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| A Rede DGPS em Portugal |
Na sequência do Aviso à Navegação nº 388/02(T) relativo ao Lançamento em Portugal da Rede de DGPS, que foi publicado no nosso Site na secção de Informações, solicitámos ao Instituto Hidrográfico informação complementar sobre este Projecto, com o objectivo de a divulgar pelos nossos associados. O Sr. Cte Nuno Sardinha Monteiro, responsável no IH pelo Projecto do GPS Diferencial (DGPS), forneceu-nos a informação que inserimos abaixo, e que pensamos possa contribuir não só para um conhecimento mais aprofundado do funcionamento, mas também, para relevar a importância que este sistema representa para a segurança da navegação marítima, e, consequentemente, para a própria protecção do meio ambiente.
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Introdução
A preocupação com a segurança marítima e a segurança da navegação têm aumentado muito nos últimos anos. A opinião pública está cada vez mais sensível e atenta aos acidentes marítimos e aos seus efeitos sobre o meio ambiente.
Acidentes como o do Exxon Valdez, em 1989, provocam danos irreversíveis e prejuízos elevadíssimos que urge tentar evitar. Este acidente, que terá sido o mais grave da história, provocou um derrame de aproximadamente 42 milhões de litros de crude, sendo responsável pela morte de cerca de 250 mil aves, 5300 mamíferos e um número desconhecido de peixes. Os prejuízos rondaram os 480 milhões de contos, tendo o acidente resultado de um erro de navegação, já que o navio após sair da sua rota para evitar icebergues acabou por colidir nos rochedos de Bligh (estreito do Alaska).
Em águas Portuguesas nunca aconteceu um acidente destas dimensões mas sucedem-se, ano após ano, acidentes e incidentes de gravidade variável. A Direcção Geral de Marinha possui registos, desde 1971, dos acidentes e incidentes geradores de poluição ocorridos nos espaços marítimos sob jurisdição nacional. Os valores totais são de certa forma preocupantes, tendo-se atingido um máximo de 132 acidentes/ incidentes em 1990, alguns dos quais devido a erros de navegação. |
Fig. 1 - Diagrama de cobertura da rede DGPS portuguesa no continente, mostrando também as estações espanholas adjacentes. A verde claro estão representadas as áreas onde se recebe o sinal de 1 estação DGPS; a verde intermédio estão marcadas as áreas de cobertura dupla; o verde escuro assinala as áreas onde se recebem 3 estações.
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Com vista a melhorar a segurança da navegação nas águas Portuguesas, contribuindo para a redução do número de acidentes marítimos, o Instituto Hidrográfico empenhou-se desde 1998 na instalação de estações DGPS (Differential GPS) em Portugal, destinadas a fornecer um serviço público de radionavegação extremamente preciso nas nossas águas.
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Conceito do DGPS
O princípio do DGPS consiste em colocar um receptor GPS (designado por estação de referência), num local de coordenadas perfeitamente conhecidas, para que ele possa comparar as distâncias por si calculadas a cada satélite GPS com as distâncias exactas. (Esses valores exactos são obtidos a partir do conhecimento das coordenadas exactas do local e das coordenadas dos satélites GPS, contidas no sinal por eles transmitido). Desta forma, determinam-se as correcções que devem ser aplicadas ao sinal recebido de cada satélite. Essas correcções são, depois, radiodifundidas para todos os utilizadores nas proximidades, para que eles possam melhorar a exactidão das suas soluções de posicionamento (ver figura 2).
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Fig. 2 - Esquema de funcionamento do DGPS
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Com a técnica diferencial, consegue-se passar de uma exactidão compreendida entre 13 e 36 m (assegurada pelo GPS natural), para valores inferiores a 3 m, proporcionados pelo DGPS.
