Modelo de ondulação geoidal - MAPGEO2015

Menu do Produto

O que é

Modelo digital obtido por levantamentos geodésicos, que descreve a variação entre a superfície elipsoidal e a superfície do geoide.

 

O que é o Geóide?

Em 1828, C.F. Gauss introduziu um modelo aperfeiçoado da figura da Terra, mas o termo geoide foi criado em 1873 por J.F. Listing. O geoide é limitado por uma superfície equipotencial do campo de gravidade da Terra que coincide com o nível médio não perturbado dos mares. Em cada ponto o vetor gravidade será perpendicular à superfície. Para estimar a forma do geoide é introduzido um campo de referência, conhecido como elipsoide de revolução com dimensões e características matematicamente definidas. A partir de então, podemos imaginar a superfície geoidal prolongada através dos continentes, ela tem um formato ondulatório levemente irregular que acompanha as variações da estrutura de distribuição de massa da Terra. Essa ondulação é suave e fica em torno ±30 m, sendo o valor máximo de ±100m, em relação ao elipsoide de referência.

 

Porque os modelos de ondulações geoidais são necessários?

A altitude determinada utilizando um receptor GNSS não está relacionada ao nível médio do mar (agora já podemos dizer, “ao geoide”), mas ao elipsoide de referência. Portanto, torna-se necessário conhecer a diferença entre as superfícies geoidal e elipsoidal para que a altitude acima do nível médio do mar possa ser obtida com sentido físico

Sobre a publicação - Modelo de Ondulação Geoidal

O que é o Geóide?

Em 1828, C.F. Gauss introduziu um modelo aperfeiçoado da figura da Terra, mas o termo geoide foi criado em 1873 por J.F. Listing. O geoide é limitado por uma superfície equipotencial do campo de gravidade da Terra que coincide com o nível médio não perturbado dos mares. Em cada ponto o vetor gravidade será perpendicular à superfície. Para estimar a forma do geoide é introduzido um campo de referência, conhecido como elipsoide de revolução com dimensões e características matematicamente definidas. A partir de então, podemos imaginar a superfície geoidal prolongada através dos continentes, ela tem um formato ondulatório levemente irregular que acompanha as variações da estrutura de distribuição de massa da Terra. Essa ondulação é suave e fica em torno ±30 m, sendo o valor máximo de ±100m, em relação ao elipsoide de referência.

 

Porque os modelos de ondulações geoidais são necessários?

A altitude determinada utilizando um receptor GNSS não está relacionada ao nível médio do mar (agora já podemos dizer, “ao geoide”), mas ao elipsoide de referência. Portanto, torna-se necessário conhecer a diferença entre as superfícies geoidal e elipsoidal para que a altitude acima do nível médio do mar possa ser obtida com sentido físico

 

Apresentação

Em função de sua rapidez e precisão na obtenção de coordenadas, os Sistemas Globais de Navegação por Satélite – GNSS (na sigla em inglês) revolucionaram as atividades que necessitam de posicionamento. Entretanto, a altitude determinada utilizando um receptor GNSS não está relacionada ao nível médio do mar (ou, de forma mais rigorosa, ao geoide), mas a um elipsoide de referência com dimensões específicas. Portanto, torna-se necessário conhecer a diferença entre as superfícies do geoide e do elipsoide, isto é, a altura (ou ondulação) geoidal, para que se possa obter a altitude acima do nível médio do mar (denominada ortométrica). Desta forma, existe um grande interesse por um modelo de ondulação geoidal brasileiro cada vez mais preciso para aplicações nas áreas de mapeamento e engenharia. É com este objetivo que o MAPGEO2015, assim como os modelos anteriores (MAPGEO2010, MAPGEO2004, MAPGEO92), foi concebido e produzido conjuntamente pelo Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE), através da Coordenação de Geodésia (CGED), e pela Escola Politécnica da Universidade de São Paulo – EPUSP. O novo modelo foi calculado com uma resolução de 5’ de arco, e o Sistema de Interpolação de Ondulações Geoidais foi atualizado. Através deste sistema, os usuários podem obter a ondulação geoidal em um ponto ou conjunto de pontos, cujas coordenadas refiram-se ao SIRGAS2000 e compreendidas entre as latitudes de 6°N e 35°S e entre as longitudes de 75°W e 30°W, dentro do território brasileiro.

