Estimativa da umidade do solo por refletometria GNSS : uma revisão conceitual

Soil moisture monitoring enables efficient management and use of water resources, having great importance for several purposes, such as: monitoring of risk areas; delimitation of areas susceptible to flooding; geotechnical activities; and in agriculture development. GNSS Reflectometry (GNSS-R) is a scientific and technological development that allows one to perform proximal or remote sensing, depending on the antenna height concerning the surface, by means of navigation satellites. This method exploits GNSS signals indirectly reaching a receiver antenna after they are reflected on the surrounding surfaces. In this method, direct and indirect GNSS signals that reach the receiving antenna are exploited, after reflection on the surfaces existing around the antenna. The combination of these two signals causes the multipath effect, which affects GNSS observable and deteriorates positioning. On the other hand, when interacting with these reflecting surfaces one can estimate their properties. One of the main advantages of GNSS-R, when compared with the conventional methods, is the intermediate coverage area, as well as, the use of the well-defined structure of GNSS systems that guarantee appropriate temporal resolution. The scope of this paper is to present a conceptual review of GNSS-R applied to soil moisture monitoring.O monitoramento da umidade do solo possibilita o manejo e uso eficiente de recursos hídricos, sendo uma atividade importante em diversas áreas, tais como: no monitoramento de áreas de risco; delimitação de áreas suscetíveis a enchentes; atividades da geotecnia; e na agricultura. A Refletometria GNSS (GNSS-R) é um desenvolvimento científico e tecnológico que permite realizar sensoriamento remoto ou proximal, a depender da altura da antena em relação à superfície, com satélites de navegação. Neste método, explora-se os sinais GNSS que chegam à antena receptora de maneira direta e indireta, após reflexão nas superfícies existentes no entorno da antena. A combinação destes dois sinais ocasiona o efeito de multicaminho, que afeta as observáveis GNSS e deteriora o posicionamento. Por outro lado, ao interagir com estas superfícies, o sinal indireto permite estimar atributos acerca destas superfícies, como por exemplo a umidade do solo. Uma das principais vantagens em relação aos métodos convencionais reside no fato do GNSS-R proporcionar uma área de abrangência intermediária e o uso da estrutura bem estabelecida dos satélites GNSS, que garantem resolução temporal apropriada. O escopo deste trabalho é apresentar uma revisão conceitual acerca do GNSS-R aplicado no monitoramento da umidade do solo

ASSESSMENT OF NEUTRAL ATMOSPHERIC DELAY PREDICTIONS BASED ON THE TEMPORAL RESOLUTION OF AN ATMOSPHERIC MODEL

In Global Navigation Satellite Systems (GNSS), the effects of neutral atmosphere in electromagnetic signal propagation impacts directly on the quality of the final estimated position, leading to errors in the metric order. Using an atmospheric model is a good strategy to minimize these errors, because it becomes possible to obtain a neutral atmospheric delay with the same spatial and temporal resolution, taking into consideration particularities of the atmosphere treated by a numerical model. The regional model of the Center for Weather Forecasting and Climate Studies (CPTEC) used in this paper has a spatial resolution of 15 km and a temporal resolution of 3 hours. Usually, the delay prediction of 3 hours is interpolated in time to GNSS applications and this can influence the quality of the values obtained in each interpolated epoch. Higher temporal resolutions can lead to lower errors in the final position. In this paper, the quality of delay predictions is evaluated for this atmospheric model with resolutions of 6 and 3 hours. The estimated delay, derived from meteorological data in the same location as the geodetic data, is considered as “truth”. The temporal resolution of 3 hours shows better results than using 6 hours, particularly for the hydrostatic component in the initial prediction period, RMSE of 1.25 cm was reduced to 0.2 cm in NEIA station

50 anos de sinergia entre geodésia espacial e meteorologia: do erro no posicionamento GNSS a aplicações de previsão de precipitação de curtíssimo prazo

