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As maravilhas do GPS


Categoria: Cartografia e Orientação

Todos já sabem dos benefícios do uso de GPS nas mais diversas atividades, entretanto quando vamos buscar informações mais objetivas e menos técnicas, sempre encontramos dificuldades e muitas vezes não conseguimos nem sequer saber qual aparelho de GPS, na vasta opção oferecida pelo mercado, se encaixa melhor em nosso perfil de usuário.

Como montanhista, vou fazer uma análise de um aparelho que julgo ser o melhor para as atividades ao ar livre, o GPS Map 60CSX da Garmin. Este é o GPS que tem o melhor custo benefício do mercado para usuários como eu, podendo ser usado tanto em navegação em trilhas e montanhas como também no carro. Vou explicar porquê e também que programas de computador você tem que aprender a trabalhar para saber melhor utilizar as informações colhidas pelo seu aparelho e também por outros usuários que podem compartilhar informações contigo.
 

Sobre o sistema

Todo mundo sabe que GPS é a sigla em inglês de "Sistema de posicionamento global". Existem 24 satélites mantidos pelos Estados Unidos que orbitam sobre a terra e emitem simultaneamente sinais de rádio codificados que são recebidos pelo seu aparelho de GPS. Pelo lapso de tempo demorado entre a emissão do sinal pelo satélite e recepção da informação pelo seu aparelho ele irá determinar sua latitude, longitude e altitude, isso se você conseguir captar mais que quatro satélites. Quanto mais satélites, melhor sua precisão.

Esse sistema foi desenvolvido na década de 60 pelos militares americanos e nos anos 80 foi liberado para uso civil. No começo, a margem de erro era de 100 metros, isso por que os americanos tinham um sistema de segurança que provocava estes erros. Com a melhoria da tecnologia de defesa americana, foi liberado o sinal com até 10 metros de erros em 2000, deixando o sistema anti spoofing restritos aos locais desejados.

É por este motivo que o GPS só foi se tornar popular muito recentemente. Com a nova geração de GPS civil, os custos diminuíram bastante e a qualidade dos aparelhos aumentou, como é o caso do GPS map 60CSX que é o aparelho que eu recomendo e que usarei de exemplo neste artigo.
 

O GPS map 60 CSX

O 60 CSX tem um novo sensor que, diferente da antiga geração, é capaz de receber dados do satélite dentro da floresta densa e em vales estreitos com uma precisão de até 10 metros. Em lugares abertos, a precisão chega a ser de 2 metros! Mesmo com um sensor muito melhor que os da geração anterior, o consumo de energia é muito menor. Ele usa duas pilhas AA que duram cerca de 18 horas com o GPS ligado.

Este GPS já tem a tela colorida e ele vem equipado com bússola eletrônica e altímetro, daí a vantagem do CSX em relação aos seus modelos anteriores o CX e o CS. Outra coisa importante é que o CSX tem entrada para cartão de memória micro SD, onde ficam armazenados os mapas, que são uma das inovações desta nova geração de aparelhos.

Para as pessoas que nunca ligaram um GPS na vida, recomendo a leitura prévia de um tutorial sobre o Garmin 60 CSX já existente na Internet, de forma que não é preciso repetir as mesmas informações aqui.


Um GPS sem mapas é como um computador com DOS, o usuário comum acaba não se entendendo com a máquina. Quem usa GPS sem ser agrimensor e cartógrafo não quer saber qual a latitude e longitude ele está, quer saber em que rua e ainda mais, quer que o GPS fale para ele onde está o local que ele deseja ir.

Uma das grandes vantagens do 60 CSX é essa. Sua conectividade via USB com um computador permite que o usuário baixe mapas da Internet e que ele veja onde ele está através do visor colorido do aparelho.

Entretanto esta grande vantagem, até pouco tempo atrás estava restrita apenas aos americanos e europeus, pois no resto do mundo não existiam mapas em escalas de detalhe e assim não podíamos disfrutar de todos os benefícios do sistema. Isso por que a Garmin apenas confecciona mapas para quem eles julgam ter um mercado que vala a pena, o que excluiu a América Latina.

