O ato de medir é, em essência, um ato de comparar, e essa comparação envolve erros de diversas origens (dos instrumentos, do operador, do processos de medida etc.). Vamos estudar os erros e suas consequências, de modo a expressar os resultados de dados experimentais em termos que sejam compreensíveis a outras pessoas.
Quando se pretende medir o valor de uma grandeza, pode-se realizar apenas uma ou várias medidas repetidas, dependendo das condições experimentais particulares ou ainda da postura adotada frente ao experimento. Em cada caso, deve-se extrair do processo de medida um valor adotado como melhor na representação da grandeza e ainda um limite de erro dentro do qual deve estar compreendido o valor real.
Erros e desvios:
Algumas grandezas possuem seus valores reais conhecidos e outras não. Quando conhecemos o valor real de uma grandeza e experimentalmente encontramos um resultado diferente, dizemos que o valor obtido está afetado de um erro.
ERRO é a diferença entre um valor obtido ao se medir uma grandeza e o valor real ou correto da mesma. Matematicamente o erro é a diferença entre o valor medido e o valor real.
É válido lembrar que o valor real ou exato da maioria das grandezas físicas nem sempre é conhecido. O que se sabe, na maioria dos casos, é o valor mais provável desta grandeza, determinado através de experimentos com uma certa incerteza. Neste caso ao efetuarmos uma medida desta grandeza e compararmos com este valor, falamos em desvios e não erros.
DESVIO é a diferença entre um valor obtido ao se medir uma grandeza e um valor adotado que mais se aproxima do valor real. Na prática se trabalha na maioria das vezes com desvios e não erros.
Classificação de erros:
Por mais cuidadosa que seja uma medição e por mais preciso que seja o instrumento, não é possível realizar uma medida direta perfeita. Ou seja, sempre existe uma incerteza ao se comparar uma quantidade de uma dada grandeza física com sua unidade.
Segundo sua natureza, os erros são geralmente classificados em três categorias: grosseiros, sistemáticos e aleatórios.
Erros grosseiros:
Ocorrem devido à falta de prática (imperícia) ou distração do operador. Como exemplos podemos citar a escolha errada de escalas, erros de cálculo, etc. Devem ser evitados pela repetição cuidadosa das medições.
Erros sistemáticos:
Os erros sistemáticos são causados por fontes identificáveis, e, em princípio, podem ser eliminados ou compensados.
Estes fazem com que as medidas feitas estejam consistentemente acima ou abaixo do valor real, prejudicando a exatidão da medida. Erros sistemáticos podem ser devido a vários fatores, tais como:
• instrumento de medida; Ex: intervalos de tempo feitos com um relógio que atrasa.
• Método de observação; Ex: medir o instante da ocorrência de um trovão pelo ruído liberado.
• Efeitos ambientais; Ex: medida de um dado comprimento que dependa da temperatura ambiente.
• Simplificações do modelo teórico utilizado; Ex: não incluir o efeito da resistência do ar numa medida da aceleração da gravidade baseada na medida do tempo de queda de um objeto a partir de uma dada altura.
Erros aleatórios ou acidentais:
São devidos a causas diversas e incoerentes, bem como a causas temporais que variam durante observações sucessivas e que escapam a uma análise em função de sua imprevisibilidade. Podem ter várias origens, entre elas:
• Os instrumentos de medida;
• Pequenas variações das condições ambientais;
• Fatores relacionados com o próprio observador sujeito à flutuações, em particular visão e audição.
O erro é inerente ao próprio processo de medida, isto é, nunca será completamente eliminado. Poderá ser minimizado procurando-se eliminar o máximo possível as fontes de erros acima citadas. Portanto, ao realizar medidas, é necessário avalias quantitativamente os erros cometidos.