Para converter a altitude elipsoidal (h), obtida através de receptores GNSS, em altitude ortométrica (H), é necessário utilizar o valor da altura geoidal (N) fornecida por um modelo de ondulação geoidal, utilizando a seguinte expressão:

H = h – N
 
Diagrama de Modelo de Ondulação Geoidal 
 
 

Acesso ao produto - Modelo de Ondulação Geoidal

MAPGEO2015

O MAPGEO2015 está disponível para download através de uma aplicação desktop para ambiente Microsoft Windows e na versão online.

Em ambas aplicações, as coordenadas dos pontos para os quais se deseja obter a ondulação geoidal podem ser introduzidas via teclado ou arquivo, segundo as opções de formatação de entrada e saída disponíveis .

Principais resultados - Modelo de Ondulação Geoidal

Nenhum conteúdo disponível para exibição

Downloads

Informações técnicas - Modelo de Ondulação Geoidal

    Nenhum conteúdo disponível para exibição

    Parcerias

    Nenhum conteúdo disponível para exibição

    Resoluções e legislação

    Nenhum conteúdo disponível para exibição

    Saiba mais - Modelo de Ondulação Geoidal

    Cálculo do modelo

    A nova versão do Modelo de Ondulação Geoidal do Brasil foi calculada com aproximadamente 950.000 estações gravimétricas terrestres na América do Sul, sendo 450.000 dentro do Brasil. Entre estas, 18.485 correspondem a novas estações medidas no território brasileiro desde a divulgação da versão anterior MAPGEO2010.

    A informação altimétrica utilizada na redução dos valores de gravidade foi obtida do modelo digital de terreno (MDT) SAM3s_v2, o mesmo adotado na versão anterior do MAPGEO, que se baseia no SRTM - Shuttle Radar Topography Mission. O modelo geopotencial global utilizado para o tratamento dos longos comprimentos de onda do campo da gravidade foi o European Improved Gravity model of the Earth by New techniques - EIGEN-6C4, até o grau e ordem 200, elaborado pelo GFZ/Potsdam e GRGS/Toulouse. Este é um modelo completo derivado da combinação dos dados das missões gravimétricas/modelos LAGEOS, GRACE, GOCE, EGM2008 e DTU.

    A metodologia geral de obtenção das anomalias segue a linha canadense e utiliza o pacote computacional Stokes-Helmert Geoid Software (SHGEO) para a sua determinação através do uso do método de condensação de Helmert, que considera as massas topográficas substituídas por uma lâmina infinitesimal condensada sobre a superfície do geoide (Ellmann, A., 2005a)1. Com o uso desta metodologia, a determinação do modelo geoidal pode ser resumida em basicamente cinco etapas (Blitzkow et al., 2015)2:

    1. Cálculo das anomalias ar livre pontuais através de dados gravimétricos terrestres (coordenadas, altitude ortométrica e aceleração de gravidade);

    2. Cálculo das anomalias de Bouguer completa, para posterior obtenção das anomalias ar livre médias em quadrículas de 5’. Para esses cálculos são necessárias as anomalias ar livre pontuais e um modelo digital de terreno;

    3. Cálculo das anomalias de gravidade de Helmert na superfície da Terra que são obtidas adicionando a anomalia ar livre média, o efeito direto topográfico, o efeito atmosférico direto e o efeito topográfico indireto secundário;

    4. Integração de Stokes com a utilização da técnica ”remover-calcular-repor”;

    5. Adição do efeito indireto topográfico primário nas alturas geoidais referidas a um “geoide fictício”, denominado cogeoide, para obtenção das alturas geoidais finais.