Esta realidade começou a ser mudada no Brasil com o início do projeto Tracksource, que começou a desenvolver mapas e disponibilizá-los gratuitamente na Internet. A grande dificuldade, no entanto, é criar mapas que estejam roteados.

Um mapa digital não é apenas um desenho de ruas avenidas e estradas. Ele tem que conter informações sobre o sentido da rua e que ela exista. Um mapa com estas informações ditas "georreferenciadas" são chamados mapas roteados, pois ele está programado para fazer rotas para você navegar.

Se a obtenção de um mapa "desenho" já é difícil, imagine um mapa com todas as informações de roteamento. É este o grande desafio do projeto Tracksource, conseguir rotear os mapas urbanos do Brasil.

Uma vez que estes mapas estiverem roteados, o GPS poderá te informar o melhor caminho para você chegar ao seu destino e um GPS como o 60 CSX poderá ser usado em um carro sem o menor problema. Hoje, ainda não é recomendado uma navegação às cegas. Entretanto para o sistema melhorar é uma questão de tempo, pois os trabalhos são acumulativos.

O Projeto Tracksource oferece mapas rodoviários de todo o Brasil e também mapas urbanos de principais cidades. Há ainda no projeto, para quem se aventura em trilhas, a possibilidade de download de mapas topográficos.
 

Programas que você precisar ter

O primeiro programa que você precisa ter rodando em seu computador é o Mapsource, software que já vem junto com o 60 CSX. Este software é quem faz uploads de mapas para seu GPS, ou seja, sem ele você não conseguirá jogar para seu aparelho os mapas do projeto Tracksource, assim como os outros projetos de mapas de outros países.

Outro programa importante é o TrackMaker. , Este software tem duas versões, uma gratuita e outra paga. O interessante do TrackMaker é usá-lo como ferramenta de edição dos dados colhidos pelo seu GPS. Com o TrackMaker, você edita pontos, rotas, apaga informações que não são úteis e com a versão paga, você calcula área e perímetro além de poder exportar suas informação para softwares como o Auto Cad e Sistemas de informação Geográfica (SIG´s). Esta versão é bastante interessante para quem trabalha em prefeituras e universidades e precisam da informação de GPS sem grande acuracidade (ou seja, não precisam de mapas extremamente precisos ao ponto de terem que usar GPS geodésicos com precisão centimétrica).

Para usuários comuns, acho bastante interessante a interface que o TrackMaker faz com o Google Earth, exportando os pontos e rotas para serem visualizadas nas imagens tridimensionais do programa.
 

Usando o Map Source

O Mapsource, software que acompanha o GPS 60CSX na caixa, é um programa muito importante, pois é ele que faz a interface do aparelho de GPS com o computador na entrada dos mapas.

Uma vez que você fez o download dos mapas para Mapsource do projeto Tracksource e instalou-os no seu computador, você poderá exportá-los para visualizar em seu GPS.

Para fazer isso, escolha seu mapa na caixa de seleção de mapas, usando a ferramenta "map tool" selecione o mapa que deseja mandar para o GPS. Escolha todos os mapas que quiser. Dependendo do tamanho da memória de seu GPS (o 60 CSX vem com 64 mb) caberá quantos mapas você quiser.

Lembre-se de mandar os mapas tudo de uma vez só para o GPS. Pois quando você exporta mapas do PC para o GPS, ele apaga os mapas que estavam na memória anteriormente. Pronto, agora seu GPS está turbinado com mapas.

Se ainda tiver dúvidas sobre como mandar mapas para GPS, veja o Tutorial de Simeão Gomes.

Outra ferramenta importante do Mapsource é a possibilidade de criar uma rota. As rotas são muito úteis quando você pretende ir a algum lugar onde nunca foi. Eu sempre uso as rotas quando vou para São Paulo, por exemplo, que é uma cidade enorme com muitas dificuldades para os desenvolvedores de mapas fazer o roteamento. Assim, eu mesmo crio o caminho que quero percorrer.

Para criar uma rota, há duas maneiras, uma automática e outra não. Para configurá-las, vá ao menu "Edit" e depois "Preferences...".