Além da melhoria de exactidão, o DGPS proporciona aos navegantes marítimos outro serviço de grande importância, que consiste na capacidade de detecção, quase em tempo real, de avarias ou falhas nos satélites GPS, pois estes podem transmitir dados errados durante 2 a 6 horas, antes de a falha ser detectada e corrigida nos próprios satélites GPS.
As estações DGPS monitorizam, 24 horas por dia, a qualidade dos sinais GPS visíveis e caso detectem alguma disfunção ou avaria num satélite deixam de calcular correcções diferenciais para ele e sinalizam o seu número numa mensagem apropriada. Tudo isto em menos de 10 segundos.
Ou seja, enquanto o GPS pode dar informações erradas durante largos períodos de tempo, as estações DGPS avisam os utilizadores de qualquer falha em poucos segundos. Esta monitorização permanente da qualidade do sistema GPS é, para muitos utilizadores, ainda mais importante do que o benefício de exactidão proporcionado pelo DGPS.
Na viragem de milénio, já todos os Estados europeus com costa atlântica, excepto Portugal, providenciavam um serviço de difusão de correcções DGPS. Em todo o mundo, são quase 40 os países que já dispõem de estações DGPS. Os seus benefícios têm sido tais que alguns países mais desenvolvidos estão agora a alargar as suas redes de estações DGPS marítimas para zonas do interior, a fim de permitirem a utilização do sinal diferencial em actividades tais como os serviços de emergência médica, a construção civil, a geodesia e, sobretudo, o controlo ferroviário.
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A Rede DGPS Portuguesa
Relativamente ao nosso país, o Instituto Hidrográfico elaborou o projecto de instalação de uma rede DGPS, o qual prevê a instalação de 4 estações transmissoras de correcções, ficando 2 no continente e 1 em cada um dos arquipélagos. As 2 estações DGPS do continente estão localizadas no Cabo Carvoeiro e em Sagres e têm as características contidas na Tabela 1. A instalação das estações da Horta e do Porto Santo aguarda a obtenção do necessário financiamento. |
Localização |
Alcance Teórico |
Frequência |
Sagres |
200 mi |
305,5 Khz |
Cabo Carvoeiro |
200 mi |
311,5 Khz |
Tab. 1 - Características das estações DGPS portuguesas
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Além destas estações DGPS, foi também instalada, na Direcção de Faróis, uma estação de controlo, que efectua a monitorização e controlo, em tempo real, do funcionamento dos vários componentes das estações DGPS, através da troca de mensagens num sistema de comunicações, que no caso português é uma linha telefónica comutada. A estação de controlo recebe relatos periódicos de cada estação DGPS (por exemplo: informação sobre o seu estado de funcionamento) e é notificada, em tempo quase real, dos alarmes ocorridos em cada uma delas.
A instalação de uma estação DGPS no Cabo de Sagres e de outra no Cabo Carvoeiro permite, em conjunto com as estações espanholas do Cabo Finisterre e de Rota, que toda a faixa costeira nacional esteja sempre coberta por, pelo menos, duas estações DGPS, conforme se pode constatar no diagrama de cobertura. Assim, se uma estação, qualquer que ela seja, tiver uma avaria, nunca deixará de haver cobertura pelo sistema DGPS na faixa costeira nacional.
Antes de se abordar a instalação de cada uma das estações DGPS, é importante sublinhar que ambas as estações serão alimentadas pela corrente da rede pública, dispondo de um gerador de emergência e, ainda, de um conjunto de baterias, com capacidade para as manter em funcionamento durante cerca de 5 horas.
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A estação DGPS do Cabo Carvoeiro
A estação DGPS do Cabo Carvoeiro foi instalada junto ao respectivo farol. As antenas GPS foram montadas num mastro com 7m de altura, fixo ao varandim da cúpula do farol, de forma a poderem receber o sinal dos satélites GPS sem qualquer obstrução. As estações de referência (que são as unidades que, efectivamente, calculam as correcções), o monitor de integridade e os transmissores foram instalados numa cabina construída para o efeito e colocada junto ao edifício do farol.