A área das Ciências Geodésicas, envolvendo a Geodésia, Cartografia e Fotogrametria, é fundamental para o desenvolvimento racional de uma sociedade, uma vez que todas as acções e projectos envolvendo temas sociais e ambientais devem ser apoiados por uma base geodésica e por uma cartografia de boa qualidade. Com este pressuposto, evita-se o desperdício ou mal uso de recursos, pelo desconhecimento ou conhecimento precário da região a desenvolver. Como tal, esta área caracteriza-se como uma das prioritárias para a formação de profissionais em países em desenvolvimento, tendo em consideração a carência de informações actualizadas e recursos humanos capazes de propor soluções actuais e econômicamente atractivas, com uma base sólida de conhecimento. Neste contexto, O Curso de Pós-Graduação em Ciências Geodésicas ganha destaque no País e na região como um dos mais activos e tradicionais centros de excelência nas Ciências Geodésicas. Por suas salas passaram grande parte dos profissionais hoje actuantes nos principais centros de pesquisa do Brasil e muitos outros da América Latina. Eles têm se inserido principalmente na área do magistério superior, apoiando Cursos de Engenharia Cartográfica e de Engenharia de Agrimensura no Brasil, assim como actividades de pesquisa em diversas Instituições. O Curso possui diversas parcerias ao nível nacional e internacional, que possibilitam trabalhos de intercâmbio científico. Tais actividades também têm propiciado a inserção de um grande número de alunos de outros países no Curso, os quais são apoiados via acordos culturais com bolsas especiais de cooperação internacional
Actividades por área Geodésica
Monitoramento contínuo com GPS, associado ao Projeto conjunto com o IBGE de Rede Brasileira de Monitoramento Contínuo. Os trabalhos sobre a rede GPS mais ampla e de maior precisão do país, visam a geração de modelos de correcção para o Sistema Global, as quais não são adequadas dentro dos modelos existentes (órbitas, atitude e atmosfera). As possibilidades de posicionamento e navegação a partir desta rede são inúmeras e representam um gama de actividades derivadas e de interesse técnico-científico, as quais exigirão um grande número de trabalhos de pesquisa a longo prazo. Estabelecimento de estruturas para a aferição, testes de operação, calibração de instrumental geodésico. O Programa entende que este tipo de actividade é próprio das Instituições oficiais, tendo em vista o controle necessário da qualidade e metodologia empregados nos levantamentos geodésicos de precisão. Neste particular, já existe uma série de procedimentos já implantados e outros em desenvolvimento, porém existindo uma necessidade de conscientização e sistematização ao nível dos usuários, o que certamente demandará um esforço a longo prazo. Desenvolvimento de metodologia para o posicionamento geodésico de precisão, levando em conta os aspectos ambientais e geodinâmicos. Dentro desta perspectiva inserem-se programas de monitoramento do nível médio do mar (Datum Altimétrico); estudo dos efeitos geodinâmicos nas operações de posicionamento de alta precisão; geração de redes científicas plani-altimétricas e de gravidade para o controle das metodologias desenvolvidas e também dos efeitos dos parâmetros de ambiente nas mensurações. Também aqui as necessidades de trabalhos técnico-científicos são de grande envergadura e a longo prazo.
Fotogrametria e Sensoriamento Remoto
Desenvolvimento e implementação de técnicas e algoritmos para a automação e geração de produtos com controlo de qualidade a partir de imagens tomadas com os diversos imaginadores (métricos e não métricos). Para a obtenção das imagens são usados diferentes equipamentos, que vão desde câmaras (fotogrametria terrestre, aerofotogrametria, vídeo) até sensores instalados em satélites ou aviões. A natureza das imagens analisadas é variada e inclui o registo da energia eletromagnética em diversas faixas do espectro. Como a maioria das imagens encontra-se no formato digital o uso de computadores para a derivação de informações e medidas é fundamental, mas métodos analógicos também são usados. O principal objectivo do trabalho desenvolvido encontra-se associado a aplicações na Geodesia e Cartografia, bem como pesquisas no reconhecimento de padrões, restituição fotogramétrica e automação da análise de imagens digitais.
