Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:31Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2007-02-28Bitstream added on 2014-06-13T21:01:19Z : No. of bitstreams: 1 matsuoka_mt_dr_prud.pdf: 13818049 bytes, checksum: ffbf4629b778855c81e385452f044bfb (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Após a desativação da técnica SA, a ionosfera tornou-se a principal fonte de erro no posicionamento com GPS. O erro associado à ionosfera é diretamente proporcional ao conteúdo total de elétrons (TEC - Total Electron Content) presente ao longo do caminho da trajetória percorrida pelo sinal na ionosfera e inversamente proporcional ao quadrado da freqüência do sinal. O TEC, e conseqüentemente o erro devido à ionosfera, variam no tempo e no espaço e é influenciado por diversas variáveis, tais como: ciclo solar, época do ano, hora do dia, localização geográfica, atividade geomagnética, entre outros. A região brasileira é um dos locais que apresenta os maiores valores e variações espaciais do TEC e onde estão presentes diversas particularidades da ionosfera, tais como, a anomalia equatorial e o efeito da cintilação ionosférica. Desta forma, é importante a realização de pesquisas que visam estudar o comportamento do TEC, e conseqüentemente do erro devido à ionosfera no Brasil, que é um trabalho complexo devido aos diversos fatores que influenciam a variação do TEC, além das particularidades presentes na região brasileira. Estudos desta natureza podem auxiliar a comunidade geodésica brasileira, e demais usuários do GPS, no entendimento das limitações impostas pela ionosfera nas regiões de interesse. Devido à natureza dispersiva da ionosfera, o estudo do comportamento do TEC no Brasil pode ser realizado utilizando os dados GPS de receptores de dupla freqüência pertencentes à RBMC (Rede Brasileira de Monitoramento Contínuo). Adicionalmente, para uma melhor análise, pode-se também utilizar dados das estações da rede IGS (International GNSS Service) da América do Sul. / In the SA absence, the ionosphere is the largest error source in GPS positioning. The error due to the ionosphere in the GPS observables depends on the signal frequency and Total Electron Content (TEC) in the ionospheric layer. The TEC varies regularly in time and space in relation to the sunspot number, the season, the local time, the geographic position, and others. The Brazilian region is one of the regions of the Earth that presents largest values and space variations of the TEC, being influenced by the equatorial anomaly of ionization and ionospheric scintillation. Therefore, it is important to study the TEC behavior in the Brazilian region. Due to the ionosphere dispersive nature, the TEC behavior in Brazil can be studied using GPS data from RBMC (Rede Brasileira de Monitoramento Contínuo - Brazilian Network for Continuous Monitoring of GPS). Additionally, GPS data from IGS (International GNSS Service) network of the South America can also be used in the experiments.

A ionosfera é uma das principais fontes de erro sistemático das observáveis GPS (Global Positioning System - Sistema de Posicionamento Global), pois, por ser um meio dispersivo, ela afeta a propagação de ondas eletromagnéticas, fazendo com que a modulação e a fase das ondas portadoras transmitidas pelos satélites GPS sofram, respectivamente, um retardo e um avanço, o que, por sua vez, provoca um erro na distância medida entre o satélite e o receptor. Esse erro é inversamente proporcional ao quadrado da freqüência do sinal e diretamente proporcional ao TEC (Total Electron Content - Conteúdo Total de Elétrons), ou seja, à densidade de elétrons presentes na ionosfera ao longo do caminho entre o satélite e a antena receptora. O TEC sofre variações regulares, cujo comportamento pode ser verificado ao longo do dia, ao longo das estações do ano e também ao longo de ciclos de aproximadamente onze anos (associados à ocorrência de manchas solares). Além dessas variações, eventos solares extremos (explosões solares, ejeções coronais de massa, entre outros) podem causar abruptas e significativas mudanças no comportamento do TEC, exercendo grande influência no posicionamento com GPS, principalmente com receptores de uma freqüência. No Brasil, o fator ionosfera é ainda mais relevante, pois essa região é afetada por fenômenos como a Anomalia Equatorial (AE), a Anomalia Magnética do Atlântico Sul (AMAS) e até mesmo pela ocorrência de irregularidades ionosféricas. Pretendendo aprofundar o entendimento da relação entre a ionosfera e o posicionamento com GPS na região brasileira, essa pesquisa analisou dados de TEC e dados de GPS em períodos de alta e baixa atividade solar, bem como em um período geomagneticamente perturbado. Os resultados demonstraram uma relação direta entre a redução do TEC, no período de baixa atividade solar, e a melhora no posicionamento com GPS. Essa melhora se traduziu, no posicionamento por ponto, por uma redução de 59% no erro planimétrico e 64% no erro altimétrico e, no posicionamento relativo, por uma redução de 65% no erro planimétrico e 63% no erro altimétrico. Já durante o período afetado por uma severa tempestade geomagnética verificou-se um comportamento completamente atípico da ionosfera, piorando muitos os resultados do posicionamento relativo, em horários e locais inesperados. / The ionosphere is one of the main sources of systemathic error of the observable GPS (Global Positioning System) because as it is a dispersive environment it affects the propagation