Nome do Projeto
CALCULOS GEODÉSICOS NA WEB
Ênfase
ENSINO
Data inicial - Data final
26/10/2018 - 26/10/2019
Unidade de Origem
Área CNPq
Ciências Exatas e da Terra - Geociências - Geodésia Geométrica
Resumo
Segundo Helmert (1880) apud Torge e Müller (2012), Geodésia é a ciência da determinação da forma e das dimensões da Terra. Com o passar dos anos esta ciência se desenvolveu, abrangendo outros áreas da conhecimento, tais como o campo gravitacional terrestre e suas variações temporais.
Atualmente, a Geodésica é definida como: a ciência da determinação da forma e das dimensões da Terra e dos parâmetros dos seu campo gravitacional, com suas variações temporais (Gemael e Andrade, 2004; Torge e Müller, 2012).
A Geodésia pode ser dividida em algumas sub-áreas como: a Geodésia Física, a Celeste e a Geométrica. O presente Projeto de Ensino abrange a área específica da Geodésia Geométrica. A Geodésia Geométrica é aquela que propicia obter coordenadas - referidas a um determinado elipsoide - através de medidas de ângulo e distâncias (Gemael, 1999), servindo de apoio topográfico e cartográfico para a produção de mapas (Tuler e Saraiva, 2016) ou outros produtos de localização geográfica.
Para a localização de pontos no espaço, a Geodésia Geométrica se utiliza de Sistemas Geodésicos de Referência (SGRs). Estes sistemas, por sua vez, fazem uso de superfícies de referência, sendo que o elipsoide de revolução é a figura geométrica mais utilizada, pois é a que melhor de aproxima da forma geométrica da superfície terrestre, possuindo modelagem matemática.
Existem vários SGRs, cada um adequando-se às necessidades de cada país. São sistemas regionais, clássicos como o Córrego Alegre e o SAD 69, adotados pelo Brasil. Com o desenvolvimento tecnológico e o surgimento do posicionamento satelital dado pelo GPS e outras constelações artificiais, foi possível a adoção de sistemas de posicionamento globais, tais como o WGS 84 (da constelação americana GPS) ou o PZ-90 (da constelação russa GLONASS). Assim, um mesmo ponto geográfico pode ser localizado em qualquer um desses SGRs, sendo que a conversão entre sistemas (dentre outras possibilidades) exige que sejam feitos cálculos geodésicos.
Objetivo Geral
- Desenvolver uma ferramenta, para efetuar cálculos geodésicos na Internet, on-line, de forma didática, para alunos da UFPEL ou de outras Instituições.
Justificativa
O conhecimento sobre cálculos geodésicos são essenciais para o profissional da área de Geoprocessamento. São básicos para o entendimento das operações realizadas sobre o elipsoide de referência de qualquer SGR existente.
Estes cálculos se utilizam de formulações longas, com vários parâmetros envolvidos, sendo que a utilização de algoritmos para efetuar tais cálculos é comum. Entretanto, não é comum a disponibilização de ferramentas computacionais gratuitas e confiáveis na Internet, muito menos ferramentas com cunho pedagógico.
Desta forma, o presente projeto de ensino visa oferecer tal ferramenta.
Estes cálculos se utilizam de formulações longas, com vários parâmetros envolvidos, sendo que a utilização de algoritmos para efetuar tais cálculos é comum. Entretanto, não é comum a disponibilização de ferramentas computacionais gratuitas e confiáveis na Internet, muito menos ferramentas com cunho pedagógico.
Desta forma, o presente projeto de ensino visa oferecer tal ferramenta.
Metodologia
Os cálculos geodésicos envolvem o conhecimento de parâmetros dos elipsoides de revolução dos vários SGRs existentes. Dentre esses parâmentos tem-se os comprimentos dos semi-eixos maior e menor, o achatamento, a excentricidade, os raio de curvatura primeiro vertical, raio médio de curvatura, entre outros.
Juntamente com o conhecimento das coordenadas de um ou mais pontos, pode-se efetuar diversos cálculos tais como a conversão de coordenadas (de um SGR para outro SGR), o transporte de coordenadas, o comprimento de linhas e arcos geodésicos, reduções geodésicas, dentre outros. Métodos consagrados de cálculo de transformação de coordenadas serão usados, tais como as formas aceitas pelo IBGE, tais como a Transformação por três parâmetros e através das equações simplificadas de Molondenski.