Quando abrir uma janela, vá na aba "routing". Aparecerá outra janela onde aparecerá no primeiro campo a seleção de duas possibilidades: "Use auto routing" e "Use direct routing", senda a primeira a automática e a segunda a manual.

Se você selecionar a opção "auto routing", alguns campos em branco poderão ser configurados, com o tipo de veiculo que você está sendo transportado e como você quer chegar ao seu destino: Pelo caminho mais rápido ou o mais curto. Você também pode dizer para o GPS que tipo de situação deseja evitar na seção "try to avoid" como estradas secundarias, estradas sem pavimentos, retornos em U e vias preferenciais de transportes especiais (carpool lane, nos EUA faixas onde somente circulam veículos de transportes ou de passeio com sua máxima lotação, coisa que não deu muito certo no Brasil).

Obviamente, como podem ter percebido, a função "auto routing", por mais interessante que seja, não funcionará bem nos mapas urbanos no Brasil, pois para tanto nossos mapas tem que estar perfeitamente roteados, o que vai demorar para acontecer. Por isso que sempre uso a ferramenta manual: "direct routing".

Para fazer uma rota, escolha o mapa para trabalhar no Mapsource e selecione a ferramenta "route tool". Comece a desenhar uma rota a mão sobrepondo as ruas, avenidas, estradas que pretende rodar, até chegar ao destino. Uma dica que posso dar é marcar pontos em lugares estratégicos e nunca muito próximos uns dos outros, para não te confundir. Use também  ,um mapa do Googlemap link para saber o sentido das ruas e não entrar na contra mão.

Ao fim do seu roteiro, feche a linha apertando a tecla "esc" do teclado. Depois, clicando com o botão direito do mouse, a seleção que você fez irá ficar em amarelo. Clicando novamente sobre a linha amarela com o botão direito do mouse, você abrirá uma tela de configurações da rota, onde poderá renomeá-la, assim como dizer a direção dela, no caso se você começou do seu destino e foi até o seu ponto inicial.

Conectando seu GPS no PC com o cabo USB, no menu "Transfer" do Mapsource, você seleciona a opção "send to device" depois seleciona os campos, "way points" e "routes" e pronto, terá a rota feita no seu GPS.

Agora basta ativar esta rota no seu aparelho. Para tanto, vá na página "menu principal" do GPS, selecione a opção "Rotas", e selecione a sua rota criada. Aparecerá na tela todo o trajeto escrito, vá na opção "navegar" e logo depois "fora da estrada" assim ele irá te guiar pela rota escolhida, apitando toda vez que você chegar perto de um nó, ou seja, de um ponto por você marcado na criação da rota (daí a necessidade de fazer estes nós nas mudanças de direção).

Para quem se interessar sobre a possibilidade de criação de rotas para o GPS 60 CSX, selecionei estes dois vídeos do youtube que são bastante didáticos, mas estão em inglês.
 


TrackMaker

Se o Mapsource é um programa de entrada de dados para seu GPS (mapas e rotas). O TrackMaker é de saída.

A vantagem deste programa em relação ao Mapsource é a possibilidade de edição dos trajetos e pontos colhidos com seu GPS.

Com este programa, você poderá apagar trajetos repetidos ou errados, criar ou apagar pontos, fazer calculo de área, criar gráficos de altitude. Editando estes dados, você poderá criar seu próprio mapa, exportar para CAD’s e SIG’s, assim como também criar seu próprio mapa para GPS.

Existem duas versões do programa, uma gratuita e outra paga.

Já existem apostilas e tutoriais muito bem escritos sobre este programa na Internet. Para tanto apenas vou deixar o link destes tutoriais para que as informações não fiquem repetidas:
 


Navegando sem mapas

Obviamente que não são todos os lugares que os mapas do Tracksource tem cobertura. Em trilhas e montanhas normalmente não há mapas. Mas isso não quer dizer que o GPS seja ruim, pelo contrário, ele é uma ótima ferramenta de orientação e uma segurança a mais.

Eu já fui uma vez salvo pelo GPS. Estava escalado um vulcão na Argentina quando de repente fui surpreendido por uma tempestade de neve que apagou minhas pegadas e não me deixava enxergar nada a poucos metros de distância. Com o GPS eu vi o caminho que eu havia percorrido na ida e o refiz para voltar.
 

