Relatório Levantamento com GPS de Navegação

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UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ
CURSO TÉCNICO INTEGRADO EM AGRIMENSURA
LESLY DAIANA BARBOSA SOBRADO
LARISSA GHELLER
LEVANTAMENTO COM GPS DE NAVEGAÇÃO PELO MÉTODO DE POSICIONAMENTO EST´TICO RÁPIDO DE BLOCOS ESPECÍFICOS DA UTFPR
RELATÓRIO
PATO BRANCO
2016
LESLY DAIANA BARBOSA SOBRADO
LARISSA GHELLER
LEVANTAMENTO COM GPS DE NAVEGAÇÃO PELO MÉTODO DE POSICIONAMENTO EST´TICO RÁPIDO DE BLOCOS ESPECÍFICOS DA UTFPR
Trabalho apresentado ao Curso Técnico Integrado de Agrimensura da Universidade Tecnológica Federal do Paraná – Câmpus Pato Branco, como requisito para a obtenção da média do segundo bimestre da disciplina de GNSS.
Orientador: Prof. Adão Robson Elias.
PATO BRANCO
2016
Introdução
O Global Positioning System, popularmente conhecido como GPS, é muito útil para variadas atividades, como por exemplo, nas relacionadas ao meio ambiente, agricultura, navegação aérea, terrestre e marítima. Mas o que elas têm em comum?
Todas necessitam do posicionamento, ou seja, precisam encontrar as coordenadas de determinados pontos.
Portanto, a prática tem com objetivo entender e aprofundar os conhecimentos a respeito do funcionamento do GPS e do tratamento de dados mensurados oriundo do mesmo.
DESENVOLVIMENTO TEÓRICO
O GPS é um sistema de abrangência global, disponibilizando no mínimo 4 satélites para o rastreio. A navegação consiste na obtenção da coordenada do ponto através das coordenadas já conhecidas dos satélites, medindo as distâncias. 
Posicionamento estático-rápido
Consiste em um receptor (base) que permanece fixo na estação de referência, coletando os dados, enquanto outro receptor (móvel) percorre as estações de interesse. As ocupações duram cerca de 5 a 20 minutos, não sendo necessário o rastreio no momento da deslocação entre estações (MONICO, 2008).
Esse posicionamento é adequado para levantamentos de linha-base de até 10 km. Variando a sua precisão, em condições normais, de 1 a 5 ppm. Logo, nota-se que o procedimento é estático, porém é frequentemente denominado pseudocinemático ou estático intermitente (MONICO, 2008).
Procedimento Experimental
Material utilizado
Os materiais utilizados no levantamento foram:
GPS eTrex – Garmin, disponibilizado pela UTFPR;
AutoCAD 2014, para a confecção da planta;
GPS TrackMaker, para a importação dos dados do GPS e sua edição;
Microsoft Office Excel 2013, para o cálculo da média, mediana e do desvio-padrão das amostras.
3.2 Descrição do Experimento
Inicialmente, foi definido o local a ser levantado: Blocos Q, R, T, Z, U, P, S, O V e W da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR) Câmpus Pato Branco (Figura 1).
Figura 1. Área a ser levantada. Fonte: <http://paginapessoal.utfpr.edu.br/neiva/arquivos-ascom/mapa-de-localizacao-de-setores/Mapa%202012%20FINAL.jpg/view>
Sucessivamente, os dados do GPS foram apagados para não influenciar no posterior processamento. Em seguida, o grupo dirigiu-se à área a ser levantada e aguardou a captação dos sinais dos satélites para que fosse possível a obtenção das coordenadas, como o exemplificado na Figura 2. Após isso, um dos integrantes do grupo se posicionou em um dos vértices do Bloco T e, através da opção “Marca” do GPS (Figura 3), foram obtidas 15 coordenadas para aquele ponto. Sendo assim, da mesma maneira foram levantados os demais vértices. É importante ressaltar que a porção circular do Bloco T foi obtida a partir da aquisição de 5 coordenadas para cada ponto. 
Figura 2. Captação de sinal em GPS eTrex - Garmin. Fonte: Autoria própria.
Figura 3. Obtenção de coordenada de um ponto. Fonte: Autoria própria.
Feito isso, os dados foram importados para o computador do Laboratório 1 da UTFPR, no Bloco L, a partir do software GPS TrackMaker. Assim, foram obtidas as planilhas com as coordenadas levantadas, o que possibilitou o cálculo da média, mediana e do desvio-padrão relacionado a cada vértice dos blocos, utilizando o software Microsoft Office Excel 2013.
Assim, a partir desses dados, utilizou-se o GPS TrackMaker para definir os polígonos de acordo com a média ou a mediana de cada ponto. A escolha entre esses dois valores foi realizada de acordo com a distribuição das flutuações aleatórias, de modo que a mediana foi escolhida em grande parte das situações, onde alguns pontos correspondentes a um mesmo vértice encontravam-se distantes uns dos outros. Em seguida, exportou-se o arquivo para o software AutoCAD 2014 onde a planta foi posicionada em folha A4, na devida escala.
Resultados Obtidos
O Quadro 1 apresenta os dados relativos ao levantamento dos vértices do Bloco Q da UTFPR. Para a posterior confecção da planta, a média foi escolhida nos seguintes pontos: 1,7, 8 e 9. Nos demais casos, utilizou-se a mediana. Observa-se que o ponto com maior desvio-padrão na coordenada E foi o ponto 5, que também apresentou elevado resultado quanto ao desvio-padrão de sua coordenada N, o que pode ter sido ocasionado por um possível enfraquecimento de sinal, visto que havia edificações em seu entorno. Também vale ressaltar os pontos 4 e 10, com alto desvio padrão na coordenada N. O ponto 10, em especial, caracterizou-se como um ponto de difícil levantamento, pois encontra-se embaixo de uma marquise, onde o sinal encontra dificuldades em ser recepcionado.
Quadro 1. Resultados relativos ao Bloco Q da UTFPR - Câmpus Pato Branco.
	Ponto
	Média (m)
	Mediana (m)
	Desvio-Padrão (m)
	
