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Prof. Dra. Rafaela Nicolau – Topografia e Geoprocessamento 
Curso Gestão Ambiental - UNAMA 
 
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SISTEMA DE POSICIONAMENTO GLOBAL (GPS): CONCEITOS, 
ACPLICAÇÕES, FATORES QUE AFETAM A PRECISÃO, CRITÉRIOS DE USO 
EM CAMPO 
 
1. INTRODUÇÃO 
✓ Determinar a posição foi um dos primeiros problemas científicos que o 
ser humano procurou solucionar; 
✓ Conquistar novas fronteira dependia da arte de navegar, ou seja, saber 
ir e voltar de um local a outro e determinar posições geográficas, em terra 
ou no mar; 
✓ Nas décadas de 60 e 70, a utilização de satélites artificiais introduziu 
novos sistemas de navegação (TRANSIT, TIMATION, SYSTEM 612b, NTS), 
que resolveram alguns desses problemas, mas não todos 
simultaneamente 
✓ O caminho para uma solução ampla foi dado através de pesquisas 
realizadas nas décadas de 70 e 80, pela Força Aérea dos EUA, que 
levaram ao desenvolvimento de um sistema de navegação por satélites 
denominado GPS (Global Positioning System); 
GPS iniciou em 1973: 
✓ O sistema revolucionou praticamente todas as atividades que dependiam 
da determinação de posições; 
✓ Baseado em satélites; 
✓ Criado e operado para fins militares (EUA); 
✓ Hoje é utilizado como “dual-use”, uso civil e militar; 
 
Sistemas similares já em desenvolvimento ou em operação: 
✓ Glonass – Rússia 
✓ Galileu – Europa 
✓ Compass - China 
 
2. Características 
▪ Em 1995 foi declarado totalmente operacional; 
▪ Disponibilidade contínua 24 horas/ dia: 
 - Cobertura global; 
 - Lat/ Long/ Altitude (geométrica)/ Data – hora 
 - Precisão variável (5 a 15 metros dependendo do fabricante) 
 
 
 
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3. Vantagens e Objetivos 
• Auxílio à radionavegação em três dimensões com elevada precisão nos 
cálculos de posição; 
• navegação em tempo real; 
• alta imunidade a interferências; 
• cobertura global, 24 horas por dia; 
• rápida obtenção das informações transmitidas pelos satélites; 
• auxiliar nas atividades de navegação e realização de levantamentos 
geodésicos e topográficos; 
 
4. Aplicações 
• Rastreamento de veículos; 
• Recadastramento urbano; 
• Navegação terrestre, aquática e aérea; 
• Exploração de petróleo; 
• Localização de barcos para pesca e recreação; 
• Aparato policial e veículos de emergência; 
• Cartas eletrônicas de navegação terrestre e marítima; 
• Localização de estradas, linhas de transmissão, adutoras, margens de 
corpos d’água; 
• Orientação e monitoramento agrícola, ambiental; 
• Levantamentos geodésicos e topográficos. 
 
5. Constituição 
5.1 Segmento Espacial 
▪ Constituído pelos satélites 
- 24 satélites em órbita (+ reservas); 
- órbita aproximada de 20.200 km; 
- distribuídos em 6 planos orbitais espaçados entre si em 60 graus em 
longitude; 
- com inclinações de 55 graus no Equador; 
- período orbital é de aprox. 12 horas; 
- cada satélite te um período útil de 12 horas sobre o horizonte, o que 
garante que, a qualquer momento, pelo menos 4 satélites estejam sobre 
o horizonte do receptor; 
- cobertura global 
 
5.2 Segmento de Controle 
▪ Constituído pelas estações terrestres que controlam o desempenho 
e o funcionamento do sistema 
- é composto por cinco estações monitoradas (Hawaii, Kwahalein, 
Ascension Island, Diego Garcia e Colorado Springs); 
 