Cartografia e Sistemas de Informações Geográficas
Apesar de inicialmente a Cartografia e os Sistemas de Informações Geográficas (SIG) terem sido desenvolvidos em campos de pesquisa distintos, actualmente entende-se que essas duas áreas fazem parte de um mesmo campo de conhecimento e aplicação, ou seja, a análise e representação da informação que tem uma componente espacial. Considerando que a Cartografia no Brasil deve alcançar níveis de ponta, os objectivos para actuação na área são a consolidação desta, significando, além do mestrado, a implantação do doutorado, e consequentemente a produção científica compatível com esse objectivo. As pesquisas incluem esforços tanto para melhorar as capacidades e utilidades dos aplicativos para Cartografia Digital e SIG, como também desenvolvimento de metodologias para diferentes aplicações apoiadas nas capacidades recentemente desenvolvidas e actualmente disponíveis nos programas computacionais. Assim, a diversidade de trabalhos potenciais e aplicações técnico-científicas são bastante acentuadas.
Grupos de pesquisa Cartografia e Sistemas de Informações Geográficas
Desde a sua criação em 2000, o grupo tem obtido resultados importantes para alcançar o objectivo a que foi proposto, ou seja, posicionar a pesquisa em Cartografia no Brasil em níveis de ponta. Para tanto, os trabalhos desenvolvidos têm periodizado a consolidação da área de Cartografia e Sistemas de Informações Geográficas (SIG) no Curso de Pós-Graduação em Ciências Geodésicas (CPGCG), sendo a principal meta do grupo a implantação do doutorado. O doutorado em Cartografia exige uma produção científica compatível, sendo este resultado das pesquisas em Visualização Cartográfica; Modelagem de Dados Espaciais; Generalização Cartográfica Automatizada e Análise Espacial. Além da produção científica, a formação de estudantes de pós-graduação na área, exigiu a criação e reformulação de disciplinas. As disciplinas criadas são Cartografia Geral e Tópicos Avançados em Cartografia. A disciplina Cartografia Geral tem sido ministrada a cada ano, nos últimos 4 anos. A disciplina Tópicos Avançados em Cartografia foi ministrada 3 vezes, o que demonstra a constante e crescente entrada de alunos na área. O número gradativamente crescente de estudantes no grupo pode ser observado pela actualização dos recursos humanos, sendo que alguns estudantes já se formaram, outros passaram a fazer parte do grupo, e alguns deles passaram à condição de pesquisadores. No ano de 2003, uma nova disciplina foi introduzida, sendo esta Processamento e Análise de Dados Espaciais, a qual é consequência do início dos trabalhos de pesquisa e orientação em Análise Espacial. A produção científica tem crescido, sistematicamente, desde 2000, o que pode ser observado através dos currículos dos membros participantes do grupo. A mais recente ampliação dos escopos do grupo é o início da pesquisa em Cognição Aplicada à Cartografia. Esta pesquisa é fundamental para a geração de novos conhecimentos, e consequentemente a proposição de novas soluções em Visualização Cartográfica.
Fotogrametria e Sensoriamente Remoto
Ano de formação: 2000 Grande área predominante: Geociencias Área predominante: Fotogrametria e sensoriamento remoto Instituição: O grupo dedica-se à pesquisa e o desenvolvimento de novas tecnologias para o aproveitamento de imagens obtidas usando câmaras ou sensores, instalados em aviões, satétites ou localizadas na superfície do terreno perto dos objectos, para o estudo do meio ambiente e os objectos presentes na superfície da Terra. As aplicações da Fotogrametria e sensoriamento remoto podem ser agrupadas em dois grandes grupos. O primeiro trata da medição de coordenadas e levantamento da geometria dos objectos que aparecem nas imagens. O segundo relaciona-se à interpretação da natureza e o estado dos objectos. Assim, exemplos dos resultados obtidos são mapas topográficos e/ou planimétricos, a determinação de coordenadas tridimensionais dos objectos, mapas da cobertura do solo e estudos de monitoramento ambiental.
