Mathematical fundamental involved in the ITRS realization

Os fundamentos matemáticos básicos envolvidos atualmente na realização dereferenciais de alta precisão, contendo soluções VLBI, SLR, GPS e DORIS são apresentados em detalhes. Cada solução individual apresenta certas deficiências em produzir um referencial global de alta precisão. Mas a combinação delas, juntamente com a introdução da condição de uma rede com evolução temporal sem rotação residual global (NNR), proporciona uma solução que reflete a precisão atual das tecnologias espaciais disponíveis para a Geodésia na determinação de posição e velocidade de estações sobre a crosta terrestre. Enquanto a origem do sistema fica estabelecida a partir de soluções SLR, a escala fica inserida a partir de soluções SLR e VLBI. A orientação e sua evolução temporal são introduzidas via injunçãointernas, atendendo as condições NNR.The mathematical fundamentals involved in the realization of a high precision reference system, taking into account solutions from VLBI, SLR, GPS and DORIS are presented. Each individual solution has its own deficiencies in providing a global reference system. But combining all solutions together, and by the introduction of the no net rotation condition (NNR), a solution that reflects the nowadays precision of the available spatial techniques for the determination ofposition and velocity of stations located on the Earth crust is obtained. Whilst the origin is provided by SLR, the scale is introduced by SLR and VLBI. The orientation and its temporal evolution are introduced via internal constraints, in accordance with the NNR condition

High precision inter-continental GPS network

GPS relative positioning provides precision of the order of 1 part per million (ppm) within relatively short periods of time. Considering this level of precision, together with the fact that the cost of GPS receivers is continuing come down, it is now apparent that most of the future geodetic surveys will be performed by GPS, It is therefore important to establish geodetic control networks which are suitable for geodetic GPS activities. The Brazilian Institute of Geography and Statistics (IBGE), which is the National Geodetic Surveying organization in Brazil, has proposed a high accuracy Brazilian GPS network, which has characteristics of an Active Control System (ACS). Such a system provides the users with the capability to perform relative positioning using only one receiver. An investigation of the methodology, algorithms and analysis, related to the IBGE network, has been carried out during this research. An initial investigation to assess the level of accuracy which can be obtained by a static user of the IBGE network equipped with only one receiver and observing within different scenarios, has shown relative precision in the range of 0.2 to 0.1 ppm. GPS positioning requires a global coordinate reference frame. The integration of a GPS network into such a global frame requires stations already connected to the global reference frame to be observed simultaneously with the new network stations. The processing is then carried out involving the network stations together with those already connected to the global reference frame. The reeent1y created International GPS Geodynamics Service (IGS) provides the capability for such easy integration. GPS data and ephemerides generated from the IGS Epoch '92 Campaign have been used in the processing carried out to integrate the Brazilian GPS network into the IERS Terrestrial Reference Frame 1993 (ITRF93). This data processing involved very large network, and the GPS processing software had to be expanded in order to provide higher accuracies. The results demonstrated repeatability of the order of 20 mm, for baseline lengths of up to 8200 km. The expansion of the software mentioned above provided capability of processing very large or even global GPS networks. It allowed the investigation of several aspects related to global GPS, namely, free adjustment, the application of loose constraints to the parameters and the use of internal constraints in the covariance- matrix. The use of GPS to realize a global reference frame has also been tested. In order to investigate all these aspects, an inter-continental network involving the Brazilian and IGS stations was used. Results have shown a level of agreement after the transformation between the free network reference frame and the ITRF93 coordinates of the order of 6.4 mm

Ajustamento e análise estatítica de observaçoes aplicados na detecçao de deformaçoes