of electromagnetics waves making the modulation and the phase of signals transmitted by GPS sattelites go through, respectivelly, delay and advance which will cause an error in the measure of the distance between the sattelite and the receptor. This error is inversely proportional to the square of the frequency of the signal and directly proportional to the TEC (Total Electron Content), what means the density of electrons on the ionosphere between the sattelite and the reception antenna. The TEC goes through regular variances, which behaviour can be verified during the day, throughout seasons and also throughout cycles of approximately eleven years (related to the ocorrence of sunspot). Besides these variances, extreme solar events such as solar flares and coronal mass ejection may cause abrupt and significant changes to TEC behavior, exerting big influence in GPS positioning, mainly to monofrequency receptors. In Brazil, the ionosphere factor is even more relevant because this region is affected by phenomena such as the Equatorial Anomaly (EA), the South Atlantic Magnetic Anomaly (SAMA) and even by the ocorrence of ionospheric irregularities. In order to develop knowledge about the relation between ionosphere and GPS positioning in Brazil, on this research TEC and GPS data were analised in periods of high and low solar activity, as well as in a geomagnetic perturbed period. The results showed direct relation between the decreasing of TEC, in the low solar activity period, and the improving of GPS positioning. This improving has resulted in a reduction of 59% in the planimetric error and 64% in the altimetric error in the point positioning and a reduction of 65% in the planimetric error and 63% in the altimetric error in the relative positioning. During the period affected by a severe geomagnetic storm, a completely atypical behavior was identified in the ionosphere, making the results of the relative positioning much worse in unexpected times and locations.

A ionosfera é uma das principais fontes de erro sistemático das observáveis GPS (Global Positioning System - Sistema de Posicionamento Global), pois, por ser um meio dispersivo, ela afeta a propagação de ondas eletromagnéticas, fazendo com que a modulação e a fase das ondas portadoras transmitidas pelos satélites GPS sofram, respectivamente, um retardo e um avanço, o que, por sua vez, provoca um erro na distância medida entre o satélite e o receptor. Esse erro é inversamente proporcional ao quadrado da freqüência do sinal e diretamente proporcional ao TEC (Total Electron Content - Conteúdo Total de Elétrons), ou seja, à densidade de elétrons presentes na ionosfera ao longo do caminho entre o satélite e a antena receptora. O TEC sofre variações regulares, cujo comportamento pode ser verificado ao longo do dia, ao longo das estações do ano e também ao longo de ciclos de aproximadamente onze anos (associados à ocorrência de manchas solares). Além dessas variações, eventos solares extremos (explosões solares, ejeções coronais de massa, entre outros) podem causar abruptas e significativas mudanças no comportamento do TEC, exercendo grande influência no posicionamento com GPS, principalmente com receptores de uma freqüência. No Brasil, o fator ionosfera é ainda mais relevante, pois essa região é afetada por fenômenos como a Anomalia Equatorial (AE), a Anomalia Magnética do Atlântico Sul (AMAS) e até mesmo pela ocorrência de irregularidades ionosféricas. Pretendendo aprofundar o entendimento da relação entre a ionosfera e o posicionamento com GPS na região brasileira, essa pesquisa analisou dados de TEC e dados de GPS em períodos de alta e baixa atividade solar, bem como em um período geomagneticamente perturbado. Os resultados demonstraram uma relação direta entre a redução do TEC, no período de baixa atividade solar, e a melhora no posicionamento com GPS. Essa melhora se traduziu, no posicionamento por ponto, por uma redução de 59% no erro planimétrico e 64% no erro altimétrico e, no posicionamento relativo, por uma redução de 65% no erro planimétrico e 63% no erro altimétrico. Já durante o período afetado por uma severa tempestade geomagnética verificou-se um comportamento completamente atípico da ionosfera, piorando muitos os resultados do posicionamento relativo, em horários e locais inesperados. / The ionosphere is one of the main sources of systemathic error of the observable GPS (Global Positioning System) because as it is a dispersive environment it affects the propagation of electromagnetics waves making the modulation and the phase of signals transmitted by GPS sattelites go through, respectivelly, delay and advance which will cause an error in the measure of the distance between the sattelite and the receptor. This error is inversely proportional to the square of the frequency of the signal and directly proportional to the TEC (Total Electron Content), what means the density of electrons on the ionosphere between the sattelite and the reception antenna. The TEC goes through regular variances, which behaviour can be verified during the day, throughout seasons and also throughout cycles of approximately eleven years (related to the ocorrence of sunspot). Besides these variances, extreme solar events such as solar flares and coronal mass ejection may cause abrupt and significant changes to TEC behavior, exerting big influence in GPS positioning, mainly to monofrequency receptors. In Brazil, the ionosphere factor is even more relevant because this