Optimização de Levantamentos Geodésicos
O grupo de "Optimização de Levantamentos Geodésicos", tem os objectivos primordiais de: Formação de recursos humanos; Pesquisa e desenvolvimento de metodologias e técnicas aplicadas à optimização de levantamentos geodésicos, e definição e realização de Sistemas Geodésicos de Referência. Extensa produção bibliográfica tem sido realizada com base em pesquisas do Grupo. Têm sido efectivadas diversas consultorias para entidades públicas e privadas, e é significativo o número de pessoas formadas desde 1996 (32 bolsistas de IC, 15 mestres e 12 doutores). Diversas parcerias internacionais estão em andamento. Resultados expressivos foram obtidos com trabalhos sobre: transição e integração de referenciais; novas metodologias em gravimetria e novas técnicas para determinação de geóide gravimétrico; Auscultação Geodésica de grandes barragens; Instrumentação Geodésica; Topografia Industrial e automação de levantamentos topográficos. A implementação de novas técnicas de levantamentos planimétricos, altimétricos e gravimétricos, com o controle de variáveis de ambiente e efeitos temporais, com ganho de desempenho e acurácia têm sido alvo de investigações permanentes pelo Grupo. O grupo tem contribuído com o Projecto SIRGAS nos estudos para integração de redes geodésicas de alta precisão na América do Sul, com determinação da posição geocêntrica e análise do comportamento temporal do Datum Altimétrico Brasileiro. O Grupo continua desenvolvendo projecto integrado sobre base de dados geodésicos para o Paraná, visando aplicações multifinalitária, com ênfase à gestão ambiental. Tem estabelecidas cooperações internacionais com o Observatório Real da Bélgica em Geodinâmica, com a DGFI (Deutsches Geodätisches Forschungsinstitut, München, Germany) em referencias e altimetria por satélites) e com a universidade de Hannover (Integração INS/GPS e gravimetria).
Posicionamento e Navegação Baseada em Técnicas Espaciais
O posicionamento e a navegação baseados em técnicas espaciais é uma área pioneira e fundamental para o desenvolvimento nacional do nosso país, uma vez que todas as ações e projectos envolvendo o posicionamento e a navegação de precisão contribuem para a formação de uma base geodésica de boa qualidade para toda a comunidade geodésica-cartográfica. É uma área que está em formação e que ainda apresenta carência de recursos humanos, e a necessidade do desenvolvimento e aprimoramento das técnicas voltadas para os levantamentos geodésicos. Nos últimos anos, esta área tem despertado um grande interesse da comunidade estudantil nas áreas de engenharias cartográfica e afins repercurtindo na busca de temas correlatos a esta área e no desenvolvimento de um grande número de dissertações e teses dentro das linhas de pesquisa compreendidas neste grupo de trabalho. Desde 1996, diversos trabalhos de pesquisa e consultoria, têm sido desenvolvidos e integrados entre diversas áreas de engenharia contribuindo com estas novas técnicas de levantamentos. Neste grupo de pesquisa são desenvolvidas novas metodologias de levantamentos com os sistemas de posicionamento global NAVSTAR/GPS.Enfatiza-se as modelagem de erros; o desenvolvimento de modelos de distorções e de influências ambientais; modelagem de perturbações (re-emissão térmica e efeitos relativísticos) em órbitas de satélites GPS ; análise geodésica de deformações na crosta em regiões de grande barragens utilizando o Método de Colocação por Mínimos Quadrados; estruturação de uma rede de estações de referência no estado do Paraná para posicionamento diferencial (DGPS e RTK); pesquisas sobre os meios de transmissões das correções diferenciais;análise de confiabilidade na transmissão de correções; monitoramento das áreas costeiras, levantamentos batimétricos e na avaliação de catástrofes. Estudos de parâmetros (vapor água) da troposfera na est. PARA utilizando dados do GPS.
