PPP IBGE na prática: o que é e como fazer? - Adenilson Giovanini
O ppp ibge chegou para revolucionar o tratamento de dados obtidos com a tecnologia gnss.
Porém você já se perguntou:
Afinal de contas o que é este tal de PPP?
Que cálculos que estão envolvidos no mesmo?
Qual a diferença entre o PPP e o Ajustamento de dados?
Qual o mais confiável o PPP ou o Ajustamento de dados?
Como fazer o ppp ibge na prática, o que eu devo cuidar e quais os erros comumente cometidos pelo profissionais?
Pois bem, neste artigo eu irei responder todas estas perguntas, vou mostrar como que o ppp ibge se aplica ao georreferenciamento de imóveis rurais e ainda vou te dar um bônus especial no final do artigo que você vai amar.
Mas antes disso, deixe-me lhe indicar a leitura de outros 2 artigos épicos sobre posicionamento pelo gnss. São eles:
Método RTK: Os 6 tipos existentes e quando utilizar cada um deles!
O que é o ppp ibge
Órbitas utilizados no ppp
Qual órbita você deve utilizar no PPP IBGE e quanto tempo esperar para isso?
Importando os dados para o IBGE e fazendo o PPP
Resultado final do PPP
Formatos de dados aceitos pelo ppp ibge
Arquivo de extensão pdf
Qual a diferença entre o ppp e o ajustamento de dados
Fazendo um ppp passo a passo
Que cálculos que estão envolvidos no PPP?
Qual o mais confiável? O PPP ou o ajustamento de dados?
Como fazer o ppp ibge na prática
Quais os erros comumente cometidos pelo profissionais?
O ppp ibge (Posicionamento por Ponto Preciso) é um serviço 100% online e 100% gratuito para o pós-processamento de dados GNSS. O mesmo processa dados obtidos com receptores GNSS, possibilitando que os profissionais obtenham coordenadas seguras no sistema SIRGAS 2000.
Para isso faz-se o uso do programa GPS Precise Point Positioning (CSRS-PPP) desenvolvido pelo NRCan (Geodetic Survey Division of Natural Resources of Canada).
Algo que todo geomensor precisa saber e que talvez seja uma dúvida sua é que de acordo com o manual do usuário do aplicativo online IBGE PPP:
"O termo Posicionamento por Ponto Preciso normalmente refere-se à obtenção da posição de um ponto utilizando as observáveis da fase da onda portadora, coletadas por receptores de duas frequências e em conjunto com os produtos precisos (órbitas e erro dos relógios dos satélites), como por exemplo, aqueles disponíveis no IGS (International GNSS Service) ou NRCan."
Além disso, para o ppp, é possível realizar o processamento de dados GNSS apenas das constelações GPS e GLONASS que foram coletados por receptores de uma ou duas frequências no modo estático ou cinemático.
Quanto aos dados, só serão aceitos dados GPS que foram rastreados a partir do dia 25 de fevereiro de 2005, pois foi a partir desta data que o SIRGAS 2000 foi adotado oficialmente no Brasil. Além disso, o processamento GNSS só será realizado para observações coletadas após o dia 14 de agosto de 2011.
Arquivos necessários para o ppp ibge
O ppp ibge exige que o usuário forneça um arquivo de observação GNSS (o com final .o) nos formatos RINEX ou HATANAKA. Além disso, o IBGE PPP utiliza outros arquivos necessários para gerar os resultados, tais como:
Órbitas e relógios (satélite);
Correção do centro de fase das antenas dos satélites e dos receptores;
Parâmetros de transformação ITRF/SIRGAS2000;
Modelo de carga oceânica;
Modelo de velocidades;
Modelo de pressão, temperatura e umidade;
Modelo de Ondulação Geoidal – MAPGEO2015, entre outros.
Órbitas utilizados no ppp ibge
O ppp ibge utiliza 2 conjuntos de arquivos de órbitas e relógios dos satélites no processamento:
Órbitas precisas GPS disponibilizadas pelo IGS quando as observações a serem processadas foram coletadas fora do território brasileiro;
Órbitas precisas GNSS disponibilizadas pelo NRCan quando as observações foram coletadas dentro do território brasileiro.