region is affected by phenomena such as the Equatorial Anomaly (EA), the South Atlantic Magnetic Anomaly (SAMA) and even by the ocorrence of ionospheric irregularities. In order to develop knowledge about the relation between ionosphere and GPS positioning in Brazil, on this research TEC and GPS data were analised in periods of high and low solar activity, as well as in a geomagnetic perturbed period. The results showed direct relation between the decreasing of TEC, in the low solar activity period, and the improving of GPS positioning. This improving has resulted in a reduction of 59% in the planimetric error and 64% in the altimetric error in the point positioning and a reduction of 65% in the planimetric error and 63% in the altimetric error in the relative positioning. During the period affected by a severe geomagnetic storm, a completely atypical behavior was identified in the ionosphere, making the results of the relative positioning much worse in unexpected times and locations.

A ionosfera é uma das principais fontes de erro sistemático das observáveis GPS (Global Positioning System - Sistema de Posicionamento Global), pois, por ser um meio dispersivo, ela afeta a propagação de ondas eletromagnéticas, fazendo com que a modulação e a fase das ondas portadoras transmitidas pelos satélites GPS sofram, respectivamente, um retardo e um avanço, o que, por sua vez, provoca um erro na distância medida entre o satélite e o receptor. Esse erro é inversamente proporcional ao quadrado da freqüência do sinal e diretamente proporcional ao TEC (Total Electron Content - Conteúdo Total de Elétrons), ou seja, à densidade de elétrons presentes na ionosfera ao longo do caminho entre o satélite e a antena receptora. O TEC sofre variações regulares, cujo comportamento pode ser verificado ao longo do dia, ao longo das estações do ano e também ao longo de ciclos de aproximadamente onze anos (associados à ocorrência de manchas solares). Além dessas variações, eventos solares extremos (explosões solares, ejeções coronais de massa, entre outros) podem causar abruptas e significativas mudanças no comportamento do TEC, exercendo grande influência no posicionamento com GPS, principalmente com receptores de uma freqüência. No Brasil, o fator ionosfera é ainda mais relevante, pois essa região é afetada por fenômenos como a Anomalia Equatorial (AE), a Anomalia Magnética do Atlântico Sul (AMAS) e até mesmo pela ocorrência de irregularidades ionosféricas. Pretendendo aprofundar o entendimento da relação entre a ionosfera e o posicionamento com GPS na região brasileira, essa pesquisa analisou dados de TEC e dados de GPS em períodos de alta e baixa atividade solar, bem como em um período geomagneticamente perturbado. Os resultados demonstraram uma relação direta entre a redução do TEC, no período de baixa atividade solar, e a melhora no posicionamento com GPS. Essa melhora se traduziu, no posicionamento por ponto, por uma redução de 59% no erro planimétrico e 64% no erro altimétrico e, no posicionamento relativo, por uma redução de 65% no erro planimétrico e 63% no erro altimétrico. Já durante o período afetado por uma severa tempestade geomagnética verificou-se um comportamento completamente atípico da ionosfera, piorando muitos os resultados do posicionamento relativo, em horários e locais inesperados. / The ionosphere is one of the main sources of systemathic error of the observable GPS (Global Positioning System) because as it is a dispersive environment it affects the propagation of electromagnetics waves making the modulation and the phase of signals transmitted by GPS sattelites go through, respectivelly, delay and advance which will cause an error in the measure of the distance between the sattelite and the receptor. This error is inversely proportional to the square of the frequency of the signal and directly proportional to the TEC (Total Electron Content), what means the density of electrons on the ionosphere between the sattelite and the reception antenna. The TEC goes through regular variances, which behaviour can be verified during the day, throughout seasons and also throughout cycles of approximately eleven years (related to the ocorrence of sunspot). Besides these variances, extreme solar events such as solar flares and coronal mass ejection may cause abrupt and significant changes to TEC behavior, exerting big influence in GPS positioning, mainly to monofrequency receptors. In Brazil, the ionosphere factor is even more relevant because this region is affected by phenomena such as the Equatorial Anomaly (EA), the South Atlantic Magnetic Anomaly (SAMA) and even by the ocorrence of ionospheric irregularities. In order to develop knowledge about the relation between ionosphere and GPS positioning in Brazil, on this research TEC and GPS data were analised in periods of high and low solar activity, as well as in a geomagnetic perturbed period. The results showed direct relation between the decreasing of TEC, in the low solar activity period, and the improving of GPS positioning. This improving has resulted in a reduction of 59% in the planimetric error and 64% in the altimetric error in the point positioning and a reduction of 65% in the planimetric error and 63% in the altimetric error in the relative positioning. During the period affected by a severe geomagnetic storm, a completely atypical behavior was identified in the ionosphere, making the results of the relative positioning much worse in unexpected times and locations.

