Recurso Multimidia no Processamento de Dados GPS



TREINAMENTO MULTIMÍDIA NO USO DE PROGRAMAS DE PROCESSAMENTO DE DADOS GPS¹



Adriana Carvalho Coimbra²
[email protected]
Glacielle Fernandes Medeiros²
[email protected]
Orientador: Prof º Dr. Valdeir F. de Paula³
[email protected]





RESUMO



Este trabalho consiste em apresentar a elaboração de um recurso multimídia enfocado no treinamento de profissionais da área de geotecnologia, tendo como instrumento desta capacitação, vídeos-aula ensinando-os como processar os dados de levantamentos efetuados em campo, na área de georreferenciamento nos atuais e mais utilizados softwares de pós-processamento no Brasil.



Palavras- chave: Recurso Multimídia, Vídeo-aula, Sistema de Posicionamento Global (GPS), Georreferenciamento, Programas de processamento.







¹ Artigo científico apresentado como requisito parcial para obtenção do titulo de Tecnólogo em Agrimensura pelo Instituto Federal de Ciência, Educação e Tecnologia de Goiás
² Acadêmicos do curso Superior de Tecnologia em Agrimensura do IFG
³ Doutor em Engenharia, Professor do IFG







1 INTRODUÇÃO


Acompanhando a necessidade e a evolução tecnológica, a arte de demarcar um terreno tornou-se muito mais sofisticada e eficaz.
É notória a evolução dos equipamentos medidores durante os anos decorridos. Os receptores GNSS (Sistema Global de Navegação por Satélites), passaram por grandes mudanças e aperfeiçoamento, tanto em seu aspecto físico (tamanho e peso), como em sua tecnologia no armazenamento e processamento dos dados.
Com a larga escala de uso de receptores GNSS em serviços de georreferenciamento, muito se tem estudado e avançado no que diz respeito a essa tecnologia. Inúmeros são os artigos e pesquisas referentes a medições, utilizando receptores GNSS de diversas marcas e modelos, tais como: PROMARK 2, PRO-XR, LEICA, HIPER.
Com pouco aprofundamento em como proceder no processamento dos dados coletados , este trabalho tem o intuito de desenvolver um recurso multimídia para o ensino do uso dos principais programas de processamento de dados GNSS disponíveis no mercado brasileiro: GNSS Solution, Trimble Geomatics Office (TGOffice), Leica Geo Office (LGO) e Topcon Tools. O geomensor, profissional da área de mensuração, terá uma nova opção de aprendizagem, e será mais um recurso à sua disposição para o processamento dos dados levantados em campo.


2 LEI FEDERAL 10.267 E A VIGENTE NORMA DO INCRA


Em 2001, foi criada a Lei Federal 10.267, que cria o Cadastro Nacional de Imóveis Rurais (CNIR) e que para tal, exige que os imóveis rurais a serem cadastrados ou re-cadastrados devem ser georreferenciados, criando assim, no Brasil, uma malha georreferenciada de imóveis rurais, administrada pelo INCRA (Instituto Nacional de Colonização e Reforma Agrária), em parceria com a SRF (Secretaria da Receita Federal), tendo assim uma exigência na precisão posicional, definida pelo INCRA. De acordo com SHIKAW, 2007:

"Georreferenciar é atribuir informações que definem geograficamente a localização de pontos no globo terrestre através de suas coordenadas e referenciada a um sistema de coordenadas conhecidas".


Lembrando que, quando o autor se refere ao sistema de coordenadas, ele menciona as coordenadas planas UTM (Universal Transverse de Mercator), nas direções norte e leste.
A introdução dessa precisão posicional esteve, desde o início, vinculada à regulamentação futura junto ao INCRA.
A lei 10.267 e a vigente norma têm o objetivo de padronizar os trabalhos de agrimensura, feitos para levantamentos de imóveis rurais, fazendo assim, que os pontos coletados para formar o perfil do imóvel sejam inseridos no sistema cadastral, de forma a estarem regulamentados na malha fundiária rural do Brasil.
Há também o propósito de garantir ao proprietário credibilidade na geometria descritiva do imóvel rural, de forma a diminuir conflitos decorrentes de sobreposição de limites com imóveis lindeiros (INCRA, 2008). Hoje é exigido que seja feito o levantamento por meio de serviços de georreferenciamento para qualquer imóvel rural com área igual ou superior a 500 hectares.
Para garantir seguridade aos proprietários desses imóveis, quaisquer trabalhos de georreferenciamento devem adotar parâmetros de precisão e acurácia em seus levantamentos geodésicos.De acordo com NAZARENO, 2000:

