Efemérides: como baixar e utilizar no seu dia a dia
O que são efemérides? Para que servem? Quais os diferentes tipos de efemérides existentes? Quando utilizar cada um dos diferentes tipos e quanto tempo é necessário esperar para isso?
Estas são algumas dúvidas comuns dos profissionais que estão começando a trabalhar com o posicionamento pelo GNSS.
Por causa disso, eu decidi escrever este artigo. Leia o mesmo atentamente porque aqui você encontrará simplesmente tudo que precisa aprender sobre dados efêmeros.
Em sua essência, as efemérides nada mais são do que:
“Dados que informam as órbitas dos satélites e a precisão dos relógios dos mesmos!“
Existem maneiras distintas de se obter tais informações, sendo que quanto maior for a precisão almejada para as coordenadas dos satélites, mais tempo se faz necessário esperar.
Veja os diferentes tipos de efemérides existentes e suas características.
Efemérides transmitidas
Também conhecidas como efemérides radiodifundidas, consistem em um conjunto de 16 a 20 elementos que definem a trajetória elipsoidal de cada satélite.
Os mesmos as enviam no bloco 2 da mensagem de navegação, sendo que as efemérides transmitidas são capazes de determinar a posição do satélite que as envia.
Além disso, na mensagem de navegação também são adicionadas informações a respeito:
- Do estado de conservação do satélite;
- Da sincronização de tempo;
- De retardos atmosféricos.
Também é fornecido o almanaque, que possibilita posicionar toda a constelação. Isso mesmo que o receptor consiga receber dados somente de um único satélite.
O almanaque se atualiza a cada 6 meses, porém, a precisão é tão baixa que permite ao receptor saber, preste atenção: “Apenas a posição aproximada de cada satélite com o qual não tem visão direta.“
A partir dos dados informados pelo almanaque o receptor irá calcular a posição do satélite em determinado instante.
Porém, como disse, o almanaque serve somente para que no momento que o receptor seja ligado tenha a informação da posição aproximada dos diferentes satélites em órbita.
Com isso o receptor identificará quais satélites devem estar visíveis, conseguindo rastrear os dados dos mesmos mais rapidamente.
Ou seja, o almanaque não possibilita o cálculo das coordenadas dos diferentes satélites em órbita.
As efemérides transmitidas por sua vez, embora possibilitem o cálculo das órbitas dos satélites, possibilitam uma precisão posicional de 1 metro e seus relógios uma precisão de 5 nanosegundos.
Na prática, isso significa que as efemérides transmitidas acabam sendo as menos precisas, não podendo ser utilizadas na topografia e no georreferenciamento.
Porém, as mesmas são muito úteis em outros serviços que não exigem tanta acurácia posicional, justamente por serem as únicas transmitidas em tempo real.
Na realidade, perceba que devido as suas características, as efemérides transmitidas são ótimas para aplicações que requerem um posicionamento instantâneo e não requerem dados tão acurados.
Isso é uma característica do posicionamento pelo GNSS. Por exemplo, o comprimento C/A não possibilita uma acurácia tão boa, porém, possibilita o cálculo de uma posição aproximada em tempo real, justamente pelo fato de utilizar as efemérides transmitidas.
O segmento que calcula as efemérides transmitidas e envia as mesmas para os satélites através de uma série de antenas terrestres é o segmento de controle.
Todos os outros tipos de efemérides são calculadas pelo segmento terrestre de rastreamento independente que define a posição dos satélites através das coordenadas dos mesmos em instantes determinados.
Exemplo de título de arquivo contendo as efemérides transmitidas:
IGNE0460.15N
IGNE – Caracteres que identificam a estação.
046 – Dia do ano (001 a 366)
0 – Hora do dia
.15N – Ano 2015, GPS-NAVSTAR – 15G ano 2015 GLONASS
Efemérides ultrarrápidas, previstas
As precisões variam, porém chegam a alcançar 5 cm nas órbitas dos satélites e 3 nanosegundos nos relógios dos satélites.
Exemplo de título de arquivo contendo as efemérides ultrarrápidas previstas:
cod18320.EPH_5D
COD – Código GPS + GLONASS
1832 – Semana GPS que começa em 01/01/1980
0 – Dia da semana GPS
.EPH_P – Engloba as 24 horas do dia.