O campo magnético da Terra varia em diferentes escalas de tempo, de milissegundos a bilhões de anos. Os dados de observatórios magnéticos e satélites obtidos nos últimos 150 anos indicam que o momento do dipolo magnético terrestre está diminuindo continuamente. Essa queda está associada à presença de fontes não-dipolares do campo em uma extensa região que abrange todo o Atlântico Sul e uma porção da América do Sul, sendo que no Brasil a contribuição dessas fontes varia fortemente com a latitude. Em escala de tempo arqueomagnética (~1.000-10.000 anos) a evolução do campo magnético terrestre não é tão bem estabelecida, principalmente em função da escassez de dados no hemisfério Sul, que contribui com apenas 5% dos dados de intensidade obtidos para os últimos 4.000 anos. A América do Sul, com alguns poucos resultados no Peru, Equador e Bolívia, pode ser considerada a terra incógnita da arqueointensidade. Nesta tese são apresentados os primeiros resultados arqueomagnéticos para o território brasileiro. Foram escolhidas duas regiões de estudo, o Nordeste e o Sudeste do Brasil, situadas em diferentes faixas de latitude de modo a investigar diferentes contribuições de componentes não-dipolares do campo. No Nordeste, as amostras foram coletadas na cidade de Salvador (BA), a primeira capital do Brasil, fundada em 1549 AD. Na região Sudeste a amostragem foi efetuada nas cidades de Anchieta (ES), Rio de Janeiro (RJ), Niterói (RJ), Iperó (SP), Piracicaba (SP) e Botucatu (SP). Nas duas regiões, a paleointensidade do campo magnético terrestre foi obtida em materiais construtivos (tijolos e alguns fragmentos de telhas) datados entre 1550 AD e 1920 AD. As idades desses materiais foram estabelecidas com base em estudos arqueológicos e registros históricos das construções, fornecendo incertezas inferiores a 30 anos para a grande maioria das amostras. As paleointensidades foram estimadas utilizando-se dois métodos: (a) duplo aquecimento com medidas em temperatura ambiente, pelo protocolo de Thellier modificado por Coe; (b) duplo aquecimento com medidas contínuas em alta temperatura, pelo protocolo Triaxe. Após as medidas e correções magnéticas, todas as amostras foram analisadas com base em rigorosos critérios de seleção, que resultaram em 23 novas determinações de intensidade de alta qualidade (correspondendo a um total de 584 espécimes analisados, com uma taxa de sucesso de 57%). A partir desses resultados foram traçadas duas curvas de variação da intensidade do campo magnético para cada uma das regiões estudadas, abrangendo os últimos 500 anos. Essas curvas revelam uma oscilação do momento de dipolo nos últimos cinco séculos, que não foi prevista nos modelos de campo disponíveis atualmente, trazendo implicações importantes no entendimento da evolução dos campos dipolar e não-dipolar nessa escala de tempo. As variações rápidas descritas nessas curvas permitem aplicar o arqueomagnetismo como ferramenta de datação arqueológica, como exemplificado pela datação de uma casa do Pelourinho em Salvador. / The Earth\'s magnetic field varies in different timescales, from milliseconds to billions of years. Magnetic data from observatories and satellites indicate that the dipole moment has continuously been decreasing for the past 150 years. This decay is associated to the presence of non-dipole sources covering a wide region that encompasses the South Atlantic and part of South America; in Brazil, the contribution of the non-dipole fields varies strongly with latitude. In the archeomagnetic timescale (~1,000-10,000 years), the evolution of the Earth\'s magnetic field is not well established, mainly due to the scarcity of data from southern hemisphere, which contributes with only 5% of the intensity data for the past 4,000 years. South America is the terra incognita of archeointensity, counting only a handful of results from Peru, Ecuador and Bolivia. This thesis presents the first archeomagnetic results from Brazil. In order to investigate different contributions of non-dipolar sources, we concentrated our sampling in two regions located in different latitudes the Northeast and Southeast regions of Brazil. In the Northeast region, all samples were collected in the city of Salvador (BA), the first Brazilian capital settled in 1549 AD. In the Southeast region, sampling was conducted in the cities of Anchieta (ES), Rio de Janeiro (RJ), Niterói (RJ), Iperó (SP), Piracicaba (SP) and Botucatu (SP). All paleointensity data was obtained from architectural fragments (bricks and some tiles) dated between 1550 AD and 1920 AD. The age of bricks and tiles was established on the basis of archeological studies and the historical record of the buildings, providing age uncertainties of less than 30 years for most of the samples. Paleointensity estimates were obtained by two methods: (a) double-heating with measurements in room temperature, using the modified version of the Thellier protocol; (b) double-heating with measurements in high temperatures, using the Triaxe protocol. After measurements