	E
	N
	E
	N
	E
	N
	1
	331175,97
	7101264,52
	331175,87
	7101264,17
	0,3903
	1,0264
	2
	331163,01
	7101248,93
	331163,49
	7101248,39
	0,4488
	0,1711
	3
	331171,13
	7101224,89
	331171,95
	7101224,97
	0,2420
	0,7012
	4
	331168,49
	7101221,22
	331168,75
	7101221,99
	0,6679
	3,0675
	5
	331174,62
	7101219,45
	331174,99
	7101219,54
	2,9905
	1,3594
	6
	331174,77
	7101222,16
	331174,6
	7101222,7
	0,6186
	0,4580
	7
	331182,29
	7101206,48
	331182,7
	7101206,72
	0,3981
	0,8413
	8
	331207,07
	7101214,36
	331207,56
	7101214,61
	0,2338
	0,8559
	9
	331202,98
	7101235,15
	331202,77
	7101235,74
	0,2926
	1,0158
	10
	331191,03
	7101235,55
	331191,44
	7101235,25
	0,7104
	3,4342
	11
	331188,28
	7101244,63
	331188,45
	7101244,48
	1,2653
	0,6263
	12
	331193,02
	7101250,01
	331193,54
	7101250,22
	0,2493
	0,3550
O Quadro 2 apresenta os resultados obtidos no Bloco R da UTFPR. Observa-se que os pontos 8 e 10 apresentaram alto desvio padrão em ambas as coordenadas, E e N, o que possivelmente deve-se ao fato de que esse bloco se encontra entre outras duas edificações, o que pode causar obstrução do sinal. Para a representação desse bloco a média foi escolhida nos seguintes pontos: 3, 5 e 6.
Quadro 2. Resultados relativos ao Bloco R da UTFPR - Câmpus Pato Branco.
	Ponto
	Média
	Mediana
	Desvio-Padrão
	
	E
	N
	E
	N
	E
	N
	1
	331121,1
	7101307,31
	331121,66
	7101307,1
	0,6780
	3,4765
	2
	331137,18
	7101275,94
	331137,81
	7101275,84
	1,3377
	2,1940
	3
	331136,49
	7101273,33
	331136,19
	7101273,12
	0,1225
	0,1542
	4
	331142,84
	7101262,64
	331142,85
	7101262,04
	0,0683
	0,6009
	5
	331153,45
	7101267,69
	331153,5
	7101267,43
	0,3998
	0,3901
	6
	331152,9
	7101273,66
	331152,47
	7101273,51
	0,1460
	0,0840
	7
	331157,74
	7101273,74
	331157,8
	7101273,99
	0,0795
	0,0608
	8
	331158,27
	7101267,25
	331158,72
	7101267,64
	4,5034
	6,6948
	9
	331177,23
	7101276,14
	331177,8
	7101276,53
	1,0635
	1,0023
	10
	331149,43
	7101311,12
	331149,83
	7101311,07
	11,9028
	13,2145
O Quadro 3 apresenta os resultados referentes ao levantamento do Bloco T da UTFPR, onde situa-se o Anfiteatro. A maior dificuldade dessa etapa do trabalho foi estabelecida no fato de que a edificação possui muitas árvores ao seu redor, dificultando tanto o acesso ao ponto quanto a aquisição das coordenadas devido a uma possível obstruçãode sinal. Os pontos com maior desvio padrão, nesse caso foram: 9 (coordenada E e N), 8 (coordenada E e N), 13 (Coordenada E) e 2 (Coordenada E). Para a representação dos pontos no mapa a média foi escolhida nos seguintes pontos: 3, 4, 6 e 12.
Quadro 3. Resultados relativos ao Bloco T da UTFPR - Câmpus Pato Branco.
	Ponto
	Média
	Mediana
	Desvio-Padrão
	
