Potencialidade do uso, para aplicações geodésicas, de levantamentos aero geofísicos nos estados do Pará e Amapá

Abstract

Resumo: Em sua Resolução 1/2015 a Associação Internacional de Geodesia (IAG, do inglês International Association of Geodesy), no intuito de prover a infraestrutura geodésica necessária para monitorar o Sistema Terra, orienta o estabelecimento de um Sistema Vertical de Referência Global (SVRG) definido e realizado no espaço do campo da gravidade com base no geopotencial. No Brasil, a nova realização da Rede Vertical de Referência do Brasil (RVRB), em 2018, incorporou os dados gravimétricos sobre as linhas de nivelamento geométrico. Assim, suas coordenadas primárias passaram a ser números geopotenciais, parte referida ao Datum Vertical de Imbituba (DVB-I), parte referida ao Datum Vertical de Santana (DVB-S). De forma complementar ao processo de modernização necessita-se a conexão física dos dois segmentos da rede e referenciá-los ao International Height Reference System (IHRS). Porém, a RVRB apresenta ainda limitações técnicas como: distribuição espacial heterogênea; existência de ramais inviabilizando seu ajustamento integral; e observações gravimétricas associadas às linhas de nivelamento insuficientes. Devido à dificuldade de acesso na área de conexão dos segmentos da RVRB, torna-se necessário buscar alternativas para a medição ou predição de valores da gravidade. Nesse contexto, a aerogravimetria, adequadamente realizada, permite a obtenção de dados gravimétricos compatíveis aos requisitos de precisão, resolução e distribuição espacial necessários à Geodesia. Nos países desenvolvidos, a aerogravimetria já possui o seu uso consolidado por permitir a obtenção de um conjunto de dados gravimétricos com alta resolução espacial, distribuídos de forma homogênea e sem apresentar limitações para a execução de medições em áreas inacessíveis, sendo fundamental para a integração das Redes Verticais Nacionais a um SVRG. Esta pesquisa irá verificar potencialidades do uso geodésico de funcionais gravimétricas e valores de gravidade observada ao longo das faixas de voo obtidas por Levantamento Aerogeofísico realizado nos Estados do Amapá e Pará e disponibilizados ao Laboratório de Referenciais Geodésicos e Altimetria por Satélites (LARAS), em vista dos trabalhos conjuntos com o Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE), relativos à modernização da RVRB. Para tanto, através de uma metodologia específica utilizando: valores de gravidade observada na altura de voo; valores de altitudes provenientes de um Modelo Digital de Altitudes (MDA) e funcionais obtidas de um Modelo Global do Geopotencial (MGG) foram realizadas as reduções dos valores da gravidade para superfície física. Anomalias ar livre e de Bouguer foram calculadas e comparadas com as disponibilizadas no banco de dados do levantamento contratado. Concluiu-se que as anomalias disponibilizadas não são adequadas para aplicações geodésicas, por haverem sido calculadas a partir de altitudes elipsoidais. As funcionais calculadas com especificações geodésicas no presente trabalho, a partir das altitudes advindas do MDA, superam estas deficiências. Posteriormente, os valores de gravidade reduzidos para a Superfície Física foram interpolados, através dos softwares PREDGRAV e GEOGRID, para Pontos de Controle compostos por Estações Gravimétricas, pertencentes a Rede Gravimétrica do IBGE. Dos testes conduzidos para a Região de Estudos, concluiu-se que, após a execução das devidas compatibilizações, é viável utilizar os valores de gravidade observada, ao longo das faixas de voo, para aplicações geodésicas. Palavras-chave: Geopotencial 1. Gravimetria 2. Aerogravimetria 3. Interpolação/Predição gravimétrica 4.

Abstract: In its Resolution 1/2015, the International Association of Geodesy (IAG) in order to provide the necessary geodetic infrastructure to monitor the Earth System guides the establishment of an International Height Reference System defined and realized in the geopotential space. In Brazil, the new realization of the Brazilian Vertical Reference Network (RVRB) in 2018 incorporated the gravimetric data on the geometric leveling lines. Thus, their primary coordinates became geopotential numbers, part referred to Imbituba Vertical Datum (DVB-I), part referred to Santana Vertical Datum (DVB-S). Complementary to the modernization process, it is necessary to do the physical connection of the two network segments and refer them to the International Height Reference System (IHRS). However, RVRB still has technical limitations such as: heterogeneous spatial distribution; existence of extensions making their integral adjustment unfeasible; and insufficient gravimetric observations associated with leveling lines. Due to the difficulty of access in the RVRB segment connection area, it is necessary to look for alternatives for measuring or predicting gravity values. In this context, properly performed, airborne gravimetry allows the obtaining of gravimetric data compatible with the precision, resolution and spatial distribution requirements necessary for geodesy. In developed countries, airborne gravimetry is already well established because it allows the obtaining of a gravimetric data set with high spatial resolution, homogeneous distribution and without limitations for performing measurements in inaccessible areas. Airborne Gravimetry allows the elaboration of local geoids and the integration of National Vertical Networks into an International Height Reference System. This research will verify potentialities of the geodetic use of gravimetric functionalities and gravity values observed along the flight ranges obtained by an airborne geophysical survey conducted in the States of Amapá and Pará and made available to the Laboratory of Geodetic Reference and Satellite Altimetry (LARAS), in view of the joint work with the Brazilian Institute of Geography and Statistics (IBGE), regarding the modernization of RVRB. Therefore, through a specific methodology using: observed gravity values at flight height; altitude values from a Digital Elevation Model (DEM) and functional values obtained from a Global Geopotential Model (GGM), the gravity values were reduced to the earth surface. Free air and Bouguer anomalies have been calculated and compared with those available in the contracted survey database. t was concluded that the available anomalies are not suitable for geodetic applications, as they were calculated from ellipsoidal altitudes. The functional ones calculated with geodetic specifications in the present work, based on the MDA altitudes, overcome these deficiencies. Subsequently, the reduced earth surface gravity values were interpolated, through the software PREDGRAV and GEOGRID, for Control Points composed by Gravimetric Stations, belonging to the IBGE Gravimetric Network. From the tests conducted for the Study Region, it was concluded that, after the appropriate compatibilities, it is feasible to use the observed gravity values over the flight ranges for geodetic applications. Keywords: Geopotential 1. Gravim.