas no ITRF;
WGS84 (G730) e WGS84 (G873)
8Em 2002 (semana GPS 1150) foi adoptada a actual
realização (G1150) baseada no ITRF2000;
8Consistência actual (49 estações) com o ITRF2000 ≈ 1 cm
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O ELIPSÓIDE WGS84 VERSUS GRS80
WGS84
a
GRS80
6 378 137 m
a
6 378 137 m
1/f
298. 257 223 563
J2
108 263 x 10-8
ω
7 292 115 x 10-11 rad s-1
ω
7 292 115 x 10-11 rad s-1
GM 3 986 004.418 x 108 m3 s-2 GM 3 986 005 x 108 m3 s-2
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INCONSISTÊNCIAS DO WGS84 - 1
1/f
a harmónica zonal normalizada de segundo grau C 2,0 era um dos
parâmetros originais e foi substituído pelo achatamento; no
cálculo foi usado o valor do GRS80, mas devido a um erro de
truncatura o valor de 1/f foi acidentalmente modificado
C 2,0 = - J2 / √ 5
J2 = 108 263 x 10-8 (factor dinâmico de forma - GRS80)
1/f = 298. 257 222 101 (GRS80)
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INCONSISTÊNCIAS DO WGS84 - 2
GM
foi inicialmente usado o valor do GRS80
GM = 3 986 005*108 m3 s-2
o valor actual corresponde ao recomendado pela IAG e foi
introduzido em 1994
o valor antigo é o que ainda se mantém nos receptores para
não ser necessário alterar todo o software residente; por isso
é também utilizado para gerar as efemérides transmitidas
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CONTEÚDO
8Motivação
8O projecto EUREF
8Notas finais
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4- O projecto EUREF
www.euref-iag.net
www.euref.eu
Assembleia Geral da UGGI, Vancouver, 1987
constituição
Section 1 - Positioning
Commission X - Global and Regional Geodetic Networks
Assembleia Geral da UGGI, Sapporo, 2003
integração na
Commission 1 – Reference Frames
Sub-commission 1.3 - Regional Reference Frames
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Valladolid
64
4- O projecto EUREF
Termos de Referência (EUREF 2004, Bratislava)
Objectives and development of activities
•
definition, realization and maintenance of the European
Reference Systems
•
cooperation with the pertinent IAG components and
EuroGeographics
•
use the most accurate and reliable terrestrial and spaceborne techniques available
•
develop the necessary scientific background and
methodology
•
high quality products and services
Junho 11, 2008
Valladolid
65
4- O projecto EUREF
ORGANIZAÇÃO
Presidente e Secretário
(coordenação geral e gestão)
Technical Working Group
(coordenação das actividades técnicas e científicas)
Membros de (quase) todos os países Europeus
8Universidades e Instituições de Investigação
8Institutos Geográficos Nacionais (NMA)
8...
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66
Memorandum
of
Understanding
Memorandum
of
Understanding
Project Euroboundaries
TWG
RS
Project Georail
Junho 11, 2008
Valladolid
67
4- O projecto EUREF
COMO ESTABELECER E MANTER O
REFERENCIAL GEODÉSICO EUROPEU?
