Orientador: Paulo de Oliveira Camargo / Resumo: A definição e determinação da coordenada vertical de pontos da superfície terrestre é alvo de pesquisas atualmente. As técnicas de posicionamento Global Navigation Satellite System (GNSS) proporcionam o conhecimento das altitudes de forma rápida e fácil; porém, a componente fornecida por estas técnicas possui caráter geométrico, ou seja, a altitude corresponde à distância normal entre o ponto mensurado e o elipsoide de revolução. Esta altitude tem sua importância, porém não possui caráter físico. Em obras de engenharia, é fundamental o conhecimento da altitude física, pois é a do sentido de escoamento da água. Este fator físico corresponde ao geopotencial, que quando relacionado com dados gravimétricos resulta em uma altitude física que representa a distância entre a superfície equipotencial do ponto de interesse e a superfície equipotencial de referência. Em 2015, a International Association of Geodesy (IAG) publicou uma resolução de fundamental importância na integração dos sistemas de altitudes entre os países, visando à formação de um Sistema Internacional de Referência Altimétrico, o International Height Reference System (IHRS). Dessa forma, para que as altitudes possam ser integradas ao IHRS é necessário calcular o valor do geopotencial. Os dados gravimétricos disponíveis no estado de São Paulo possibilitaram o cálculo do geopotencial, uma vez que o estado possui distribuição gravimétrica homogênea, que é uma das sugestões de condições para determinar o valor do potenci... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Knowledge the vertical coordinate of points of the terrestrial surface is currently under investigation. Global Navigation Satellite System (GNSS) techniques provide the heights quickly and easily; however, the component provided by these techniques has a geometric character, that is, the height corresponds to the normal distance between the measured point and the revolution ellipsoid. This height has its importance, but it does not have physical meaning. In engineering works, it is fundamental to know the physical height, because it is the one that the direction of water flow obeys. This physical factor corresponds to the geopotential, which when related to gravimetric data results in a physical height. Represents the distance between the equipotential surface of the point of interest and the equipotential reference surface. In 2015, the International Association of Geodesy (IAG) published a resolution of fundamental importance in the integration of height systems between countries, aiming at the formation of a global altimetric system, the International Height Reference System (IHRS). Thus, in order for the heights to be integrated into the IHRS, it is necessary to calculate the potential value. Thus, considering the importance of integrating Brazilian heights with a global system, the geopotential number for the PPTE and NEIA stations in the state of São Paulo was calculated. In these calculations were applied the Global Geopotential Models (GGMs) EIGEN-6C4, GECO, GOCO05c ... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

A partir de dados obtidos do modelo do geopotencial EGM96, da gravimetria, do GPS e do nivelamento geométrico, e aplicando harmônicos esféricos e FFT como técnicas de determinação geoidal, foram utilizadas neste trabalho redes neurais artificiais como ferramenta alternativa na determinação de um modelo geoidal. Procurou-se uma determinação geoidal de forma mais rápida, com precisão adequada e com menor esforço na determinação de parâmetros importantes na obtenção da referida superfície. Foram utilizados modelos de redes neurais do tipo MLP, algoritmo de treinamento backpropagation, variando o número de camadas, o número de neurônios, a função de ativação, a taxa de aprendizado e o termo momento. Os dados dos modelos mencionados foram tratados de forma a serem utilizados pelos modelos de redes neurais. Foram executadas a normalização, a análise de componentes principais e a definição dos atributos de entrada e saída para treinamento do modelo de rede neural. Foram Realizadas comparações entre os modelos geoidais existentes, os quais foram utilizados nesta pesquisa, com os resultados obtidos pelo modelo de rede neural. Tais comparações resultaram na obtenção dos erros entre as superfícies, justificando dessa forma a possibilidade de uso do referido método, com a conseqüente demonstração de suas vantagens e desvantagens. / Applying data from EGM96 geopotential model, gravimetric, GPS and geometric leveling data and using spherical harmonics and FFT as techniques of geoidal determination, this thesis has the goal to find a fast alternative tool to define a geoidal undulation model considering precision and a small effort to estimate important parameters to obtain the mentioned model. MLP neural networks, backpropagation algorithm changing the numbers of layers, neurons numbers, activation function, learning rate and momentum term have been applied. The data of the mentioned models were handling aiming to be used by the neural networks models. Normalization, analysis of the main components, definition of the input and output attributes to training the neural network model, have been also used. Comparison among existing models and the models used in this research with results obtained by the neural network have been done, showing the errors between the created surfaces. At the end, it is presented a positive argument to use the MLP neural network to generate a geoidal model with advantages and disadvantages.