The neutral atmosphere (or troposphere) causes refraction in radio frequency signals, which results in errors in Global Navigation Satellite Systems (GNSS) measurements. In meteorology, this effect can represent important measurements of the concentration of atmospheric constituents, especially in regions where conventional high-altitude atmospheric sounding (radiosondes) cannot be performed. There are two GNSS techniques used for this. In the first one, GNSS receivers are located on terrestrial stations that provide estimates of the vertically integrated moisture content (Precipitable Water Vapor - PWV). In the second case, receivers are in space platforms, which obtains profiles of atmospheric pressure, temperature and humidity, known as GNSS radio occultation. These measurements have significant potential for nowcasting applications (30 minutes in advance) of extreme precipitation events (>35 mm). This paper presents a review of the state of the art in the synergy between Geodesy and Meteorology for modeling the neutral atmosphere (neutrosphere), its effect on GNSS positioning and in the estimation of atmospheric constituents, and their applications. Furthermore, it offers the improvements and new challenges developed in modeling the delay for high accuracy positioning.A atmosfera neutra (ou troposfera) causa refração nos sinais de radiofrequência, que resulta em erros nas medidas do Global Navigation Satellite Systems (GNSS) empregadas no posicionamento geodésico. Já para a Meteorologia esse efeito pode representar medidas importantes da concentração dos constituintes atmosféricos, principalmente em regiões onde não se pode realizar sondagem atmosférica convencional, por meio de radiossondas acopladas a balões. Duas técnicas GNSS podem ser empregadas para isso. A primeira utiliza receptores em estações terrestres que fornecem estimativas do conteúdo integrado verticalmente de umidade na atmosfera neutra (Precipitable Water Vapor - PWV). A segunda, com receptores localizados em plataformas espaciais, com os quais obtém perfis atmosféricos de pressão, temperatura e umidade, na técnica conhecida como Rádio-ocultação GNSS. Essas medidas têm um potencial significativo para aplicações em previsões de curtíssimo prazo (30 minutos) de eventos extremos de precipitação (>35 mm). O objetivo principal deste artigo é realizar uma revisão do estado da arte da sinergia entre a Geodésia e a Meteorologia na modelagem da atmosfera neutra (neutrosfera), seu efeito no posicionamento GNSS e na estimativa dos constituintes atmosféricos e suas aplicações. Além disso, apresenta os aprimoramentos e novos desafios desenvolvidos na modelagem do atraso para o posicionamento de alta acurácia

Fechamento do Balanço de Energia em Torres de Fluxos através do Método dos Mínimos Quadrados

O balanço de energia à superfície pode ter suas variáveis determinadas através medidas realizadas em torres de fluxos e, em tese, elas devem obedecer um fechamento. No entanto, como todo sistema de observação, os sensores envolvidos apresentam incertezas associadas aos materiais e a metodologia utilizada nas medições. Tais incertezas colaboram para o não fechamento do balanço, o que na prática é muito frequente. Utilizando a informação de que o fechamento do balanço de energia deve ser garantido, nesse trabalho é apresentado uma metodologia baseada no método dos mínimos quadrados para ajustar as observações através de uma solução que minimiza o quadrado dos resíduos

CONDIÇÕES METEOROLÓGICAS ASSOCIADAS COM A OCORRÊNCIA DE GEADAS NA SERRA DA MANTIQUEIRA

A Serra da Mantiqueira localiza-se na região sudeste do Brasil e, devido sua altitude, possui clima apto para cultivos como o café. Portanto, a ocorrência de geadas nessa região causa grandes danos econômicos. Diante do exposto, o objetivo deste estudo é apresentar a frequência dos episódios de geadas em quatro localidades da Serra da Mantiqueira e uma análise das condições atmosféricas propícias a esse fenômeno meteorológico. Dentre os quatro locais estudados, a maior frequência anual de geadas ocorre em Campos do Jordão (SP), com registro de 22 casos, sendo seguido de Maria da Fé (MG) com 12 casos por ano. A condição mais propícia aos eventos de geada está associada com a atuação do setor oeste do Anticiclone Subtropical do Atlântico Sul sobre o sudeste do Brasil. Esse sistema causa condições de céu claro, o que facilita o resfriamento da superfície por perda radiativa noturna

AVALIAÇÃO ROBUSTA DA MODELAGEM NEUTROSFÉRICA SOBRE O TERRITÓRIO BRASILEIRO BASEADA EM MODELOS DE PREVISÃO NUMÉRICA DE TEMPO DA AMÉRICA DO SUL