Usando a função Trackback do GPS:

Depois de percorrer uma trilha, grave um trajeto (obs. deixe sempre o campo reg. trajecto ligado). Escolha entre gravar toda trilha ou somente depois de um lugar desejado. Geralmente não se grava o trajeto completo pois há mais trilhas arquivados no GPS. Depois de marcada e nomeada a trilha no GPS, você terá nesta tela a informação sobre a distância, a cor da trilha no mapa. Selecione a tecla Trackback. Selecione no mapa o ponto onde você deseja voltar na trilha e aperte "enter". Depois aparecerá uma mensagem na qual você deve escolher para que ele te guie pelo trajeto.

Este é apenas um exemplo como um GPS é essencial na montanha. Depois que você percorreu uma trilha, você pode, através do TrackMaker, importar os pontos e trilhas do seu GPS, editá-lo e compartilhar com alguém que queira ir para o mesmo lugar que você foi.

Outra possibilidade de uso do GPS é fazendo uma interface com navegação analógica e digital, isso se você tiver uma carta topográfica.

Para você fazer este tipo de navegação, é preciso estar atento com algumas configurações básicas de seu GPS que tem que estar usando o mesmo sistema de coordenadas da carta topográfica e também o mesmo DATUM. Se seu GPS não estiver configurado igual, você não navegará direito.

As cartas topográficas do IBGE utilizam o sistema de coordenadas UTM. As cartas mais antigas usam o DATUM Córrego Alegre, e as mais recentes utilizam a SAD69. Entretanto recentemente estamos transicionando para o DATUM WGS84, que é o DATUM dos Estados Unidos e o DATUM que o Google Earth utiliza.

Para configurar estas opções em um GPS 60CSX você tem que ir no menu principal, abrir a opção "definições" e em seguida "unidades"
 

Esta é a tela do menu principal. Para alterar as configurações do seu GPS, selecione a função "definições" Nesta tela você irá configurar todo seu GPS. Selecione Unidade Nesta tela você escolherá em que sistema de coordenadas vai trabalhar, DATUM e outras unidades importantes que precisar estar igual a da sua carta topográfica.

Um pouco sobre cartas topográficas

Para sabermos navegar decentemente com uma carta topográfica temos que ter um mínimo de informação sobre elas.

A primeira coisa é que uma carta topográfica é uma projeção de um elipsóide sobre um plano. Isto por si representa uma grande dificuldade da cartografia, a necessidade de distorção.

Diante deste problema, existem muitos tipos de projeção. A adotada no Brasil chama-se UTM, "Universal Transversa de Mercator". Este sistema de referência surgiu nos Estados Unidos na década de 50, com o objetivo de determinar as coordenadas retangulares nas cartas militares em escalas grandes.

A Terra é projetada em um cilindro transverso secante limitado pelos paralelos 84°N e 80°S. Esta diferença se dá devido ao achatamento entre os hemisférios norte e sul. A partir do anti-meridiano de Greenwich (180°W) divide-se a Terra em 60 fusos ou zonas de 6° de longitude girando para leste até 180° E. A divisão em zonas é decorrente da necessidade de se reduzirem as deformações.

Sobre a zona, é lançado o sistema de quadriculado, cuja eqüidistância dependerá da escala da carta, nas cartas topográficas do IBGE, a equistância do quadriculado é:

1:25.000 = 1 Km
1:50.000 = 2 Km
1:100.000 = 4 Km
1:250.000 = 10 Km

Para uma navegação precisa com a bússola do GPS, leve em consideração a diferença entre no Norte Magnético, o Norte Geográfico e o Norte da Quadrícula. Isso ocorre por que o Norte verdadeiro, ou Geográfico não coincide com o Norte que a bússola aponta, que é o magnético. No centro da carta há uma referência sobre a declinação magnética (diferença em graus entre o norte Geográfico e o magnético), ela cresce 10´ todos os anos. Se por exemplo sua carta topográfica fosse do ano de 1976 e tivesse na época da impressão uma declinação magnética de 10°44´, em 2008, depois de 32 anos ela teria uma declinação magnética de 16°04´, pois 32x 10´= 320´ que dividido por 60 é igual a 5°20´. Então 5°20´+ 10°44´= 16°04´.

