Orientadores: Gunther Seeber e Milton de Azevedo Campos / Tese (doutorado) - Universidade Federal do Parana / Resumo: No âmbito marinho, muitas tem sido as técnicas utilizadas para o posicionamento de uma embarcação. Inicialmente, o homem recorreu a navegação astronômica ou a método expeditos. Com o avanço das ciências e da tecnologia , novos equipamentos e métodos foram sendo desenvolvidos, possibilitando melhorar a precisão para esses posicionamentos. Desde 1985, o sistema de navegação por satélites GPS (Global Positioning System) vem sendo utilizado nessa área e se tomou muito atraente, em função das suas propriedades predominantes: disponibilidade continua, fácil aplicação e independência em relação as condições meteorológicas. O presente trabalho verifica as soluções de alta precisão com a entrada do uso do GPS no ambiente marinho. Isso e realizado em duas áreas distintas: Mar do Norte (Alemanha) e Ponta do Poço (Brasil). Busca-se, também, desenvolver um estudo geodésico na área compreendida entre a Ponta de Embarque para a Ilha do Mel e a Ponta do Poço, obtendo informações que servirão de referencia para todos os demais projetos a serem lá desenvolvidos. Os dados coletados no levantamento do Mar do Norte, com a embarcação oceanográfica WEGA e os receptores Ashtech Z-XII, foram processados com o programa GEONAP. As diferenças entre as trajetórias obtidas, utilizando estações de referencia situadas a aproximadamente 27 km e outra, a aproximadamente 200 km, foram inferiores a 7 cm para as coordenadas R; para as coordenadas H, inferiores a 18 cm e, inferiores a 20 cm, para as altitudes. Na área da Ponta do Poço, utilizou-se a embarcação GEO, diferentes estações de referencia e receptores Ashtech Z-XII para coleta de dados, visando analisar a solução precisa DGPS. Esses dados também foram processados com o programa GEONAP. Constatou-se uma precisão relativa satisfatória para a estação de referencia situada próxima a embarcação (16km), porem, para a estação, distante aproximadamente 90km da embarcação e apresentando uma diferença de nível em tomo de 920m, essa não foi satisfatória. Realizou-se, para ambos os levantamentos, investigações sobre aplicações de alta precisão do GPS nesses ambientes marinhos. Verificou-se, as consequências da introdução de certos parâmetros; a remoção de satélites; a resolução das ambiguidades utilizando a portadora L I; e outros. Essas analises são importantes para se alcançar a precisão almejada pelo PDGPS com segurança. A utilização do GPS para a detecção das variações da linha de costa na área erosiva da Ponta do Poço e descrita neste trabalho. Pode-se verificar a sua praticabilidade, alem da viabilidade em função da precisão relativa alcançada. Mediante a conexão entre os sistemas GPS e ecobatimetrico, efetou-se perfis batimetricos na área compreendida entre a Ponta de Embarque para a Ilha do Mel e a Ponta do Poço, obtendo-se resultados com precisões melhores as preconizadas pela Organização Internacional de Hidrografia. / Abstract: Several techniques have been used for vessel positioning within marine environment. In the beginning, men took advantage of astronomical navigation or other expeditious methods. With science and technology progress, new methods and equipment were developed, making positioning precision improvement possible. Since 1985, GPS has been used in this area, for its predominant properties: continuous availability, easy application and independence in relation to the meteorological conditions. This thesis checks highly accurate solutions with application o f GPS in marine environment. The work was carried out in two different places: the Northern Sea (Europe) and in "Ponta do Poco" (Brazil). We also developed geodesic work in the area stretching from "Ilha do Mel" to "Ponta do Poco". The obtained information will serve as reference to other projects to be developed in this area. The Northern Sea survey was carried out when sailing the WEGA oceanographic vessel and using Ashtech Z-XII receivers. After that the collected data were processed in the GEONAP software. Discrepancies between the two achieved courses were found when using two different reference stations (one at about 27 km and another one at about 200 km). The difference was less than 7 cm, 18 cm and 20 cm in the R, H and height components respectively. The "Ponta do Poco" survey was carried out by sailing the GEO vessel and using different reference stations and Ashtech Z-XII receivers so as to collect data, in the accurate DGPS solution. These data were also processed in the GEONAP software. Relatively satisfactory accuracy for the reference station located close to the vessel (16 km) was observed. On the other hand, the station (90 km) which was farther than the first one showed a height difference next to 920 meters, which was not good enough. Investigations about high GPS precision applications were made. The consequence of the introduction of some parameters, satellite removal, ambiguity resolution with Lt and others was noticed. These analyses were very important for someone to obtain PDGPS precision. In this thesis we also describe the use of GPS for the detection of coastline variation in the erosive area of "Ponta do Poco". This use proved to be practical and feasible due to the relative precision which can be obtained when using GPS. Having found a connection between GPS and echosounder systems, bathymetric profiles were done in the area stretching from the headland for vessels to the "Ilha do Mel" and "Ponta do Poco". Higher precision than the ones recommended by the International Hydrographic Organization were achieved.