O sistema foi concebido para que esses equipamentos funcionem por tempo quase indefinido, sem intervenção humana, sendo que a cabina dispõe de 2 sistemas de ar condicionado independentes, extintores que podem ser activados automática ou manualmente e no local ou à distância (a partir da Direcção de Faróis) e, ainda, alarmes de incêndio, temperatura elevada, humidade elevada, disparo do extintor, intruso e falha de corrente.
Nesta estação, tal como na de Sagres, existem duas antenas de transmissão, pois estas sofrem bastante com o mau tempo e com a corrosividade e salinidade típicas dos ambientes marítimos, sendo necessário efectuar pequenas reparações e acções de manutenção, com alguma frequência. Assim, quando uma antena estiver indisponível, utilizar-se-á a outra para radiodifundir as correcções diferenciais.
A antena principal do Cabo Carvoeiro é uma antena em forma de T, com um comprimento de 92m, a qual está suspensa em dois mastros de 27m de altura. Em virtude das suas dimensões, esta antena não pôde ser instalada nos terrenos da Marinha onde está localizado o farol. Dessa forma, foi estabelecido um protocolo entre a Marinha Portuguesa e a Câmara Municipal de Peniche, em que esta cedeu uma parcela de terreno anexa ao farol, para instalação da antena principal da estação DGPS, a título precário e gratuito.
A antena secundária é a antena de radiofarol, que deixou de ser utilizada aquando da desactivação dos radiofaróis portugueses, em 31 de Dezembro de 2000. Essa antena foi beneficiada e vai funcionar como back-up para a estação DGPS.
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A Estação DGPS de Sagres
A segunda estação DGPS do continente foi instalada na Estação Radio Naval de Sagres, que foi desactivada em 31 de Outubro de 2000. As estações de referência, o monitor de integridade e os transmissores foram instalados numa cabina semelhante à do Cabo Carvoeiro, de forma a uniformizar as duas estações DGPS portuguesas.
No caso de Sagres, como não existem obstruções significativas e existe boa visibilidade da esfera celeste, as antenas GPS - que recebem os sinais dos satélites, os quais vão depois ser processados a fim de gerar as correcções necessárias - foram instaladas em mastros montados na própria cabina da estação DGPS.
Relativamente às antenas de transmissão - que são aquelas que efectivamente põem no ar as correcções diferenciais - foi instalada uma antena primária, em tudo semelhante à do Carvoeiro, e procedeu-se à beneficiação de uma antena antiga, para servir como antena secundária da estação. Era uma antena que havia sido usada para transmissões em Morse. Como esse serviço cessou em 1999, a antena iria ser desmontada, mais dia menos dia. Com a sua beneficiação, conseguiu-se obter uma antena de recurso, com gastos insignificantes.
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Conclusão
Com a concretização deste projecto no continente, Portugal volta a possuir um sistema de radionavegação de base terrestre. As estações DGPS portuguesas são, assim, as dignas sucessoras das estações Omega diferencial, que Portugal instalou na longínqua década de 70. Só que, sinal dos tempos, enquanto estas permitiam exactidões entre 0,3 e 1 milha (ou seja entre 555 e 1.852m) agora falamos de erros máximos de 2 ou 3m!
No entanto, realça-se, mais uma vez, que mais importante do que a melhoria de exactidão associada ao DGPS é a capacidade de alertar os navegantes para a ocorrência de avarias ou falhas no sistema GPS.
Para finalizar convém referir que o sinal DGPS está disponível para todos os utilizadores, não sendo necessário pagar nada para beneficiar deste serviço. Basta que o utilizador possua um receptor capaz de receber as correcções diferenciais, sendo que a maioria dos receptores GPS pode ser modificado para as receber.
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Nota: Este artigo foi gentilmente cedido pelo Instituto Hidrográfico, na pessoa do Sr. Cte Nuno Sardinha Monteiro, responsável pelo Projecto DGPS em Portugal. |
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