"A acurácia vincula-se ao grau de aproximação de uma estimativa com o seu valor considerado verdadeiro e está vinculado aos efeitos aleatórios e sistemáticos. O termo precisão está vinculado à idéia de dispersão dos valores medidos ao redor da média e por isso, está ligado aos efeitos aleatórios".


A Tabela 1 foi retirada da atual norma do INCRA, na qual estabelece o padrão a ser alcançado nos trabalhos de georreferencimento, exigindo que a precisão obtenha um valor igual ou menor a 100 mm na classe C1, com finalidade para apoio básico, apoio imediato e limite.

Tabela 1- Classificação de vértices quanto à finalidade, precisão e tipo.

Fonte: Norma Técnica de Georreferenciamento, p.21. 2010

Vale salientar que após alcançada essa precisão posicional para fins de transporte de coordenadas, o geomensor passa para a conferência do levantamento dos pontos do perímetro, que deverá atingir uma precisão de 500 mm ou melhor.
Observa-se na Tabela 2 outras especificações encontradas na norma técnica que devem ser seguidas pelos geomensores tais como: manter um PDOP menor ou igual a 6; utilizar máscara de elevação de 15º; empregar efemérides precisas, dentre outras que são encontradas na atual norma do INCRA.de 2010.

Tabela 2-Especificações para posicionamento relativo cinemático.

Fonte: Norma Técnica de Georreferenciamento, p.45. 2010


3 METODOLOGIA


3.1 FUNÇÃO E GERAÇÃO DO RECURSO MULTIMÍDIA


Geralmente, gerar um tutorial não é o suficiente para um aprendizado eficaz, surgindo, então, a possibilidade de se gerar um vídeo-tutorial, que tem como função melhorar o aprendizado e a capacitação do profissional que o procura. Um programa recomendado para tal feito é o Camtasia Studio. Com a ajuda dessa ferramenta foi possível gerar o recurso multimídia.
3.2 CAMTASIA STUDIO


A versão utilizada foi o Camtasia Studio 6, que é um aplicativo completo para a criação e edição de vídeos a partir do ambiente de trabalho do Windows.
É um programa para fazer vídeos-tutoriais no computador, podendo ser exibido online, como Flash, ou em programas como KMplayer, Windows Media Player, gravá-los em CD ou até em dispositivos portáteis como handhelds (assistente pessoal digital), que é um computador de dimensões reduzidas ou iPod. O programa possui diferentes funções, como botão de navegação, balões de explicação com diversos formatos e opções de cores, de fundo, permite inserir trilhas sonoras e narração nos vídeos produzidos pelo operador com a ajuda do programa.
É possível, também, gravar somente o áudio que está sendo reproduzido no computador, e transformá-lo em um arquivo MP3 e publicá-lo como um podcast , que são conteúdos de áudio que podem ser baixados via internet e ouvidos em MP3 Players.Permite a captura de telas do computador com alta resolução, em diversos formatos, como AVI (Audio Video Interleave) , Flash, PowerPoint.
Abaixo segue uma ilustração da primeira caixa de diálogo que surge assim que executa-se o programa. Para a produção dos vídeos, foi escolhida a opção Record the Screen (gravar a tela), já com o áudio ativado , para que assim fossem capturadas as cenas para as futuras aulas, gerando assim, as vídeos-aula dos processamentos dos programas citados anteriormente.


Figura 1: Ilustração programa Camtasia Studio


3.3 PROGRAMA DE APRENDIZADO


Para a apresentação do trabalho foi criado um site em mídia digital, usando o programa da Microsoft Office SharePoint Designer, com a função de proporcionar uma melhor aparência ao produto final.