8um conjunto de
8estações geodésicas de referência espaciais
(SLR e VLBI)
8estações GPS permanentes
(EUREF Permanent Network - EPN)
8uma rede de estações geodésicas de referência de alta
precisão determinadas por várias campanhas GPS
8a combinação das Redes
8Europeia Unificada de Nivelamento (UELN)
8GPS de Referência Vertical Europeia (EUVN)
Junho 11, 2008
Valladolid
68
4- O projecto EUREF
EUROPEAN TERRESTRIAL REFERENCE SYSTEM 89
(ETRS89)
Definição
“A Sub-comissão EUREF recomenda que o sistema a ser adoptado
seja coincidente com o ITRS na época 1989.0 e fixado à parte estável
da Placa Euro-asiática, e será designado por European Terrestrial
Reference System 1989 (ETRS89)”
resolução adoptada no simpósio EUREF realizado
em Florença, 1990
Junho 11, 2008
Valladolid
69
4- O projecto EUREF
Realização
• usando as realizações ITRS:
para cada referencial ITRFyy pode ser calculado um correspondente
em ETRS89 e designado por ETRFyy. Estão disponíveis as seguintes
soluções ETRF:
ETRF89
ETRFyy
ETRF2000
ETRF2005
• posicionamento com observações GPS (campanhas ou estações permanentes):
usando as coordenadas ITRFyy mais recentes da estação e efemérides
de precisão do IGS seguindo o procedimento descrito em (Boucher and
Altamimi, 2007)
39 CAMPANHAS DESDE 1990
Junho 11, 2008
Valladolid
70
4- O projecto EUREF
CONCEITOS BASE
SISTEMA DE REFERÊNCIA
8 ETRS89 roda em conjunto com a parte estável da Europa
8 As relações entre as estações Europeias mantêm-se
REFERENCIAL
8 ETRF89 é o sub-conjunto Europeu do ITRF89 (estações
SLR e VLBI)
8 cada ITRF tem o correspondente ETRF
8 densificação por campanhas GPS internamente em cada
país ou região
8 necessidade de classificar as estações de acordo com a
qualidade das coordenadas
Junho 11, 2008
Valladolid
71
4- O projecto EUREF
1ª CAMPANHA:
EUREF89
(92 estações)
Junho 11, 2008
Valladolid
72
4- O projecto EUREF
TABELA DE CAMPANHAS EUREF - 1
CAMPANHA
COMENTÁRIOS
EUREF 89
EUREF 1992 Baltic States
Class C
Class C - Estonian points replaced by EUREF-Estonia1997
ADOPÇÃO
R1 - Berne 1992
R2 - Budapest 1993
EUREF-CS/H 91
Some H points replaced by EUREF-Hungary-2002
S points replaced by EUREF-Slovakia-2001
R1 - Warsaw 1994
EUREF-POL 92
Replaced by EUREF-POL-2001
R1 - Warsaw 1994
EUREF-D/NL 93
R1 - Warsaw 1994
EUREF-GB92
Replaced by EUREF GB2001
R1 - Helsinki 1995
EUREF-Cyprus93
R1 - Helsinki 1995
EUREF-LUXBD94
R1 - Helsinki 1995
EUREF-CRO/SLO94
Croatian points replaced by EUREF-CRO-94/95/96
R1 - Helsinki 1995
EUREF-DK94
R1 - Helsinki 1995
CH92/93
R1 – Ankara 1996
EUREF-BG92/93
R1 - Ankara 1996
EUREF-Iceland93
R1 - Ankara 1996
EUREF-A94/95
EUREF-EIR/GB95
Some points replaced by EUREF-Austria-2002
R1 - Ankara 1996
GB points replaced by EUREF GB2001
R1 - Ankara 1996
Iberia 95
R1 - Bad Neuenahr – Ahrweiler 1998
Malta 96
Junho 11, 2008
FYROM 96
Valladolid
73
4- O projecto EUREF
TABELA DE CAMPANHAS EUREF - 2