Orientador: Camil GemaelDissertaçao (mestrado) -Universidade Federal do Paraná. Curso de Pós-Graduaçao em Ciencias GeodésicasResumo: Foram apresentados os ajustamentos clássico e livre para detecção de deformações, sendo que para o caso livre apresentou-se também o modelo multivariado. Para decidir se as deformações obtidas são resultantes de deslocamentos ou das flutuações probabilística das observações, apresentou-se os testes de hipóteses tratados como injunções do ajustamento e os baseados na estatística t. O ajustamento com conhecimento a priori sobre os parâmetros aproximados foi também objeto de análise. Ao final, simulou-se diversas redes de nivelamento com o objetivo de aplicar os métodos propostos. Em função dos resultados apresentou-se algumas conclusões e recomendações.Abstract: The classic and free adjustment were presented to detect deformations, and that for the free case the multivariate model was also presented.To decide whether the deformations obtained are resulting of displacement or of the probabilistic fluctuations of the observations, hipothesis test were presented, as constrains of the adjustment and those established in the t statistic. The adjustment with aprior knowledge about the aproximated parameters, was also object of analisis. In the end, several levelling networks were simulated with the objective of aplicating the proposed methods. In function of the obtained results, some conclusions and recomendations were presented

POSICIONAMENTO POR SATÉLITE: SITUAÇÃO ATUAL E PERSPECTIVAS PARA O INÍCIO DO TERCEIRO MILÊNIO

Ao se falar em posicionamento por satélite, inevitavelmente vem a mente o GPS, Sistema de Posicionamento Global. Trata-se de uma ferramenta altamente eficiente para a execução das atividades de posicionamento. Não obstante a sua alta performance, o sistema apresenta certas limitações, o que impede sua utilização em uma série de atividades, em especial aquelas que exigem, em tempo real, alto grau de confiabilidade. Um exemplo é a aviação civil. Essas limitações estão associadas ao SA e a falta de informações sobre a integridade do sistema. Quando o GLONASS, sistema russo similar ao GPS, foi declarado operacional em 1996, parte destes problemas pareciam terem sido resolvidos, haja vista que o mesmo não apresenta AS e SA, além do fato da comunidade usuária passar a dispor de uma constelação de 48 satélites. A principio, o GLONASS se apresentava como um rival cm potencial para o GPS, e depois, como uma ferramenta complementar. Durante essa fase. a modernização do GPS passou a ser um ponto de constante discussão. Atualmente, o futuro do GLONASS parece incerto, pois não tem sido adotado, por parte dos russos, uma política visando a manutenção do sistema, e a modernização do GPS esbarra-se na aprovação de recursos financeiros por parte do Congresso Americano. Ao mesmo tempo, a Agencia Espacial Européia, composta por 14 nações, propõe um sistema global de navegação por satélite, denominado Galileo, o qual está programado para entrar em operação em 2008. Galileo e a modernização do GPS se inserem dentro do contexto de GNSS. Neste trabalho objetiva-se descrever a situação atual no que concerne ao posicionamento por satélite, abrangendo os sistemas disponíveis mais utilizados, aplicações e limitações, apresentar algumas perspectivas em termos de modernização do GPS e suas conseqüências e benefícios para os usuários. Além disto, descreve-se as mais recentes informações sobre o Galileo

AS CONDIÇÕES NNT E NNR NA REALIZAÇÃO DE UM REFERENCIAL

Nessa contribuição são apresentados os fundamentos teóricos envolvidos na inserção das condições NNT (No Net Translation) e NNR (No Net-Rotation) na realização de um referencial global. Além disto, são apresentados aspectos concernentes a implementação, com especial destaque para a realização de um referencial advindo de observações VLBI, onde comparece apenas informação de escala. NNT and NNR conditions in the realization of a referential Abstract In this paper the theoretical fundamentals related to the introduction of NNT (No Net Translation) and NNR (No Net-Rotation) conditions in the realization of a referential are presented. Moreover, aspects related to the implementation are also presented, with special emphasis on the realization from VLBI data, where only scale information is available

Ajustamento e análise estatítica de observaçoes aplicados na detecçao de deformaçoes

