O posicionamento de pontos, com o sistema GPS, tornou-se uma ferramenta importante, aplicável nas mais diferentes áreas do conhecimento. No entanto, em algumas situações, a exigência de elevadas precisões trouxe a inconveniência de um custo elevado na aquisição de receptores de dupla freqüência. Mesmo com os avanços tecnológicos, a ionosfera é uma das fontes de erro que mais afetam o posicionamento de pontos. Para os usuários que possuem equipamentos de dupla freqüência, este erro é modelado com grande eficiência através do processamento de dados com solução iono free. No Brasil, a maioria dos usuários possui equipamentos que captam informações apenas do código C/A e/ou código C/A e portadora L1. Neste caso faz-se uso de alguns modelos, como, por exemplo, o de Klobuchar, com redução do erro nos posicionamentos absolutos de, aproximadamente, 50%. Nos posicionamentos relativos, com bases superiores a 20 Km, a utilização deste modelo não é a mais indicada. Neste contexto, este trabalho consiste no desenvolvimento de um método que possibilite modelar o atraso ionosférico através de um polinômio do segundo grau, baseado no ajustamento seqüencial de observações. As informações necessárias para esta modelagem são advindas das estações GPS da Rede Brasileira de Monitoramento Contínuo. Isto possibilita...

Após a desativação da técnica SA, a ionosfera tornou-se a principal fonte de erro no posicionamento com GPS. O erro associado à ionosfera é diretamente proporcional ao conteúdo total de elétrons (TEC – Total Electron Content) presente ao longo do caminho da trajetória percorrida pelo sinal na ionosfera e inversamente proporcional ao quadrado da freqüência do sinal. O TEC, e conseqüentemente o erro devido à ionosfera, variam no tempo e no espaço e é influenciado por diversas variáveis, tais como: ciclo solar, época do ano, hora do dia, localização geográfica, atividade geomagnética, entre outros. A região brasileira é um dos locais que apresenta os maiores valores e variações espaciais do TEC e onde estão presentes diversas particularidades da ionosfera, tais como, a anomalia equatorial e o efeito da cintilação ionosférica. Desta forma, é importante a realização de pesquisas que visam estudar o comportamento do TEC, e conseqüentemente do erro devido à ionosfera no Brasil, que é um trabalho complexo devido aos diversos fatores que influenciam a variação do TEC, além das particularidades presentes na região brasileira. Estudos desta natureza podem auxiliar a comunidade geodésica brasileira, e demais usuários do GPS...

A ionosfera é uma das principais fontes de erro sistemático das observáveis GPS (Global Positioning System - Sistema de Posicionamento Global), pois, por ser um meio dispersivo, ela afeta a propagação de ondas eletromagnéticas, fazendo com que a modulação e a fase das ondas portadoras transmitidas pelos satélites GPS sofram, respectivamente, um retardo e um avanço, o que, por sua vez, provoca um erro na distância medida entre o satélite e o receptor. Esse erro é inversamente proporcional ao quadrado da freqüência do sinal e diretamente proporcional ao TEC (Total Electron Content - Conteúdo Total de Elétrons), ou seja, à densidade de elétrons presentes na ionosfera ao longo do caminho entre o satélite e a antena receptora. O TEC sofre variações regulares, cujo comportamento pode ser verificado ao longo do dia, ao longo das estações do ano e também ao longo de ciclos de aproximadamente onze anos (associados à ocorrência de manchas solares). Além dessas variações, eventos solares extremos (explosões solares, ejeções coronais de massa, entre outros) podem causar abruptas e significativas mudanças no comportamento do TEC, exercendo grande influência no posicionamento com GPS, principalmente com receptores de uma freqüência. No Brasil...