CAMPANHA
EUREF-NOR94/NOR95
COMENTÁRIOS
ADOPÇÃO
Subset of points
EUVN97
EUREF-FIN-96/97
EUREF-Estonia-1997
EUREF-Balkan-98
Moldavia-99
EUREF-SWEREF-99
R1 - Prague 1999
Subset of points
R2 - Prague 1999
Subset of points (EUREF 1992 no longer acceptable)
R2 - Prague 1999
Wait for publication due to political reasons
R3 - Prague 1999
3 points in Ukrania not included (bad quality)
R1 - Tromsoe 2000
Old points deleted from the database
R1 - Tromsoe 2000
EUREF-Balear-98
R1 - Tromsoe 2000
EUREF-CRO-94/95/96
R1 - Dubrovnik 2001
EUREF GB2001
Re-processing in 2004
R1 - Ponta Delgada 2002
EUREF-Slovakia-2001
R1 - Toledo 2003
EUREF-POL-2001
R1 - Toledo 2003
EUREF-Austria-2002
R1 - Toledo 2003
EUREF-Hungary-2002
R1 - Toledo 2003
EUREF-Armenia- 2002
R1 - Bratislava 2004
EUREF-GB-2001
Re-processing; previously accepted in 2002
EUREF-BG-2004
Combined EUREF-BG92/93, previously accepted in 1996
Only points from Latvia
and Lithuania in the database
Junho 11, 2008
Valladolid
EUREF-NKG-2003
R1 - Bratislava 2004
R1 - Riga 2006
R1 - Riga 2006
74
4- O projecto EUREF
COBERTURA
DAS
CAMPANHAS
extensão e
densificação
(actualizado de
Seeger et al., 1998)
• EUREF
Junho 11, 2008
Valladolid
1989 - 2007
75
4- O projecto EUREF
REALIZAÇÃO DO ETRS89
• Exprimir em ITRFYY na época central (tc) das observações
pertinentes
• Exprimir em ETRS89 usando 14 parâmetros de transformação
(alguns deles são nulos)
(Altamimi, Z., 2007)
Posições
Velocidades
Junho 11, 2008
Valladolid
76
4- O projecto EUREF
ROTAÇÃO DA PLACA EURO-ASIÁTICA EM ITRFYY
Junho 11, 2008
Valladolid
77
4- O projecto EUREF
MODELO DE TRANSFORMAÇÃO
X (S0) = X(S1) + T(S1) + R X(S1) ∆ t
X (S0) - coordenadas em ETRS89
X(S1) - coordenadas em ITRS (ITRFyy) na época de observação
T(S1) - translação entre ITRFyy e ITRF89
R - rotação para 1989.0 (movimento da placa Euro-asiática)
∆ t - diferença de tempo entre a época de observação e 1989.0
Junho 11, 2008
Valladolid
78
4- O projecto EUREF
PARÂMETROS
T(S1)
8 estimado a partir da definição das realizações ITRF
8 calculado em estações EUREF
R
8 estimada a partir do modelo NNR-NUVEL (diferentes abordagens
de acordo com as realizações do ITRS até ITRF97)
8 estimada a partir da soluções ITRF2000 e ITRF2005
0
Junho 11, 2008
-R3
R2
R3
0
-R1
-R2
R1
Valladolid
0
79
4- O projecto EUREF
COMPONENTES DO VECTOR T
ITRFyy
ETRF89 (ETRS89)
ITRF
T1 (cm)
T2 (cm)
T3 (cm)
89
0
0
0
90
1.9 ±0.7
2.8 ±0.7
-2.3 ±0.7
91
2.1 ±0.8
2.5 ±0.8
-3.7 ±0.8
92
3.8 ±0.5
4.0 ±0.5
-3.7 ±0.6
93
1.9 ±0.4
5.3 ±0.5
-2.1 ±0.5
94
4.1 ±0.4
4.1 ±0.4
-4.9 ±0.4
96
4.1 ±0.4
4.1 ±0.4
-4.9 ±0.4
97
4.1 ±0.4
4.1 ±0.4
-4.9 ±0.4
2000
5.4 ±0.4
5.1 ±0.4
-4.8 ±0.4
2005 11, 2008
5.6 ±0.4
Junho
4.8 ±0.4
Valladolid
-3.7 ±0.4
80
4- O projecto EUREF
COMPONENTES DA MATRIZ R
ITRFyy
ETRF89 (ETRS89)
ITRF
R1 (´´/ano)
R2 (´´/ano)
R3 (´´/ano)
89
0.00021
0.00057
-0.00071
90
0.00021
0.00057
-0.00071
91
0.00021
0.00052
-0.00068
