REDE DE REFERÊNCIA MUNICIPAL PARA ESTAÇÕES LIVRES: UMA PROPOSTA DE BAIXO CUSTO E DE GRANDE ABRANGÊNCIA

Autores

¹Klein, I.; ²Guzatto, M.P.; ³Hasenack, M.; ⁴Cabral, C.R.; ⁵Fritsche, S.; ⁶Regina Junior, L.A.M.; ⁷Momo, G.F.

¹IFSC Email: ivandroklein@gmail.com
²IFSC Email: matheuspguzatto@gmail.com
³IFSC Email: hasenack@ifsc.edu.br
⁴IFSC Email: ccabral@ifsc.edu.br
⁵IFSC Email: st3fanf@yahoo.com.br
⁶IFSC Email: luiz.amrj@aluno.ifsc.edu.br
⁷IFSC Email: gabriel2momo@gmail.com

Resumo

Diariamente, milhares de levantamentos são realizados para diversas finalidades como construção civil, agrimensura e cadastro territorial. Idealmente, os levantamentos devem estar vinculados ao mesmo sistema de referência, facilitando a integração entre dados e alimentando um sistema único de informações geográficas do município, o que fornece uma série de benefícios como melhor planejamento urbano e prevenção de acidentes. Entretanto, os municípios do país, em geral, carecem de redes de referência municipais (RRM) com densidade suficiente de pontos para que qualquer profissional possa executar levantamentos dentro do Sistema Geodésico Brasileiro (SGB). Este fato é crítico se for considerado o PL3876/2015, que estabelece normas para o cadastro territorial dos municípios, sendo que a localização das parcelas deve ser vinculada ao SGB. Atualmente, 2 dos métodos mais empregados para levantamento de parcelas são por meio da ocupação de pontos pré-existentes com estação total (ET) ou por posicionamento GNSS (Global Navigation Satellite System). Entretanto, existem alternativas como o método de estação livre (EL), que permite ao profissional escolher o melhor local para posicionar a ET, e, determinando a sua distância e direção em relação a 3 pontos da RRM, fornece as coordenadas e precisões do ponto de EL no sistema de referência da RRM. A solução é obtida determinando os parâmetros de transformação do sistema de referência arbitrário da ET para o sistema de referência da RRM. Uma vantagem do método de EL em relação a levantamentos com ET ocupando pontos pré-existentes é que a precisão posicional dos pontos visados (PV) não depende da precisão posicional do ponto de estação; dependendo somente da medição do ponto de EL ao PV e da precisão dos parâmetros de transformação previamente estimados. O método de EL apresenta outras vantagens: a determinação do ponto de estação é relativamente rápida em comparação com a poligonação eletrônica (PE); o ponto de EL não necessita ser materializado e pode ser escolhido livremente em função do levantamento; além de não apresentar o erro de centragem. Com 3 ou mais pontos de apoio da RRM, pode-se realizar um ajustamento pelo método dos mínimos quadrados e determinar os resíduos das coordenadas destes, o que garante um controle de qualidade fundamental do posicionamento. Além disso, o método de EL pode ser utilizado com ET, equipamento de alta precisão e menor custo que receptor GNSS de multi-frequência com coletora de dados para posicionamento centimétrico em tempo-real. Ressalta-se ainda que o posicionamento GNSS em áreas urbanas pode apresentar limitações em função do erro de multicaminho e bloqueio dos sinais pelas edificações, restringindo a sua aplicação. A principal desvantagem do método de EL é que este necessita de uma RRM com alta densidade de pontos, pois cada ponto de estação necessita de visibilidade a, pelo menos, 2 pontos da RRM (ou a 3 quando se requer o controle de qualidade), o que atualmente inviabiliza a sua utilização no Brasil. Dentro deste contexto, o objetivo deste trabalho é propor uma metodologia para implantação de RRM de baixo custo e grande abrangência, para que qualquer profissional possa executar levantamentos em qualquer região do município vinculados ao SGB. A alternativa proposta consiste na adoção de uma RRM formada por pontos de apoio em locais de grande visibilidade, como morros e topos de prédios, utilizando prismas refletores 360º que garantem a visada não importa a direção do ponto de EL. As coordenadas dos pontos de apoio devem ser determinadas por GNSS, garantindo o nível de precisão centimétrica das RRM atualmente adotadas a nível mundial. O fato dos pontos de apoio da RRM estarem localizados em locais altos reduz os efeitos de multicaminho e obstruções dos sinais, isto é, as maiores limitações do GNSS em áreas urbanas. Desta forma, por se situarem em locais de grande visibilidade e utilizarem prismas refletores 360º, a principal vantagem desta proposta é que os pontos de apoio da RRM não necessitam estarem espaçados algumas dezenas de metros como no caso da PE. Além disso, os pontos da RRM não necessitam de intervisibilidade entre si, uma vez que as suas coordenadas são determinadas por GNSS. Ressalta-se que tal metodologia é inédita e não é empregada em nenhum município até o presente momento. Para avaliar esta metodologia, foram realizados experimentos utilizando uma pequena rede local implantada de acordo com esta proposta, composta por 6 pontos de apoio. 4 pontos se situam em topos de prédios e 2 em locais notáveis de um morro. 9 experimentos de EL foram realizados por meio de uma transformação 3D de 6 parâmetros. Os pontos de EL determinados em relação aos pontos de apoio obtiveram desvio-padrão planimétrico ≤5 mm e desvio-padrão altimétrico ≤37 mm. Além disso, 4 marcos de coordenadas conhecidas tiveram suas posições determinadas por EL, sendo que a diferença em relação às coordenadas conhecidas foram ≤ 21 mm na planimetria e ≤39 mm na altimetria, com resíduos dentro da “regra dos três sigmas”. Estes resultados demonstram a qualidade (precisão e exatidão) centimétrica desta proposta de RRM para apoio ao método de EL. A ótima localização dos pontos de apoio para posicionamento GNSS é um dos fatores que contribui com a qualidade posicional dos pontos de EL. Além disso, a transformação 3D adotada, com 3 translações, 1 rotação no plano horizontal e 2 fatores de escala distintos em planimetria e altimetria, se mostrou adequada para a conversão do sistema local da estação para o SGB (coordenadas UTM e altitude geométrica). É importante destacar que o termo “baixo custo” refere-se a não necessidade de uma rede GNSS ativa com receptores multi-frequência e toda a logística de operação por parte do município ou custos com receptor GNSS/NTRIP por parte do profissional; enquanto o termo “grande abrangência” refere-se a menor quantidade de pontos de apoio necessários em relação a PE, devido à localização estratégica destes.

Keywords

estação livre; rede de referência; prisma refletor 360º

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