3.3.1 Office SharePoint Designer

O Office SharePoint Designer trata-se de um software para criação de páginas web, fornecida pela Microsoft, que disponibiliza ferramentas para criação de sites de um modo rápido.
O Office SharePoint Designer 2007 foi projetado para ajudar aos usuários a criar e personalizar sites. Ele oferece todas as ferramentas necessárias para desenvolver aplicativos.
Foi desenvolvida uma página principal e várias subpáginas que se ligam simultaneamente à principal, proporcionando toda interatividade existente no produto final.
A vídeo-aula produzida pelo programa Camtasia Studio 6 é inserida em uma pagina web, produzida pelo Office SharePoint Designer como link.
Com a ajuda dessa ferramenta, foi possível criar o recurso multimídia, onde o geomensor encontrará os vídeos explicativos de como operar os softwares de pós-processamento de dados GNSS .


Figura 2- Ilustração programa Office SharePoint Designer


Abaixo estão duas páginas do site do programa de aprendizado após inseridos o plano de fundo e colocados os botões onde estão ligadas as vídeos-aula dos programas de processamento.



Figura 3-Ilustração página principal



Figura 4-Ilustração página treinamento do site do programa de aprendizado



3.4 TREINAMENTO MULTIMÍDIA


Ao juntarmos esses dois recursos, o programa Camtasia Studio 6 e o Office SharePoint Designer, foi elaborado o treinamento multimídia , objeto de estudo desse trabalho.
Primeiramente foram executados os vídeos com o auxílio do Camtasia Studio, em seguida, lançadas as vídeos-aula no site produzido através do Office SharePoint Designer.
O treinamento auxiliará os profissionais na área de geomensura, podendo ser utilizado também em faculdades e cursos de georreferenciamento, ministrados para profissionais que não o possuam em sua grade curricular.
Juntamente com os vídeos, foi elaborada uma apostila, ensinando passo a passo como proceder em cada programa abordado no trabalho.
O recurso multimídia agrega duas funções simples; que são os vídeos, e a geração do site. Será apresentado um DVD (Digital Video Disc), no qual conterá o programa de aprendizado com as vídeos-aula inseridas, juntamente com a apostila elaborada, que está em formato PDF,disponível no site do programa de aprendizado.
O objetivo principal foi de proporcionar um recurso a mais no aprendizado de quem for operar esses softwares , com vídeos explicativos e uma apostila de fácil interpretação.


3.5 PROGRAMAS DE PROCESSAMENTO


Os programas de processamento dos dados brutos coletados durante a mensuração pelo geomensor, vêm auxiliar estes profissionais no quesito de uma rápida e confiável averiguação dos procedimentos realizados em campo.
Para cada modelo de receptor GNSS há um software disponível para o processamento dos dados anteriormente coletados. Dentre os mais conhecidos no país, e que serão abordados nesse trabalho, estão: GNSS Solutions, TGOffice, Leica Geoffice e Topcon Tools.
Outra ferramenta disponível para o cálculo do transporte de coordenadas, e que também será demonstrada em vídeos através do programa de aprendizado, é o Posicionamento por Ponto Preciso, também conhecido como PPP, um recurso que encontra-se disponível no site do IBGE ( Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística).
Estes programas são de simples manuseio e fácil aprendizado. Tem como função realizar testes estatísticos e processar os dados inseridos neles pelo usuário. Após esse processamento, é realizado por cada software o ajuste dessas observações, e então é gerado um relatório desse ajustamento.
Através dos resultados obtidos, pode-se fazer a análise do levantamento e verificar a qualidade dos vetores e coordenadas processadas.

4 APRESENTAÇÃO DOS PROGRAMAS DE PROCESSAMENSTO GNSS


A seguir, as análises dos processamentos e do manuseio dos principais programas utilizados, atualmente, no universo geodésico.