Cada vez mais é crescente o uso do GPS (Global Positioning System ) em estudos da atmosfera terrestre. Neste artigo, a atmosfera superior da Terra, denominada ionosfera, foi estudada durante um período de alta atividade solar (ano de 2001) usando dados de receptores GPS de dupla freqüência localizados na região brasileira, pertencentes à RBMC (Rede Brasileira de Monitoramento Contínuo). A partir dos dados GPS foram calculados os valores de TEC (Total Electron Content – Conteúdo Total de Elétrons) da ionosfera. Adicionalmente foram incluídos no estudo dados de freqüência crítica da camada F2 advinda de Digissondas localizadas em São Luís/MA (3◦S; 44◦W) e Cachoeira Paulista/SP (22◦S; 45◦W), para fins de comparação. De uma forma geral, os resultados mostraram maiores valores de TEC durante os meses próximos aos equinócios e menores durante os meses de inverno. Quanto à variação diária do TEC, os menores valores foram verificados por volta das 4-6 HL (Hora Local) e os maiores durante o período da tarde, com valores um pouco maiores para São Luís. O segundo pico da anomalia equatorial foi verificado em Cachoeira Paulista nos meses próximos aos equinócios e verão. Na maioria dos meses, uma alta correlação linear foi verificada quando realizada a comparação entre os valores de freqüência crítica da camada F2 e os de TEC...

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES); Pós-graduação em Ciências Cartográficas - FCT; Após a desativação da técnica SA, a ionosfera tornou-se a principal fonte de erro no posicionamento com GPS. O erro associado à ionosfera é diretamente proporcional ao conteúdo total de elétrons (TEC - Total Electron Content) presente ao longo do caminho da trajetória percorrida pelo sinal na ionosfera e inversamente proporcional ao quadrado da freqüência do sinal. O TEC, e conseqüentemente o erro devido à ionosfera, variam no tempo e no espaço e é influenciado por diversas variáveis, tais como: ciclo solar, época do ano, hora do dia, localização geográfica, atividade geomagnética, entre outros. A região brasileira é um dos locais que apresenta os maiores valores e variações espaciais do TEC e onde estão presentes diversas particularidades da ionosfera, tais como, a anomalia equatorial e o efeito da cintilação ionosférica. Desta forma, é importante a realização de pesquisas que visam estudar o comportamento do TEC, e conseqüentemente do erro devido à ionosfera no Brasil, que é um trabalho complexo devido aos diversos fatores que influenciam a variação do TEC, além das particularidades presentes na região brasileira. Estudos desta natureza podem auxiliar a comunidade geodésica brasileira...

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES); Pós-graduação em Ciências Cartográficas - FCT; The spatial and temporal variations of the electron density in the atmosphere make the ionosphere a difficult region to model. A major difficulty arises from the incomplete geometrical coverage of the Global Navigation Satellite System (GNSS) for tomographic applications, turning the ionospheric tomography system into an ill-conditioned equation system. Although the tomography system is ill-conditioned, several techniques were developed to partially overcome the problem. There is great interest in using the tomographic techniques for ionospheric imaging, because it allows describing the ionosphere in terms of electron density, which is an important parameter to study the behavior of physical and chemical processes that occur on the upper atmosphere and for the correction of the ionospheric delay in the GNSS positioning. In Brazil, there are additional interests in tomographic techniques, due to the peculiar characteristics of the ionosphere and of the geomagnetic field over the region. In this direction, methods for ionospheric tomography reconstruction are presented and discussed in this work. Particular emphasis is given to the mathematical formulation from grid-based (or algebraic techniques) and function-based methods and some of their main advantages and limitations are presented. An application was performed using the grid-based methods in the Brazilian sector...; A variação espaço-temporal da densidade eletrônica na atmosfera terrestre torna a ionosfera uma região de difícil modelagem. A principal dificuldade no imageamento da ionosfera com o GNSS (Global Navigation Satellite System) é devido à geometria dos satélites...

