sexta-feira, 25 de janeiro de 2008

GPS III

CARACTERISTICAS DO SISTEMA GPS

A tecnologia actual permite que qualquer pessoa se possa posicionar no planeta com uma precisão nunca imaginada por navegantes e aventureiros até há bem pouco tempo.
O sofisticado sistema que tornou realidade esse sonho foi o "G.P.S." - Global Positioning System (Sistema de Posicionamento Global). Este sistema foi concebido pelo Departamento de Defesa dos EUA no início da década de l960, sob o nome de projecto ‘NAVSTAR'. O sistema foi declarado totalmente operacional apenas em 1995. O seu desenvolvimento custou sensivelmente 10 biliões de dólares. Consiste num conjunto de 24 satélites que orbitam a terra duas vezes por dia a 20.200 km e emitem simultaneamente sinais de rádio codificados. Como todos os outros sistemas de navegação‑rádio, os satélites GPS enviam os seus sinais de rádio exactamente ao mesmo tempo, permitindo ao receptor avaliar o intervalo de tempo entre emissão/recepção. A potência de transmissão é de apenas 50 Watts.
A hora-padrão GPS é transmitida ao receptor do utilizador. Receptores GPS posicionados em diferentes partes do mundo mostrarão sempre a mesma hora até ao milissegundo. A hora-padrão é altamente precisa, porque cada satélite tem um relógio atómico, com precisão que vai até ao nano-segundo, mais preciso que a própria rotação da Terra.
O receptor tem que reconhecer as localizações dos satélites. Uma lista de posições, conhecida como almanaque, é transmitida de cada satélite para os receptores. Sistemas de controlo em terra seguem os satélites e mantém os seus almanaques sempre actualizados. Cada satélite tem códigos únicos, e o receptor pode distingui-los. Os dados do almanaque dizem ao receptor onde procurar cada satélite a qualquer momento do dia.
Com um mínimo de três satélites, o receptor pode determinar uma posição Lat/Long - que é chamada posição fixa 2D. Com quatro ou mais satélites, um receptor pode determinar uma posição 3D, que inclui Lat/Long/Altitude.
Pelo processamento contínuo da sua posição, um receptor pode também determinar velocidade e direcção de deslocação. A título de resumo poderemos dizer que o GPS permite responder a 5 questões fundamentais:
1) Onde é que estou? – ex: conhecer as coordenadas de determinado sítio;
2) Como chegar a determinado sitio? – ex: à descoberta de um tesouro com coordenadas conhecidas;
3) Onde se encontram todos? – ex: gerir uma frota de camiões TIR;
4) Onde estão as coisas? – ex: criação de mapas diversos;
5) Quando é que tudo acontecerá? – ex: sincronização de redes eléctricas de alta tensão.

quarta-feira, 16 de janeiro de 2008

GPS II

A navegação-rádio

O uso de sinais de rádio para uma determinada posição foi um avanço bastante significativo na navegação. O equipamento para navegação‑rádio apareceu em 1912. Não era muito preciso, mas funcionou até que a II Grande Guerra permitisse o desenvolvimento do RADAR - Radio Detection And Ranging - e a capacidade de medir intervalos de tempo entre emissão/recepção de ondas de rádio. Para determinar a posição, mede-se o intervalo de tempo dos sinais provenientes de locais conhecidos. Os sinais de rádio são emitidos de transmissores, exactamente ao mesmo tempo e têm a mesma velocidade de propagação. Um receptor localizado entre os transmissores detecta qual é o sinal que chega primeiro e o tempo até a chegada do segundo sinal. Se o operador conhece as localizações exactas dos transmissores, a velocidade das ondas de rádio e o intervalo de tempo entre os dois sinais, ele pode calcular a sua localização em uma dimensão. Ou seja, ele fica a saber onde está numa linha recta entre os dois transmissores. Se usarmos três transmissores, podemos obter uma posição bi-dimensional, em latitude e longitude. O GPS funciona baseado nos mesmos princípios. Os transmissores de rádio são substituídos por satélites que orbitam a Terra a 20.200 km e permitem conhecer a posição em três dimensões: latitude, longitude e altitude.
O sistema de posicionamento Global foi inicialmente concebido como apoio ao posicionamento e à navegação do exército americano, particularmente ligado ao Departamento de Defesa dos Estados Unidos (DoD).

A 8 de Dezembro de 1993, iniciou-se o desenvolvimento do GPS pois os 24 satélites ficaram todos operativos nessa altura (Bloco I, II e IIA).

Outro grande evento na história do GPS teve lugar no dia 1 de Maio de 2000, quando o Presidente dos Estados Unidos anunciou a desactivação da disponibilidade selectiva.

O sistema GPS é um sistema de radionavegação à escala global baseado em observações de satélite que permitem saber a localização tridimensional, velocidade e tempo de qualquer utilizador, durante as 24 horas do dia, quaisquer que sejam as condições atmosféricas de qualquer ponto do globo terrestre.

Trata-se fundamentalmente de um sistema militar, passivo e unidirecional. Ou seja o receptor não emite sinais para os satélites.