A representação mais importante da carta topográfica é a altimetria que é representada pelas curvas de nível. No mapeamento topográfico do IBGE, escalas 1:25.000, 1:50.000, 1: 100.000 e 1:250.000, são utilizadas curvas de nível com eqüidistância compatível com a escalada da carta (10m, 20m, 50m e 100m respectivamente).
 

Como navegar com um GPS e carta topográfica?

O primeiro passo a ser tomado é se localizar na carta topográfica. Estando o sistema de coordenadas e o DATUM de seu aparelho configurado igual ao da carta, marque um ponto no papel onde você está.

Para poder fazer isso com precisão, leve ao campo um lápis e uma régua. Através da escala, saiba quantos graus, minutos ou segundos, ou quilômetros (UTM) representa um centímetro na carta topográfica. Para tanto guarde estes valores:
 

Escala: O que representa 1 cm:
1:25.000 250 metros
1:50.000 500 metros
1:100.000 1 km
1:200.000 2 km

Uma dica para não precisar decorar estes valores: Divida a escala por 10.000 e aí terá o que um centímetro representa em quilômetros na sua carta topográfica.

O segundo passo é se localizar na carta topográfica. Tendo o GPS na mão, veja as coordenadas e localize-a na carta.

O terceiro passo é obter as coordenadas do local onde você deseja ir. Para isso, marque na carta o ponto desejado e com a régua calcule a distancia deste ponto até um ponto de coordenadas conhecidas. Através de uma regra de três você obterá a coordenada.
 

Exemplo prático

Para fazer este exercício, vamos usar uma Carta topográfica do Instituto Geográfico Militar do Chile e assim sair um pouco do padrão IBGE.

O IGM do Chile utiliza o DATUM Provisório Sul-americano 1956 (Prov S Am’´56 no GPS) A escala é de 1:50.000, o que quer dizer que cada 1 cm na carta equivale a 500 metros reais. O sistema de coordenadas está em graus e minutos (preto) e UTM (roxo), o que é um padrão internacional. Para cálculos o uso de coordenadas UTM (UTM UPS no GPS) é muito mais prático.

Com estas informações em mãos, colhidas na própria carta topográfica. É preciso que o GPS se adeque ao sistema da carta para que as configurações fiquem as mesmas (menu principal - definições - unidades).

Neste exemplo prático vamos reviver uma experiência minha. Eu estava escalando o Cerro Tupungato no Chile, uma montanha muito remota onde quase não há trilhas para escalá-la. Eu tinha a carta topográfica e um GPS e precisava fazer uma navegação digital/analógica com estas ferramentas.

Com o GPS ligado eu peguei as coordenadas do local onde eu estava (na carta topográfica marcada com o nome "Penitentes": , "6.313.700 km, 425.650 UTM km". Com as coordenadas em mão eu localizei na carta o local onde estou e o marquei com um lápis.

Em seguida, eu precisei fazer uma interpretação na carta topográfica por onde passava a rota que eu estava escalando. Isso equivale a interpretar as curvas de nível e saber onde ficam as cristas e vales da montanha. Tendo isso em mente, com um lápis eu anotei pontos na carta por onde teria que passar e fazendo uma regra de três eu obtive a coordenada destes pontos marcados sobre a carta (na carta topográfica estes pontos estão marcados como sendo: Hito 2, 5100 e 5600, são acampamentos estratégicos na montanha, além do cume que já é um ponto cotado na própria carta).

Para obter as coordenadas usando a regra de três é simples. Observe que na borda da carta topográfica existem coordenadas de latitude e longitude. Veja as linhas destas coordenadas que passam perto do seu ponto. Com a régua meça a distancia entre seu ponto e essas linhas. Sempre meça a longitude (x) da esquerda para a direita e a latitude (y) de baixo para cima. Isto para seguir o plano cartesiano crescente, isso se estiver no hemisfério sul e ocidental.