Efemérides ultrarrápidas, observadas
Cada uma das mesmas possui informações de 48 horas, sendo 24 horas anteriores a publicação e 24 horas posteriores a publicação. O tempo de demora para a publicação é entre 3 e 9 horas.
Exemplo de título de arquivo contendo as efemérides ultrarrápidas combinadas:
igu18320_00.sp3
igu – Efemérides ultrarrápidas da IGS, somente GPS.
1832 – Semana GPS que começa em 01/01/1980
0 – Dia da semana
_00 – Hora de começo das 48 horas.
sp3 – Precisão padrão versão 3.
Efemérides rápidas
Publicadas pela IGS entre 17 e 41 horas após a passagem do satélite, todos os dias, as 17 horas UTC (Tempo universal Coordenado).
A previsão das órbitas dos satélites é de 2,5 cm e a precisão dos relógios e das estações de controle é de 75 picosegundos.
Exemplo de título de arquivo contendo as efemérides rápidas:
igr18320.sp3
igr – Efemérides rápidas da IGS, somente GPS.
1832 – Semana GPS que começa em 01/01/1980
0 – Dia da semana (Domingo = 0, segunda =1, terça = 2…sábado=6)
_00 – Hora de começo das 48 horas.
sp3 – Precisão padrão versão 3
Perceba que 2,5 cm é abaixo do que a legislação exige para processos de georreferenciamento.
Ou seja, posições calculadas com a utilização das efemérides rápidas podem ser utilizadas no georreferenciamento de Imóveis Rurais.
Efemérides finais
O IGS publica as efemérides finais entre 12 e 18 dias após a observação, todas as quinta-feiras.
Isso significa que para utilizar as efemérides finais você precisa esperar a primeira quinta-feira, 12 a 18 dias após a realização do levantamento dos dados.
Exemplo de título de arquivo contendo as efemérides finais:
igs18231.sp3
igs – Efemérides finais do IGS, somente GPS.
1823 – Semana GPS que começa em 01/01/1980
1 – Dia da semana (Domingo = 0, segunda =1, terça = 2…sábado=6)
_00 – Hora de começo das 48 horas.
sp3 – Precisão padrão versão 3
Principais instituições que calculam e difundem os dados Efêmeros
Efemérides – International GNSS Service (IGS)
A IGS é uma instituição sem fins lucrativos formada por mais de 200 agências de todo o mundo que contribuem recursos e dados de estações GPS e GLONASS com a finalidade de obter produtos GPS e GLONASS precisos.
A própria IGS na descrição presente em seu site traz o seguinte texto:
“A IGS está comprometido em proporcionar dados e produtos de máxima qualidade como padrão para a navegação por satélite em apoio a investigações cientificas da terra, aplicações multidisciplinares e educacionais.”
A mesma é considerada a comunidade civil internacional de máxima precisão GNSS.
Estações IGS pelo mundo
As estações IGS fornecem rastreamento contínuo usando receptores de alta precisão e possuem instalações de transmissão de dados permitindo uma transmissão de dados rápida (minimamente: diária) para os data centers.
Os dados da estação são arquivados e distribuídos pelos Data Centers da IGS, sendo que a disponibilidade dos dados de mapas foi terceirizada para o CDDIS (Sistema de Informação de Dados de Dinâmica de Crustal).
Segue uma lista com as principais instituições que calculam e difundem dados GNSS como:
- Efemérides;
- Correções dos relógios dos satélites;
- Coordenadas das estações de seguimento e;
- Parâmetros atmosféricos.
A maioria destas agências são centros de análises que fazem parte do IGS.
- Center For Orbit Determination in Europe (CODE)
- Korea Astronomy and Space Science Intitute (KASI)
- Crustal Dynamics Data Information System (CDDIS)
- Scripps Orbit and Permanent Array Center (SOPAC)
- Institute National de I’Information Geographique et Forstière (IGN)
- Australian Government Geoscience Australiana (AUSLIG) GNSS Data center (GDC)
- Hartebeesthoek Radio Astronomy Observatory (HRAO)
- Mission Control Centre (MCC)
Download de dados IGS
A IGS tem décadas de dados arquivados que podem ser acessados via ftp. Veja na lista abaixo os diferentes dados disponibilizados.
