Sistemas de Referência Europeus:

1. III Congresso Nacional de Cartografia e Geodesia Aveiro 2002 Sistemas de Referência Europeus: ETRS89 e EVRS Helena Cristina Ribeiro, Eng.ª. Geógrafo, IGP Jorge Teixeira Pinto, Eng.º. Geógrafo, IGP

2. Sistemas Precursores • Anecessidade de dotara Europa de um sistema geodésicode referência único para todo o espaço Europeu não é de hoje. • Alguns projectos precursores: • Comissão Geodésica do Báltico (entre guerras); • European Datum 1950, ED50. Pós-guerra. Ainda hoje utilizado; • Retrig: European Datum 1979, ED79; • Retrig: European Datum 1987, ED87 (consagrado em Lisboa).

3. Sistemas Precursores • Algumas características desses Sistemas: • Clássicos 2D (planimetria); • Redes Nacionais formando blocos estanques; • Ajustamento dos Blocos Nacionais por blocos de Helmert; • Problemas de escala e de orientação de difícil modelação; • Datum excêntrico: primeiro em Potsdam, depois em Munique; • Ondulações do Geóide e desvios da vertical elevados nos extremos da rede (Portugal, p.ex.)

4. Sistemas Precursores • A par da necessidade de construir um sistema único para a “superfície” Europeia, a unificação da altimetria foi/é também uma preocupação maior. • A Unified European Leveling Network, UELN, desempenhou um papel pioneiro na tentativa de: • sistematizar a informação altimétrica disponibilizada por cada país membro; • promover mais, e melhores, ligações fronteiriças das redes nacionais.

5. CIO Greenwich Sistemas Convencionais Terrestres • As técnicas espaciais como o VLBI, SLR e LLR, mais o GPS e similares (GLONASS) permitem no início dos anos setenta estabelecer os primeiros Sistemas Convencionais Terrestres. • Algumas características dos CTS: • Globais; • Geocêntricos; • Relação com os CIS (Sistemas Convencionais Inerciais) bem estabelecida.

6. WGS84 e NAVSTAR/GPS • O Defense Mapping Agency, DMA, dos EUA estabelece em 1984 um CTS para referenciar os satélites GPS. É o World Geodetic System 1984. • O WGS84 sucede ao WGS72 que estava ligado aos satélites do sistema Transit. • O segmento de Controlo do sistema NAVSTAR/GPS assenta numa Rede de Estações Permanentes estrategicamente situadas ao longo do Globo (ao longo do Equador).

7. IGS • O International GPS Service promove o estabelecimento de uma rede mundial de Estações Permanentes civil; • Promove o cálculo de órbitas de precisão; • Promove, conjuntamente com o IERS, a criação dos International Terrestrial Reference Frame; • Promove o cálculo das coordenadas XYZ+velocidade dessas estações nesse Referencial.

8. Estações IGS Cobertura do Globo

9. NUVEL • As EP situam-se na crosta. A crosta terrestre está fragmentada em placas. As placas movem-se. As EP mudam de coordenadas ao longo do tempo. • Os NUVEL são modelos de tectónica de placas que permitem estabelecer velocidades para as placas. • As observações nas EP contribuem para melhorar o conhecimento das Placas e dos seus Movimentos.

10. Placas e Movimento de Placas

11. EUREF • A EUREF, European Reference Frame, é uma sub-comissão para a Europa da comissão X da AIG, que sucedeu em 1987 à Retrig. • O objectivo da Euref é o estabelecimento e manutenção de um referencial Europeu, usando: • uma rede de estações GPS permanentes - EPN • uma rede Geodésica Europeia de alta precisão, composta por estações de referência resultantes de várias campanhas GPS. • A determinação da rede Vertical Europeia (UELN-Unified European Levelling Network/EVS-European Vertical System) e sua integração na EUVN (European Vertical GPS Reference Network)

12. ETRS89 • Em 1989 a EUREF promoveu uma campanha Europeia de Observação GPS, simultânea, por toda a Europa. • Em Portugal estacionaram-se dois Vértices Geodésicos de 1ª Ordem da RGN: O Poldra e o Caramulo. • Em 1989 muitos dos países Europeus não dispunham ainda de EP. Era o caso de Portugal. • O país fica assim, mal, ligado ao ETRS89. Mas afinal o que é o ETRS89 ?

13. EUROPEAN TERRESTRIAL REFERENCE SYSTEM 89 (ETRS89) • Definition: • The IAG Subcommision for the European Reference Frame (EUREF), following its Resolution 1 adopted in Firenze meeting in 1990, recommends that the terrestrial reference system to be adopted by EUREF will be coincident with ITRS at the epoch 1989.0 and fixed to the stable part of the Eurasian Plate. It will be named European Terrestrial Reference System 89 (ETRS89). O ETRS89 é fixo no Tempo.