4.1 TGOFFICE


Como objeto de estudo, foi utilizada a versão 1.60 do programa TGOffice (Trimble Geomatics Office). Esse programa oferece ao usuário o cálculo preciso do transporte de coordenadas por ele executado em campo. O manuseio é simples, precisando o operador dos dados já convertidos para RINEX (formato padrão de intercâmbio de dados brutos GNSS) das coordenadas do marco base, e de, no mínimo, duas RBMC?s (Rede Brasileira de Monitoramento Continuo) para o fechamento do circuito do levantamento do transporte. Também é necessária a inserção das efemérides precisas. No TGOffice é aconselhável inserir as efemérides precisas disponíveis no site da NASA do dia anterior, dia atual e dia posterior, para se completar o ciclo. De acordo com MONICO, 2008:

"A produção de efemérides pós-processadas, denominadas efemérides precisas, visa atender usuários que necessitam de posicionamento com melhor precisão que a proporcionada pelas efemérides transmitidas."

Abaixo, apresenta-se um modelo final de um circuito fechado de um transporte de coordenadas:

Figura 5-Ilustração programa TGOffice


Feito o ajuste das observações, são gerados os relatórios de todos os cálculos feitos pelo TGOffice. Dentre eles, é importante observar no resumo estatístico o teste do chi quadrado; estando ele "PASS", é a confirmação de um resultado positivo. No quadro das coordenadas geodésicas ajustadas estarão às coordenadas da base, com suas respectivas latitude, longitude e altura.
Do mesmo modo são gerados os histogramas de residuais padronizados no relatório, onde são observados o valor do Tau crítico ou qualquer dado estranho da observação; encontramos a elipse de erro do ponto, que mostra os erros padrões e a posteriori, da coordenada horizontal e o termo covariante entre os pontos.


4.2 TOPCON TOOLS


A versão utilizada na geração desse recurso multimídia foi a 7.0 do software Topcon Tools, importante ferramenta que auxilia nos cálculos do transporte das coordenadas e no processamento do perímetro da área levantada. É possível efetuar o cálculo do transporte, tanto com as coordenadas em formato RINEX ou com os dados brutos dos GNSS compatíveis com os receptores HIPER. Da mesma forma que os demais programas, são necessários fazer o fechamento do circuito e, portanto, importar no mínimo duas RBMC?s.
Após o processamento e o ajuste dos dados, o Topcon traz no seu relatório de processamento as informações do levantamento em questão. É importante observar o resultado do intervalo da posteriori plane e da posteriori height.
No item pontos de controle, o usuário irá encontrar os dados da sua base, latitude, longitude e altura. O programa Topcon Tools também permite ao profissional a possibilidade de exportar os dados após o ajustamento e combiná-lo a outro programa (por exemplo ao AutoCAD) para uma melhor conferência do seu trabalho.
O programa Topcon Tools apresenta como ferramenta, um módulo chamado Topcon Link, onde o operador pode fazer a transformação dos dados brutos para o formato RINEX dentro do mesmo software. No recurso multimídia, gerado com esse estudo, há um tópico de como proceder com este programa.


Figura 6-Tela final do circuito fechado, gerado pelo programa Topcon Tools


4.3 GNSS SOLUTIONS


O software GNSS Solutions também entra na lista dos programas utilizados no processamento de dados GNSS. Ele tem bastante similaridade com outro programa, o Astech Solutions, porém tem mais recursos e é o mais requisitado para o pós-processamento dos dados GNSS de receptores do tipo Promark.
A análise gráfica no GNSS é bem simples: se os vetores ficarem na cor verde, é resultado de uma solução fixa; se ficarem na cor vermelha, é sinal que algo não saiu de forma satisfatória.
O ajuste de rede realizado no GNSS tem como propósito examinar as margens de erro do levantamento e calcular as coordenadas finais de seu transporte.
Caso os pontos processados não passem no CQ (Controle de Qualidade), e a solução não for a desejada, o GNSS oferece ao usuário o recurso de suavizar os satélites ou de eliminá-los, quando por algum motivo , como perda de sinal, não atenderem a uma solução desejável.
Tem larga escala no uso em processamento de transporte de coordenadas, e é também utilizado no processamento do perímetro.De forma gratuita o software em questão só processa ondas de portadora L1, e no caso de ondas L1/L2, que são utilizadas no rastreio de base longa , o GNSS funciona de forma livre no período de 30 dias.


