Decifrando o RINEX: O formato aberto para o Posicionamento por Satélites

O formato de arquivo RINEX desempenha um papel fundamental na geodésia e no posicionamento por satélite, permitindo a troca eficiente e o processamento preciso dos dados GNSS. Um profissional de Topografia ou Agrimensura que não utiliza nem compreende como funciona o RINEX pode incorrer em erros grosseiros e sistemáticos em trabalhos de georreferenciamento.

Neste artigo, você conhecerá detalhes do formato RINEX, receberá dicas valiosas sobre a conversão de formatos, entenderá as diferenças entre suas versões e evolução, além de descobrir onde baixar esse tipo de arquivo para estações da RBMC. Finalizaremos com uma dica bem interessante para quem deseja dominar o processamento de dados GNSS, garantindo precisão e acurácia nos seus levantamentos topográficos.

Sobre o formato RINEX

O RINEX (Receiver Independent Exchange Format), cuja tradução literal é Formato de Troca Independente do Receptor, é um formato de dados oficial utilizado na Geodésia e no Posicionamento pelo GNSS (Sistema Global de Navegação por Satélite).

Alguns detalhes sobre o RINEX

• Motivação: Cada marca de receptor GNSS possui seu próprio formato de arquivo nativo, geralmente um arquivo binário. Com a diversidade de marcas de receptores GNSS no mercado, surgiu a necessidade de um formato de dados oficial aceito por todos os softwares e órgãos públicos e privados.
• Dados Armazenados: O RINEX armazena informações como medições de pseudodistâncias, medições de fase da onda portadora, efeito Doppler e dados das constelações GPS (EUA), GLONASS (Rússia), Galileo (EU), Beidou (China), EGNOS e sistemas de aumento baseado em satélite (SBAS).
• Pós-processamento: O formato RINEX permite o pós-processamento offline dos dados, o que é útil para aplicações que exigem maior acurácia. Ao armazenar as diferentes informações disponibilizadas pelos satélites, é possível fazer um correto tratamento dos dados rastreados após a coleta.
• Evolução: O RINEX foi projetado para evoluir ao longo do tempo, adaptando-se a novos tipos de medições e sistemas de navegação por satélite. Confira aqui a versão mais recente.

RINEX de Observação e Navegação

O arquivo de observação é essencial para o processamento preciso de dados GNSS, enquanto o arquivo de navegação é usado para calcular as posições dos satélites.

Arquivo de Observação (.obs): Contém dados brutos de observação, como medições de pseudodistância, fase da onda portadora, efeito Doppler e relação sinal-ruído. Esses dados são coletados pelo receptor GNSS para cada época (instante) de rastreio.

Arquivo de Navegação (.nav): Contém informações sobre as órbitas dos satélites e os parâmetros de seus relógios. Esses dados são transmitidos pelos próprios satélites do GNSS.

Diferença entre pseudodistâncias e fase da onda portadora

A pseudodistância é a medida de distância entre a antena do satélite (no momento de transmissão do sinal) e a antena do receptor (no momento de recepção). Ela é obtida pelo tempo de viagem entre esses pontos. A precisão dessa medida fica na ordem métrica.

A fase da onda portadora é uma medida mais complexa. O receptor identifica a diferença de fase entre o sinal que chega do satélite e aquele gerado no receptor. Resulta em uma medida fracionária (f), sempre menor que o comprimento de onda (um ciclo), mas com precisão superior à medida de distância (pseudodistância). Para posicionamento de alta acurácia, a observável fundamental é a fase da onda portadora.

Ambiguidade da Fase: A medida da fase é ambígua, pois não se sabe o número de ciclos inteiros (N) que comporta a distância entre o satélite e o receptor. A solução dessa ambiguidade é essencial para o posicionamento relativo (base e rover), quando a solução é dita “fixa” significa que o valor de N foi determinado como número inteiro, chegando-se a melhor precisão.

Versões de arquivos RINEX

A primeira versão do RINEX foi desenvolvida por W. Gurtner em 1989 e publicada por W. Gurtner e G. Mader no Boletim GPS da CSTG de setembro/outubro de 1990. Desde 1993, o RINEX 2 está disponível e passou por revisões e adoções várias vezes. O RINEX permite o armazenamento de medições de pseudodistância, fase da onda portadora, Doppler e relação sinal-ruído do GPS (incluindo sinais de modernização do GPS, como L5 e L2C), GLONASS, Galileo, Beidou, além de dados do EGNOS e WAAS de sistemas de aumento baseados em satélite, e QZSS, simultaneamente. A versão 3.02 do RINEX foi submetida em abril de 2013 e contém novos códigos de observação do GPS ou sistemas Galileo. A versão mais recente é o RINEX 4.01, de julho de 2023. Clique aqui para acessar a documentação das versões de formatos RINEX.