	E
	N
	E
	N
	E
	N
	1
	331118,67
	7101368,95
	331118,16
	7101368,69
	1,0656
	0,6150
	2
	331103,99
	7101371,29
	331103,39
	7101371,09
	2,6653
	0,6843
	3
	331098,12
	7101361,38
	331098,71
	7101361,46
	0,6510
	0,1242
	4
	331088,85
	7101351,33
	331088,54
	7101351,3
	0,6467
	0,3456
	5
	331096,65
	7101341,44
	331096,52
	7101341,22
	0,5753
	0,8968
	6
	331097,86
	7101338,57
	331097,68
	7101338,59
	0,6691
	0,6753
	7
	331109,45
	7101331,92
	331109,02
	7101331,62
	0,9782
	0,8483
	8
	331118,34
	7101338,32
	331118,88
	7101338,64
	1,3256
	3,5166
	9
	331130,02
	7101348,12
	331130,43
	7101348,15
	2,0656
	2,4651
	10
	331149,06
	7101354,03
	331149,3
	7101354,16
	0,4522
	0,6486
	11
	331150,56
	7101358,1
	331150,22
	7101358,28
	0,3270
	0,0155
	12
	331145,12
	7101365,93
	331145,87
	7101365,53
	0,7816
	0,6499
	13
	331136,88
	7101372,76
	331136,8
	7101372,67
	3,0656
	0,9856
	14
	331132,34
	7101375,66
	331132,4
	7101375,82
	0,1564
	2,4652
	15
	331128,27
	7101375,64
	331128,42
	7101375,36
	0,7530
	1,0652
O Quadro 4 apresenta os dados relativos ao levantamento do Bloco Z da UTFPR, constituído por apenas 4 vértices, de fácil levantamento. Contudo, os pontos 1 e 2 apresentam desvio padrão elevado, o que pode ter sido ocasionado pelo fato de que durante a aquisição de coordenadas o sinal ainda não estava estabilizado, visto que para levantar esse bloco o grupo teve que deslocar-se consideravelmente. O erro poderia ter sido minimizado através da espera pela estabilização do sinal. Assim, nesse bloco, a média dos pontos 3 e 4 foi utilizada para a representação.
Quadro 4. Resultados relativos ao Bloco Z da UTFPR - Câmpus Pato Branco.
	Ponto
	Média (m)
	Mediana (m)
	Desvio-Padrão (m)
	
	E
	N
	E
	N
	E
	N
	1
	331280,68
	7101217,63
	331280,46
	7101217,31
	2,0654
	1,0526
	2
	331283,15
	7101202,34
	331283,49
	7101202,78
	3,0680
	0,4892
	3
	331258,22
	7101200,78
	331258,2
	7101200,76
	0,6513
	0,9423
	4
	331252,79
	7101210,56
	331252,97
	7101210,14
	0,7453
	0,8172
Observa-se no Quadro 5 os resultados relativos ao levantamento do Bloco U da UTFPR, também constituído de 4 vértices. O único ponto com desvio-padrão maior que 1 foi o primeiro vértice do bloco, que encontra-se entre essa edificação e o Bloco S, podendo ocasionar a obstrução do sinal do GPS. A média foi escolhida para representar o ponto 2.
Quadro 5. Resultados relativos ao Bloco U da UTFPR - Câmpus Pato Branco.
	Ponto
	Média (m)
	Mediana (m)
	Desvio-Padrão (m)
	