A partir de dados obtidos do modelo do geopotencial EGM96, da gravimetria, do GPS e do nivelamento geométrico, e aplicando harmônicos esféricos e FFT como técnicas de determinação geoidal, foram utilizadas neste trabalho redes neurais artificiais como ferramenta alternativa na determinação de um modelo geoidal. Procurou-se uma determinação geoidal de forma mais rápida, com precisão adequada e com menor esforço na determinação de parâmetros importantes na obtenção da referida superfície. Foram utilizados modelos de redes neurais do tipo MLP, algoritmo de treinamento backpropagation, variando o número de camadas, o número de neurônios, a função de ativação, a taxa de aprendizado e o termo momento. Os dados dos modelos mencionados foram tratados de forma a serem utilizados pelos modelos de redes neurais. Foram executadas a normalização, a análise de componentes principais e a definição dos atributos de entrada e saída para treinamento do modelo de rede neural. Foram Realizadas comparações entre os modelos geoidais existentes, os quais foram utilizados nesta pesquisa, com os resultados obtidos pelo modelo de rede neural. Tais comparações resultaram na obtenção dos erros entre as superfícies, justificando dessa forma a possibilidade de uso do referido método, com a conseqüente demonstração de suas vantagens e desvantagens. / Applying data from EGM96 geopotential model, gravimetric, GPS and geometric leveling data and using spherical harmonics and FFT as techniques of geoidal determination, this thesis has the goal to find a fast alternative tool to define a geoidal undulation model considering precision and a small effort to estimate important parameters to obtain the mentioned model. MLP neural networks, backpropagation algorithm changing the numbers of layers, neurons numbers, activation function, learning rate and momentum term have been applied. The data of the mentioned models were handling aiming to be used by the neural networks models. Normalization, analysis of the main components, definition of the input and output attributes to training the neural network model, have been also used. Comparison among existing models and the models used in this research with results obtained by the neural network have been done, showing the errors between the created surfaces. At the end, it is presented a positive argument to use the MLP neural network to generate a geoidal model with advantages and disadvantages.

O sistema GPS tem sido largamente usado para posicionamento. Vislumbra-se o potencial uso deste sistema para determinação de altitudes ortométricas, substituindo o oneroso e demorado processo de nivelamento geométrico. Para isso, um modelo geoidal com precisão absoluta submétrica e precisão relativa da ordem de 2 ppm é necessário. Este modelo pode ser dividido em duas componentes: longo e curto comprimento de onda. O modelo do geopotencial fornece a componente de longo comprimento de onda da altura geoidal, enquanto que a gravimetria associada a um modelo digital do terreno permite calcular a componente de curto comprimento de onda através da integral modificada de Stokes. Algumas das modificações da função de Stokes são comparadas. Dois métodos de avaliação desta integral, integração direta e FFT são mostrados no trabalho. Como resultado dessas comparações, obtém-se um modelo geoidal para o Estado de São Paulo / The GPS system has been used broadly for positioning. It is glimpsed the potential use of this system for the determination of orthometric height, substituting the expensive and slow process of geometric leveling. For this propose, it is necessary a geoid model with submetric absolute accuracy and relative accuracy on the order of 2 ppm. This model can be divided in two components: long and short wavelengths. The model of the geopotential supplies the long wavelength component of the geoid height, while gravimetry associated with a digital terrain model, allows the estimation of the short wavelength component, through the modified Stokes´s integral. Comparisons of some of these modifications of the Stokes´s function are carried out. Two methods of evaluation of the integral, numerical integration and FFT are shown in the work. As a result of those comparisons, it is obtained a geoid model for the State of São Paulo