Cada vez mais é crescente o uso do GPS (Global Positioning System ) em estudos da atmosfera terrestre. Neste artigo, a atmosfera superior da Terra, denominada ionosfera, foi estudada durante um período de alta atividade solar (ano de 2001) usando dados de receptores GPS de dupla freqüência localizados na região brasileira, pertencentes à RBMC (Rede Brasileira de Monitoramento Contínuo). A partir dos dados GPS foram calculados os valores de TEC (Total Electron Content - Conteúdo Total de Elétrons) da ionosfera. Adicionalmente foram incluídos no estudo dados de freqüência crítica da camada F2 advinda de Digissondas localizadas em São Luís/MA (3ºS; 44ºW) e Cachoeira Paulista/SP (22ºS; 45ºW), para fins de comparação. De uma forma geral, os resultados mostraram maiores valores de TEC durante os meses próximos aos equinócios e menores durante os meses de inverno. Quanto à variação diária do TEC, os menores valores foram verificados por volta das 4-6 HL (Hora Local) e os maiores durante o período da tarde, com valores um pouco maiores para São Luís. O segundo pico da anomalia equatorial foi verificado em Cachoeira Paulista nos meses próximos aos equinócios e verão. Na maioria dos meses, uma alta correlação linear foi verificada quando realizada a comparação entre os valores de freqüência crítica da camada F2 e os de TEC...

O objetivo deste artigo é analisar a influência de intensas tempestades geomagnéticas na ionosfera e no posicionamento por GNSS (GPS). Neste sentido, foram analisados os efeitos da intensa tempestade geomagnética de 20 de novembro de 2003 utilizando dados GPS de algumas estações da RBMC (Rede Brasileira de Monitoramento Contínuo), situadas em diferentes locais na região brasileira, e mapas globais da ionosfera. Analisando os resultados se observa um aumento na densidade de elétrons livres da ionosfera nas regiões mais próximas do equador geomagnético no período da tarde no dia da tempestade. No período após o pôr do Sol do dia da tempestade, verifica-se um aumento na densidade de elétrons livres e de irregularidades ionosféricas em regiões mais afastadas do equador geomagnético, em comparação com dias geomagneticamente calmos. Quando analisado o posicionamento por ponto, se observa maiores discrepâncias em planimetria e altimetria no posicionamento para os mesmos períodos em que ocorreram mudanças na ionosfera, principalmente para as estações GPS mais afastadas do equador geomagnético no período após o pôr do Sol.

As observáveis GNSS (Global Navigation Satellite System) são afetadas por erros sistemáticos devido aos elétrons livres presentes na ionosfera. O erro associado à ionosfera depende do Conteúdo Total de Elétrons (TEC - Total Electron Content), que é influenciado por diversas variáveis: ciclo solar, época do ano, hora local, localização geográfica e atividade geomagnética. Os receptores GPS (Global Positioning System), GLONASS (Global Orbiting Navigation Satellite System) e Galileo de dupla frequência permitem calcular o erro que afeta as observáveis GNSS e o TEC. Com a taxa de variação do TEC (ROT - Rate of TEC) pode-se determinar índices que indicam irregularidades da ionosfera, permitindo assim fazer inferências sobre o comportamento da mesma. Atualmente é possível realizar estudos dessa natureza no Brasil, devido às diversas Redes Ativas disponíveis, tais como a RBMC/RIBaC (Rede Brasileira de Monitoramento Contínuo/Rede INCRA de Bases Comunitárias) e a Rede GNSS Ativa do Estado de São Paulo. A pesquisa proposta visou à estimativa e análise de índices de irregularidades da ionosfera, além de suprir as geociências de informações sobre o comportamento da ionosfera.

Este trabalho apresenta métodos de cálculo aproximado do campo de uma onda se propagando na ionosfera. A ionosfera é um dos meios mais complexos quando se deseja calcular a intensidade de campo de uma onda eletromagnética, porque ela possui uma densidade eletrônica que varia com as estações do ano, e principalmente com a hora do dia. Outra dificuldade para soluções das equações diferenciais na ionosfera é sua característica de material anisotrópico que produz dois modos de propaga»c~ao na mesma, provenientes dos dois índices de refração que a mesma apresenta. Esta anisotropia é proveniente da existência do campo magnético terrestre. Este trabalho teve como principal objetivo o cálculo do campo de uma onda na ionosfera, mas inicialmente considerou-se um meio sem campo magnético, apenas com influência da densidade eletrônica. Quando despreza-se o campo magnético terrestre, que não é o caso real, a ionosfera se comporta como meio isotrópico e a solução das equações diferenciais que governam os campos pode ser dada por funções conhecidas como: funções de Airy quando se considera o modelo de densidade linear, funções de Bessel quando se considera o modelo exponencial, e funções de Weber quando o modelo de densidade é parabólico. Quando a densidade eletrônica n~ao segue nenhuma função conhecida para representar uma ionosfera real...