    Para maiores informações consulte o Relatório de Desenvolvimento do MAPGEO2015.

    1 Ellmann, A. (2005b). SHGEO software packages – An UNB Application to Stokes-Helmert Approach for Precise Geoid Computation, reference manual II, 43 p. Disponivel em:
    http://gge.unb.ca/Research/GRL/GeodesyGroup/SHGeo_package/Manual/SHGeo_manual_II_v2.pdf.

    2 Blitzkow,, D.; Matos, A.C.O.C.; Guimarães,G. N.; Pacino, M.C.; Lauría,E.A.; Nunes, M.; Flores,F.; Echalar, A.; Guevara, N. O.;Alvarez, R.; Hernandez, J.N (2015). Estudios de gravedad y del modelo de cuasi-geoide para la América del Sur. Simposio Sirgas 2015. Santo Domingos, Republica Dominicana, de 18 a 20 de Novembro de 2015.

    Avaliação do Modelo

    MAPGEO2015 foi avaliado utilizando-se as alturas geoidais obtidas pela diferença entre as altitudes ortométricas oriundas do nivelamento geométrico de 592 referências de nível (RRNN) em conexão com pontos cujas altitudes elipsoidais foram obtidas por técnica GNSS. Tais pontos foram selecionados através de criterioso estudo realizado na Rede Altimétrica Brasileira, identificando-se as conexões pertencentes a linhas de nivelamento fechadas e, consequente, valores de altitudes ajustados.

    A consistência entre as alturas geoidais obtidas pela interpolação com o modelo e os valores diretos obtidos das conexões apresentou melhora de aproximadamente 20% em relação ao modelo anterior, com um erro médio quadrático de ±0,17 m. Por ser muito extensa e coberta por rios e florestas, a região amazônica possui poucos acessos por via terrestre, dificultando a realização de nivelamentos geométricos e conseqüentemente, o estabelecimento de circuitos para a rede altimétrica. Assim, por não possuir a densificação necessária para a avaliação do modelo geoidal, a região amazônica está representada em branco nesta figura.

    As informações das 592 estações utilizadas na avaliação do MAPGEO2015, podem ser encontradas aqui e a espacialização das mesmas neste cartograma aqui.

    Para maiores informações consulte o Relatório de Desenvolvimento do MAPGEO2015.

    Dados de Avaliação do Modelo

    Informações Importantes

    As diferenças entre as altitudes ortométricas encontradas em função da utilização dos modelos MAPGEO2010 e MAPGEO2015 foram da ordem de ± 4 m, conforme apresentado no cartograma “Diferenças entre o MAPGEO2010 e o MAPGEO2015”.

    Poderá haver a ocorrência de altitudes ortométricas negativas, principalmente na região amazônica, devido à imprecisão do modelo de ondulações geoidais nesta região.

    Não é aconselhado o uso do MAPGEO2015 em trabalhos ou projetos que exijam uma precisão melhor do que a oferecida pelo modelo. O usuário deve avaliar, através do cartograma de “Discrepâncias entre o MAPGEO2015 e os pontos de conexão GNSS/RN", se o erro estimado do modelo está compatível com os objetivos e a precisão requerida pelo trabalho/projeto.

    Também não é aconselhada a utilização do MAPGEO2015 nas áreas oceânicas em toda a costa brasileira, incluindo suas ilhas, pois nestas áreas a precisão do modelo não pode ser avaliada.

    O que há de novo

    Dezembro/2015 - MAPGEO2015 v1.0

    A utilização do modelo geopotencial EIGEN-6C4, que é formado por um conjunto de dados oriundos de cinco missões espaciais modernas. Entre estas, destaca-se o GOCE, primeiro satélite a incorporar o gradiômetro, equipamento que permite a observação do tensor do campo gravitacional através de três pares de acelerômetros em eixos perpendiculares entre si.