Submitted by Lucienne Costa (lucienneferreira@ufcg.edu.br) on 2018-08-07T18:37:36Z No. of bitstreams: 1 MAURÍCIO REBOUÇAS ROCHA – DISSERTAÇÃO (PPGMET) 2018.pdf: 16677882 bytes, checksum: 6a23ed22032f61efa89e31633fb7845c (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-07T18:37:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MAURÍCIO REBOUÇAS ROCHA – DISSERTAÇÃO (PPGMET) 2018.pdf: 16677882 bytes, checksum: 6a23ed22032f61efa89e31633fb7845c (MD5) Previous issue date: 2018-02-26 / CNPq / A Baixa do Noroeste Argentino (BNOA) é uma baixa pressão termo-orográfica que é separada dos ventos de oeste de latitudes médias por uma Sela no campo de pressão, denominada de Sela da Argentina. A formação e intensificação da BNOA geram ventos mais intensos de norte a leste dos Andes que transportam calor e umidade para os subtrópicos sul-americanos. A formação da Sela da Argentina preconiza máxima frontogênese, máximo gradiente de temperatura potencial equivalente e máxima advecção fria, o que acarreta em máximos de precipitação no entorno da Sela. Visto esses cenários já descritos pela literatura, o presente trabalho seguiu três vertentes de estudos de caso de verão para investigar o papel da BNOA e da Sela da Argentina no transporte de umidade e para a formação de sistemas convectivos de mesoescala (SCM) e de um mesociclone nos subtrópicos da América do Sul. Para isso, foram utilizados dados de reanálise ERA-interim (ECMWF), dados de precipitação do TRMM e imagens de satélite (GOES-13) para nebulosidade. Foi possível identificar e classificar a elevada (baixa) variação da intensidade da BNOA e da magnitude do gradiente zonal do geopotencial sobre grande parte da Argentina entre 2 e 3 de janeiro de 2016 (entre 23 e 24 de janeiro de 2016) como sendo um caso de forte (fraco) ciclo diurno. Para o caso de fraco ciclo diurno, a permanência da BNOA durante a noite permitiu que o vento fosse acelerado geostroficamente, gerando um transporte supergeostrófico de umidade a sudeste da Baixa, o que acarretou em chuvas nos extratrópicos. Nesse caso, o gradiente zonal do geopotencial foi progressivamente intensificado ao longo do dia e aquela Baixa esteve acoplada a um cavado ao sul. Para o caso de forte ciclo diurno, o transporte de umidade foi predominantemente subgeostrófico e as chuvas associadas estiveram mais ao norte e leste da BNOA. Nesse caso, foram observados menores valores, a partir de um limiar, do máximo transporte de umidade em relação ao caso anterior. Na segunda vertente do trabalho, foi verificado que a presença da Sela da Argentina constituiu um aspecto importante para formação de células convectivas entre 21 e 23 de dezembro de 2015. Essa Sela favoreceu contraste máximo de temperatura e umidade, e convergência dos ventos em baixos níveis. Adicionalmente a isso, a Sela da Argentina propiciou com que mecanismos em baixos níveis favoráveis a convecção entrassem em fase. Situação semelhante sobre a funcionalidade da Sela da Argentina ocorreu em 18 de dezembro de 2015, quando essa Sela propiciou contraste intenso de massas de ar num ambiente baroclínico sob uma atmosfera que foi previamente alimentada de calor e umidade. Nesse mesmo dia foi notada uma pré-condição da rotação dos ventos e a consequente formação de um mesociclone nos subtrópicos sul-americanos. Esse caso constituiu a terceira vertente de estudo do presente trabalho. / The Northwestern Argentinean Low (NAL) is a low thermo-orographic pressure separated of the western winds of middle latitudes by a col in the pressure field, called Argentinean Col. The formation and intensification of NAL generate winds from the north more intense in the east side Andes Cordillera and this winds transport heat and moisture to the South American subtropics. The formation of the Argentinean Col preced maximum frontogenesis, maximum equivalent potential temperature gradient and maximum cold air advection, which results in rainfall in the neighborhood of