92
0.00021
0.00052
-0.00068
93
0.00032
0.00078
-0.00067
94
0.00020
0.00050
-0.00065
96
0.00020
0.00050
-0.00065
97
0.00020
0.00050
-0.00065
2000
0.000081
±0.000021
0.000490
±0.000008
-0.000792
±0.000026
2005
0.000054
±0.000009
2008
0.000518
±0.000006
Valladolid
-0.000781
±0.000011
Junho 11,
81
4- O projecto EUREF
REDE DE ESTAÇÕES GNSS EUREF (EPN)
8 TEVE INÍCIO EM 1995 E CONTA ACTUALMENTE
COM CERCA DE 200 ESTAÇÕES
8 CONJUNTO DE ESTAÇÕES GPS QUE OPERAM
SEGUNDO OS PADRÕES DO IGS
8 DENSIFICAÇÃO DO IGS NA EUROPA (50%
INTEGRADA NO IGS)
8 É UM IGS REGIONAL NETWORK ASSOCIATE
ANALYSIS CENTER (RNAAC) DESDE 1996
8 CONTRIBUIÇÃO PARA A REALIZAÇÃO DO ITRS
(ITRF2000 e ITRF2005 – global e densificação regional)
Junho 11, 2008
Valladolid
82
4- O projecto EUREF
COMPONENTES
Estações GNSS de observação contínua
Centros de Dados que proporcionam acesso às
observações
Centros de Análise que calculam as coordenadas e
sub-produtos
Centro de Combinação
EPN Central Bureau (C. Bruyninx, Bélgica)
Junho 11, 2008
Valladolid
83
204 estações permanentes (1 inactiva)
Junho 11, 2008
Valladolid
84
4- O projecto EUREF
CENTROS
DE DADOS
Junho 11, 2008
Valladolid
85
4- O projecto EUREF
CENTROS
DE
ANÁLISE
Junho 11, 2008
Valladolid
86
4- O projecto EUREF
Tempo-real
Horário
Diário
(Bruyninx, C., 2007)
Junho 11, 2008
Valladolid
87
4- O projecto EUREF
estações que difundem
dados em tempo-real
ACOR0
BELL0
BRUS0
BZRG0
CANT0
CREU0
GANP0
HERT0
IENG0
KARL0
LPAL0
MAR60
PADO0
ROVE0
SOFI0
UNPG0
VIGO0
ZARA0
ALAC0
BOGI0
BUCU0
CACE0
CASC0
DARE0
GOPE0
HFLK0
INVE0
KIR00
MALA0
METS0
PENC1
SALA0
TORI0
UNTR0
WARN0
ZIMM0
ALME0
BORJ0
BUTE1
CAGZ0
COBA0
DRES0
GRAZ0
HOE20
JOZ20
KRAW0
MALL0
ONSA0
RIOJ0
SASS0
TUBO0
VALE0
WROC0
(53)
RTCM
RAW
RTIGS
Junho 11, 2008
Valladolid
88
4- O projecto EUREF
ANTENA/CAMPÂNULA
•
Em Nov. 2006 o IGS e a EPN passaram a usar modelos
absolutos para os centros de fase em vez dos relativos
•
Antena + Campânula
•
Classificação :
A. Modelos absolutos baseados em calibrações com robot
A1. Calibrações individuais: válidas for UM conjunto
antena/campânula com um NS específico
A2. Calibrações tipo: válidas para todos os conjuntos
antena/campânula de um tipo específico
B. Modelos absolutos baseados em modelos relativos (válidos
somente acima de 10° elevação, sem dependência azimutal)
Junho 11, 2008
Valladolid
89
4- O projecto EUREF
Calibrações absolutas
individuais (A1)
verdadeiras para um
tipo (A2)
convertidas das
relativas (B)
Não há calibração
disponível por causa da
campânula
São usadas calibrações da
antena correspondente sem a
campânula
BISK,BUDP,ESCO,HFLK,IAVH,JOZ2,KIR0,
KOSG,LAMA,MAR6,MARJ,MOPI,NSSP,NYA1,
ONSA,PFAN,SBGZ,SKE0,SMID,SODA,SPT0,
SULD,THU3,TRFB,VACO,VIL0,VIS0,WROC,
WSRT
Junho 11, 2008
Valladolid
90
4- O projecto EUREF
Velocidades EPN (ETRF2005): componente horizontal
Junho 11, 2008
Valladolid
91
4- O projecto EUREF
Velocidades EPN (ETRF2005): componente vertical