De acordo com a escala da sua carta, você saberá o que equivale cada centímetro na carta em quilômetros ou graus. Usaremos o ponto "Hito2" marcado no mapa e descobriremos as coordenadas em UTM. Uma vez que fazer cálculos em graus é muito mais complicado e chato por causa do sistema sexagesimal que exigem mais cálculos. É por este motivo que as coodenadas UTM são melhores.

Para calcular as coordenadas UTM do ponto Hito 2, calculamos as distancias x e y seguindo a regra do crescente cartesiano que para X é 3 cm e Y 2,5 cm. Como a escala da carta é de 1:50.000, teremos:


1 cm = 0,5 km , , , , , , 426 + 1,5 = 427,5 ou seja 426.500 km UTM
3 cm = x
x =  ,1,5 km

1 cm = 0,5 , , , , , , , , , , , , 6310 + 1,25 = 6311,25 ou seja 6.311.250 km UTM
2.5 = y
y= 1,25


Sabendo as coordenadas do lugar onde você quer ir, há duas maneiras de marcar estes pontos. Uma das maneiras é ir na página"mapa" do GPS e navegar com o cursor atento com as coordenadas que aparecem na tela até que o cursor passe em cima de seu ponto desejado onde apertando a tecla "enter" você marcará o ponto desejado sem ter ido até ele.

Outra maneira é apertando a tecla "Mark" do seu GPS. Ao aparecer a tela de marcar ponto novo, com o cursor do GPS vá até o campo "local", aperte "enter" e digite a coordenada que você deseja.

Quanto mais próximos os pontos, mais fácil será a navegação, pois as retas entre eles será menores e desta maneira será mais fácil conseguir atravessar os obstáculos naturais do relevo (os quais não se faz andando em retas) sem se perder.

Para auxiliar nesta tarefa, o 60 CSX tem uma ferramenta interessante para alertá-lo da proximidade do ponto que te interessa acercar. Chama-se "proximidade" e está no menu principal.

Para acionar este comando, aperte a tecla "enter" sobre a linha tracejada. Logo aparecerá a mesma tela da função "find". Nesta tela, procure seu ponto desejado no desenho pontos. Esta função pode ser usada em qualquer POI´s cadastrado em seu GPS.

Depois que você escolheu os pontos desejados, vá com o cursor em "Tom alarme proximidade" e configure do seu jeito. Fazendo isto, o GPS vai emitir um ruído toda vez que você se aproximar e distanciar do ponto escolhido. Isto o ajudará durante a caminhada de aproximação do ponto.

Texto: Pedro Hauck
 


Bibliografia específica

CASTRO, J.F.M, Princípios de Cartografia Temática e Sistemas de Informação Geográfica (SIG). edição do autor. Rio Claro 1996.

IBGE, Manual de normas, especificações e procedimentos técnicos para a Carta Internacional do Mundo ao milionésimo - CIM 1:1.000.000. Manuais Técnicos em Geociências, n.2, 1993.

ELIAS, A.R, Avaliação de assoreamento de represas por meio de integração batimetria - GPS. Dissertação de mestrado. FCT - Unesp, Presidente Prudente, 1999.
 

Links úteis e complementares

Calculadora de unidades cartográficas

Mini curso de GPS para iniciantes

Leia mais sobre o GPS Garmin 60 csx

Leia os manuais do Projeto Track source

Leia mais sobre as funções e uso do Track Maker

Leia mais sobre como fazer mapas de fundos para seu GPS

Download do Programa Mapsource de graça.

Download de mapas brasileiros do Projeto Tracksource

Download de mapas argentinos do Projeto Mapear

Download de mapas do cone sul, Argentina e Chile

Download de mapas do Peru

Download de mapas da Venezuela

Download de mapas da Grécia

Download de mapas da região andina do Chile, Argentina, Bolívia, do Projeto "Viajeros"

Downloads de mapas diversos

Downloads de trilhas e passeios 4x4 para GPS no site de Tacio Philip

Download de cartas topográficas de montanhas no site de Tacio Philip

Download de imagens de satélite

Download de imagens de satélite da NASA

Site oficial do Track Maker

Biblioteca virtual do IBGE

Compre seu GPS com preços acessíveis na Loja AltaMontanha




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