Automação do processo de modelagem geoidal aplicando diferentes métodos de redução gravimétrica em áreas geologicamente distintas.

Abstract

A determinação do geoide, superfície equipotencial do campo da gravidade da Terra que melhor se ajusta, no sentido do método dos mínimos quadrados, ao nível médio do mar é muito importante nas ciências geodésicas uma vez que é utilizada como superfície de referência para as medidas da altitude ortométrica. Objetivamente, determinar o geoide significa obter o afastamento, ao longo da normal, entre o modelo geométrico da Terra, usado no posicionamento por satélite, e a superfície equipotencial. Essa separação entre os dois modelos é denominada ondulação geoidal. Para obter o seu valor pode-se associar nivelamento geométrico e medidas da gravidade ou usar a técnica Remover Restaurar (RR). No âmbito desta metodologia o presente trabalho foi proposto com a finalidade de se elaborar um software, que foi denominado de GeoFis 1.0, para obter a superfície equipotencial para ser utilizada como referência vertical de nível. Para avaliar cada etapa do cálculo aplicado pela técnica RR foi realizada uma comparação entre os resultados obtidos pelo GeoFis 1.0 e os resultados obtidos pelos módulos do pacote GRAVSOFT e do programa TC2DFTPL, fornecidos pelo International Service for the Geoid (ISG). As áreas de teste foram definidas com base na disponibilidade de dados gravimétricos e de suas características físicas, geologia e relevo. Para a determinação das anomalias residuais foram aplicados o Segundo Método de Condensação de Helmert, a correção de Bouguer completa e Rudzki. A Integral de Stokes foi utilizada na sua forma plana, no entanto, o GeoFis 1.0 permite aplica-la usando o núcleo esférico. Ao final das aplicações foi possível verificar que, durante as etapas da aplicação da técnica RR, houve boa aderência entre os resultados obtidos pelo GeoFis 1.0 e aqueles resultados obtidos pelos demais softwares. Na análise dos resultados foi possível verificar que aqueles obtidos pelo software desenvolvido possui significativa aderência com aqueles usados na comparação. Além disso, constatou-se que os diferentes métodos de redução gravimétrica associados às diferentes áreas merecem atenção no processo de modelagem e por isso devem ser considerados. Enfim, verificou-se queo software desenvolvido, GeoFis 1.0, alcançou o objetivo desejado e que estudos no sentido de aprimorá-lo devem ser realizados tanto em relação à implementação de novos métodos de redução gravimétrica, quanto na implementação de outras soluções para a Integral de Stokes.

The geoid is the equipotential surface of the Earth's gravity field that best fits the mean sea level in terms of the Ordinary Least Squares method. Its determination is very important in the geodesic sciences since it is used as a reference surface for the measurements of orthometric altitude. Determining the geoid objectively means getting the distance, along the normal, between the geometric model of the Earth used in the satellite positioning, and the equipotential surface. This separation between the two models is called geoidal undulation. To obtain its value, either the geometric leveling and the gravity measurements can be associated or the Remove Restore (RR) technique can be used. In the context of this methodology, the present research was aimed to develop the software, which was denominated GeoFis 1.0, to obtain the equipotential surface to be used as a vertical reference of level. In order to evaluate each step of the calculation applied by the RR technique, a comparison was made between the results obtained by GeoFis 1.0 and those obtained by the modules of the GRAVSOFT package and the TC2DFTPL program, provided by the International Service for the Geoid (ISG). The test areas were defined based on the gravimetric data availability and its physical characteristics, geology and relief. For the residual anomaly determination, the Helmert’s Second Method of Condensation, the complete Bouguer correction, and Rudzki were applied. The Stokes’ Theorem was used in its flat form; however, the GeoFis 1.0 allows to apply it using the spherical core. At the end of the applications, it was possible to verify that while the the RR technique was applied there was good adherence between the results obtained by GeoFis 1.0 and those obtained by other software. When analyzing the results, it was observed that those ones from the developed software have significant adherence with those used in the comparison. In addition, it was found that the different methods of gravimetric reduction associated to the different areas deserve attention in the modeling process, and thus, should be taken into consideration. Finally, it was verified that the developed software, GeoFis 1.0, reached the anticipated objective and that studies to improve it must be carriedout for the implementation of both new gravimetric reduction methods and other solutions for the Stokes’ Theorem.