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- processa os dados e envia a correção e sinais de controle para os satélites; 
- as estações monitoram a posição e a trajetória da constelação de 
satélites, recalculando novos parâmetros orbitais em intervalos regulares 
várias vezes por dia; 
▪ Principais funções: 
- monitorar e controlar continuamente o sistema de satélites; 
- determinar o sistema de tempo GPS; 
- calcular a correção dos relógios dos satélites; 
- parâmetros definidores da posição do satélite em um determinado 
instante; 
- calcula parâmetros para correção dos efeitos ionosféricos, correções aos 
relógios dos satélites; 
- atesta a “saúde” dos satélites validando suas mensagens e comanda as 
manobras de reposicionamento dos satélites periodicamente em suas 
próprias órbitas. 
5.3 Segmento do Usuário 
▪ Constituído pelos usuários do sistema: 
- refere-se tudo o que se relaciona com a comunidade usuária, os diversos 
tipos de receptores e os métodos de posicionamento por eles utilizados; 
- formado pelos receptores GPS, que converte os sinais vindos do satélite 
em informação de posicionamento; 
- as categorias de usuários podem ser dividida em civil e militar; 
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- coletam dados enviados pelos satélites, transformando-os em 
coordenadas, distâncias, tempo, deslocamento, velocidade através de 
processamento em tempo real ou pós-processados; 
- Além de receber e decodificar os sinais dos satélites, os receptores são 
verdadeiros computadores que permitem várias opções: 
• referências, sistemas de medidas, sistemas de coordenadas, 
armazenamento de dados, troca de dados com outro receptor ou com um 
computador; 
• alguns desses modelos possuem arquivos com mapas gravados em sua 
memória. 
▪ Principais características do receptor: 
- armazenar coordenadas extraídas de um documento cartográfico, de um 
relatório ou obtidas pela leitura direta de sua posição; 
- os pontos podem ser combinados formando rotas que, quando ativadas, 
permitem que o receptor analise os dados e informe, por exemplo: tempo, 
horário provável de chegada e distância até o ponto próximo, horário de 
nascer e pôr do Sol; 
- as coordenadas dos pontos podem ser obtidas com o receptor GPS no 
modo contínuo, definindo os caminhos percorridos pelo usuário. 
 
Descrição dos principais componentes de um receptor: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
▪ Classificação dos receptores baseada no tipo de dados captados: 
- código C/A: aquisição comum, somente portadora L1 
- código C/A e a portadora L1 
- código C/A e P e as portadoras L1 e L2 
antena com pré amplificador; 
seção de radiofrequência para identificar e 
processar o sinal; 
microprocessador para controle do receptor, 
amostragem e processamento dos dados; 
oscilador; 
interface do usuário, painel de exibição e 
comandos; 
provisão de energia; 
memória para armazenar os dados. 
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- código C/A, L2C e P e as portadoras L1 e L2 
- independente das classificações o importante para o usuário é ter clara 
a aplicação que se objetiva, a precisão desejada, bem como outras 
características necessárias, ajudando assim na identificação do receptor 
adequado. 
- código P: código preciso (militares americanos e usuários autorizados). 
 
6. Funcionamento 
▪ 1° Passo: a base de GPS é a “triangulação de satélites” 
▪ 2° Passo: para triangular, um receptor GPS mede a distância usando o 
tempo de deslocamento dos sinais 
▪ 3° Passo: para medir o tempo de deslocamento, o GPS necessita de tempo 
(segundos) preciso 
▪ 4° Passo: Além da distância, precisa-se saber a localização dos satélites 
▪ 5° Passo: deve-se corrigir os atrasos do sinal provenientes de seu 
deslocamento pela atmosfera. 
 
7. Fontes de erros 
7.1 Satélites 
- erros orbitais; 
- erros no relógio dos satélites; 
- atraso entre as duas portadoras no hardware do satélite e dos receptores; 
- centro de fase da antena do satélite; 
 
7.2 Propagação do sinal 
- refração(desvio) troposférica e ionosférica; 
- multicaminhamento ou sinais refletidos; 
- rotação da Terra. 
 
7.3 Receptor/ antena 
- erro do relógio; 
- erros entre os canais; 
- centro de fase da antena do receptor. 
 
7.4 Estação 
- coordenadas da estação; 
- carga oceânica e na atmosfera. 
 
 
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8. Disponibilidade Seletiva 
 
▪ Disponibilidade Seletiva: desativação no ano de 2000: após a 
desativação a precisão horizontal e vertical melhorou em torno de 10 
vezes. 
▪ Não permissão de acesso ao código P, evitar qualquer tipo de fraude. 
Somente para usuários autorizados. 
 
▪ Este parâmetro indica a precisão dos resultados a serem obtidos. São 
divididos em: 
 GDOP: efeito combinado da geometria e tempo; 
 HDOP: precisão da determinação do posicionamento horizontal; 
 VDOP: precisão da determinação do posicionamento vertical; 
 PDOP: precisão da determinação tridimensional; 
 TDOP: precisão da determinação do tempo. 
 
 
▪ DOP depende da geometria da constelação; 
▪ DOP é um fator multiplicativo que reflete o ruído da medição; 
▪ menor DOP: posição mais precisa; 
▪ maior DOP: posição menos precisa. 
▪ em levantamentos PDOP é muito importante. 
 
 
✓ Mínimo 4 satélites são necessários para se calcular uma posição 3D 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Bom GDOP GDOP Ruim 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Bom GDOP – má visibilidade