Junho 11, 2008
Valladolid
92
4- O projecto EUREF
Junho 11, 2008
Valladolid
93
4- O projecto EUREF
Junho 11, 2008
Valladolid
94
4- O projecto EUREF
FUTURO DATUM DO EVRS
EVRS2000
• datum definido pelo nível zero level do NAP
• realizado por 1 ponto na Holanda
EVRS2007
• realização do datum por vários pontos distribuídos pela Europa
• manter o nível do EVRS2000 através de uma cuidadosa
distribuição de pontos datum
• ajustar as altitudes à solução EVRS2000 introduzindo os valores
dos pontos datum do UELN 95/98 no ajustamento livre
• monitorizar a evolução do EVRS através da observação de séries
temporais em estações ECGN seleccionadas
Junho 11, 2008
Valladolid
95
4- O projecto EUREF
REDE EUROPEIA DE NIVELAMENTO
(UNITED EUROPEAN LEVELLING NETWORK - UELN)
REDE UELN95/98
Ajustamento em 1995/98
das redes nacionais
de nivelamento fundamental
Novos dados desde 2006
não há
anunciado para 2007
fornecidos
anunciado para 2008
Status Maio 2006
Junho 11, 2008
Valladolid
96
4- O projecto EUREF
Resultado
GPS-EUVN/nivelamento
Obtenção das relações
entre os diferentes
sistemas altimétricos
Europeus
Junho 11, 2008
Valladolid
97
4- O projecto EUREF
PROJECTO EUVN_DA
1434 pontos
GPS/nivelamento
(Kenyeres, A., et al, 2007)
Junho 11, 2008
Valladolid
98
CONTEÚDO
8Motivação
8O projecto EUREF
8Notas finais
Junho 11, 2008
Valladolid
99
5- Adopção dos novos sistemas de geo-referenciação
Países para quem foi enviado o questionário
41
Países que responderam
27
Países que já adoptaram o ETRS89
21 (78%)
Países que irão adoptar o ETRS89
4 (15%)
Países que não irão adoptar o ETRS89
2 (7%)
Suporte oficial: lei
10
Suporte oficial: norma
6
Suporte oficial: recomendação
9
Condições de utilização: obrigatório
6
Condições de utilização: em situações específicas
13
Condições de utilização: complementar
16
Junho 11, 2008
Valladolid
100
O SISTEMA PT-TM06
Datum: ETRS89
Elipsóide: GRS80
Projecção: Gauss (Transversa de Mercator)
Ponto Central da Projecção:
• Paralelo central: 39º 40’ 5.73” N
• Meridiano central: 8º 7’ 59.19” W
Factor de escala no meridiano central: k=1
Falsa Origem:
•
•
X=0m
Y=0m
Junho 11, 2008
Valladolid
101
Diferenças absolutas em x, y e vector
(ETRS89/PT-TM06 menos Hayford-Gauss Datum 73)
300000
300000
250000
250000
Caracterização estatística das
diferenças entre o sistema
ETRS89/PT-TM06 e o sistema
Hayford-Gauss Datum 73
200000
200000
150000
150000
100000
100000
50000
x
y
vector
0.189
0.015
3.169
Desvio-padrão (m) 3.227
1.405
1.517
4.694
2.037
6.596
-6.291
-4.236
0.289
50000
Média (m)
0
-50000
0
-50000
Máximo (m)
-100000
-100000
Mínimo (m)
-150000
-150000
-200000
-200000
-250000
-250000
5m
5m
-300000
-300000
Junho 11, 2008
-150000
-100000
-50000
0
50000
100000
150000
Valladolid
-150000
-100000
-50000
0
50000
102
100000
150000
CAPÍTULO II
Otras disposiciones
Disposición transitoria primera. Método de transformación.