Orientador: Silvio Rogério Correia de Freitas / Co-orientadores: Cláudia Pereira Krueger e Günter Seeber / Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciencias da Terra, Programa de Pós-Graduaçao em Ciencias Geodésicas. Defesa: Curitiba, 2005 / Inclui bibliografia

Orientador: Paulo de Oliveira Camargo / Banca: João Francisco Galera Monico / Banca: Marcio Tadeu de Assis Honorato Muella / Resumo: A variação espaço-temporal da densidade eletrônica na atmosfera terrestre torna a ionosfera uma região de difícil modelagem. A principal dificuldade no imageamento da ionosfera com o GNSS (Global Navigation Satellite System) é devido à geometria dos satélites, pois torna o sistema tomográfico mal condicionado. Muito embora isto ocorra, diversas técnicas foram desenvolvidas para, parcialmente, superar este problema. Há grande interesse no uso de técnicas de tomografia para o imageamento da ionosfera, pois estas permitem descrever a ionosfera ao nível da densidade eletrônica, um importante parâmetro para compreender os processos físicos e químicos que ocorrem na alta atmosfera bem como para corrigir o atraso ionosférico no posicionamento GNSS. No Brasil, existem interesses adicionais no imageamento ionosférico por meio de técnicas tomográficas devido às características peculiares da ionosfera e do campo geomagnético sobre a região. Neste sentido, métodos utilizados para a reconstrução tomográfica da ionosfera são apresentados e discutidos neste trabalho. Uma ênfase especial é dada para a formulação matemática dos métodos baseados em células (ou técnicas algébricas) e em funções, onde algumas de suas principais vantagens e limitações são apresentadas. As técnicas baseadas em células foram utilizadas para realizar experimentos na região brasileira... / Abstract: The spatial and temporal variations of the electron density in the atmosphere make the ionosphere a difficult region to model. A major difficulty arises from the incomplete geometrical coverage of the Global Navigation Satellite System (GNSS) for tomographic applications, turning the ionospheric tomography system into an ill-conditioned equation system. Although the tomography system is ill-conditioned, several techniques were developed to partially overcome the problem. There is great interest in using the tomographic techniques for ionospheric imaging, because it allows describing the ionosphere in terms of electron density, which is an important parameter to study the behavior of physical and chemical processes that occur on the upper atmosphere and for the correction of the ionospheric delay in the GNSS positioning. In Brazil, there are additional interests in tomographic techniques, due to the peculiar characteristics of the ionosphere and of the geomagnetic field over the region. In this direction, methods for ionospheric tomography reconstruction are presented and discussed in this work. Particular emphasis is given to the mathematical formulation from grid-based (or algebraic techniques) and function-based methods and some of their main advantages and limitations are presented. An application was performed using the grid-based methods in the Brazilian sector... / Mestre

Orientador: Antonio Maria Garcia Tommaselli / Banca: Maurício Galo / Banca: João Fernando Custódio da Silva / Banca: Irineu da Silva / Banca: Edson Aparecido Mitshita / Resumo: Os pontos de controle são fundamentais nos processos de orientação de imagens. Mesmo com o desenvolvimento e consolidação das técnicas de levantamento aéreo pela integração de Sistemas de Posicionamento por Satélites (Global Navigation Satellite System - GNSS) e sistema inercial, que possibilitam a orientação direta do sensor, pontos de controle são necessários para corrigir erros sistemáticos e avaliar a confiabilidade e a acurácia dos dados. A localização desses pontos de controle nas imagens ainda é uma tarefa realizada por um operador, sendo uma fonte adicional de erros devido às incertezas na identificação visual. Assim, este trabalho propõe um fluxo automático para obter coordenadas de pontos de controle e localizá-las nas imagens aéreas com precisão subpixel. A abordagem baseia-se em cenas terrestres verticais de áreas com características distinguíveis, contendo um ponto levantado por receptor GNSS (como um ponto de controle). Essas cenas terrestres são usadas na correspondência com janelas em imagens aéreas para transferir o ponto levantado. Algoritmos de correspondência de imagem baseada em área e em características são aplicados nessa tarefa, além de um posterior refinamento adaptativo por mínimos