Orientador: Camil GemaelDissertaçao (mestrado) -Universidade Federal do Paraná. Curso de Pós-Graduaçao em Ciencias GeodésicasResumo: Foram apresentados os ajustamentos clássico e livre para detecção de deformações, sendo que para o caso livre apresentou-se também o modelo multivariado. Para decidir se as deformações obtidas são resultantes de deslocamentos ou das flutuações probabilística das observações, apresentou-se os testes de hipóteses tratados como injunções do ajustamento e os baseados na estatística t. O ajustamento com conhecimento a priori sobre os parâmetros aproximados foi também objeto de análise. Ao final, simulou-se diversas redes de nivelamento com o objetivo de aplicar os métodos propostos. Em função dos resultados apresentou-se algumas conclusões e recomendações.Abstract: The classic and free adjustment were presented to detect deformations, and that for the free case the multivariate model was also presented.To decide whether the deformations obtained are resulting of displacement or of the probabilistic fluctuations of the observations, hipothesis test were presented, as constrains of the adjustment and those established in the t statistic. The adjustment with aprior knowledge about the aproximated parameters, was also object of analisis. In the end, several levelling networks were simulated with the objective of aplicating the proposed methods. In function of the obtained results, some conclusions and recomendations were presented

High precision inter-continental GPS network

GPS relative positioning provides precision of the order of 1 part per million (ppm) within relatively short periods of time. Considering this level of precision, together with the fact that the cost of GPS receivers is continuing come down, it is now apparent that most of the future geodetic surveys will be performed by GPS, It is therefore important to establish geodetic control networks which are suitable for geodetic GPS activities. The Brazilian Institute of Geography and Statistics (IBGE), which is the National Geodetic Surveying organization in Brazil, has proposed a high accuracy Brazilian GPS network, which has characteristics of an Active Control System (ACS). Such a system provides the users with the capability to perform relative positioning using only one receiver. An investigation of the methodology, algorithms and analysis, related to the IBGE network, has been carried out during this research. An initial investigation to assess the level of accuracy which can be obtained by a static user of the IBGE network equipped with only one receiver and observing within different scenarios, has shown relative precision in the range of 0.2 to 0.1 ppm. GPS positioning requires a global coordinate reference frame. The integration of a GPS network into such a global frame requires stations already connected to the global reference frame to be observed simultaneously with the new network stations. The processing is then carried out involving the network stations together with those already connected to the global reference frame. The reeent1y created International GPS Geodynamics Service (IGS) provides the capability for such easy integration. GPS data and ephemerides generated from the IGS Epoch '92 Campaign have been used in the processing carried out to integrate the Brazilian GPS network into the IERS Terrestrial Reference Frame 1993 (ITRF93). This data processing involved very large network, and the GPS processing software had to be expanded in order to provide higher accuracies. The results demonstrated repeatability of the order of 20 mm, for baseline lengths of up to 8200 km. The expansion of the software mentioned above provided capability of processing very large or even global GPS networks. It allowed the investigation of several aspects related to global GPS, namely, free adjustment, the application of loose constraints to the parameters and the use of internal constraints in the covariance- matrix. The use of GPS to realize a global reference frame has also been tested. In order to investigate all these aspects, an inter-continental network involving the Brazilian and IGS stations was used. Results have shown a level of agreement after the transformation between the free network reference frame and the ITRF93 coordinates of the order of 6.4 mm

Geodetic Reference System and the Accuracy Estimates of the Brazilian GPS Network

As soluções adotadas em alguns países com a finalidade de adequar o sistema de referência com as atividades geodésicas efetuadas com GPS são descritas. Tais soluções têm sido o estabelecimento de uma nova rede passiva de pontos ou um Sistema de Controle Ativo (SCA). Atenção especial tem sido direcionada na proposição brasileira, a qual é uma rede com rastreamento contínuo dos satélites GPS, apresentando algumas características de um SCA. Alguns testes foram efetuados para verificar a precisão factível de ser obtida com a rede proposta. Resultados têm mostrado precisão relativa na ordem de 2 a 0,1 partes por milhão (ppm) para a diferença em altitude e 1.3 a 0.05 ppm para as diferenças nas componentes horizontais