and magnetic corrections, all samples were screened using strict selection criteria resulting in 23 high-quality new site-mean intensity values (from 584 analyzed specimens, with a success rate of 57%). These results were integrated into two curves of geomagnetic intensity variation for each studied region over the past five centuries. These curves reveal an oscillating dipole moment for the past five centuries, a behavior not predicted in currently available geomagnetic field models, thus providing key information on the dipole and non-dipole field evolutions in this timescale. The rapid intensity changes described in these curves permit the application of archeointensity techniques as an archeological dating tool, as exemplified by the dating of a house from the Pelourinho area, in Salvador city.

O campo magnético da Terra varia em diferentes escalas de tempo, de milissegundos a bilhões de anos. Os dados de observatórios magnéticos e satélites obtidos nos últimos 150 anos indicam que o momento do dipolo magnético terrestre está diminuindo continuamente. Essa queda está associada à presença de fontes não-dipolares do campo em uma extensa região que abrange todo o Atlântico Sul e uma porção da América do Sul, sendo que no Brasil a contribuição dessas fontes varia fortemente com a latitude. Em escala de tempo arqueomagnética (~1.000-10.000 anos) a evolução do campo magnético terrestre não é tão bem estabelecida, principalmente em função da escassez de dados no hemisfério Sul, que contribui com apenas 5% dos dados de intensidade obtidos para os últimos 4.000 anos. A América do Sul, com alguns poucos resultados no Peru, Equador e Bolívia, pode ser considerada a terra incógnita da arqueointensidade. Nesta tese são apresentados os primeiros resultados arqueomagnéticos para o território brasileiro. Foram escolhidas duas regiões de estudo, o Nordeste e o Sudeste do Brasil, situadas em diferentes faixas de latitude de modo a investigar diferentes contribuições de componentes não-dipolares do campo. No Nordeste, as amostras foram coletadas na cidade de Salvador (BA), a primeira capital do Brasil, fundada em 1549 AD. Na região Sudeste a amostragem foi efetuada nas cidades de Anchieta (ES), Rio de Janeiro (RJ), Niterói (RJ), Iperó (SP), Piracicaba (SP) e Botucatu (SP). Nas duas regiões, a paleointensidade do campo magnético terrestre foi obtida em materiais construtivos (tijolos e alguns fragmentos de telhas) datados entre 1550 AD e 1920 AD. As idades desses materiais foram estabelecidas com base em estudos arqueológicos e registros históricos das construções, fornecendo incertezas inferiores a 30 anos para a grande maioria das amostras. As paleointensidades foram estimadas utilizando-se dois métodos: (a) duplo aquecimento com medidas em temperatura ambiente, pelo protocolo de Thellier modificado por Coe; (b) duplo aquecimento com medidas contínuas em alta temperatura, pelo protocolo Triaxe. Após as medidas e correções magnéticas, todas as amostras foram analisadas com base em rigorosos critérios de seleção, que resultaram em 23 novas determinações de intensidade de alta qualidade (correspondendo a um total de 584 espécimes analisados, com uma taxa de sucesso de 57%). A partir desses resultados foram traçadas duas curvas de variação da intensidade do campo magnético para cada uma das regiões estudadas, abrangendo os últimos 500 anos. Essas curvas revelam uma oscilação do momento de dipolo nos últimos cinco séculos, que não foi prevista nos modelos de campo disponíveis atualmente, trazendo implicações importantes no entendimento da evolução dos campos dipolar e não-dipolar nessa escala de tempo. As variações rápidas descritas nessas curvas permitem aplicar o arqueomagnetismo como ferramenta de datação arqueológica, como exemplificado pela datação de uma casa do Pelourinho em Salvador. / The Earth\'s magnetic field varies in different timescales, from milliseconds to billions of years. Magnetic data from observatories and satellites indicate that the dipole moment has continuously been decreasing for the past 150 years. This decay is associated to the presence of non-dipole sources covering a wide region that encompasses the South Atlantic and part of South America; in Brazil, the contribution of the non-dipole fields varies strongly with latitude. In the archeomagnetic timescale (~1,000-10,000 years), the evolution of the Earth\'s magnetic field is not well established, mainly due to the scarcity of data from southern hemisphere, which contributes with only 5% of the intensity data for the past 4,000 years. South America is the terra incognita of archeointensity, counting only a handful of results from Peru, Ecuador and Bolivia. This thesis presents the first archeomagnetic results from Brazil. In order to investigate different contributions of non-dipolar sources, we concentrated our sampling in two regions located in different latitudes the Northeast and Southeast regions of Brazil. In the Northeast region, all samples were collected in the city of