GPS: A essência da Agricultura de precisão

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As máquinas e equipamentos que fazem uso desta tecnologia, que realizam análises de solo no talhão, bem como as que efetuam aplicações de insumos e o plantio precisam saber seu local no espaço para fazê-lo de maneira uniforme e no local marcado, e por isso, recebeu este nome. Mas como um equipamento sabe onde ele está? É aí que entra em cena o GPS., que é apenas uma das várias ferramentas de navegação disponíveis para uso comercial, ou estudos. Neste artigo você saberá como ele surgiu, como ele funciona, e por que vale a pena usar.

 

História

 

O GPS nasceu no mesmo berço que a internet: dentro do Departamento de Defesa dos Estados Unidos da América. Era época da guerra fria e os sistemas existentes tinham desempenho limitado e não poderiam atender as futuras demandas.

A ameaça que os soviéticos apresentavam à sociedade norte americana levaram o governo a investir bilhões de dólares no desenvolvimento de pesquisas e execução de projetos que pudessem aperfeiçoar a precisão de seus sistemas de defesa e o controle de seus mísseis balísticos.

Em 1960, a Força Aérea dos Estados Unidos propôs um sistema chamado de MOSAIC, que significava “sistema móvel para controle aperfeiçoado do Míssil Balístico”, em uma tradução livre. Depois, foi dado início ao “projeto 57”, o qual foi executado em 1963. A partir dele nascia o conceito do GPS. Ele foi usado no “projeto 621B”, o qual possuía vários atributos do que hoje chamamos de GPS.

A criação do GPS também possui suas vertentes nas outras divisões das forças armadas. A Marinha, por exemplo, tinha estudos avançados para instalar relógios de alta precisão em satélites, até lançar o primeiro satélite com relógio atômico (usado nos satélites GPS) em 1974.

O exército, por sua vez, colocou em órbita seu primeiro SECOR, que significa “satélite de conferência de alcance”, em tradução livre, no ano de 1964. O SECOR comunicava-se com três transmissores fixos em solo que ficavam coordenadas conhecidas, e o quarto transmissor, que ficava em uma localização desconhecida, poderia enviar sinais para estes outros três para saber sua posição.

Um momento chave que mudou o destino do GPS aconteceu em 1983. Em 1º de setembro daquele ano um avião comercial com 269 pessoas a bordo, foi abatido por entrar inadvertidamente em espaço aéreo soviético. Tendo conhecimento do desenvolvimento do GPS e de seu potencial tecnológico, o então presidente Ronald Reagan decidiu que o GPS seria uma tecnologia disponível tanto para civis quanto para militares para evitar que erros de navegação causassem novas catástrofes, assim que o sistema estivesse com condições plenas para operar. Na era pré-GPS, a navegação aérea e naval era baseada em mapas, comunicações via rádio, e equipamentos magnéticos. Até aquele momento, o GPS era ultrassecreto e destinado apenas para fins militares.

 

Organização e Funcionamento

 

O GPS é organizado em três segmentos principais: o Espacial (SS), composto pela constelação de satélites, o de controle (CS) onde ficam alocados o pessoal e equipamentos responsáveis pela operação e manutenção do sistema, e o do usuário (US), ou seja, você.

Os satélites deste sistema ficam posicionados na órbita média do planeta terra, o que significa que eles estão a aproximadamente 20.200 km de distância, e até a edição deste texto, compõem uma constelação de 31 naves, precisamente sincronizadas com os relógios de solo. A correção dessa sincronia é feita todos os dias.

Para que o receptor GPS possa calcular sua posição, são necessários os dados referentes às coordenadas e os horários de no mínimo, quatro satélites visíveis, livres de obstrução. Os dados são recebidos, calculados no receptor, e desta forma a posição é estabelecida. A precisão é de cinco metros, mas dependendo da aplicação, não é preciso o suficiente.

A qualidade do sinal pode ser comprometida por climas desfavoráveis, ou ainda se o receptor estiver em área urbana, onde as construções refletem o sinal. Se estiver debaixo de uma copa de árvore, em alguma instalação subterrânea, ou dentro de casa, é possível que o receptor do G.P.S. não funcione adequadamente.

O que foi explicado anteriormente é o chamado Posicionamento por ponto simples, onde o receptor é o referencial com a posição absoluta, e os satélites são o referencial de posição relativa. O GPS pode ter uma precisão de 10 cm ou menos, e para isso ser possível, entra em cena o DGPS. Desta vez, o ponto absoluto é um receptor fixo, e o receptor portátil fica relativo a este, ou seja, o receptor fixo recebe a posição relativa dos satélites, e estabelece sua localização, enquanto o receptor portátil só precisa saber sua posição em relação ao que está fixo. E quando o fixo envia os dados, eles já foram corrigidos pelo ponto fixo.