- Efemérides de Satélite GPS / Relógios de Satélite e de Estação;
- Efemérides de satélite GLONASS;
- Coordenadas Geocêntricas de Estações de Rastreamento IGS;
- Rotação da Terra;
- Parâmetros Atmosféricos.
Você poderá acessar mais informações referentes aos tipos de dados, precisão, latência, atualizações e intervalo de amostragem no segunte link:
Baixando os dados efémeros
Devido a facilidade de uso, o site GNSS calendar é o meio amplamente utilizado pelos profissionais para baixar dados efemêros.
Para baixar os mesmos os dados efêmeros a partir do site GNSS Calendar é só você acessar o link:
Os dados disponibilizados pelo GNSS Calendar são:
- GPS Final Orbits (IGS) – Órbitas finais do GPS (IGS);
- GlONASS Final Orbits (CDDIS) – Órbitas Finais Glonass (CDDIS);
- BRDC GPS Broadcast Orbits (BRDC) – Órbitas de radiodifusão GPS BRDC (BRDC);
- IGSCB Clock file 30 s (IGS) – Arquivo IGSCB Clock 30 s (IGS);
- AIUB ION file – Arquivo AIUB ION (ionosfera);
- AIUB SNX file;
- SNX file for Week – Arquivo SNX para a semana;
- P1C1 DCB;
- P1P2 DCB.
Lembre-se que conforme eu informei nos tópicos anteriores, após ir a campo você precisa esperar o tempo necessário até que os dados efêmeros sejam disponibilizadas pelos diferentes órgãos.
Arquivos úteis adicionais fornecidos pelo site GNSS calendar
- Arquivo Antex IGS08;
- Arquivo do tipo receptor;
- Conversor Rinex entre versões rinex;
- gLAB – Software livre para processar e analisar dados GNSS.
Para fazer o download destes arquivos, do conversor e do software é só acessar o site GNSS calendar e rodar o mesmo até o final, na seção arquivos úteis adicionais.
Porém, faz algumas semanas que o site GNSS calendar está apresentando problemas. Diante disso, muitos profissionais não sabem como fazer para baixar dados efemêros.
Vamos ver como fazer isso.
Baixar dados efêmeros – uma alternativa ao site GNSS Calendar
Uma alternativa ao site GNSS calendar é baixar as efemérides através do site CDDIS.
Nesta página tem todos os detalhes:
https://cddis.nasa.gov/Data_and…/GNSS/orbit_products.html
Porém, o processo é um pouco mais complexo do que baixar através do GNSS Calendar. Isso porque você precisará navegar através da árvore e encontrar os dados do dia de interesse.
Detalhe, os dados estão no tempo GPS. Ou seja, o primeiro passo é identificar a qual dia GPS o dia de interesse corresponde.
Você pode fazer isso através da ferramenta GPS time Calculator, no link:
https://www.labsat.co.uk/index.php/en/gps-time-calculator
Você também precisará interpetrar o código do arquivo, pois o mesmo possui uma nomenclatura especifica. O vídeo do link abaixo mostra como proceder:
Como utilizar os dados efêmeros
A maneira como você deve proceder para utilizar os dados efêmeros varia de software para software.
Alguns softwares, como o GTR processor, por exemplo, buscam, baixam e utilizam automaticamente os dados efêmeros, sendo que você deve apenas ter o cuidado de esperar o tempo necessário para que as efemérides estejam disponíveis.
Isso porque o mesmo busca e utiliza as últimas efemérides disponíveis.
Já outros softwares, como o Topcon Tools, por exemplo, exigem que você acesse o site GNSS calendar, baixe e importe as efemérides para o mesmo.
Para importar as mesmas para um projeto do topcon tools, uma vez que você esteja com os dados baixados é só arrastar e soltar os arquivos das efemérides dentro do projeto.
Ao fazer isso na parte inferior do topcon tools, na guia “obs GPS”, o status do campo “Órbita” irá mudar de “radio difusão para preciso.
Vídeo a respeito do assunto.
É isso por este artigo. Gratidão por você ter lido o mesmo. 🙏
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