El Consejo Superior Geográfico deberá facilitar, a través de su página web ubicada en el
portal www.fomento.es, el método de transformación entre los sistemas de referencia
nuevos y antiguos, su forma de utilización y la información técnica asociada.
Disposición transitoria segunda. Compilación y publicación de
la cartografía y bases de datos de información geográfica y cartográfica.
Toda la cartografía y bases de datos de información geográfica y cartográfica producida
o actualizada por las Administraciones Públicas deberá compilarse y publicarse
conforme a lo que se dispone en este real decreto a partir del 1 de enero de 2015. Hasta
entonces, la información geográfica y cartográfica oficial podrá compilarse y publicarse
en cualquiera de los dos sistemas, ED50 o ETRS89, conforme a las necesidades de cada
Administración Pública, siempre que las producciones en ED50 contengan la referencia
a ETRS89.
Disposición transitoria tercera. Obligación de inscripción
en el Registro Central de Cartografía.
A partir del 1 de enero de 2012 no podrá inscribirse en el Registro Central de Cartografía
ni incluirse en el Plan Cartográfico Nacional ningún proyecto nuevo que no se atenga a
las especificaciones del presente real decreto.
Junho 11, 2008
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103
ESQUEMATIZAÇÃO
h1
Sistema geodésico 1
M1, P1
φ1, λ1
X1, Y1, Z1
Sistema geodésico 2
M2, P2
φ2, λ2
X2, Y2, Z2
h2
Mi, Pi
φi, λi, hi
Xi, Yi, Zi
Coordenadas rectangulares planas
Coordenadas geográficas e altitude elipsoidais
Coordenadas rectangulares espaciais
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104
COMPARAÇÃO DE COORDENADAS (SISTEMA UTM)
AÇORES - ITRF93/GRS80 UTM E BASE SW/INTERNACIONAL UTM
ITRF93/GRS80
NOME
E (m)
N (m)
BASE SW/INTERNACIONAL
E (m)
N (m)
ITRF93 - BASE SW
E (m)
N (m)
"
ALMINHAS"
487153.114
4291889.251
487053.152
4291973.459
99.962
-84.208
"
BISCOITOS"
477844.209
4294649.763
477744.157
4294734.000
100.052
-84.237
"
CAPARICA"
490894.512
4292780.069
490794.586
4292864.285
99.926
-84.216
"
FALEIRAS"
490317.255
4280458.413
490217.321
4280542.519
99.934
-84.105
"
FAVAS"
492859.455
4283994.885
492759.544
4284079.023
99.911
-84.138
"
MONTE BRASIL"
480744.970
4277217.966
480644.945
4277302.042
100.024
-84.076
" PICO DOS PADRES"
474439.187
4283001.517
474339.107
4283085.647
100.080
-84.130
"
471993.752
4290328.062
471893.654
4290412.258
100.098
-84.196
RACHADO NOVO"
ESPANHA - ETRS89/GRS80 UTM E ED50/INTERNACIONAL UTM
NOME
FARO DE VALENCIA
ETRS89/GRS80
E (m)
732157.965
Junho 11, 2008
N (m)
4368756.951
ED50/INTERNACIONAL
E (m)
732267.610
Valladolid
N (m)
4368966.310
ETRS89 - ED50
E (m)
N (m)
-109.645
-209.359
105
Ilha Terceira, Açores
Diferença entre os sistemas de referência
Junho 11, 2008
Valladolid
106
NORMALIZAÇÃO INTERNACIONAL. PORQUÊ?
