As maravilhas do GPS

O uso de GPS de navegação para montanhismo explodiu por volta de 2005, quando a Garmin, principal fabricante de aparelhos, lançou a antena SirfStar III. Dez anos depois, com a popularização dos Smartphones, o uso de GPS específico de navegação decaiu bastante. No entanto para atividades mais comprometidas eles continuam muito importantes e insubstituível.

As principais marcas de GPS são Silva, Magellan e Garmin. A última detém a liderença no mercado. No entanto, por sempre haver atualizações é difícil citar um modelo sem que este artigo fique desatualizado rapidamente.

Em termos gerais, um GPS para montanhismo precisa ter barômetro, bússola, entrada para cartão micro SD. Há aparelhos mais equipados, como bluetooth para transmitir dados, rádio para saber a localização de aparelhos, dentre outras coisas.

Este artigo não visa falar sobre um aparelho específico. Ao invés disso vamos dar prioridade na compreensão do sistema como um todo.

Sobre o sistema

Todo mundo sabe que GPS é a sigla em inglês de “Sistema de posicionamento global”. Existem 32 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.

Além da constelação GPS, ainda há outras, como o Glonass, que é uma constelação de GPS russo, o GNSS, que é europeu. Há ainda novos projetos europeus e um chinês em desenvolvimento. Alguns aparelhos novos possibilitam a recepção de dados de mais de uma constelação, o que melhora a precisão, mas consome mais pilha.

Os aparelhos de GPS de nova geração

A primeira geração de GPS é da década de 90. Estes primeiro aparelhos eram bastante limitados, tendo precisão de 100 metros. A tela tinha baixa resolução e era difícil interpretar mapas complexos. A segunda geração surgiu por volta de 2001, com tela colorida e antena com precisão de até 3 metros. A partir de 2009 foram se popularizando os aparelhos com melhor processador e possibilidade de utilização de imagens de satélite, o que melhorou a navegabilidade.

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 dos novos aparelhos 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. Os mapas possibilitam visualização mais rápida, e menos consumo de bateria. As imagens raster (imagens de satélite) possibilitam melhor precisão e imagens atualizadas. Porém consomem muita bateria. Se não estiver usando esta opção, é melhor desativar estas imagens.

Os mapas vetoriais para GPS Garmin têm grande qualidade e com o desenvolvimento do projeto Tracksource, praticamente a necessidades por mapas atualizados foi suprimida por este projeto que é voluntário e gratuito, no entanto, bons mapas precisam ser 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 de navegação 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. Claro que, com a evolução dos Smartphones e de aplicativos como o Google Maps e Waze, quase ninguém mais usa estes aparelhos na cidade.

Porém, 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. Eu mesmo tenho um GPS de carro com estes mapas para usar em lugares remotos, onde não há sinal de telefone.

Programas que você precisar ter

O primeiro programa que você precisa ter rodando em seu computador é o BaseCamp, programa que substituiu o Mapsource. 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. Este programa também envia os tracklogs e baixa os mesmos para seu computador.

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).

:: Veja mais: Como usar o TrackMaker para montanhismo – Artigo de Pedro Hauck

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.

:: Veja mais: Navegando em montanhas com o Google Earth – Artigo Maximo Kausch

:: Livro Fundamentos de Orientação, Cartografia e Navegação Terrestre – Professor Raul Friedmann

Usando o Base Camp

O Base Camp, software que acompanha o pode ser baixado gratuitamente na internet, 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 do projeto Tracksource e instalou-os no seu computador, você poderá exportá-los para visualizar em seu GPS.

Para fazer isso, basta ir ter seu aparelho conectado ao computador por cabo USB, ir no menu “mapas” e lá clicar em “instalar mapas”. O processo é bem simples e intuitivo. Em caso de dificuldade, se procurar no YouTube com as palavras chave “instalar mapas Base Camp” haverá dezenas de tutoriais para assistir.

Outra ferramenta importante do Base Camp é o Birds Eye, um serviço pago de acesso e download de imagens de satélite.

O uso do Birds Eye requer assinatura e tem um custo elevado. Infelizmente por falta de recursos não pudemos testar efetivamente esta opção. Porém não é difícil encontrar tutoriais no YouTube sobre esta funcionalidade.

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:

Clique aqui para ler um tutorial das principais funções do TrackMaker.

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:

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, de onde tirei as fotos que ilustram este artigo, 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.

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).

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 distância deste ponto até um ponto de coordenadas conhecidas. Através de uma regra de três você obterá a coordenada.

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 alguns aparelhos têm 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.

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.