1. Navegação precisa em tempo real
A expressão "navegar é preciso" carrega há mais de 2.000 anos uma ambiguidade entre necessidade e precisão. Para o capítulo, as duas leituras valem: a economia move a navegação moderna, mas conduzi-la com segurança exige, ao mesmo tempo, precisão e atualidade da posição. Os métodos tradicionais — visual e radar — obrigavam o navegante a anotar a observação e plotá-la na carta de papel; quando a plotagem terminava, ela mostrava apenas onde o navio estivera, e não onde está.
Fonte: BENTO, Carlos Norberto Stumpf. Navegação integrada. 4. ed. Niterói: Claudio Ventura Comunicação, 2013 (E-book desde 2022). Cap. 1 — Navegação precisa em tempo real.
Edital: Anexo 2-A, Área III (Navegação em Águas Restritas), item 16 — Utilização de equipamentos do passadiço, alíneas b) Radar, f) GPS e DGPS, g) Carta Eletrônica e ECDIS, e item 3 (Carta Náutica) · Anexo 2-B, Área III, item 5 (Bento), Cap. 1.
O receptor satélite encurtou o tempo da medição, mas ainda exigia a plotagem manual na carta de papel. A virada veio com a Carta Náutica Digital: exibida num sistema computadorizado, ela recebe a posição satélite sobreposta sobre si, em tempo real. É essa combinação — posição GNSS sobre carta digital — que sustenta a integração das demais ferramentas de bordo, tema dos capítulos seguintes. O Cap. 1 percorre três blocos: os sistemas de posicionamento por satélite (GNSS), as cartas náuticas digitais e a técnica de navegação radar paralela indexada.
2. Sistemas Globais de Navegação por Satélite (GNSS)
Um GNSS é um termo genérico para um sistema de satélites que atende ao requisito da IMO de um sistema mundial de rádio-navegação (WWRNS). Ele se apoia em constelações de satélites ativos em órbita elevada, que transmitem continuamente sinais codificados em uma ou mais faixas de frequência. Qualquer receptor com visada para os satélites obtém, em tempo real, a sua posição, velocidade e hora, e pode integrar-se a outras ferramentas de navegação.
Cada satélite emite as efemérides, que permitem calcular sua posição no espaço num dado instante, e o almanaque, com as órbitas aproximadas dos demais satélites da constelação. O satélite transmite sua posição e o sinal horário de um relógio atômico de alta precisão; o receptor mede o atraso até o sinal chegar. Medições de quatro satélites visíveis são processadas por trilateração para fixar a posição tridimensional — latitude, longitude, altitude e hora (3D). Com apenas três satélites obtém-se só a posição bidimensional — latitude, longitude e hora (2D).
Assim, o usuário em terra, água ou ar determina com alta precisão posição, velocidade, rumo e hora em qualquer ponto da superfície com visada para os satélites, 24 horas por dia e sob qualquer condição meteorológica. Quem está em túneis, florestas densas, dentro de construções ou submerso tem a recepção comprometida.
2.1 Vantagens e fontes de erro
Principais vantagens de um GNSS:
- sistema extremamente preciso;
- transmissão contínua do sinal;
- cobertura mundial nas 24 horas;
- sistema estável, por usar órbita elevada;
- opera sob qualquer condição meteorológica;
- sistema passivo — o usuário apenas recebe (não transmite).
Os satélites são alimentados por painéis solares e podem sofrer interferência de atividade solar severa. No trajeto até o receptor, o sinal atravessa a ionosfera — região entre 50 e 550 km de altitude, variável com a incidência solar — que o atrasa. Há também o atraso troposférico, causado pelo vapor d'água da troposfera, mais forte para satélites baixos no horizonte, cujo sinal percorre um trajeto mais longo. Por isso não se devem usar satélites com menos de 10 graus de elevação. O sinal ainda pode refletir-se em montanhas, construções e edificações perto do receptor, gerando o multicaminho (multipath).
| Fonte de erro | Observação |
|---|---|
| Desvios dos relógios atômicos | Pequenos desvios temporais. |
| Erros nas efemérides | Imprecisão da posição informada pelo satélite. |
| Erros nos receptores | Depende da qualidade do equipamento. |
| Ruídos eletrostáticos | Radar, equipamentos rádio de bordo e qualidade do receptor. |
| Atraso ionosférico * | Atenuado por receptor de dupla frequência e modelos matemáticos. |
| Atraso troposférico * | Atenuado por modelos matemáticos. |
| Reflexão / multicaminho * | Corrigido por configurações de antena e altas frequências. |
* A dupla frequência praticamente elimina a interferência ionosférica; o efeito de multicaminho é corrigido por antenas adequadas e altas frequências.