    Nas regiões que dispunham de cobertura gravimétrica suficiente, foi utilizada a metodologia de treinamento de Redes Neurais Artificiais (RNA) para a obtenção das anomalias de Helmert em pequenas áreas sem informação gravimétrica (Machado, W. C.; Blitzkow, D. ; Matos, A. C. O. C.; 2013)3.

    Para maiores informações consulte o Relatório de Desenvolvimento do MAPGEO2015.

    3 Machado, W. C., Blitzkow, D., Matos, A. C. O. C., 2013. Interpolação de anomalias de gravidade através de Redes Neurais visando o cálculo do modelo geoidal de Santa Catarina. VIII Colóquio Brasileiro de Ciências Geodésicas, Curitiba, 2013.

    Fevereiro/2015 - MAPGEO2010 v1.1

    Foram retirados do sistema todas as opções referentes a interpolação para SAD69, bem como a grade do modelo de ondulação geoidal em SAD69, para atender à R.PR 01/2005, que alterou o sistema de referência do Sistema Geodésico Brasileiro (SGB) para o SIRGAS2000 e estabeleceu um período de transição de dez anos para os usuários poderem adequar e ajustar suas bases de dados, métodos e procedimentos ao novo sistema. Assim, o MAPGEO2010 v1.1 tem como único Sistema Geodésico de Referência o SIRGAS2000.

    Junho/2010 – MAPGEO2010 v1.0

    Foi lançado o MAPGEO2010 em substituição à versão anterior, o MAPGEO2004, e trabalhando dois sistemas de referência: o SIRGAS2000 e o SAD69.

    Distribuição de estações gravimétricas no MAPGEO2015 

    Discrepâncias entre o MAPGEO2015 e os pontos de conexão GNSS/RN

    Diferenças entre o MAPGEO2010 e o MAPGEO2015

    Relatório de Desenvolvimento do MAPGEO2015

    Métodos e documentos de referência - Modelo de Ondulação Geoidal

    Nenhum conteúdo disponível para exibição

    Publicações - Modelo de Ondulação Geoidal

    Nenhum conteúdo disponível para exibição

    Notícias e releases

    Não há nenhuma notícia vinculada a este produto.

    Processar os dados

    Através do portal MapGeo On-Line pode ser obtida a ondulação geoidal (N) necessária à conversão de altitudes elipsoidais, obtidas com os Sistemas de Navegação Global por Satélite (GNSS), em altitudes ortométricas, ou seja, altitudes relacionadas à superfície equipotencial do campo de gravidade. É com este objetivo que o MAPGEO2015, assim como os modelos anteriores (MAPGEO2010, MAPGEO2004, MAPGEO92), foi concebido e produzido conjuntamente pelo Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE), através da Coordenação de Geodésia (CGED), e pela Escola Politécnica da Universidade de São Paulo (EPUSP). Os usuários podem obter a ondulação geoidal em um ponto ou conjunto de pontos, cujas coordenadas refiram-se ao SIRGAS2000, dentro do território brasileiro.

    Selecione um formato e um arquivo com as coordenadas:

    O MapGeo Online aceita os formatos de arquivo descritos abaixo. Selecione um grupo de acordo com o formato do seu arquivo.

    ID - Identificação do Ponto | LAT - Latitude | LON - Longitude GMS - ±GG MM SS.SSSSS | Grau Decimal - ±GG.GGGGG


    Ou insira as coordenadas via teclado observando as instruções abaixo:

    1) O campo grau deverá ser preenchido mesmo que seja zero.
    2) Os campos minuto e segundo caso não preenchidos serão considerados zero.
    3) O campo segundo deve ter obrigatoriamente o ponto decimal. Os campos grau e minutos deverão ser obrigatoriamente inteiros.


    Resultado do processamento

    Erramos

    Nenhum conteúdo disponível para exibição