quadrados. Para realizar o fluxo automático, desenvolveu-se uma técnica de coleta de imagens terrestres na forma necessária. Além dessa técnica, outras foram desenvolvidas para: preparar a cena terrestre de controle com retificação e ortorretificação; localizar o ponto de controle em janela de busca na imagem aérea e minimizar as diferenças na correspondência entre imagens terrestre e aérea, definindo melhor a posição subpixel do ponto. Vários experimentos avaliaram a viabilidade e a acurácia alcançada com as técnicas propostas usando ajustamento por feixes de raios em modelos e blocos de imagens... / Abstract: Control field is essential in image orientation procedures and is based on the determination of ground coordinates from distinguishable features. Aerial survey techniques have evolved with the integration of Global Navigation Satellite System (GNSS) and inertial systems, enabling Direct Sensor Orientation (DSO). However, even with the development and consolidation of these techniques, Ground Control Points (GCPs) are still needed to correct for systematic errors and to assess the reliability and accuracy of the orientation data. The location of GCPs over images is still a task performed by an operator, which is an additional source of errors due to the uncertainties in the visual identification. Thus, an automatic flow is proposed in this work to obtain GCP coordinates and locate them in aerial images with sub-pixel accuracy. The approach is based on vertical ground scenes from distinguishable feature areas with a point surveyed by GNSS receiver (like a GCP). These ground scenes are matched with aerial image patches to transfer surveyed points. Feature- and area-based matching algorithms are applied for this task as well as a subsequent adaptive refinement by least squares. To perform the automatic flow, a technique to acquire ground images as required was designed. In addition, other techniques were developed to: prepare control scenes by rectification and orthorectification; locate GCPs into search window in aerial images, and minimize the differences between matched image patches, improving the sub-pixel location of the match point. Different experiments assessed the feasibility and accuracy achieved with the proposed techniques using bundle adjustment in stereo-models and image blocks. The analysis of results was based on discrepancies and residuals at GPCs and independent checkpoints... / Doutor

Orientador: João Francisco Galera Monico / Coorientador: Haroldo Antonio Marques / Banca: Paul Jozef de Jonge / Banca: Marcelo Carvalho dos Santos / Banca: Daniele Barroca Marra Alves / Banca: Paulo de Oliveira Camargo / Resumo: A solução de ambiguidades inteiras é um assunto desafiador e muito pesquisado, principalmente para aplicações GNSS na Geodésia e Geodinâmica. Dos métodos de posicionamento GNSS, o PPP tem-se demonstrado como uma poderosa ferramenta para diversas aplicações e tem sido alvo de interesse, tanto em pesquisas científicas quanto em aplicações práticas. Estudos em nível mundial têm sido realizados no contexto da solução das ambiguidades inteiras no PPP, com a finalidade de melhorar a acurácia em curtos períodos de observação, ou até mesmo de forma instantânea. Esta pesquisa tem como objetivos investigar e adotar uma metodologia para solução de ambiguidades inteiras, além de desenvolver, aperfeiçoar e realizar as alterações necessárias em termos de algoritmos, para que a mesma seja programada computacionalmente de forma que se possa realizar o método PPP com ambiguidades fixas, com base em uma rede de estações GNSS. Após estudos e investigações, a metodologia adotada nesta tese consiste na estimativa das simples diferenças (SD) de ambiguidades WL (wide-lane) e NL (narrow-lane) para remover os UPDs (uncalibrated phase delays) do receptor, presentes nas ambiguidades da fase da onda portadora. Esses valores de SD de ambiguidades foram combinados dentro de uma rede de estações GNSS para calcular os UPDs dos satélites. Os UPDs WL e NL referentes aos satélites, estimados em nível de SD, foram aplicados para fixação inteira das ambiguidades da combinação linear ionfree em nível do usuário, onde são introduzidas equações de injunção para as ambiguidades conhecidas visando melhorar a estimativa dos parâmetros no PPP. Para atingir os objetivos da pesquisa, foi desenvolvido um software, chamado UPD_NETWORK, para estimativa dos UPDs, para um determinado par de satélites dentro da rede GNSS... / Abstract: Integer ambiguity resolution is a challenger theme that has been very much researched, mainly to