Análise do vínculo do Datum Vertical Brasileiro a um Sistema Global de Altitudes com base em soluções fixadas e livres do PVCG

Abstract

Resumo: As diversas redes verticais fundamentais no mundo não formam um Sistema Global de Altitudes (SGA), pois cada uma, em geral, recorre a uma determinada superfície equipotencial do campo da gravidade definida por um valor particular do geopotencial - denominada geóide local. Usualmente, cada geóide local é obtido pelo nível médio do mar local (NMM) durante um determinado período. A materialização de cada geóide em áreas continentais é em geral realizada determinando o chamado geóide gravimétrico com base em anomalias da gravidade. Este é um procedimento vicioso porque anomalias da gravidade são referidas a diferentes Data Verticais (DVs) em diferentes épocas. Outro problema é o fato de só considerar dados de gravidade de um dos subespaços - oceano ou continente, o que influencia no valor geopotencial dos diversos DVs e consequentemente no cálculo da discrepância relacionada ao valor de referência do geopotencial global. O presente trabalho está centrado nas estratégias de integração/fusão de dados de múltiplas fontes, em ambos subespaços referidos, visando a determinação da TNMM no Datum Vertical Brasileiro (DVB) e a determinação de geóide/quase-geóide na área de estudos, com base em diferentes estratégias para solução do PVCG. Os dados utilizados para a parte oceânica estão contidos em uma área de no mínimo 5º x 5º com centro no DVB. São provenientes de: gravimetria marinha cedidas pelo BGI (Bureau Gravimetrique Internationale); o modelo DNSC08-GRA (anomalias da gravidade free-air) devidamente complementado pelos modelos DNSC08-MSS (Mean Sea Surface), DNSC08-BAT (Altimetric derived Bathymetry) e DNSC08-MDT (Mean ocean Dynamic Topography model), todos do Danish National Space Center; o MGG EGM2008 (Earth Gravitional Model 2008 - PAVLIS et al., 2008) como validação para o modelo do DNSC08-GRA e de dados continentais; e o MDT CMDT_RIO5 (RIO; HERNANDEZ, 2004) para as reduções da gravimetria marinha convencional ao geóide/quasegeóide. Para a parte continental foram utilizados cerca de 900 dados de distúrbio da gravidade oriundos de campanhas realizadas pelo Laboratório de Referenciais e Altimetria por Satélites (LARAS) da UFPR junto ao DVB, com diversas técnicas de posicionamento GPS associadas com gravimetria, o Modelo Global do Geopotencial (MGG) EGM2008, o SRTM30plus (2009), e o Modelo Digital de Elevação (MDE) DTM2006.0 (2006). Também são avaliados para a região de estudos os dados de ondulação geoidal oriundos do programa MAPGEO2010 (IBGE, 2010) e vínculos históricos do DVB.

Abstract: The several fundamental vertical networks in the world do not form a Global Height System (GHS) because of them is referred to a particular equipotential surface of the Earth's gravity field defined by a particular value of geopotential - the so called "local geoid". Usually, each local geoid is obtained by local mean sea level (MSL) for a certain period. The materialization of the local geoid in continental areas is, in general, done by determining the so called "gravimetric geoid" by using gravity anomalies. This is a vicious procedure because gravity anomalies are referred to different vertical datums (VDs) in different epochs. Another problem is the fact of considering gravity data from one of the sub-spaces only - ocean or continent. This influences the geopotencial value in different DVs, and its shift related to the global geopotential reference value. The present work focuses on strategies for integration / data fusion from multiple sources, in both of these subspaces, in order to determine the TNMM the Brazilian Vertical Datum (BVD) and the geoid / quasi-geoid in the study area, based on different strategies for solving the PVCG. The data used for the ocean is contained in an area of at least 5 ° x 5 ° centered on BVD. They coming from: marine gravimetry provided by BGI (Bureau Internationale Gravimetrique); model DNSC08-GRA (gravity anomalies free-air) duly complemented by models DNSC08-MSS (Mean Sea Surface), DNSC08-BAT (Altimetric derived Bathymetry) and DNSC08-MDT (Mean ocean Dynamic Topography model), all of the Danish National Space Center; the MGG EGM2008 (Earth Gravitational Model 2008 - Pavlis et al., 2008) as validation for the model DNSC08-GRA and continental data; and the MDT CMDT_RIO5 (RIO; HERNANDEZ, 2004) for reductions in conventional marine gravimetry of the geoid/quasi-geoid. For the continent were used gravity disturbance in about 900 points distributed in the continental region obtained with some different GPS positioning techniques associated with gravimetry. The Global Geopotential Model (MGG) EGM2008 the SRTM30plus (2009), and Digital Elevation Model (DEM) DTM2006.0 (2006) were also used for improving local data base. The geoid undulation data from the program MAPGEO2010 (IBGE, 2010) are also evaluated for the region of study as well as historical BVD