Estudo da separação entre o geoide e o quase geoide no estado do Rio Grande do Sul, Brasil

Abstract

Os sistemas altimétricos podem ser definidos como um sistema métrico no qual se quantifica a separação de duas superfícies de referência, segundo uma determinada direção específica. A separação entre as altitudes ortométrica e normal é geralmente da ordem de alguns centímetros, mas pode chegar a metros em áreas com grande variação altimétrica. A maior contribuição é devido às variações das densidades das massas topográficas e por causa da resolução e exatidão do Modelo Topográfico. Em meados de 2018, o Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE) tornou oficial o emprego da altitude normal ao sistema vertical brasileiro e passa a seguir às recomendações internacionais para o estabelecimento de um Sistema de Referência Internacional para Altitudes (International Height Reference System - IHRS) e a respectiva realização (materialização) global (International Height Reference Frame - IHRF). A recomendação oficial do Sistema de Referência Geocêntrico para as Américas (SIRGAS) sobre as altitudes físicas é de utilizar a altitude normal; porém, na realização do sistema, cada país poderá introduzir o tipo de altitude física que prefira, junto com a superfície de referência correspondente: geoide para as altitudes ortométricas ou quase geoide para altitudes normais. O presente estudo se propõe a avaliar o valor da Separação entre Geoide e Quase Geoide (SGQG), a partir das diferenças entre as altitudes ortométrica e normal. A área de estudo localiza-se na região sul do Brasil e compreende o estado do Rio Grande do Sul (RS). O RS é delimitado pelas latitudes 34°S e 27°S e pelas longitudes 48°O e 58°O, fazendo fronteira ao norte com o estado de Santa Catarina, a oeste com a Argentina, ao leste com o Oceano Atlântico e ao sul com o Uruguai. Para o desenvolvimento desse estudo foram utilizados, dados altimétricos, gravimétricos; mapa de densidades das massas topográficas derivadas a partir do mapa geológico; bem como os coeficientes do Modelo Global do Geopotencial Earth Gravitational Model 2008 (EGM2008). A SGQG encontrada varia de −6 cm a 10 cm, sendo que os maiores valores são observados no município de São José dos Ausentes e áreas adjacentes; para o restante do estado do RS essa separação não ultrapassa 2 cm. Os efeitos da variação da densidade na determinação da altitude ortométrica foi estimada em 2 cm, e os maiores valores encontram-se verificados na região nordeste do estado do RS. Os resultados desta pesquisa mostraram a necessidade da efetiva incorporação das variações das densidades das massas topográficas aos cálculos da SGQG, quando se almeja a determinação das altitudes ortométricas.

Height systems can be defined as a metric system in which the separation of two reference surfaces is quantified, according to a specific direction. The separation between orthometric and normal heights is usually of the order of a few centimeters but can reach meters in areas with large height variations. The largest contribution is due to the variations in topographic mass densities and because of the resolution and accuracy of the Topographic Model. In mid-2018, the Brazilian Institute of Geography and Statistics (IBGE) made official the use of the normal height to the Brazilian vertical system and starts to follow the international recommendations for the establishment of an International Height Reference System (IHRS) and the respective global realization (materialization) (International Height Reference Frame - IHRF). The official recommendation of the Geocentric Reference System for the Americas (SIRGAS) on physical heights is to use the normal height; however, in the realization of the system, each country may introduce the type of physical height it prefers, together with the corresponding reference surface: geoid for orthometric heights or near-geoid for normal heights. The present study proposes to evaluate the value of the Separation between Geoid and Quasegeoid (SGQG), from the differences between orthometric and normal heights geopotential model coefficients. The study area is located in the southern region of Brazil and comprises the State of Rio Grande do Sul (RS). The State of RS is delimited by latitudes 34°S and 27°S and longitudes 48°W and 58°W, bordered to the north by the State of Santa Catarina, to the west by Argentina, to the east by the Atlantic Ocean, and to the south by Uruguay. The development of this study was used, altimetric, gravimetric data; topographic mass densities map derived from the geological map; as well as the coefficients of the Global Geopotential Model Earth Gravitational Model 2008 (EGM2008). The SGQG found varies from −6 cm to 10 cm, and the highest values are observed in the municipality of São José dos Ausentes and adjacent áreas; for the rest of the State of RS, this separation does not exceed 2 cm. The effects of density variation on the determination of orthometric height were evaluated was estimated at 2 cm, and the highest values are found in the northeastern region the State of RS. The results of this research showed the necessity of the effective incorporation of topographic mass density variations in SGQG calculations, when the determination of orthometric heights is aimed.