	E
	N
	E
	N
	E
	N
	1
	331232,89
	7101319,35
	331232,23
	7101319,93
	1,7329
	1,4560
	2
	331211,81
	7101311,56
	331211,96
	7101311,15
	0,4191
	0,2692
	3
	331201,51
	7101328,17
	331201,83
	7101328,18
	0,4787
	0,1175
	4
	331222,09
	7101337,14
	331222,82
	7101337,35
	0,1628
	0,3995
O Quadro 6 apresenta os resultados relativos ao Bloco P da UTFPR, que apresentou maiores problemas nos pontos 3, 4, 6 e 13. É importante notar que os três primeiros pontos citados encontram-se no mesmo lado do bloco, o que pode indicar uma obstrução no sinal do GPS durante esse trajeto, visto que esta face está voltada para outra edificação, o Bloco U. Neste caso, os pontos 1, 9, 12 e 14 foram representados de acordo com sua média.
Quadro 6. Resultados relativos ao Bloco P da UTFPR - Câmpus Pato Branco.
	Ponto
	Média
	Mediana
	Desvio-Padrão
	
	E
	N
	E
	N
	E
	N
	1
	331249,63
	7101310,36
	331249,96
	7101310,41
	0,1623
	0,3950
	2
	331243,24
	7101308,35
	331243,36
	7101308,13
	0,2677
	0,5085
	3
	331250,11
	7101301,23
	331250,9
	7101301,54
	2,8101
	0,8680
	4
	331235,61
	7101294,77
	331235,87
	7101294,7
	2,1697
	0,7360
	5
	331229,92
	7101297,46
	331229,49
	7101297,43
	0,4400
	0,3167
	6
	331225,47
	7101294,33
	331225,41
	7101294,96
	2,6265
	0,8285
	7
	331232,38
	7101283,13
	331232,88
	7101283,34
	0,4845
	0,0507
	8
	331242,36
	7101285,42
	331242,69
	7101285,38
	0,4526
	0,2386
	9
	331246,37
	7101264,09
	331246,57
	7101264,43
	0,3549
	0,5162
	10
	331246,03
	7101259,71
	331246,8
	7101259,66
	0,4269
	0,3153
	11
	331254,02
	7101239,81
	331254,96
	7101239,49
	0,3127
	1,0563
	12
	331268,26
	7101253,17
	331268,92
	7101253,47
	0,6580
	1,3655
	13
	331274,65
	7101252,61
	331274,86
	7101252,56
	3,0652
	0,1593
	14
	331283,15
	7101262,16
	331283,96
	7101262,81
	1,8520
	0,9517
Os resultados referentes ao levantamento do Bloco S estão apresentados no Quadro 7, onde observa-se que o desvio-padrão foi maior nos pontos 4 e 5, localizados muito próximos a Bloco O, o que dificultou a aquisição de coordenadas, devido à obstrução do sinal. Nesse caso, a média foi utilizada para representar os pontos 1, 2 e 6 na planta.
Quadro 7. Resultados relativos ao Bloco S da UTFPR - Câmpus Pato Branco.
	Ponto
	Média
	Mediana
	Desvio-Padrão
	
	E
	N
	E
	N
	E
	N
	1
	331253,22
	7101319,25
	331253,53
	7101319,05
	0,0865
	0,0523
	2
	331241,66
	7101330,98
	331241,8
	7101330,79
	0,5752
	0,1450
	3
	331237,24
	7101331,47
	331237,52
	7101331,22
	0,2422
	0,2098
	4
	331232,19
	7101344,24
	331232,34
	7101344,33
	1,8665
	2,0623
	5
	331243,69
	7101361,36
	331243,14
	7101361,38
	2,8357
	2,1005
	6
	331255,31
	7101335,15
	331255,94
	7101335,49
	0,6127
	0,5712
	7
	331262,18
	7101349,16
	331262,41
	7101349,09
	0,9091
	0,5296
	8
	331277,07
	7101329,93
	331277,71
	7101329,75
	1,3226
	0,8852
O Quadro 8, por sua vez, contém os resultados relacionados ao levantamento do Bloco O da UTFPR. O grupo não encontrou grandes problemas no levantamento desse boco, pois possuía menos edificação ao seu redor, se comparado aos demais. Contudo, os pontos 1, 3 e 4 ainda apresentaram alto desvio-padrão se comparado aos demais, e é importante ressaltar que os três encontram-se em um mesmo lado do bloco. Para a representação desse levantamento, a média foi utilizada nos pontos 2, 7, 8 e 11.
Quadro 8. Resultados relativos ao Bloco O da UTFPR - Câmpus Pato Branco.
	Ponto
	Média (m)
	Mediana (m)
	Desvio-Padrão (m)
	