É importante ressaltar que as informações de órbitas e relógios dos satélites são indispensáveis para o processamento e na sua ausência destes o processamento não ocorrerá.
Caso você não saiba, existem 3 tipos de órbitas precisas disponibilizadas pelo IGS / NRCan, as quais recebem as seguintes denominações:
Órbitas finais;
Órbitas Rápidas;
Órbitas ultra-rápidas.
Cada uma destas órbitas possui uma precisão associada, sendo disponibilizada em um momento especifico após o rastreio dos dados.
Ao você fazer o upload dos dados para o sistema via site o ppp ibge automaticamente identificará e utilizará a órbita mais precisa disponível no momento do processamento, levando em consideração se o rastreio das observações foi realizado dentro ou fora do território nacional.
Segue a tabela disponibilizada no Manual do Usuário do Aplicativo Online IBGE-PPP, na versão de abril de 2017 com as características das diferentes órbitas e quando que o IBGE disponibiliza os dados efêmeros de cada uma delas.
Perceba que na prática o que acontece é que após ir a campo, você deve ter o bom senso de, com base no tempo passado após o rastreio dos dados, escolher qual tipo de órbita irá utilizar.
Tendo como base as precisões citadas na tabela acima é aconselhável que você utilize as órbitas rápidas ou finais em seus serviços. Isso porque, por exemplo, para o Georreferenciamento de Imóveis Rurais as órbitas ultra rápidas, com precisão de 15 cm, estão acima dos 10 cm exigidos pela legislação para o ponto de apoio básico (marco de base do levantamento).
Para os alunos do Método Georreferenciamento Sem Mistérios mesmo, eu costumo aconselhar que utilizem as órbitas rápidas caso tenham pressa para terminar o serviço, pois a acurácia já estará dentro da exigida pelo INCRA.
Ou seja, após a realização do levantamento, você pode, após 36 horas realizar o PPP IBGE com as órbitas rápidas.
Na realidade, normalmente as efemérides rápidas na manhã ao dia da ida a campo já estarão disponíveis para download. Ou seja, se a sua pressa para fazer o ppp ibge for grande, você poderá já na manhã seguinte conferir se as efemérides estão disponíveis.
Porém, caso você não tenha tanta pressa para terminar o trabalho, eu aconselho que espere no mínimo 13 dias, pois dentro deste período normalmente as órbitas finais já estarão disponíveis.
Digo isso porque a acurácia do ppp será melhor.
Como disse antes, no caso especifico do Georreferenciamento de Imóveis Rurais, tanto faz utilizar as órbitas rápidas ou as finais, pois ambas possibilitam uma acurácia melhor do que os 10 cm exigidos pela legislação para o marco de apoio básico.
A preferência pela utilização das órbitas finais é mais por saber-se que utilizando-se as mesmas a precisão obtida ficará no entorno de 2 cm.
O ppp ibge aceita basicamente 2 formatos de dados. São eles:
RINEX;
Conforme eu disse antes, para que você possa subir estes dados para o aplicativo online os mesmos devem terem sido obtidos no modo estático ou cinemático.
Lembrando que os dados sempre serão obtidos no formato nativo de seu receptor gnss, sendo necessário que você converta os mesmos para o formato RINEX ou HATANAKA. Isso pode ser feito através da utilização do software especifico que normalmente é vendido juntamente com o receptor gnss ou de um aplicativo especifico que faça esta conversão.
Existem vários aplicativos no mercado. Eu costumo utilizar o gps2rinex.
Após você subir o arquivo .o e definir as demais configurações, o processamento dos dados irá durar alguns segundos, sendo que ao final deste será disponibilizado um link através do qual o usuário poderá baixar os dados processados e o arquivo com os resultados.
Segue um vídeo onde eu mostro o passo passo para fazer-se o ppp ibge:
Vamos entender melhor quais são as 6 etapas do ppp ibge:
1º etapa: criar um arquivo rinex ou Hatanaka a partir do arquivo nativo do receptor GNSS;
2º etapa: Uma vez que o usuário tenha acessado o site do IBGE deve selecionar o arquivo de observação GNSS no formato RINEX ou HATANAKA;
O arquivo deve ser preferencialmente comprimido em WINZIP, 7Z, GZIP ou TAR-GZIP, reduzindo consideravelmente o tempo de recebimento das informações no sistema. Além disso, é permitido que haja mais de um arquivo de observação dentro de um arquivo comprimido.