Podem-se distinguir três componentes: a componente espacial, a componente de controle e a componente do utilizador.

quinta-feira, 10 de janeiro de 2008

GPS I

UM POUCO DE HISTORIA


Qualquer navegador digno desse nome, consegue calcular a latitude em que se encontra:
  1. pela duração do dia;
  2. pela altura do Sol no horizonte;
  3. ou guiando-se pelas estrelas do firmamento.

O navegador Cristóvão Colombo percorreu uma linha recta através do oceano Atlântico quando <> na sua viagem de 1492. A técnica empregada tê‑lo-ia sem dúvida levado às Índias, caso as Américas não se tivessem atravessado no seu caminho.


Em comparação, a medição do meridiano de longitude é regulada pelo tempo. Para se saber a que longitude se está do mar, é necessário ter conhecimento da hora a bordo e também da hora no porto de saída ou qualquer outro local de longitude conhecida – exactamente no mesmo momento. As duas horas possibilitam ao navegador, converter a diferença de horários, numa separação geográfica. Como a Terra leva 24 horas a completar uma revolução de 360 graus, uma hora equivale a 1/24 da revolução, ou seja 15 graus. Assim, cada hora de diferença entre o navio e o ponto de partida marca o progresso de 15 graus de longitude do leste para oeste. A cada dia no mar, sempre que o navegador reajusta o relógio de bordo ao meio-dia local – quando o Sol alcança o zénite – e então consulta o relógio do porto de saída, cada hora de discrepância equivale a 15 graus de longitude.

Esses 15 graus de longitude correspondem à distância percorrida. No Equador, onde a circunferência da terra é maior, 15 graus estendem-se por 1609 km. A norte ou a sul dessa linha, porém, o valor da quilometragem para cada grau diminui. Um grau de longitude equivale a quatro minutos de hora em todo o mundo; porém, quanto à distância, um grau que equivale a 109,4 km no equador equivale praticamente a nada nos pólos.

O conhecimento preciso da hora, simultaneamente em dois locais diferentes ‑ um pré-requisito da longitude de tão fácil acesso nos dias de hoje, bastando para isso um par de relógios de pulso baratos ‑ era completamente inacessível na era dos relógios de pêndulo, pois estes atrasavam-se ou adiantavam-se, ou simplesmente paravam de funcionar. As mudanças normais de temperatura que ocorrem de um país de clima frio para uma zona tropical, fluidificavam ou engrossavam o óleo lubrificante do relógio, fazendo com que os seus componentes de metal se expandissem ou contraíssem com resultados desastrosos. A subida ou a descida de pressão barométrica, ou as variações subtis na gravidade da Terra de uma latitude para outra, podiam também acarretar ganho ou perda de tempo.

Devido à inexistência de um método prático para determinar a longitude, todos os grandes capitães da Era das Explorações se perderam no mar, apesar de se encontrarem munidos dos melhores mapas e bússolas disponíveis na época. De Vasco da Gama a Vasco Núñez de Balboa, de Fernando de Magalhães a Sir Francis Drake – todos acabaram por chegar aos seus destinos com a ajuda de forças atribuídas à boa sorte ou à graça de Deus.

(Transcrição do livro: “Longitude, A verdadeira história de um génio solitário que resolveu o maior problema científico do seu tempo”; Autor: Dava Sobel; Editora: Temas e debates)

Benguela


Benguela,

minha terra Natal... o aroma depois da chuva... a banana macaco, a goiaba, a papaia, o mamão, o marisco e o S. João... onde já olhava para os sistemas de rega por alagamento da bananeira, para as plantações de Ananás...

O mundo rural em África...

segunda-feira, 31 de dezembro de 2007

Agricultura de Precisão

José Rafael Marques da Silva,
Professor Auxiliar com Agregação, de Nomeação Definitiva, da Universidade de Évora

As ciências agronómicas são hoje em dia muito diferentes do que eram há 60 anos atrás. A intensificação da agricultura nos países desenvolvidos esteve inicialmente associada à selecção e ao melhoramento genético de espécies e ao desenvolvimento de fertilizantes industriais e de produtos fitossanitários.

Esta intensificação da actividade agrícola nos países mais desenvolvidos, originou no entanto, alguns problemas ambientais, levando por isso ao surgimento de novas formas de encarar a actividade agrícola. Surgiram assim a protecção integrada de culturas, a gestão de resíduos provenientes da actividade agrícola, a conservação do solo, o controle da poluição difusa, a produção integrada, etc.

O desenvolvimento sustentável representa um dos maiores desafios que a humanidade terá nos próximos tempos, são exemplos prementes dessa necessidade, a discussão tão actual sobre as energias alternativas, os gases que provocam o aquecimento global, a eficiência energética, as culturas bioenergéticas, etc.

