Determinação e Validação de Modelos de Separação de Superfícies com Referência ao Elipsoide pelo GNSS e GNSS/INS

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Santana, Felipe Rodrigues
• Orientador(a): Krueger, Claudia Pereira
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal do Paraná (UFPR)
• Palavras-chave em Português: GNSS; INS; Hidrografia; Marés; Referenciais verticais; Hydrography; Tides; Vertical References
• Link de acesso: https://www.repositorio.mar.mil.br/handle/ripcmb/846480

Os avanços da tecnologia GNSS permitiram uma maior acurácia do posicionamento de levantamentos hidrográficos, de modo que a variação das altitudes elipsoidais de uma embarcação pudesse ser representativa da variação da maré local. Para este efeito, é necessário definir um modelo de separação (SEP) entre o Nível de Redução (NR) de marés e o elipsoide, o qual pode ser determinado combinando dados de nível do mar de uma estação maregráfica com dados de altitude elipsoidal de uma lancha hidrográfica. Neste trabalho, tal metodologia foi avaliada com diferentes métodos de posicionamento GNSS e modos acoplamento ao sensor inercial. Como critério de validação, adotou-se um RMSE (I.C 95%) de 1 m para a componente horizontal e de 5 cm para a componente vertical, as quais foram avaliadas por duas abordagens: a primeira, com a lancha atracada junto a um marégrafo e comparando, relativamente, a variação das altitudes elipsoidais da embarcação com a variação da maré observada na estação; e a segunda, com a lancha atracada e navegando, sendo adotado como referência o método mais preciso: Inertial Aided Post Processed Kinematic – Tightly Coupled (IAPPK (TC)) para avaliar as componentes verticais e horizontais dos demais métodos. Na primeira abordagem, os dados GNSS foram reamostrados à mesma taxa utilizando a função Spline. Os filtros Hampel e de média móvel foram utilizados para remoção, adaptação de outliers e suavização das curvas. Seus parâmetros foram definidos empiricamente, de modo a minimizar o RMSE. Nos quatro períodos analisados com a lancha atracada, os métodos baseados no PPK obtiveram um RMSE em relação ao marégrafo abaixo de 5 cm; os métodos baseados no RTK e no PPP, em três períodos; e o GcDGNSS, em nenhum período. Na segunda abordagem, para os 11 períodos analisados com linhas de base menor do que 15 km, os métodos baseados no PPK obtiveram incertezas verticais menores do que 5 cm. Com o método IAPPP (TC), isso ocorreu em oito períodos; com o IAPPP (Loosely Coupled - LC), em seis; e com os métodos PPP baseados somente no GNSS, em quatro. No que se refere às incertezas horizontais, em todos os dias e métodos observou-se um valor menor do que 30 cm. Após a validação dos métodos geodésicos, o SEP da estação maregráfica do Clube Naval Charitas foi calculado combinando dados de rastreio de uma referência de nível com dados de nivelamento da ficha F-41 da estação. Posteriormente, tal resultado serviu para validação do SEP calculado pela lancha hidrográfica, atracada nas proximidades do marégrafo, utilizando o método IAPPK (TC). Na comparação com o SEP da estação maregráfica, foi encontrado um desvio padrão de 5,3 cm, com uma diferença média de 0,1 cm. Posto isso, verificou-se que os métodos baseados no PPK são os mais capazes de definir o SEP dentro do critério de incerteza vertical de 5 cm. Por fim, salienta-se que esta pesquisa é importante para a validação de superfícies com referência ao elipsoide (por exemplo: geoide, topografia do nível médio do mar) e todas as aplicações relacionadas ao posicionamento marítimo.