precise GNSS applications in Geodynamic and Geodesy. Among several GNSS positioning methods, PPP has presented itself as a powerful tool useful for many applications and it has been of interest in scientific as in operational applications. Researches at global level have been carried out in context of PPP integer ambiguity resolution, aiming to improve the accuracy for short observation period, or even instantly. This PhD thesis goal is to investigate and adopt a methodology for PPP integer ambiguity resolution. Additionally, it is intended to develop, improve and perform the necessary changes, in terms of algorithm, to implement a computational program that allows to run the PPP method using fixed ambiguities based on a GNSS network. After some studies and investigations, the adopted methodology in this thesis is based on the estimative of WL (wide-lane) and NL (Narrow-lane) simple difference ambiguity (SD) to remove the receiver UPDs (Uncalibrated phase delays) that are present in the ambiguities of the carrierphase. SD ambiguities were combined in a GNSS network in order to compute the satellite UPDs. WL e NL UPDs for the satellites, estimated at the level of simple difference, were applied to fix the ambiguities of the ion-free linear combination at the user level, by means of constraints to improve the quality of the parameters estimative based on PPP. In order to reach the main goal of this research, a software called UPD_NETWORK was developed to estimative the UPD of the satellite pair in the GNSS network. Furthermore, adaptations were applied to the RT_PPP software algorithms to allow it performing PPP with integer ambiguity instead of float ambiguity estimative... / Doutor

Orientador: Aparecido Augusto de Carvalho / Coorientador: Luiz Roberto Trovati / Banca: Alexandre Cesar Rodrigues da Silva / Banca: Wesley Pontes / Resumo: Neste trabalho aborda-se o desenvolvimento de rotinas de aquisição, interpretação e visualização de dados de descargas atmosféricas obtidas por sensores tipo Stormscope, visando o estabelecimento de um sistema de monitoramento de tempestades com ênfase à segurança da navegação hidroviária. O sistema é composto por dois modos operacionais, sendo um com sensor fixo em terra e outro com o sensor embarcado. O sensor Stomscope fixo em terra coleta e transmite os dados de descargas atmosféricas para uma central de dados. O sensor Stormscope embarcado é instalado em uma embarcação do tipo comboio Tietê - Paraná, no qual também opera um monitor para visualização dos dados de descargas atmosféricas e também um hardware dedicado para que se capture, catalogue e armazene os dados, todos de modo georreferenciados. São apresentados o desenvolvimento do hardware e do software para o monitoramento de tempestades, via acompanhamento e quantificação do número de descargas atmosféricas. O produto final é a visualização do início, desenvolvimento e fim do processo das descargas atmosféricas e sobretudo, o acompanhamento da sua evolução espacial e temporal. Simultaneamente à evolução espaço-temporal dos dados de descarga elétrica, os dados colhidos pelo sistema foram logados e catalogados para futuras análises referentes ao tema. Os dados obtidos com os sensores Stormscope foram comparados com a rede terrestre fixa RINDAT (Rede Integrada Nacional de Detecção de Descargas Atmosféricas) para fins de validação / Abstract: This work discusses the development of acquiring, visualization and interpretation routines of atmospheric discharges data obtained by Stomscope sensors, aiming to establish a storm monitoring system with security alert purpose to the waterway navigation. The alert system is composed by two operational modes, on which one is a fixed sensor on ground and the other is a sensor aboard a ferry. The Stormscope sensor fixed on ground collects and transmits the atmospheric discharge data to a data central. The embedded system consists in a Stormscope sensor installed on a ferry of the Tietê-Paraná convoy type, in wich also operates a visualization system of atmospheric discharges data and also a dedicated hardware that captures, catalogs and store the data in a georeferenced way. We present the development of hardware and software for storms monitoring, via tracking and quantifying of the number of lightning. The final product is the visualization of the beginning, development and end of the process of lightning and especially the monitoring of their spatial and temporal evolution. Simultaneously to the spatio-temporal evolution of the electric discharge data, the data collected by the system are logged and cataloged for future analysis on the subject. The data obtained from the Stormscope sensor are compared to the fixed terrestrial network RINDAT (Integrated National Network of Atmospheric Discharges Detection) to validation purposes / Mestre