Argentinean Col. From these scenarios already described in literature, the present work followed three strands of summer studies case for investigated the role of NAL and Argentinean Col in transport moisture and for the formation of mesoscale convective systems (MSC) and of a mesocyclone in the subtropics of South America. For this, were used data from ERA-interim (ECMWF), TRMM precipitation data, and satellite images (GOES-13) for cloudiness. The high (low) variation of NAL intensity and the magnitude of geopotential zonal gradient in much of Argentina between was identified in January 2 and 3 of the year 2016 (between January 23 and 24 of the year 2016) and classified as a case of strong (weak) diurnal cycle. In the case of weak diurnal cycle, the NAL permanence during the night and it generates winds accelerated geostrophically, that generate a supergeostrophic transport moisture to the southeast of the NAL, which it resulted in rainfall in extratropics. In this case, the zonal gradient of geopotential progressively was intensified throughout the day and the NAL was coupled with a trough from the south. In the case of a strong diurnal cycle, moisture transport predominantly was subgeostrophic and the rains associated were more to the north and east of the NAL. In this case, lower values of maximum transport moisture were observed, from a threshold, in comparation to the strong diurnal cycle case. The second part of this work was verified that the presence of the Argentinean Col was an important feature for the formation of convective cells ocurred between December 21 and 23, of the year 2015. The Argentinean Col favored maximum temperature and moisture contrast, and convergence of winds at low levels. In addition to this, the AC favored mechanisms at low levels were important to convection enter into phase. Similar situation of the Argentinean Col role occurred on December 18 of year 2015, when this col favored intense contrast of air masses in a baroclinic zone and in the atmosphere that was previously fed with heat and moisture. In the same day, the rotation of the winds was verified as precondition for a consequent formation of a mesocyclone in the South American subtropics. This case constituted the third study strand of the present work.

O sistema GPS tem sido largamente usado para posicionamento. Vislumbra-se o potencial uso deste sistema para determinação de altitudes ortométricas, substituindo o oneroso e demorado processo de nivelamento geométrico. Para isso, um modelo geoidal com precisão absoluta submétrica e precisão relativa da ordem de 2 ppm é necessário. Este modelo pode ser dividido em duas componentes: longo e curto comprimento de onda. O modelo do geopotencial fornece a componente de longo comprimento de onda da altura geoidal, enquanto que a gravimetria associada a um modelo digital do terreno permite calcular a componente de curto comprimento de onda através da integral modificada de Stokes. Algumas das modificações da função de Stokes são comparadas. Dois métodos de avaliação desta integral, integração direta e FFT são mostrados no trabalho. Como resultado dessas comparações, obtém-se um modelo geoidal para o Estado de São Paulo / The GPS system has been used broadly for positioning. It is glimpsed the potential use of this system for the determination of orthometric height, substituting the expensive and slow process of geometric leveling. For this propose, it is necessary a geoid model with submetric absolute accuracy and relative accuracy on the order of 2 ppm. This model can be divided in two components: long and short wavelengths. The model of the geopotential supplies the long wavelength component of the geoid height, while gravimetry associated with a digital terrain model, allows the estimation of the short wavelength component, through the modified Stokes´s integral. Comparisons of some of these modifications of the Stokes´s function are carried out. Two methods of evaluation of the integral, numerical integration and FFT are shown in the work. As a result of those comparisons, it is obtained a geoid model for the State of São Paulo