Avaliação da performance de diferentes receptores GNSS no monitoramento do nível d’água : estudo de caso em Antonina - Pr

Abstract

Resumo : Os primeiros monitoramentos de massas d'água com plataformas flutuantes datam do começo do século XX. Neste âmbito, o emprego de sistemas de posicionamento global por satélites trouxe diversas vantagens, como a cobertura global, agilidade na aquisição de dados, possibilidade de rastreio contínuo, e independência de condições climáticas. O custo para se realizar tais monitoramentos com GNSS também pôde ser reduzido, com a utilização de sensores e plataformas de baixo custo, assim como o emprego de softwares livres para processamento de dados. Neste trabalho, foi realizada uma coleta de dados com a plataforma flutuante PEN-01, lançada em campo de prova, equipada com dois receptores GNSS de baixo custo (Garmin GPS 72 e U-blox NEO-6M) junto a dois receptores de alta precisão (Leica 1200 e Topcon Hyper SR). A partir dos dados de altitude elipsoidal da plataforma flutuante, buscou-se a determinação da variação do nível d’água na região do Trapiche Municipal de Antonina/PR para cada receptor. Sobre o trapich e, foram instalados os pares homólogos dos receptores presentes na PEN-01, junto a um terceiro de baixo custo (Navilock NL-602U). Os receptores de alta precisão instalados no trapiche foram utilizados como estações base para os homólogos na plataforma flutuante, com objetivo de se obter uma coordenada altimétrica precisa para o trapiche, utilizada como referência para as altitudes instantâneas obtidas com os receptores de baixo custo. Uma estrutura de PVC com uma trena nela fixada foi instalada na estrutura do trapiche para leitura visual da variação do nível d’água e, junto à predição de maré para a região, forneceram um parâmetro inicial para o fenômeno estudado. Dessa forma, pôde-se avaliar o desempenho dos receptores instalados tanto no trapiche, quanto na plataforma flutuante, considerando que o receptor Leica obteve os resultados de mais confiabilidade para ambos os casos. Observou-se que, após filtragem dos dados e remoção de outliers, os receptores de baixo custo não apresentaram precisão suficiente para o monitoramento da variação do nível d’água, porém em modo estático, no trapiche, apresentaram baixa discrepância do valor de altitude elipsoidal em relação aos valores de referência, e desvio padrão inferior à precisão nominal indicada pelos fabricantes.

Abstract: The first examples of water masses using floating platforms date from the beginning of the 20th Century. On this behalf, the employment of Global Navigation Satellite Systems has brought several advantages, such as global coverage, data acquisition agility, possibility of continuous tracking and independence of climatic conditions. The cost of such monitoring can be reduced with the use of low-cost platforms, and the use of free software for data processing. In the present paper, the data was collected using the floating platform PEN-01, deployed in the test field, equipped with two low-cost GNSS sensors (Garmin GPS 72 e U-blox NEO-6M), along with two high-accuracy sensors (Leica 1200 e Topcon Hyper SR). From the ellipsoidal height data obtained from the floating platform equipments, the variation of water level on the Municipal Pier of Antonina/Pr region was determined. On the Pier, homologous pairs of the platform equipments were set, serving as reference for the precise ellipsoidal height, to compare the instantaneous coordinates obtained with the low-cost sensors. A PVC pipe combined with a topographic measurement tape was fixed to the Pier column structures for visual readings of the water level, along with the tide prediction for the region, served as inicial reference for the analyzed phenomena. Thus, it was possible to evaluate the performance of the sensors installed on both stations, considering the Leica 1200’s as the best performance. After filtering and removing outliers from the data, it was observed the low-cost sensors weren’t able to determine water level variation with viable accuracy, however in static mode, the filtered low-cost results were able to achieve less discrepancy with the ellipsoidal height determined by the Leica sensor, and also lower standard deviation than what was predicted by the manufacturer.