Made available in DSpace on 2013-08-07T18:58:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000446631-Texto+Completo-0.pdf: 19420169 bytes, checksum: 5667006db259db79a12ae29fb7f5da40 (MD5) Previous issue date: 2013 / Porto Alegre, a city that grew out of a port and developed in close relationship with the browsing activities, had turned its edge over the eighteenth and nineteenth centuries by those activities, which left under layers of landfill, concrete and current city asphalt, material traces that witness the everyday aspects of a port town that no longer exists. This dissertation focuses on the study of the constitution and the transformations undergone by the port area of the city of Porto Alegre eighteenth century to the mid nineteenth century. The study seeks, through the intersection of information obtained in archaeological research and information obtained in documentary written and iconographic sources, reveal the physical changes undergone by the coast of the city and the activities that conditioned these changes. / Porto Alegre, cidade que nasceu a partir de um porto e se desenvolveu em intima relação com as atividades de navegação, teve sua orla transformada ao longo dos séculos XVIII e XIX por essas atividades; as quais deixaram, sob as camadas de aterro, concreto e asfalto da cidade atual, vestígios materiais que testemunham aspectos do cotidiano portuário de uma cidade que não mais existe. A presente dissertação tem como foco de estudo a constituição e as transformações por que passou a área portuária da cidade de Porto Alegre do século XVIII a meados do século XIX. O estudo busca, através do cotejamento das informações obtidas em pesquisas arqueológicas e das informações obtidas em fontes documentais escritas e iconográficas, desvelar as modificações físicas por que passou o litoral da cidade e as atividades que condicionaram essas modificações.

Os algoritmos de navegação, para robôs móveis, baseados em células, ainda são de alto custo computacional. Depois de uma pesquisa dentre os algoritmos disponivéis, realizando comparações de desempenho entre salas e corredores chegou-se a um algoritmo que além de ótimo era altamente usado dentro do universo da robótico. Este algoritmo, baseado em Campos Potenciais, usado para desvio de obstáculos e planejamento de caminhos locais, foi implementado em hardware reconfigurável usando uma FPGA Altera. Comparações entre este hardware reconfigurável e processadores de propósito geral foram realizadas para concluir o trabalho.

Esta dissertação procura oferecer uma visão estratégica da importância da navegação fluvial praticada em vias interiores, focando de maneira especial a região da Lagoa Mirim, localizada no extremo sul do Brasil, que faz fronteira com a República Oriental do Uruguai. Inicialmente é realizada uma abordagem do transporte fluvial praticado em todo o mundo, prendendo-se com mais detalhes em nosso país, sendo efetuados levantamentos relativos ao comércio exterior brasileiro e quantificados os valores em termos globais, por blocos econômicos - dentre os quais o Mercosul - para finalmente deter-se no comércio bilateral Brasil - Uruguai. Neste contexto, são prospectadas e analisadas as potenciais cargas a serem movimentadas na Hidrovia da Lagoa Mirim, identificando-se os atuais fluxos de transporte na tentativa de estabelecer com que volumes de carga a futura hidrovia poderá ser viabilizada Considerando que o transporte hidroviário interior é função de uma série de fatores que extrapolam a simples existência de carga a ser transportada, são analisadas as atuais condições de infra-estrutura existentes na região e projetados investimentos necessários para que a hidrovia seja implantada, tornando-se uma realiadade atraente para seus futuros usuários, sejam eles armadores ou donos de mercadorias. Posteriormente, é realizada uma crítica ao atual modelo de transporte hidroviário brasileiro, procurando identificar novos caminhos a serem percorridos para que a sociedade venha a se beneficiar dos investimentos públicos realizados na área de transporte. Finalizando, faz-se uma discussão sobre a viabilidade da realização de investimentos públicos na área de infra-estrutura de transportes, especilamente, no setor hidroviário, onde o retorno tem como característica um alto grau de incerteza.