O posicionamento com o sistema GNSS (Global Navigation Satellite System) éatualmente a técnica mais utilizada para se obter a localização sobre a superfícieterrestre ou próxima a essa. Depois dos efeitos causados pela ionosfera, a refraçãoque o sinal sofre ao ultrapassar a neutrosfera pode ser considerada como uma dasmaiores fontes de erro no sinal, a qual gera um atraso, que rebatida na direçãozenital é denominado atraso zenital neutrosférico (ZND), ou ainda atraso zenitaltroposférico (ZTD – Zenithal Tropospheric Delay). Esse atraso gera erros noposicionamento GNSS quando o mesmo não é devidamente modelado. Os modelosde Previsão Numérica de Tempo (PNT) são boas alternativas para a modelagem doZND, pois como são alimentados diariamente por observações da atmosfera, osmesmos, geram previsões do ZND capazes de captar suas oscilações espaciais etemporais. No CPTEC/INPE são desenvolvidos e operacionalizados modelos de PNT globais e regionais, sendo os últimos dedicados ao melhor detalhamento sobrea América do Sul. No Brasil está operacional no CPTEC/INPE um processo quegera tais previsões com resolução espacial de 15 km e temporal de 3 horas, além deoutras versões que contemplam outras sofisticações. Para determinar o impactodessas melhorias na qualidade das previsões do ZND, o presente trabalho apresentauma avaliação robusta das versões disponibilizadas, utilizando como referência osvalores de ZND estimados a partir dos dados GNSS coletados pelas estações daRBMC (Rede Brasileira de Monitoramento Contínuo), levando em consideração: avariação sazonal, a continentalidade e a variação da altitude e latitude

AVALIAÇÃO DAS PREVISÕES DO ATRASO ZENITAL TROPOSFÉRICO PARA A AMÉRICA DO SUL, OBTIDAS USANDO MODELO DE PREVISÃO NUMÉRICA DE TEMPO COM ALTA RESOLUÇÃO ESPACIAL

A Center for Weather Forecast and Climatic Studies of National Institute for Space Research (CPTEC/INPE) has provided to the Brazilian Geodetic community, since 2004, an alternative to correct the GNSS observables from the tropospheric refraction. Numerical Weather Prediction (NWP) Model is used to generate Zenital Tropospheric Delay (ZTD). For the version 1, it was developed a model with horizontal resolution of 100 km, which was updated with Eta model, with resolution of 20 km. This paper provides the most significative details of the current version, as well an evaluation of its quality, using for such ZTD estimates from GPS data collect at RBMC. Comparing to the old version, considerable improvement could be observed from the new model, mainly in Brasilia and Curitiba, reaching up to 55% improvement. When all stations were used in the quality control, almost null bias and RMS of about 4 to 5 cm could be observed.O Centro de Previsão de Tempo e Estudos Climáticos do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (CPTEC/INPE) desde 2004 tem disponibilizado à comunidade geodésica uma alternativa para a modelagem dos efeitos dos gases atmosféricos na propagação dos sinais GNSS (Global Navigation Satellite Systems). Trata-se do emprego de modelos de Previsão Numérica de Tempo (PNT) para gerar previsões do Atraso Zenital troposférico (ZTD). Uma primeira versão foi desenvolvida utilizando um modelo de PNT com resolução horizontal de 100x100km, substituída posteriormente pela atual que passa a empregar o modelo regional Eta com resolução de 20x20km. O presente trabalho apresenta os detalhes mais significativos da atual versão, bem como uma avaliação utilizando estimativas do ZTD geradas a partir dos dados GPS da RBMC. Em uma comparação com a versão anterior, pode-se observar uma melhoria considerável na qualidade das previsões do ZTD em Brasília e Curitiba. Nessas regiões, onde a qualidade da versão anterior era comprometida, foram observadas melhorias na qualidade final de 50% e 55%, respectivamente. Nas demais estações da RBMC avaliadas observou-se que, independente das estações sazonais, o efeito sistemático é praticamente nulo e os valores do EMQ estão em torno de 4 a 5 cm

Verifica delle prestazioni in frenatura di un escavatore oleodinamico

Il presente lavoro di tesi è il risultato di un'esperienza di tirocinio didattico all'interno dell'azienda Bonfiglioli SpA durante la quale ho avuto modo di approfondire lo studio dei circuiti oleodinamici, in particolare della spola counterbalance, componente meccanico grazie al quale è possibile effettuare la frenata oleodinamica. Quest'ultima consiste nel far funzionare il motore come una pompa trascinata dall'energia cinetica del veicolo la cui mandata viene progressivamente strozzata grazie all'azione della spola fino a creare una ritenuta statica