Salvador (BA), the first Brazilian capital settled in 1549 AD. In the Southeast region, sampling was conducted in the cities of Anchieta (ES), Rio de Janeiro (RJ), Niterói (RJ), Iperó (SP), Piracicaba (SP) and Botucatu (SP). All paleointensity data was obtained from architectural fragments (bricks and some tiles) dated between 1550 AD and 1920 AD. The age of bricks and tiles was established on the basis of archeological studies and the historical record of the buildings, providing age uncertainties of less than 30 years for most of the samples. Paleointensity estimates were obtained by two methods: (a) double-heating with measurements in room temperature, using the modified version of the Thellier protocol; (b) double-heating with measurements in high temperatures, using the Triaxe protocol. After measurements and magnetic corrections, all samples were screened using strict selection criteria resulting in 23 high-quality new site-mean intensity values (from 584 analyzed specimens, with a success rate of 57%). These results were integrated into two curves of geomagnetic intensity variation for each studied region over the past five centuries. These curves reveal an oscillating dipole moment for the past five centuries, a behavior not predicted in currently available geomagnetic field models, thus providing key information on the dipole and non-dipole field evolutions in this timescale. The rapid intensity changes described in these curves permit the application of archeointensity techniques as an archeological dating tool, as exemplified by the dating of a house from the Pelourinho area, in Salvador city.

Após a desativação da técnica SA, a ionosfera tornou-se a principal fonte de erro no posicionamento com GPS. O erro associado à ionosfera é diretamente proporcional ao conteúdo total de elétrons (TEC – Total Electron Content) presente ao longo do caminho da trajetória percorrida pelo sinal na ionosfera e inversamente proporcional ao quadrado da freqüência do sinal. O TEC, e conseqüentemente o erro devido à ionosfera, variam no tempo e no espaço e é influenciado por diversas variáveis, tais como: ciclo solar, época do ano, hora do dia, localização geográfica, atividade geomagnética, entre outros. A região brasileira é um dos locais que apresenta os maiores valores e variações espaciais do TEC e onde estão presentes diversas particularidades da ionosfera, tais como, a anomalia equatorial e o efeito da cintilação ionosférica. Desta forma, é importante a realização de pesquisas que visam estudar o comportamento do TEC, e conseqüentemente do erro devido à ionosfera no Brasil, que é um trabalho complexo devido aos diversos fatores que influenciam a variação do TEC, além das particularidades presentes na região brasileira. Estudos desta natureza podem auxiliar a comunidade geodésica brasileira, e demais usuários do GPS, no entendimento das limitações impostas pela ionosfera nas regiões de interesse. Devido à natureza dispersiva da ionosfera, o estudo do comportamento do TEC no Brasil pode ser realizado utilizando os dados GPS de receptores de dupla freqüência pertencentes à RBMC (Rede Brasileira de Monitoramento Contínuo). Adicionalmente, para uma melhor análise, pode-se também utilizar dados das estações da rede IGS (International GNSS Service) da América do Sul. Esta pesquisa tem como principal meta o estudo do comportamento do erro devido à ionosfera na região brasileira em diferentes situações ionosféricas com base em valores de TEC advindos das estações GPS da RBMC e da rede IGS da América do Sul. Outro objetivo é avaliar a performance e as limitações do Mapa Global da Ionosfera do IGS aplicado no posicionamento por ponto na região brasileira. / In the SA absence, the ionosphere is the largest error source in GPS positioning. The error due to the ionosphere in the GPS observables depends on the signal frequency and Total Electron Content (TEC) in the ionospheric layer. The TEC varies regularly in time and space in relation to the sunspot number, the season, the local time, the geographic position, and others. The Brazilian region is one of the regions of the Earth that presents largest values and space variations of the TEC, being influenced by the equatorial anomaly of ionization and ionospheric scintillation. Therefore, it is important to study the TEC behavior in the Brazilian region. Due to the ionosphere dispersive nature, the TEC behavior in Brazil can be studied using GPS data from RBMC (Rede Brasileira de Monitoramento Contínuo – Brazilian Network for Continuous Monitoring of GPS). Additionally, GPS data from IGS (International GNSS Service) network of the South America can also be used in the experiments. The goal of this research is to study the ionospheric error behavior in the Brazilian region, considering different ionosphere situations, using TEC values computed by GPS data from RBMC and IGS network. Other goal is to evaluate the performance and limitations of Global Ionospheric Map of IGS applied in the GPS point positioning in Brazil.