A ferramentas a ser desenvolvida e disponibilizada na Internet, pretende realizar todos estes cálculos, explicitando passo a passo todas as etapas do cálculo matemático. Também deseja-se mostrar da forma mais didática possível, mediante figuras e/ou gráficos, o que foi calculado, seja um comprimento de arco, seja a diferença entre os elipsoides envolvidos em uma transformação de coordenadas, entre outras várias possibilidades.
Será criado um pequeno banco de dados com os parâmetros matemáticos dos elipsoides de revolução utilizados em vários SGRs no mundo todo. Esta ferramenta será desenvolvida através de uma ou mais linguagens de programação, escolhidas de modo se realize os cálculos e possibilite a criação da(s) ilustração(ões) necessária(s) à melhor compreensão didática do cálculo realizado.
A programação será desenvolvida pelo(s) aluno(s), sob supervisão dos professores envolvidos no projeto. As funcionalidades do software desenvolvido serão testadas por alunos voluntários do curso de Geoprocessamento ou de áreas afins, visando melhorar sua interface e desempenho.
Juntamente com o conhecimento das coordenadas de um ou mais pontos, pode-se efetuar diversos cálculos tais como a conversão de coordenadas (de um SGR para outro SGR), o transporte de coordenadas, o comprimento de linhas e arcos geodésicos, reduções geodésicas, dentre outros. Métodos consagrados de cálculo de transformação de coordenadas serão usados, tais como as formas aceitas pelo IBGE, tais como a Transformação por três parâmetros e através das equações simplificadas de Molondenski.
A ferramentas a ser desenvolvida e disponibilizada na Internet, pretende realizar todos estes cálculos, explicitando passo a passo todas as etapas do cálculo matemático. Também deseja-se mostrar da forma mais didática possível, mediante figuras e/ou gráficos, o que foi calculado, seja um comprimento de arco, seja a diferença entre os elipsoides envolvidos em uma transformação de coordenadas, entre outras várias possibilidades.
Será criado um pequeno banco de dados com os parâmetros matemáticos dos elipsoides de revolução utilizados em vários SGRs no mundo todo. Esta ferramenta será desenvolvida através de uma ou mais linguagens de programação, escolhidas de modo se realize os cálculos e possibilite a criação da(s) ilustração(ões) necessária(s) à melhor compreensão didática do cálculo realizado.
A programação será desenvolvida pelo(s) aluno(s), sob supervisão dos professores envolvidos no projeto. As funcionalidades do software desenvolvido serão testadas por alunos voluntários do curso de Geoprocessamento ou de áreas afins, visando melhorar sua interface e desempenho.
Resultados Esperados
Espera-se que este projeto de ensino:
- incentive os alunos, participantes deste projeto ou não, na busca de conhecimento na área de cálculos geodésicos.
- disponibilize uma ferramenta didática aos alunos desta área de ensino (Geodésia), sejam eles da UFPel ou de outras instituições de ensino.
- ajude na divulgação do Curso de Tecnologia em Geoprocessamento da UFPel, haja visto a disponibilização da ferramenta - objeto do projeto de ensino - na rede mundial de computadores.
- incentive os alunos, participantes deste projeto ou não, na busca de conhecimento na área de cálculos geodésicos.
- disponibilize uma ferramenta didática aos alunos desta área de ensino (Geodésia), sejam eles da UFPel ou de outras instituições de ensino.
- ajude na divulgação do Curso de Tecnologia em Geoprocessamento da UFPel, haja visto a disponibilização da ferramenta - objeto do projeto de ensino - na rede mundial de computadores.
Equipe do Projeto
| Nome | CH Semanal | Data inicial | Data final |
|---|---|---|---|
| DANIEL BAPTISTA DE MEDEIROS | 8 | 26/10/2018 | 26/10/2019 |
| DANIEL MUNARI VILCHEZ PALOMINO | 2 | 26/10/2018 | 26/10/2019 |
| FELIPE MARTINS MARQUES DA SILVA | 5 | 26/10/2018 | 26/10/2019 |
| WESLEY DA SILVA FERREIRA | 4 | 18/12/2018 | 26/10/2019 |