Geodesia

CAPÍTULO I

INTRODUÇÃO

I. 1 - Geodésia - Definição

A geodésia é definida classicamente como a ciência que estuda a forma e as dimensões da Terra. A palavra geodésia em si é de origem grega e significa “particionando a Terra” (γη - Terra, δαιω - divido).

A era dos satélites artificiais imediatamente seguida pela revolução da eletrônica, proporcionaram novos e atraentes rumos à geodésia. Primeiramente, os métodos de posicionamento ganharam muito em rapidez e precisão. Em seguida, a geodésia pode se lançar em outros campos, não de seu interesse específico, mas de valiosa utilidade, tais como: monitoramento das marés terrestres, controle do movimento de placas tectônicas, detecção de movimentos verticais da crosta, controle de grandes estruturas de engenharia, estudo do campo gravitacional, etc. Esta abrangência torna difícil definir exatamente geodésia e delimitar seus campos de aplicação, porém, mostra alguns de seus envolvimentos atuais.

I. 2 - Evolução histórica do posicionamento

O ser humano sentiu necessidade de se posicionar quando de suas primeiras viagens. Daí a primazia do posicionamento cinemático sobre o estático.

Em palavras simples navegar significa saber onde se está e onde se vai - saber ir e voltar. Os recursos de que se necessita para navegar dependem das características da viagem como a distância e o meio (terrestre, aéreo, aquático, ...).

Sejam quais forem os recursos para a navegação, o conhecimento da forma da Terra e a adoção de um referencial adequado são imprescindíveis.

Pitágoras (6° sec. a. C.) deu um grande passo na evolução histórica da forma da terra ao atribuir ao planeta o modelo esférico alegando razões de caráter estético e filosófico. Coube ao grande filósofo Aristóteles (4° sec. a. C.) apresentar os primeiros argumentos científicos em prol daquela forma. As partículas têm uma tendência natural, assegurava ele, de cair para o centro do mundo (uma direção para baixo). Neste movimento todas as partes competem entre si para se colocarem na região inferior o que as leva a se comprimirem em forma de uma bola. Além deste argumento de caráter gravitacional, Aristóteles lembrou dois outros fatores: a sombra circular da terra nos eclípses de lua e a variação no aspecto do céu estrelado com a latitude.

A concepção esférica atravessou incólume muitos séculos até esbarrar nas análises de caráter teórico do genial Isaac Newton (séc. XVII). Segundo ele, a forma esférica era incompatível com o movimento de rotação. Este, devido à força centrífuga, impõe um achatamento nos pólos. Estava aberta a fase elipsoidal que durou muito pouco se comparada com a esférica. O famoso matemático alemão, C. F. Gauss, concluiu, após aplicar o método dos mínimos quadrados numa série de medições geodésicas em Hannover, que os resíduos obtidos estavam muito acima dos erros aleatórios inerentes às observações.

S S Si i is s st t te e em m ma a a d d de e e P P Po o os s si i ic c ci i io o on n na a am m me e en n nt t to o o p p po o or r r S S Sa a at t té é él l li i it t te e e – – – G G GP P PS S S

C C Co o op p py y yr r ri iig g gh h ht t t © © © 2 2 20 0 00 0 02 2 2 E E EP P PU U US S SP P P – – – P P PT T TR R R / / / D D D. . . B B Bl lli iit t tz z zk k ko o ow w w, , , T T To o od d do o os s s o o os s s D D Di iir r re e ei iit t to o os s s R R Re e es s se e er r rv v va a ad d do o os s s

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Isto indicava que o modelo matemático adotado para a Terra, o elipsóide de revolução, não era adequado. Sugeriu então uma forma levemente irregular mais tarde denominada GEÓIDE. Entretanto, como referência para o estabelecimento de sistemas de coordenadas geodésicas continua-se utilizando o elipsóide.

Fixada e aceita a forma da terra, os métodos e técnicas de posicionar um ponto de sua superfície em relação a um referencial, ganharam cada vez mais importância e precisão. Assim é que as chamadas TRIANGULAÇÕES, em geral quadriláteros subdivididos em triângulos, iniciadas no século XVII na França, passaram a ter um grande desenvolvimento. Aliadas às observações astronômicas e eventualmente complementadas com algumas variantes, como poligonais eletrônicas, elas se constituiram, durante vários séculos, no único método de determinação "precisa" das coordenadas em pontos (vértices) da superfície.

A Era Espacial iniciada com o lançamento do primeiro satélite artificial, o SPUTNIK I (4 de outubro de 1957), marcou uma mudança radical em muitas ciências e em particular nos métodos de posicionamento. A primeira idéia de utilização do efeito Doppler-Fizeau na determinação de órbitas dos satélites artificiais remonta à mesma época e é devida a Guier e Weiffenbach. Posteriormente McClure sugeriu a operação inversa: utilizar a freqüência Doppler de um satélite de órbita conhecida para posicionar o observador. Desenvolvido pela Universidade John Hopkins o sistema denominado Navy Navigation Satellite System (NNSS), também conhecido como TRANSIT, entrou em operação em 1967. Até recentemente prestou um eficiente apoio para o posicionamento geodésico e para a navegação marítima. Entretanto, razões relacionadas com a estrutura do sistema, não permitiam que o mesmo fosse usado para a navegação aérea e impunham restrições diversas aos posicionamentos acima referidos.

Isto levou o Departamento de Defesa dos Estados Unidos a investir na concepção de um novo sistema. Proveniente da fusão em 1973 de dois projetos, TIMATION (Time Navigation) da Marinha e 621B da Força Aérea, nasceu o que veio a ser denominado NAVSTAR/GPS.

O Navigation Satellite with Time and Ranging (NAVSTAR) ou Global Positioning System (GPS), popularizado atualmente pela última sigla, foi projetado para fornecer a posição instantânea bem como a velocidade de um ponto sobre a superfície da Terra ou próximo a ela, num referencial tridimensional. O sistema atende plenamente a navegação em geral e vem oferecendo precisões e facilidades cada vez maiores nos posicionamentos estático e cinemático.

P P Pr r ro o of f f. . . D D Dr r r. . . D D De e en n ni i iz z za a ar r r B B Bl l li i it t tz z zk k ko o ow w w - - - M M Ma a ar r rç ç ço o o d d de e e 2 2 20 0 00 0 02 2 2 Copyright © 2002 EPUSP – PTR

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