A ionossonda digital é um dos instrumentos que mede a densidade eletrônica da baixa ionosfera, através de rádio frequência, obtendo como resultado espectros de frequência em função da altura chamados ionogramas. A ionosfera pode ser analisada estudando-se alguns parâmetros críticos que indicam a altura da base da camada F(h'F), a frequência com o pico de densidade eletrônica na camada F (foF2) e a altura do pico de densidade eletrônica na camada F(hpF2). Até o presente momento, estes parâmetros são extraídos dos ionogramas de uma forma manual e dependente da interpretação de um analista. Devido à grande quantidade de dados coletados pelas ionossondas necessita-se de uma automatização deste processo de coleta e análise. Este trabalho propõe um modelo de apoio à decisão para o processo de análise dos dados coletados por ionossondas com o propósito de elevar a capacidade de compilação dos dados ionosféricos. A implementação do modelo de apoio à decisão foi estruturada em duas partes: a primeira parte propõe uma abordagem de lógica nebulosa para o problema de associação de dados, considerando as diferentes camadas ionosféricas. A segunda parte propõe o emprego de relação nebulosa como estrutura para a construção das regras de um sistema nebuloso especialista. Este trabalho apresenta apenas a primeira parte do modelo.

[EN] This paper is a résumé of the development of the ionospheric research at Ebro Observatory. The work is divided in two main parts. The first one highlights the historical achievements, and, again, it is divided in two parts: one explains the contribution to the study of the total electron content, and the other the contribution to the study of the ionospheric layers. In this last part, a distinction is made between D and Es layers, and te so called «regular layers»: E1 and higher ones. The second main part is a description of the most recent lines of research in the Observatory, with special emphasis on the most important achievement on the dynamic coupling in the Mesosphere-Thermosphere-Ionosphere system.; [ES] Este trabajo quiere ser un recorrido a través de las diferentes etapas de la investigación ionosférica en el Observatorio del Ebro. Dividiremos el trabajo en dos partes principales. En la primera daremos una reseña histórica en que separaremos la contribución al estudio del contenido total de electrones de la Ionosfera, del estudio de las capas ionosféricas, en el que, a su vez distinguiremos la dedicación a las capas D, Es y las que hemos denominado «capas regulares»: E1 y superiores. En la segunda haremos un esbozo de la línea de investigación más reciente en la que se desglosarán los resultados más importantes sobre el acoplamiento dinámico en el sistema Mesosfera-Termosfera-Ionosfera.; Peer reviewed

One of the main drawbacks of the GPS accuracy for L1 users is the error due to ionosphere. This error depends on the total electron content presents in the ionosphere, as well as of the carrier frequency. Some models have been developed to correct GPS observables of the systematic error due to the ionosphere. The model more known and used is the Klobuchar model, which corrected 50-60% of the ionospheric error approximately. Alternatively, IGS (International GNSS Service) also has developed a model called Global Ionospheric Map (GIM). These maps, in format IONEX, are available in the site of the IGS, and one of the applications of them is to correct the GPS observables of the error due to ionosphere. This work aims at evaluating the quality of GPS point positioning using the IGS ionospheric model in the southerm region of Brazil. Tests carried out had shown an average improvement in the horizontal and vertical determination of 44% and 77%, respectively, when GIM is used in the point positioning.; Um dos principais fatores que limita a acurácia do posicionamento com receptores GPS de uma freqüência é o erro devido à ionosfera. Este erro é proporcional ao conteúdo total de elétrons presente na ionosfera e inversamente proporcional ao quadrado da freqüência do sinal. Alguns modelos têm sido desenvolvidos para a correção das observáveis GPS do erro sistemático devido à ionosfera. O exemplo mais conhecido e utilizado é o modelo de Klobuchar que corrige algo em torno de 50-60% do erro ionosférico. Alternativamente...