Figura 7- Modelo final de um ajustamento de transporte de coordenadas, ressaltando o fechamento do circuito


4.4 LEICA GEOFFICE


O Leica Geoffice é um programa de manipulação e processamento de dados GNSS. Ele oferece opções de processamento, tanto para transporte de coordenadas, como para o perímetro levantado. Ele contém todas as funcionalidades para gerenciar e processar os dados coletados e fornece as ferramentas necessárias para visualizar, editar e processar esses vetores.
O cálculo do transporte pode ser feito através das coordenadas RINEX do levantamento, e assim como aos demais programas ele apresenta o fechamento do circuito ligado por linhas de levantamento.
O modo de operação desse programa é um pouco diferenciado, pois algumas de suas ferramentas de operação são ativadas com o botão direto do mouse , o relatório emitido por ele após o processamento dos vetores é de fácil interpretação.


Figura 8-Ilustração do programa Leica Geoffice


Como dito anteriormente, o formato RINEX é universal e pode ser lido em qualquer um dos softwares aqui descritos, porém, a existência desses diferentes programas está diretamente ligado a cada modelo de receptor. e assim, no software LeicaGeoffice, no campo oferecido pelo programa para inserir o modelo da antena utilizada, só haverá a opção para modelos de antena de receptores da Leica e alguns modelos do Hipper.
É aconselhável, portanto, que de acordo com o equipamento utilizado, seja processado os dados no software que provavelmente veio acompanhado do receptor adquirido.


5 POSICIONAMENTO POR PONTO PRECISO (PPP)


O Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE) passou a oferecer, desde abril de 2009, o Posicionamento por Ponto Preciso (PPP), um serviço online que disponibiliza ao usuário o cálculo do transporte de coordenadas geodésicas, já no atual sistema de coordenadas geodésicas, o Sistema de Referencia Geocêntrico para as Américas (SIRGAS 2000), de maneira simples e eficaz. É necessário somente o operador encaminhar ao site os dados RINEX do trabalho, e este o responde com um e-mail, enviando-lhe de forma gratuita um arquivo com a latitude, longitude e ondulação geoidal do transporte.
Ao inserir esse tipo de funcionalidade em seu site, o IBGE lança uma forma prática e fácil de processar dados de receptores GNSS, ajudando assim, a usuários que não tenham adquirido os softwares de processamento a também executarem os cálculos de seus serviços.


6 CONSIDERAÇÕES FINAIS


Com o propósito de respeitar os proprietários de imóveis rurais e manter os trabalhos de medições topográficas em um único conceito, foram estabelecidas as normas de precisão e acurácia do INCRA, tendo para o transporte de coordenadas o geomensor a obrigação de alcançar uma precisão de 0,10 m, ou melhor, e para o perímetro uma precisão de 0,50 m, para respeitar e conferir a possível sobreposição entre propriedade rurais no Brasil.
Para o cálculo desses trabalhos de campo foram elaborados softwares de pós-processamento desses vetores, cada um para um tipo de receptor, mas todos tendo a opção de leitura do formato RINEX, e tendo como prioridade o resultado satisfatório e condizente com as exigências da Norma Técnica para Georreferenciamento.
Foi elaborado esse treinamento multimídia com o objetivo principal de promover uma melhor divulgação do ensino do pós-processamento de alguns softwares de receptores GNSS, e espera-se ter tido o aumento da qualidade dos serviços dos geomensores.
Portanto, almeja-se que o lançamento deste recurso multimídia venha contribuir para um melhor aprendizado dos profissionais na área de georreferenciamento, simplificando assim o seu trabalho.



REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS


GALERA, JOÃO Francisco Monico. Posicionamento pelo GNSS, Descrição, Fundamentos e Aplicações, Edição 2008

INSTITUTO DE COLONIZAÇÃO E REFORMA AGRÁRIA. Normas Técnicas para o Georreferenciamento de Imóveis Rurais. Brasília, INCRA. 2010

ISHIKAWA, MAURO Issamu. Georreferenciamento em Imóveis Rurais: Métodos de levantamento na Aplicação da Lei 10.267/2001, UNESP 2007

NAZARENO, NILTON Ricetti Xavier de: Introdução ao Ajustamento de Observações: Apostila. Curso de Formação Continuada em Georreferenciamento de Imóveis Rurais - Centro Federal de Educação Tecnológica de Goiás. Goiânia, 2004.

Autor: Glacielle Fernandes Medeiros Seguro


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