 

Outros sistemas de Navegação por Satélite

 

Por se tratar de um sistema controlado pelo Departamento de Defesa dos Estados Unidos, o serviço pode ser suspenso para civis sempre que for julgado necessário, como por exemplo, conflitos armados, ou circunstâncias que pode ser consideradas como uma “ameaça à segurança nacional.”.

O GPS, assim como qualquer outro sistema semelhante, também está sujeito a problemas operacionais que podem causar instabilidade na transmissão, como erros de procedimento, ou falha conjunta de vários satélites. Isso quer dizer que vários outros países, aliados ou não dos Estados Unidos, sabem que não podem contar plenamente com o GPS, e sendo esta a principal razão, passaram a criar seus próprios sistemas de navegação por satélite. Acompanhe a lista abaixo para saber quais:

 

  1. GLONASS: Desenvolvido pela Rússia. Tem cobertura global e está plenamente operacional. Sua precisão varia entre 4,5 m e 7,4 m.
  2. GALILEO: Em desenvolvimento pelos países da União Europeia e países parceiros. Terá cobertura global, e está previsto para entrar em operação a partir de 2020. Promete ter uma precisão de um metro.
  3. DORIS: Desenvolvido pela França. Funciona de maneira oposta em relação aos demais, onde o Satélite é o receptor, e não o transmissor. Está operacional, mas não foram encontrados detalhes sobre seu nível de precisão e cobertura.
  4. QZSS: Sistema em desenvolvimento pelo Japão. Quando entrar em operação em 2018 estará disponível para cobrir apenas o território Japonês. Todavia, terá compatibilidade com o GPS. Promete ter precisão de centímetros.
  5. BEIDOU/COMPASS: Em desenvolvimento pela China. Já se encontra em operação, mas por enquanto possui cobertura limitada, atendendo ao território Chinês continental e todo o oeste do oceano pacífico. Estará em operação plena a partir de 2020 e tem uma precisão de 10 metros.
  6. NAVIC/IRNSS: Em desenvolvimento pela Índia. Já se encontra em operação, e assim como o BEIDOU e o QZSS, possui cobertura limitada, atendendo a todo o território indiano, e áreas que estão a até 1500 km de suas fronteiras.

Nota: Os níveis de precisão que foram mencionados são emitidos pelos sinais de uso público. Os sinais criptografados têm precisão maior, porém são de uso restrito.

 

Vantagem do uso da navegação por satélites na Agricultura de Precisão

Na agricultura de precisão, ao agregar a localização geográfica ao resultado de uma amostra de uma análise de solo, por exemplo, possibilita ao produtor saber com exatidão qual a condição do solo na região do talhão que foi estudada, e a partir disso, tomar as medidas corretivas. Isso significa que os custos ficam canalizados visto que será necessário aplicar mais nutrientes apenas nos locais com deficiência, ou melhor ainda, reduzindo o desperdício de insumos. Dá para saber a velocidade com a qual o operador de máquinas está aplicando defensivos, é possível também mapear a incidência de pragas, regular a aplicação de fertilizantes, através de uma programação preliminar da máquina. E já existem implementos autônomos guiados por navegação de satélites.

 

Desvantagens

Estão presentes em dois pontos: o primeiro é que a introdução desta tecnologia requer um investimento alto, e isso pode ter impacto no custo de produção, e o segundo, a necessidade de capacitação tanto para dominar a operação de máquinas com esse sistema embarcado, bem como para a sua manutenção.

 

Referências:

https://pt.wikipedia.org/wiki/Geod%C3%A9sia

https://pt.wikipedia.org/wiki/Posicionamento_por_Ponto_Simples

https://pt.wikipedia.org/wiki/GPS_diferencial

 

Em inglês:

https://en.wikipedia.org/wiki/Global_Positioning_System

https://en.wikipedia.org/wiki/BeiDou_Navigation_Satellite_System

https://en.wikipedia.org/wiki/DORIS_(geodesy)

http://www.ga.gov.au/scientific-topics/positioning-navigation/geodesy/geodetic-techniques/doris

https://www.aviso.altimetry.fr/en/techniques/doris/doris-missions.html

https://en.wikipedia.org/wiki/Galileo_(satellite_navigation)

https://en.wikipedia.org/wiki/Indian_Regional_Navigation_Satellite_System

https://en.wikipedia.org/wiki/GLONASS

 

Imagens: Banco de imagens Pexels