Ao longo de séculos, o modelo de desenvolvimento do país tem evoluído duma agricultura de subsistência para uma agricultura industrializada. Actualmente, não existem duvidas de que a sustentabilidade na produção agrícola, passa cada vez mais, pela capacidade do país incorporar, de forma contínua, inovações tecnológicas que permitam atender às crescentes necessidades do mercado interno e ao mesmo tempo competir com os nossos parceiros internacionais. A concepção de novos produtos, processos e tecnologias terão que proporcionar avanços na produtividade, segurança e qualidade dos alimentos e proporcionar a sustentabilidade futura da actividade. É também imperativo que esta sustentabilidade tenha que estar fortemente aliada à protecção dos recursos naturais (solo, água, biodiversidade, etc), como tal, um contínuo investimento em conhecimento deve atender principalmente à protecção e à melhoria dos recursos finitos.

Há, no entanto, que considerar, que pela diversidade e complexidade da agricultura, os avanços tecnológicos existentes na agricultura industrializada, dificilmente serão suficientes para melhor posicionar a agricultura do futuro, do ponto de vista da sustentabilidade. A grande pressão da agricultura sobre o meio ambiente mostra-nos que é necessário procurar um novo patamar de conhecimento, patamar esse que compreenda a visão utilitária da agricultura, como produtora de alimentos e matérias-primas essenciais à sobrevivência e ao progresso do homem, mas que compreenda também outros valores para além dos valores estritamente económicos. A sociedade exige que o processo de inovação na agricultura incorpore, cada vez mais, valores de natureza cultural e valores de natureza ambiental.

Recentemente, novas tecnologias como a informática, a velocidade de processamento, o armazenamento de dados, os sistemas de informação, o GPS, etc., permitiram encarar a actividade agrícola de forma diferente, surgiram assim novas formas de gerir esta actividade, formas essas baseadas no conhecimento intensivo.

Poderemos chamar à gestão da actividade agrícola, baseada no conhecimento intensivo, muita coisa, no entanto, um dos nomes que mais se tem vulgarizado tem sido “AGRICULTURA DE PRECISÃO”.

Uma das definições de agricultura de precisão, que pessoalmente mais gosto, é a seguinte: “Agricultura de Precisão consiste no uso de informação referenciada com o objectivo de efectuar uma gestão diferenciada dos factores de produção, através da integração de vários tipos de tecnologias, tais como: sistemas de informação, geográficos ou não; sistemas de posicionamento global; sensores diversos, locais ou remotos e tecnologias de aplicação variável de factores de produção”.

A agricultura de precisão é um conceito cujas possibilidades futuras poderão ser muito interessantes. Como todas as realidades que envolvem tecnologias, será necessário investir seriamente em tempo e em recursos para que se possa atingir alguma maturidade. Este tipo de investimento tem normalmente um retorno no médio e longo prazo. A perplexidade que a evolução tecnológica mais recente gera, dificulta inclusive a introdução da mesma pois, fica sempre a sensação de que se adiarmos por algum tempo a sua aquisição permitirá adquirir posteriormente um equipamento mais evoluído e mais barato que o anterior. Todos os dias surgem novos equipamentos que melhoram a capacidade de enfrentar novos desafios em todas as áreas do saber. Em muitos deles as aplicações podem ser extraordinárias.

Da bibliografia disponível sobre estudos de agricultura de precisão verifica-se que esta é uma actividade bastante exigente no que confere a equipamentos, software, gestão de bases de dados e meios humanos. Se determinado tipo de equipamentos se torna obsoleto em 3 anos, como noutras tecnologias baseadas em computadores, então o custo anual da sua utilização será surpreendentemente alto, isto já não considerando as decisões erradas que podem eventualmente acontecer por ser uma tecnologia relativamente recente.

Os benefícios deste tipo de tecnologia são muito difíceis de medir pois, os factores controladores da produtividade ou de outras variáveis qualitativas, estão constantemente a mudar no espaço e no tempo, como tal, as interacções são muitas e muito difíceis de isolar. Um dos benefícios normalmente apresentados na bibliografia tem a ver com os aspectos ambientais, no entanto estes aspectos nunca são tidos em conta nas medições efectuadas.

Para além dos casos listados na bibliografia, onde a existência de benefícios com a agricultura de precisão é um facto, existe um benefício presente e futuro que geralmente não é tido em conta nas análises que são efectuadas, benefício esse associado ao custo da informação. Num futuro, que se prevê recente, o uso da terra para fins meramente agrícolas, deixará de estar associado a uma estrutura produtiva de base familiar e passará a estar associado a estruturas empresariais altamente profissionalizadas onde o dono da terra não será aquele que explorará a mesma. Anteriormente o empresário agrícola tinha tempo para conhecer a sua terra, conhecimento que ia adquirindo ao longo de muitos anos e de muitas decisões acumuladas. No futuro as empresas terão que ter acesso a essa mesma informação num espaço temporal muito mais reduzido, dando inclusive preferência à informação em tempo real. A actividade agrícola está a tornar-se numa actividade industrial que tem por base o conhecimento, onde a base de dados que o empresário e os seus colaboradores conhecem se torna num factor fundamental para o sucesso e rentabilidade do sistema, bem como para a sua sustentabilidade.