Após a desativação da técnica SA, a ionosfera tornou-se a principal fonte de erro no posicionamento com GPS. O erro associado à ionosfera é diretamente proporcional ao conteúdo total de elétrons (TEC – Total Electron Content) presente ao longo do caminho da trajetória percorrida pelo sinal na ionosfera e inversamente proporcional ao quadrado da freqüência do sinal. O TEC, e conseqüentemente o erro devido à ionosfera, variam no tempo e no espaço e é influenciado por diversas variáveis, tais como: ciclo solar, época do ano, hora do dia, localização geográfica, atividade geomagnética, entre outros. A região brasileira é um dos locais que apresenta os maiores valores e variações espaciais do TEC e onde estão presentes diversas particularidades da ionosfera, tais como, a anomalia equatorial e o efeito da cintilação ionosférica. Desta forma, é importante a realização de pesquisas que visam estudar o comportamento do TEC, e conseqüentemente do erro devido à ionosfera no Brasil, que é um trabalho complexo devido aos diversos fatores que influenciam a variação do TEC, além das particularidades presentes na região brasileira. Estudos desta natureza podem auxiliar a comunidade geodésica brasileira, e demais usuários do GPS, no entendimento das limitações impostas pela ionosfera nas regiões de interesse. Devido à natureza dispersiva da ionosfera, o estudo do comportamento do TEC no Brasil pode ser realizado utilizando os dados GPS de receptores de dupla freqüência pertencentes à RBMC (Rede Brasileira de Monitoramento Contínuo). Adicionalmente, para uma melhor análise, pode-se também utilizar dados das estações da rede IGS (International GNSS Service) da América do Sul. Esta pesquisa tem como principal meta o estudo do comportamento do erro devido à ionosfera na região brasileira em diferentes situações ionosféricas com base em valores de TEC advindos das estações GPS da RBMC e da rede IGS da América do Sul. Outro objetivo é avaliar a performance e as limitações do Mapa Global da Ionosfera do IGS aplicado no posicionamento por ponto na região brasileira. / In the SA absence, the ionosphere is the largest error source in GPS positioning. The error due to the ionosphere in the GPS observables depends on the signal frequency and Total Electron Content (TEC) in the ionospheric layer. The TEC varies regularly in time and space in relation to the sunspot number, the season, the local time, the geographic position, and others. The Brazilian region is one of the regions of the Earth that presents largest values and space variations of the TEC, being influenced by the equatorial anomaly of ionization and ionospheric scintillation. Therefore, it is important to study the TEC behavior in the Brazilian region. Due to the ionosphere dispersive nature, the TEC behavior in Brazil can be studied using GPS data from RBMC (Rede Brasileira de Monitoramento Contínuo – Brazilian Network for Continuous Monitoring of GPS). Additionally, GPS data from IGS (International GNSS Service) network of the South America can also be used in the experiments. The goal of this research is to study the ionospheric error behavior in the Brazilian region, considering different ionosphere situations, using TEC values computed by GPS data from RBMC and IGS network. Other goal is to evaluate the performance and limitations of Global Ionospheric Map of IGS applied in the GPS point positioning in Brazil.