CONTROLE DE QUALIDADE DO AJUSTAMENTO RECURSIVO DE OBSERVAÇÕES GPS EM LINHAS DE BASE CURTAS

O cálculo dos parâmetros envolvidos no processamento de dados GPS pode ser dividido em duas partes: estimação e controle de qualidade. Na estimação, o Método dos Mínimos Quadrados (MMQ) recursivo tornou-se uma solução bastante comum. O controle de qualidade se resume em verificar a consistência das observações em relação ao modelo matemático, identificando a presença de erros não modelados de modo que os mesmos sejam adaptados. No posicionamento relativo, em linhas de base curtas, esses erros podem ser, principalmente, multicaminho na pseudodistância e na fase de batimento da onda portadora, perdas de ciclo na fase e outros erros não modelados. Esse artigo apresenta uma comparação entre duas estratégias de controle de qualidade da estimação recursiva pelo MMQ em linhas de base curtas. Na primeira, utiliza-se um processo estatístico isolado de Detecção, Identificação e Adaptação (DIA) de erros não modelados. Na segunda estratégia emprega-se a Tripla Diferença (TD), para detectar e identificar perdas de ciclo de grande magnitude, em conjunto com o processo DIA. Uma linha de base curta foi processada utilizando-se as duas estratégias. Os resultados mostraram que a adoção da TD na identificação de perdas de ciclo de grande magnitude contribui no desempenho do processo de estimação e controle de qualidade. Quality control of recursive GPS data adjustment on short baselines Abstract GPS data processing can be divided in two steps: estimation and quality control. Recursive least square has often been the solution used for the estimation. The quality control is restricted to verify the relations between observation and mathematical model in order to identify no modeled errors, which should be adapted. For short baselines relative positioning the main errors are caused by pseudorange and carrier beat phase multipath, carrier beat phase cycle slips and other no modeled errors. In this paper a comparison between two recursive least squares quality control strategies for short baselines estimation is presented. In the first one, a statistical process for Detection, Identification and Adaptation (DIA) of no modeled error is used alone. In the second, the Triple Differences (TD) are used for detecting large cycle slips, after this DIA process is carry on. One baseline was processed employing these two strategies. The results showed that the second one improves the estimation process quite well as well as the quality control processes

Utilização do Software GPSeq na Solução Rápida das Ambigüidades GPS no Posicionamento Relativo Cinemático de Bases Curtas

Centimeter level GPS positioning is based on the very precise carrier beat phase measurements. However, this observable is ambiguous by a number of whole cycles between the satellite and receiver antenna at the first epoch of data collecting, which is called the ambiguity. GPS ambiguities are introduced as parameters to be estimated in the observation equations. However, since they are integer numbers there is no standard techniques for solve them. One of the ways is to apply sequential conditional least-squares estimation together with integer search techniques. The ambiguity resolution can be divided in two steps: estimation and validation. The estimation is concerned with the computation of the ambiguities values. The validation step is used to infer if the estimated value can be accepted or not. From the last decade until nowadays ambiguity resolution has been one of the most important research topic in geodetic positioning and a several methods have been proposed. Special attention has been made about the fast ambiguity resolution. The aim of this paper is to investigate the ambiguity resolution in the context of relative kinematic positioning and its implementation in the GPSeq software, which is a GPS data processing software developed in academic environment. In this paper some experiments about kinematic processing are presented, whose results shown that the GPSeq solution is compatible on the centimeter level with Reliance software. The results also shown an inefficiency of the ratio and the difference between the quadratic form of the residuals of the second best and best solution tests in validating the ambiguity resolution in time limits of solution of the baselines processed