Como converter um arquivo Bruto (nativo) para RINEX?

O software RTKLIB possibilita a conversão entre diferentes formatos de arquivos através da aplicação RTKCONV, inclusive entre versões diferentes de RINEX, como mostrado na figura abaixo:

Veja como converter um arquivo RTCM v.3 do receptor Polaris S100 para RINEX:

Conversão de outros formatos

Mas alguns formatos brutos são apenas convertidos com softwares específicos dos fabricantes como, por exemplo:

• Trimble: Se você estiver trabalhando com arquivos de GPS Trimble, pode usar o utilitário Trimble RINEX para converter para o formato RINEX. Basta baixar o programa, selecionar o arquivo bruto de GPS Trimble e escolher a opção de conversão. Clique aqui para baixar o software Convert to RINEX da Trimble.
• Topcon: O TPS2RIN Converter é uma ferramenta oficial da Topcon Positioning Systems, Inc. que permite converter arquivos estáticos GNSS no formato .TPS para o padrão RINEX. Essa conversão é realizada em plataforma online através do link: TPS2RIN Converter.

Junção e edição dos arquivos RINEX

O programa GFZRNX é uma ferramenta útil para edição e conversão de arquivos RINEX 3. Ele está disponível para Windows, Linux, Mac OS X e SunOS. Você pode baixá-lo clicando aqui.

Os arquivos RINEX 3 disponibilizados pela RBMC (Rede Brasileira de Monitoramento Contínuo) estão organizados em arquivos contendo 15 minutos de rastreio. Devido ao intervalo de rastreio de 1 segundo, esses arquivos podem se tornar extensos, ocupando grandes volumes em megabytes, o que pode dificultar o processo de download. Vale ressaltar que o armazenamento em arquivos de 15 minutos é um padrão adotado por instituições internacionais, como o International GNSS Service – IGS. Para aprender como executar essa tarefa, confira o tutorial do IBGE clicando aqui.

Como baixar arquivo RINEX da RBMC do IBGE?

Veja neste vídeo como baixar arquivo RINEX da RBMC do IBGE. Clique aqui para ter acesso aos dados diários da RBMC.

Também é possível baixar direto do FTP do IBGE. Veja o passo a passo:

Onde aprender a processar dados RINEX com softwares livres?

Aprender a processar dados RINEX com softwares livres na GeoOne oferece uma série de vantagens significativas:

1. Domínio do RTKLIB e QGIS:
   • Você terá a oportunidade de dominar ferramentas como o RTKLIB e QGIS para processar dados GNSS.
   • Essas habilidades são essenciais para garantir que seus produtos estejam perfeitamente georreferenciados.
2. Precisão e Acurácia:
   • Com o conhecimento adquirido, você poderá garantir a precisão do seu levantamento em mapeamento com drone ou georreferenciamento.
   • Processar dados RINEX com softwares livres permite obter resultados de alta acurácia.
3. Ampliação de Habilidades:
   • Você sairá do básico e explorará técnicas avançadas que vão além do que é ensinado em cursos convencionais.
   • Aprofundar seus conhecimentos ampliará suas habilidades no campo da geotecnologia.
4. Segurança e Técnica Correta:
   • Você ganhará confiança para realizar levantamentos topográficos em campo com a técnica correta.
   • Evitará retrabalho por falta de conhecimento técnico.
5. Bônus Exclusivos:
   • Além do curso, você terá acesso a bônus exclusivos, como o download de projetos utilizados nas práticas.
   • Aprenderá sobre processamento de imagens de drone e automatização de plantas e memoriais.
6. Tira dúvidas:
   • O Engenheiro Cartógrafo Leandro França, especializado no QGIS, será seu mentor.
   • Ele traz experiências reais e conhecimento técnico para garantir excelentes resultados em trabalhos acadêmicos e profissionais.

Aprender a processar dados RINEX com softwares livres na GeoOne é uma oportunidade valiosa para aprimorar suas habilidades e se destacar na área de geotecnologia. Não perca tempo, clique aqui e inscreva-se.

INSCREVA-SE