3° etapa: Selecionar o modo de processamento: estático ou cinemático
4° etapa: Selecionar o tipo da antena conforme nomenclatura adotada pelo IGS/NGS. Caso o usuário não saiba o tipo de antena que possui, ele deve consultar o arquivo ftp://igs.org/pub/station/general/rcvr_ant.tab para identificar a sua antena.
Se a opção "Não alterar RINEX" for à escolhida pelo usuário, o IBGE-PPP irá usar a identificação da antena encontrada no arquivo RINEX. Caso esta identificação não seja a mesma adotada pelo IGS/NGS, o IBGE-PPP não aplicará a correção de centro de fase da antena do receptor. Isso poderá ocasionar erros de alguns decímetros nos resultados, principalmente altimétricos.
5° etapa: Inserir o valor da altura da antena em metros e selecionar a caixa ao lado para que o IBGE-PPP use o valor informado na tela.
Se a altura não for informada, o valor a ser utilizado será aquele disponível no arquivo RINEX. Este valor deve ser medido verticalmente e referido ao plano de referência da antena.
Informação importante: Os valores selecionado e inseridos nos passos 3 e 4 serão adotados para todos arquivos de observação que estejam compactados em um único arquivo.
6° etapa: Inserir um endereço eletrônico válido para que o processamento possa ser realizado. Isso é importante porque caso algum erro seja detectado, o usuário poderá ser contactado e submeter novamente os dados ao IBGE-PPP.
Resultado final disponibilizado pelo ppp ibge
O resultado final disponibilizado para o usuário é um arquivo zip que possui 5 arquivos em seu teor. São eles:Arquivo kml: Possui os dados de observação no formato kml, podendo ser visualizado no Google Earth;Relatório do ppp: eu irei analisar detalhadamente este arquivo em seguida;Arquivo .pos: é um arquivo com a posição ao longo do tempo. O mesmo é útil para levantamentos realizados no método cinemático;Arquivo .sum: é um relatório do resultado, contendo as coordenadas do processamento estático.Este arquivo contém as informações utilizadas no processamento dos dados, tais como:
Correção do centro de fase da antena;
Órbitas e parâmetros de orientação terrestre;
Parâmetros de transformação;
Opções do processamento;
Observações rejeitadas;
Coordenadas ITRF e SIRGAS2000 (estático) na época do levantamento.
Se você nunca teve a curiosidade de abrir este arquivo, segue um vídeo mostrando passo a passo a estrutura do mesmo:
Arquivo Lei-me: Este arquivo possui um resumo dos arquivos gerados pelo ppp ibge.
O arquivo de extensão PDF é um relatório resumido do processamento. O mesmo é o principal arquivo gerado pelo IBGE e contém duas páginas, sendo que na primeira são apresentados os seguintes itens:
Sumário do Processamento do marco;
Precisão esperada para um levantamento estático em metros.
Na segunda página são apresentados três gráficos que apresentam o desvio-padrão (curva vermelha) e as diferenças das coordenadas calculadas a cada época no processamento e as disponíveis no cabeçalho do arquivo RINEX (curva azul) nas componentes, latitude, longitude e altitude respectivamente.
No vídeo abaixo eu mostro detalhadamente as diferentes seções do arquivo pdf:
Agora que você viu exatamente como funciona o ppp ibge, talvez você esteja pensando:
"Ok Adenilson, mas afinal de contas qual que é a diferença entre o PPP e o ajustamento de dados?"
Simples, o ajustamento de dados utiliza o tratamento estocástico dos dados enquanto que o ppp ibge utiliza uma série de modelos que mitigam os diferentes erros provenientes dos sistemas gnss.
Naturalmente, todo software de tratamento e ajustamento de dados normalmente também utiliza correções dos dados efêmeros, isso devido as diferentes fontes de erro inerentes ao posicionamento pelo GNSS.
Porém a principal característica destes softwares é o tratamento estocástico pelo qual os dados passam.
Ressaltando que nem todo software disponibilizado juntamente com o receptor gnss realiza o ajustamento dos dados. Alguns utilizam uma simples média para chegar-se a uma coordenada mais acurada.