Após a desativação da técnica SA, a ionosfera tornou-se a principal fonte de erro no posicionamento com GPS. O erro associado à ionosfera é diretamente proporcional ao conteúdo total de elétrons (TEC – Total Electron Content) presente ao longo do caminho da trajetória percorrida pelo sinal na ionosfera e inversamente proporcional ao quadrado da freqüência do sinal. O TEC, e conseqüentemente o erro devido à ionosfera, variam no tempo e no espaço e é influenciado por diversas variáveis, tais como: ciclo solar, época do ano, hora do dia, localização geográfica, atividade geomagnética, entre outros. A região brasileira é um dos locais que apresenta os maiores valores e variações espaciais do TEC e onde estão presentes diversas particularidades da ionosfera, tais como, a anomalia equatorial e o efeito da cintilação ionosférica. Desta forma, é importante a realização de pesquisas que visam estudar o comportamento do TEC, e conseqüentemente do erro devido à ionosfera no Brasil, que é um trabalho complexo devido aos diversos fatores que influenciam a variação do TEC, além das particularidades presentes na região brasileira. Estudos desta natureza podem auxiliar a comunidade geodésica brasileira, e demais usuários do GPS, no entendimento das limitações impostas pela ionosfera nas regiões de interesse. Devido à natureza dispersiva da ionosfera, o estudo do comportamento do TEC no Brasil pode ser realizado utilizando os dados GPS de receptores de dupla freqüência pertencentes à RBMC (Rede Brasileira de Monitoramento Contínuo). Adicionalmente, para uma melhor análise, pode-se também utilizar dados das estações da rede IGS (International GNSS Service) da América do Sul. Esta pesquisa tem como principal meta o estudo do comportamento do erro devido à ionosfera na região brasileira em diferentes situações ionosféricas com base em valores de TEC advindos das estações GPS da RBMC e da rede IGS da América do Sul. Outro objetivo é avaliar a performance e as limitações do Mapa Global da Ionosfera do IGS aplicado no posicionamento por ponto na região brasileira. / In the SA absence, the ionosphere is the largest error source in GPS positioning. The error due to the ionosphere in the GPS observables depends on the signal frequency and Total Electron Content (TEC) in the ionospheric layer. The TEC varies regularly in time and space in relation to the sunspot number, the season, the local time, the geographic position, and others. The Brazilian region is one of the regions of the Earth that presents largest values and space variations of the TEC, being influenced by the equatorial anomaly of ionization and ionospheric scintillation. Therefore, it is important to study the TEC behavior in the Brazilian region. Due to the ionosphere dispersive nature, the TEC behavior in Brazil can be studied using GPS data from RBMC (Rede Brasileira de Monitoramento Contínuo – Brazilian Network for Continuous Monitoring of GPS). Additionally, GPS data from IGS (International GNSS Service) network of the South America can also be used in the experiments. The goal of this research is to study the ionospheric error behavior in the Brazilian region, considering different ionosphere situations, using TEC values computed by GPS data from RBMC and IGS network. Other goal is to evaluate the performance and limitations of Global Ionospheric Map of IGS applied in the GPS point positioning in Brazil.

Made available in DSpace on 2016-03-15T19:35:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JOSE CARLOS TACZA ANAYA.pdf: 7682166 bytes, checksum: f3eebed2cf5cb0f5ecda9415f8754978 (MD5) Previous issue date: 2015-01-19 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / In this dissertation, we present the capability of a new network of sensors to monitor the atmospheric electric field at various locations in South America. The main goal is to obtain the characteristic Universal Time daily curve of the atmospheric electric field in fair-weather. That curve is known as the Carnegie curve, which is related to the currents flowing in the Global Atmospheric Electric Circuit. This has been accomplished using monthly, seasonal and annual averages. After obtaining our standard curve of variation of the electric field in fair-weather, the deviations related to phenomena such as solar flares, solar protons events, geomagnetic storms, total solar eclipse and seismic activity are analyzed and commented. / Neste trabalho de dissertação apresenta-se a capabilidade de uma nova rede de sensores para monitorar o campo elétrico atmosférico em vários locais na América do Sul. O objetivo principal é obter a curva diária do campo elétrico atmosférico de tempo bom. Para isto foram realizadas médias mensais, sazonais e anuais. Essa curva é comparada com a curva característica em Tempo Universal conhecida como a Curva de Carnegie, a qual é relacionada com as correntes fluindo no Circuito Elétrico Atmosférico Global. Depois de obter a curva padrão de variação do campo elétrico atmosférico de tempo bom, foram analisados e comentados os desvios relacionados a explosões solares, eventos de prótons solares, tempestades geomagnéticas, eclipse solar e atividade sísmica.