14. EUROPEAN TERRESTRIAL REFERENCE SYSTEM 89 (ETRS89) • Realization • Following its definition, ETRS89 could be realised through several ways, and specifically: • using ITRS realisations: for each frame labelled ITRFyy a corresponding frame in ETRS89 can be computed and labelled ETRFyy.The following ETRF solutions are presently available: • ETRF89 ; ETRF90; ETRF91; ETRF92; ETRF93; ETRF94; ETRF96 • ETRF97; ETRF2000 • positioning with GPS measurements of a campaign or permanent stations: using recent ITRFyy station coordinates and IGS precise ephemerides following the procedure described in (Boucher and Altamimi, 2001): Postscript version, PDF version.

15. ETRS89 em Portugal • Poldra e Caramulo são insuficientes para: • Garantir uma boa ligação ao ETRS89; • Permitir uma boa articulação - cálculo de parâmetros de transformação- com os sistemas Geodésicos Nacionais: o Datum Lisboa e o Datum 1973. • Em 1995 lançou-se a campanha IBERIA95 para adensar a rede geocêntrica portuguesa e melhorar a sua precisão.

16. IBERIA95 • Objectivos: • adensar a rede Ibérica de estações ETRS89; • homogeneizar as redes Portuguesa e Espanhola; • melhorar a precisão das coordenadas; • melhorar a ligação aos sistemas nacionais clássicos (para Espanha e para Portugal) • Dois anos depois desta campanha a DS de Geodesia do ex-IPCC envolveu-se numa outra grande campanha internacional, esta a nível Europeu: a EUVN97

17. EUVN97 • Objectivos do European Vertical Network 1997: • Estabelecer relações fiáveis nos nós fronteiriços e junto aos marégrafos entre a altimetria clássica e a Elipsoidal ETRS89; • Melhorar a precisão das coordenadas a obter; • Incrementar o nº de estações Nacionais com coordenadas fiáveis em ETRS89.

18. Materialização do ETRS89 em Portugal • As campanhas atrás referidas(1989; IBERIA95 e EUVN97) permitiram obter um conjunto de estações nacionais com coordenadas ETRS89 fiáveis, formando o Referencial Nacional ETRS89 de Ordem Zero

19. Materializaçãodo ETRS89 em Portugal (2) • A DS de Geodesia do ex-IPCC observou nos anos de 1997 e 1998 toda a rede de 1ª Ordem da RGN com GPS. • Em 1999 ajustou-se toda essa Rede, incluindo as EP então existentes em ITRF96 • Em 2000/2001 recalcularam-se todos os vectores GPS e ajustou-se toda a Rede de 1ª Ordem em ETRS89

20. Ajustamento da Rede de 1ª Ordem emETRS89 Precisão: Planimétrica= 3 cm Altimétrica= 3 cm

21. Parâmetros de TransformaçãoBursa-Wolf ETRS89  Data Locais unidade:metros, segundos de arco e ppm

22. European Vertical Reference System (EVRS) As altitudes associadas ao ETRS89, sistema (quasi) Geocêntrico são Altitudes Elipsóidais Que fazer com os diversos Sistemas de Altitudes OrtométricaseNormaisde cada País Europeu? • Conceber um Sistema Altimétrico único e válido para toda a Europa; • Calcular parâmetros de transformação desse Sistema para cada Sistema Nacional.

23. EVRS • Altitudes mais utilizadas na Europa: • Ortométricas (Portugal, Espanha,Suiça...) • Normais (França,Alemanha,... • Normais-Ortométricas(Austria,Noruega,…)

24. European Vertical Reference System (EVRS) • Caracterização • Datum:”Normaal Amsterdams Peil” (NAP) • “gravity potencial differences with respect to NAP or equivalent normal heights” O EVRS é obtido pelos valores Geopotenciais e as altitudes normais dos pontos nodais das redes EUVN+UELN95/98 em relação ao NAP com a designação EVRF2000. Porquê Altitudes Normais e nãoOrtométricas?

25. European Vertical Reference System (EVRS) Altitudes Normais, N, e Ortométricas, H C - cota geopotencial; g’ - gravidade média (estimada) entre o ponto no terreno e o geóide; g’ - gravidade média (calculada) entre o ponto P’ da vertical de P com potencial Normal igual ao Potencial de P, e o elipsóide equipotencial; teórica, entra com latitudes em ETRS89 N=C/g’ H = C/g’(H=C/g+0,0424H)

26. European Vertical Reference System (EVRS) Altitudes Normais (Molodensky) Prós: • não se assume uma densidade para o terreno abaixo de nós para estimar o valor médio de g. • O valor médio de g é calculado por aplicação de fórmulas rigorosas. Contras: • em certas situações a Altitude Normal pode afastar-se significativamente da Ortométrica.

27. EVRS Diferenças entre o EVRF2000 e os Sistema Nacionais. Unidades: cm

28. Conclusões • Actualmente, temos a rede de 1ª ordem, e 40% da rede de 2ª Ordem observada com GPS e com coordenadas ETRS89, permitindo uma fácil integração da nossa rede com as congéneres Europeias. • Temos 3 EP GPS pertencentes à Rede Euref • 1 Estação IGS (Ponta Delgada) • A nível do EVRS, ainda não temos as altitudes Normais calculadas. Os pontos de ligação são os 5 pontos da rede EUVN.