	E
	N
	E
	N
	E
	N
	1
	331169,36
	7101395,24
	331169,2
	7101395,2
	0,0955
	2,7467
	2
	331178,61
	7101400,75
	331178,97
	7101400,07
	0,0562
	0,3468
	3
	331182,11
	7101397,33
	331182,49
	7101397,87
	2,1528
	1,8608
	4
	331189,53
	7101397,25
	331189,41
	7101397,71
	3,7723
	0,3960
	5
	331185,42
	7101413,63
	331185,88
	7101413,71
	0,9192
	0,7468
	6
	331199,47
	7101416,41
	331199,89
	7101416,76
	0,5055
	0,8197
	7
	331238,36
	7101361,63
	331238,35
	7101361,48
	0,5802
	0,3129
	8
	331200,64
	7101338,73
	331200,38
	7101338,72
	0,2088
	0,3030
	9
	331189,94
	7101357,09
	331189,81
	7101357,27
	0,0649
	0,3189
	10
	331193,18
	7101362,72
	331193,96
	7101362,48
	0,2400
	0,3021
	11
	331189,15
	7101381,98
	331189,59
	7101381,18
	0,2388
	0,4239
	12
	331176,63
	7101376,99
	331176,6
	7101376,46
	0,7948
	0,6131
Os resultados referentes à aquisição das coordenadas do Bloco V da UTFPR está apresentada no Quadro 9. Esse levantamento foi de fácil realização, visto que não havia muitas edificações ou muita vegetação ao redor, o que possibilitou um bom resultado referente ao desvio-padrão nos quatro pontos. Nesse caso, a média foi utilizada para representar todos os vértices.
Quadro 9. Resultados relativos ao Bloco V da UTFPR - Câmpus Pato Branco.
	Ponto
	Média(m)
	Mediana (m)
	Desvio-Padrão (m)
	
	E
	N
	E
	N
	E
	N
	1
	331281,25
	7101386,95
	331281,54
	7101386,49
	0,6892
	0,1139
	2
	331307,63
	7101400,96
	331307,78
	7101400,19
	0,3660
	0,2602
	3
	331350,94
	7101322,23
	331350,72
	7101322,44
	0,3716
	0,0840
	4
	331322,21
	7101314,41
	331322,1
	7101314,99
	0,4684
	0,5863
O Quadro 10 contém os dados relacionados ao levantamento do Bloco W da UTFPR, onde encontra-se a biblioteca. À exemplo do Bloco V, o grupo não encontrou grandes problemas em seu levantamento, sendo a média escolhida para representar os pontos 2 e 3.
Quadro 10. Resultados relativos ao Bloco W da UTFPR - Câmpus Pato Branco.
	Ponto
	Média (m)
	Mediana (m)
	Desvio-Padrão (m)
	
	E
	N
	E
	N
	E
	N
	1
	331322,16
	7101405,65
	331322,1
	7101405,75
	0,5428
	0,6423
	2
	331336,27
	7101426,56
	331336,13
	7101426
	0,2694
	0,1677
	3
	331307,71
	7101492,45
	331307,18
	7101492,43
	0,0886
	0,5615
	4
	331282,63
	7101477,99
	331282,7
	7101477,84
	0,7111
	0,1610
A planta do local, gerada a partir do AutoCAD, pode ser observada no Apêndice A.
CONCLUSão
Por meio das aulas abordando a teoria e dos experimentos realizados, foi possível compreender o funcionamento do GPS, tanto na medição em campo, quanto na extração e processamento dos dados levantados. 
Apesar do êxito na execução da medição, houve alguns empecilhos durante as práticas que afetaram na precisão dos dados obtidos, como a imprecisão do GPS quando utilizado entre edificações, que prejudicam a qualidade do sinal, e até mesmo embaixo de árvores, onde ficava sem sinal algum. Pode-se constatar que na situação tratada, o ideal seria fazer uso de outros métodos e instrumentos no levantamento, como teodolito e estação total, pois estes seriam mais eficazes.
Logo, conclui-se que o uso do GPS seria de maior valia em um campo aberto.
REFERÊNCIAS 
MONICO, J. F. G. Posicionamento pelo GNSS: descrição, fundamentos e aplicações. 2 ed. São Paulo: Editora Unesp, 2008.
APÊNDICEs
APÊNDICE A – Planta dos blocos mensurados na UTFPR – Câmpus Pato Branco