8PROPORCIONAR UMA MELHOR COMPREENSÃO
E UTILIZAÇÃO DA IG
8AUMENTAR A SUA DISPONIBILIDADE, ACESSO E
PARTILHA
8CONTRIBUIR PARA UMA VISÃO GLOBAL DOS
PROBLEMAS ECOLÓGICOS E HUMANITÁRIOS
Junho 11, 2008
Valladolid
107
NOVO PARADIGMA EM NORMALIZAÇÃO
8TRADICIONALMENTE
8Processo de reconhecimento e codificação do
‘status quo’ da tecnologia
8TENDÊNCIA ACTUAL
8Definição de requisitos e implementação de
nova tecnologia
Junho 11, 2008
Valladolid
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CARACTERÍSTICAS DAS NORMAS
8Devido à grande diversidade de aplicações da IG,
as normas restringem-se necessariamente a
aspectos genéricos:
8Terminologia
8Documentação
8Não indicam como produzir um tipo específico de
dados geográficos, mas sim aspectos que
devem ser acautelados na sua produção
8Harmonizam a terminologia
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The ISO/TC 211
Geographic information/Geomatics
… building the foundation of the geospatial infrastructure,
brick by brick ...
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CONTEÚDO DA NORMA
ISO 19111 – SPATIAL REFERENCING BY COORDINATES
8ESQUEMA CONCEPTUAL
8DESCRIÇÃO DE SISTEMAS DE REFERÊNCIA
COORDENADOS
8OPERAÇÕES SOBRE COORDENADAS:
8CONVERSÃO
8TRANSFORMAÇÃO
DESENVOLVIDA PELA COMISSÃO TÉCNICA ISO TC211
GEOGRAPHIC INFORMATION / GEOMATICS
(EM PORTUGAL, COMISSÃO TÉCNICA 134)
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Referência espacial
(posição)
Coordenadas
Identificador geográfico
(posicionamento directo)
(posicionamento indirecto)
Datum geodésico
Sistema de coordenadas
(componente física)
Define a posição da origem, a escala e a
orientação dos eixos de um sistema de
coordenadas relativamente à Terra
(componente matemática)
Conjunto de regras para especificar
a forma como as coordenadas
são atribuídas a pontos
Sistema de Referência Coordenado (CRS)
Sistema de coordenadas ligado à Terra por um datum
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Sistema de Referência Simples
Datum
Geodésico
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Sistema de coordenadas
Vertical
Valladolid
Engenharia (local)
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Sistema de Referência Composto
Sistema de Referência 2
Sistema de Referência 1
Sistema de
Datum 1
Sistema de
Datum 2
Coordenadas 1
Coordenadas 2
As componentes horizontal e vertical para descrever uma posição
são provenientes de sistemas de referência distintos
(caso das altitudes referidas ao nível médio do mar)
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115
Junho 11, 2008
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116
Junho 11, 2008
Valladolid
117
6- ADOPÇÃO DOS NOVOS SISTEMAS DE GEO-REFERENCIAÇÃO
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CONTEÚDO
8Motivação
8O projecto EUREF
8Notas finais
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6- Notas finais
8Cooperação internacional na manutenção dos
referenciais geodésicos globais e regionais
8O ITRS é o sistema de referência fundamental, a
partir do qual são definidos os sistemas regionais
8O ETRS89 é o sistema que está a ser adoptado
na Europa
8Continua a verificar-se a separação entre a georeferenciação ‘horizontal’ e vertical
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6- Notas finais
8Importância crescente dos sistemas geodésicos
de referência nas actividades ligadas à
informação geográfica (IG)
8Com a democratização da utilização de IG é
necessário compreender cada vez melhor as
idiossincrasias dos vários sistemas de
referenciação geo-espacial
8O enquadramento normativo é infra-estrutural,
pois os sistemas geodésicos de referência são a
base da IG
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