O objetivo deste artigo é analisar a influência de intensas tempestadesgeomagnéticas na ionosfera e no posicionamento por GNSS (GPS). Neste sentido,foram analisados os efeitos da intensa tempestade geomagnética de 20 de novembrode 2003 utilizando dados GPS de algumas estações da RBMC (Rede Brasileira deMonitoramento Contínuo), situadas em diferentes locais na região brasileira, emapas globais da ionosfera. Analisando os resultados se observa um aumento nadensidade de elétrons livres da ionosfera nas regiões mais próximas do equadorgeomagnético no período da tarde no dia da tempestade. No período após o pôr doSol do dia da tempestade, verifica-se um aumento na densidade de elétrons livres ede irregularidades ionosféricas em regiões mais afastadas do equador geomagnético,em comparação com dias geomagneticamente calmos. Quando analisado oposicionamento por ponto, se observa maiores discrepâncias em planimetria ealtimetria no posicionamento para os mesmos períodos em que ocorreram mudanças na ionosfera, principalmente para as estações GPS mais afastadas do equadorgeomagnético no período após o pôr do Sol.

As observáveis GNSS (Global Navigation Satellite System) são afetadas por erros sistemáticos devido aos elétrons livres presentes na ionosfera. O erro associado à ionosfera depende do Conteúdo Total de Elétrons (TEC – Total Electron Content), que é influenciado por diversas variáveis: ciclo solar, época do ano, hora local, localização geográfica e atividade geomagnética. Os receptores GPS (Global Positioning System), GLONASS (Global Orbiting Navigation Satellite System) e Galileo de dupla frequência permitem calcular o erro que afeta as observáveis GNSS e o TEC. Com a taxa de variação do TEC (ROT – Rate of TEC) pode-se determinar índices que indicam irregularidades da ionosfera, permitindo assim fazer inferências sobre o comportamento da mesma. Atualmente é possível realizar estudos dessa natureza no Brasil, devido às diversas Redes Ativas disponíveis, tais como a RBMC/RIBaC (Rede Brasileira de Monitoramento Contínuo/Rede INCRA de Bases Comunitárias) e a Rede GNSS Ativa do Estado de São Paulo. A pesquisa proposta visou à estimativa e análise de índices de irregularidades da ionosfera, além de suprir as geociências de informações sobre o comportamento da ionosfera.

The ionosphere is a major source of systematic error in the GPS observables. As this error is directly proportional to the TEC (Total Electron Content), the quality of GPS positioning (especially with single frequency receivers) can be significantly affected by regular changes of TEC. The ionosphere factor is even more relevant in the Brazilian region, where ionospheric  phenomena, such as the Equatorial Anomaly, intensify these variations. Taking the above mentioned factors into account, experiments were conducted in this research to evaluate the daily and seasonal behavior of the TEC and the point positioning with GPS (single frequency) in periods of high and low solar activity in the Brazilian region. The results showed a direct correlation between the decrease in electrons density in the ionosphere (period of low solar activity) and improvement in positioning accuracy, as well as a large influence of Equatorial Anomaly on the results of point positioning.; A ionosfera é uma das principais fontes de erro sistemático nas observáveis GPS. Como esse erro é diretamente proporcional ao TEC (Total Electron Content – Conteúdo Total de Elétrons), a qualidade do posicionamento GPS, principalmente com receptores de uma freqüência...