As atividades de transporte de cargas em hidrovias interiores são grandes impulsoras do desenvolvimento regional. A economia e eficiência representadas pelo modal aquaviário e o grande potencial de navegação da Laguna dos Patos, que fazem dela a principal hidrovia interior da região sul, reforçam a necessidade de aprofundar a discussão dos aspectos de segurança do transporte de cargas perigosas, principalmente. Embora episódios de contaminação ambiental decorrentes do vazamento de produtos petrolíferos não sejam freqüentes, a magnitude e severidade das conseqüências de acidentes à população, à economia e aos recursos naturais fazem deles os mais visíveis e preocupantes para a opinião pública. Nesse contexto, a avaliação dos riscos e determinação de efeitos de acidentes no transporte hidroviário de cargas provenientes da Refinaria Alberto Pasqualini, usuária da hidrovia para o transporte dos óleos leve de reciclo, diesel e bunker, pode fornecer subsídios para o planejamento de ações de combate a emergências. Para este fim, foi feita uma avaliação qualitativa dos riscos inerentes à atividade com a elaboração de uma Análise Histórica de Acidentes como ferramenta para a identificação de eventos iniciadores de acidentes e seus desdobramentos, resultando no estabelecimento de quatro cenários cujos efeitos foram determinados. A quantificação do comportamento do óleo após uma liberação acidental foi realizada através da simulação dos diferentes cenários selecionados utilizando modelos simplificados, desenvolvidos com o objetivo de prever os processos de espalhamento, transporte e evaporação de manchas oleosas em corpos hídricos interiores. Os resultados obtidos fornecem informações acerca da extensão da área afetada e o tempo de deslocamento até a zona costeira, os quais indicam a formação de manchas oleosas que poderiam alcançar áreas de 0.3 quilômetros quadrados nas proximidades de regiões de grande sensibilidade ecológica e importância econômica em aproximadamente duas horas e meia. Esses dados podem servir de subsídio para a elaboração de um Plano de Contingências específico para as atividades desempenhadas, sendo os dados gerados a partir deste estudo relevantes para embasar a tomada de decisões na ocorrência de incidentes dessa natureza. / Cargo transport activities in inland waterways are great local development promoters. The economy and eficiency represented by waterway transportation, as well as the Laguna dos Patos major navigation potential has turned it into the main inland waterway of brazilian south, reinforcing the need for further discussion on safety aspects of hazardous materials transportation, mainly. Although environmental contamination episodes resulting from petroleum products leaks are not frequent, due to the magnitude and severity of the accident consequences on population and economic and natural resources those incidents become the most visible and concerning for public opinion. In this context, risk assessment and effects determination of accidents envolving the transportation of Alberto Pasqualini Refinery’s products, user of the waterway for diesel, bunker and light cycle oils transport, could provide information for action planning of emergency management. Aiming that, a qualitative evaluation of inherent risks of the activity involves the development of a Historical Analysis of Accidents technique as a tool for identifying initiating events of accidents and their consequences, resulting in four scenarios establishment whose effects were determined. Oil behavior quantification after an accidental spill was carried out by simulating the different selected scenarios using simplified models, developed to predict the processes spreading, transpor and evaporation of oil pools formed on inland waterways. The obtained results provide information about the extent of the affected area and the displacement time towards the coastal zone, indicating oil stain formation wich may reach areas of 0.3 square kilometers nearby locations of great ecological sensitivity and economic importance, reaching them in about two and a half hours. Those informationd could provide data for the development of a specific Contingency Plan for the performed activities, therefore the results provided by this study are relevant to support decision making.