Tome cuidado quanto a isso, buscando conhecer as características do software que você está utilizando, pois do contrário você não estará dando o tratamento correto para os dados, correndo inclusive o risco de levar notificações do INCRA.
Eu vejo muitos profissionais cometendo este erro, os mesmos utilizam somente o processamento da coletora e inocentemente acham que a coordenada obtida satisfaz o padrão incra.
PPP ajustamento de dados: qual o mais confiável?
O PPP e o ajustamento são tratamentos distintos pelos quais as observações passam.
O ajustamento nada mais é do que um tratamento estocástico dos dados, enquanto que o PPP utiliza uma série de modelos de correções das diferentes fontes de erros que impactam o sinal GNSS.
Desta maneira, não tem como dizer-se que um deles é melhor do que o outro, pois as bases de cálculo são distintas.
Mesmo assim, na prática o que acontece é que a acurácia gerada pelo ajustamento de dados sempre será levemente melhor do que a obtida via ppp ibge.
Exaustivos estudos científicos já foram realizados comparando estes métodos e mostrando isso, como, por exemplo, este feito por Peron, V. L. e alguns outros profissionais.
Normalmente, os profissionais também preferem fazer o ppp ao ajustamento por outros 2 motivos:
Fazer-se o ppp é bem mais rápido do que fazer-se o ajustamento dos dados;
Um profissional do INCRA nunca irá levantar suspeitas em relação a um arquivo que possui em seu cabeçalho a logo do IBGE.
O que o mesmo fará é analisar este arquivo buscando identificar algum erro cometido pelo profissional e se a acurácia obtida está dentro das exigências do incra.
Perceba que, caso você tenha ajustado os dados, o profissional, além de olhar o relatório final, irá querer abrir o projeto em si e analisar o mesmo cuidando as configurações da obra e os procedimentos adotados.
Como disse, é por este motivo que os profissionais normalmente fazem o PPP e não o ajustamento dos dados.
ppp ibge - Quais são os erros comumente cometidos pelo profissionais?
Usuário ter pressa e tentar fazer o ppp antes da disponibilização dos dados efêmeros!
Se os arquivos de ionosfera ainda não estiverem disponíveis no momento do processamento, o ppp ibge retornará uma mensagem informando ao usuário que aguarde até a disponibilidade do mesmo.
Isso só ocorrerá se os dados de observação possuírem somente a observável L1, uma vez que para observações com as duas frequências (L1&L2), esses arquivos de ionosfera não são utilizados no processamento, pois o programa possui a combinação linear (L3) entre as observações, eliminando assim os efeitos de primeira ordem da ionosfera.
O usuário esquecer-se de informar corretamente o modelo de antena no cabeçalho do arquivo RINEX ou na página do IBGE!Para que as observações sejam referenciadas ao Plano de Referência da Antena, é necessário que os arquivos de correção do centro de fase sejam utilizados pelo IBGE-PPP no processamento GNSS.
Esses arquivos possuem os valores do desvio do centro de fase e suas variações para um conjunto de modelos de antenas, e são disponibilizados e atualizados constantemente pelo IGS e pelo NGS (National Geodetic Survey).
Tempo de rastreio dos dados muito pequeno!
É importante que você saiba que não existe um tempo mínimo para uma sessão de observação GNSS, entretanto, quanto menor for o tempo de rastreio, menor será a precisão determinada pelo processamento.
Isso acontece porque a precisão está diretamente relacionada com a resolução das ambiguidades, que por sua vez está diretamente relacionado com o número de épocas rastreadas, com a qualidade dos dados rastreados, com o tipo de equipamento, etc.
Porém, você precisa saber que caso o período de observação seja pequeno, o ppp ibge irá identificar isso e utilizar somente as observações da pseudo-distância para o cálculo das coordenadas.
Na prática isso significa a obtenção de acurácias que não se enquadram, por exemplo, dentro das exigidas para o Georreferenciamento de Imóveis Rurais.
Por causa disso, sempre deixe o receptor rastreando dados por um período de tempo suficiente. No caso do georreferenciamento de imóveis rurais, eu costumo dizer para meus alunos que na dúvida deixem o receptor rasteando dados por no mínimo 4 horas.