The error due to the ionosphere in the GPS observables is directly proportonal to the Total Electron Content (TEC) in the ionospheric layer. The TEC varies regularly in time and space in relation to the sunspot number, the season, the local time, the geographic position, and others. However, the TEC can suffer abruptmodifications in its behavior due to the occurrence of intense solar flares. During a solar flare event a fast increase of the solar electromagnetic radiation occurs, especially in the rays X and extreme ultraviolet wavelengths that can provoke a series of phenomena in the ionosphere that are generically called SuddenIonospheric Disturbances (SID). In this paper, GPS data from RBMC and IGS network were used, to analyze the influence of the intense solar flare, occurred on October 28, 2003 on the behavior of TEC and in the performance of the point positioning in the Brazilian region.; O erro devido à ionosfera nas distâncias medidas pelo GPS (Global Positioning System) é diretamente proporcional ao conteúdo total de elétrons (TEC – Total Electron Content) presente na ionosfera. O TEC varia regularmente no tempo e no espaço com relação: ao ciclo de manchas solares (variação de longo período)...

O efeito provocado pela ionosfera no sinal GPS é um dos mais impactantes no processo de estimativa das coordenadas geodésicas, principalmente para dados de simples frequência, sem o uso de um modelo ionosférico adequado. Neste caso, pode-se atualmente aplicar as correções ionosféricas advindas do modelo de Klobuchar, dos Mapas Globais (GIM) ou Mapas Regionais da Ionosfera. Sendo os dois últimos citados os que têm sido muito investigados pela comunidade cientifica. Nesse artigo destaca-se o LPIM (La Plata Ionospheric Model) desenvolvido na Universidade La Plata e disponibilizado dentro do contexto do projeto SIRGAS. Neste artigo apresenta-se a avaliação da acurácia do posicionamento absoluto com aplicação das correções ionosféricas advindas do GIM e do LPIM. Foram realizados processamentos no modo PPP utilizando somente código com dados GPS coletados em estações da RBMC. A estimativa das coordenadas foi realizada com solução época por época e comparadas com as coordenadas estimadas na rede SIRGAS-CON. Estimou-se o EMQ diário com geração de séries temporais para o ano de 2013. Com base nas melhorias produzidas com a utilização do modelo ionosférico regional, propõe-se a modificação do modelo estocástico do ajustamento...

Single frequency GPS receivers have been many used in GPS surveys. Among the several applications, one can mention those that are to obtain the receiver's antenna coordinates in real time. One of the main error sources to these applications is the ionosphere systematic error. In the FCT/UNESP a regional ionosphere model (Mod_Ion) was developed. It has been implemented to execute after collecting of GPS data. At real time applications two improvements in the Mod_Ion were introduced, consisting of an alteration of the function of modeling and implementation of the Kalman Filter. The results of the experiments showed that the modifications were the most effective in the ionosphere systematic effect’s corrections, providing a improvement in the accuracy of point positioning, of 90,75%, in period of the highest ionosphere activity.; Os receptores GPS de uma freqüência são muito utilizados nos trabalhos de posicionamento com GPS. Dentre as diversas aplicações, pode-se citar aquelas em que é de interesse obter as coordenadas da antena do receptor em tempo real. Uma das maiores fontes de erro para estas aplicações é o efeito devido à ionosfera. No Departamento de Cartografia da FCT/UNESP foi desenvolvido o modelo da ionosfera (Mod_Ion) que está implementado para ser executado após a coleta dos dados GPS. Para aplicações em tempo real foram introduzidas duas melhorias no Mod_Ion...

En este trabajo estudiamos tres eventos individuales de tormentas magnéticas, con datos obtenidos en las estaciones ionosféricas de El Cerrillo de Toluca (México) y Boulder (Colorado), en las cuales se pueden observar ambos efectos de tormenta, positiva y negativa. También se ha hecho un análisis descriptivo de 35 tormentas magnéticas intensas, es decir con Dst <-100 nT, que han sido reportadas durante el periodo de enero de 1972 a diciembre de 1982. Los resultados muestran que, en promedio durante un ciclo solar, las tormentas magnéticas parecen no afectar la ionosfera sobre Toluca, ya que el intervalo de desviación de la frecuencia crítica, δfoF2, es ~10 %. Por el contrario, la ionosfera sobre Boulder tiene un claro efecto de fase negativa. Si tenemos en cuenta la actividad solar y la hora local, se puede observar un efecto de fase positiva en la ionosfera de Toluca y un efecto de fase negativa en la ionosfera de Boulder.