2.2 Diluição de precisão (DOP)
A geometria dos satélites em relação ao receptor afeta a precisão, mesmo sem ser propriamente um erro. Esse fator é a Diluição de Precisão (DOP). O PDOP mede o posicionamento tridimensional e resulta da combinação do HDOP (horizontal) com o VDOP (vertical); o TDOP trata de intervalos de tempo. O PDOP equivale ao inverso do volume de um tetraedro formado pelas posições do receptor e de quatro satélites visíveis: o volume máximo dá a melhor geometria e o PDOP mínimo.
O GDOP (Diluição Geométrica de Precisão) combina o PDOP com o TDOP e mede a distribuição dos satélites em torno do receptor. A área de incerteza cresce quando os satélites estão próximos entre si ou alinhados. O receptor seleciona automaticamente a melhor configuração disponível; quanto maior o GDOP, maior a imprecisão. Mais satélites em órbita reduzem a chance de geometria desfavorável. Desde 1996, GPS e GLONASS são reconhecidos como componentes do WWRNS.
2.3 Datum e geoide
A Terra não é uma esfera perfeita, mas um geoide — superfície de potencial gravitacional constante. Por isso cada GNSS adota um DATUM, modelo matemático de um elipsóide de referência ao nível médio do mar. O DATUM do GPS é o WGS-84; os demais GNSS têm coordenadas muito próximas dele, o que facilita receptores multi-constelação.
3. GPS
O GPS é o sistema mais utilizado. Originalmente NAVSTAR-GPS, foi desenvolvido e é operado pelo Departamento de Defesa dos EUA, com dois níveis de serviço: o PPS (Serviço de Posicionamento Preciso), com precisão total para usuários selecionados, e o SPS (Serviço Padrão de Posicionamento), aberto a qualquer usuário com receptor apropriado. O SPS atende à navegação costeira e em águas restritas, com precisão horizontal de 9 metros a 95% de probabilidade.
O GPS tem três segmentos. O Espacial reúne, no mínimo, 24 satélites em seis órbitas circulares a 20.200 km de altitude, inclinadas 55 graus em relação ao equador, com período de 12 horas; em fevereiro de 2020 a constelação operava com 31 satélites. Um programa de modernização sucede gerações de satélites (Block IIR-M, IIF, III e III Follow-On), com relógios de rubídio precisos a ± 1 segundo em 1 milhão de anos e novos sinais civis (L2C, L5, L1C) e o código militar M-Code.
| Segmento | Função |
|---|---|
| Espacial | Mínimo de 24 satélites em 6 órbitas a 20.200 km, inclinação de 55° e período de 12 h. |
| Controle | Rede terrestre que rastreia os satélites, monitora as transmissões e envia comandos e correções. |
| Usuário | Receptores, processadores e antenas que determinam posição, velocidade e hora. |
O Segmento de Controle compõe-se de uma estação de controle mestra, uma alternativa, 11 antenas de comando e controle e 16 estações de monitoramento, mantidas pela Força Aérea dos EUA e pela Agência Nacional de Inteligência Geoespacial. O arranjo garante que cada satélite seja visto por ao menos duas estações, permitindo verificar posição, integridade e desempenho. Satélites antigos exigiam contato permanente; os modernos trocam dados entre si e corrigem a própria órbita, bastando contato a cada seis meses.
O GPS foi lançado com a Disponibilidade Seletiva (S/A): uma degradação proposital do sinal civil, da qual só os receptores militares dos EUA escapavam. Em 2000 a S/A foi desativada, melhorando a precisão civil de cerca de 45 m para 10 m. Em troca, passou a valer a Negação Regional (Regional Deniability) — degradação voluntária do sinal em regiões específicas, conforme o interesse político ou militar dos EUA.
4. GLONASS, GALILEO e BEIDOU
4.1 GLONASS
O GLONASS é o GNSS da Rússia, operado pela Agência Espacial Russa, com controle militar e serviço civil. A constelação atual tem 27 satélites — 24 operacionais e 3 de reserva — em 3 órbitas de 8 satélites, a 19.100 km de altitude, com período de 11 horas. A inclinação de cerca de 64,8 graus dá melhor cobertura em altas latitudes. A precisão horizontal é de 12,4 metros a 95%. A primeira estação de monitoramento no Hemisfério Sul foi instalada no Brasil, em Brasília, em 2013.
4.2 GALILEO
O GALILEO é o GNSS europeu, inteiramente civil, operado pela Agência Espacial Europeia com a União Europeia. Tem 24 satélites (evoluindo para 30) em 3 órbitas a 23.222 km, inclinadas 56 graus, período de 14 horas. Entrou em serviço em 2016 prometendo maior precisão e capacidade de confirmar mensagens de socorro, além de verificar automaticamente sua integridade. O sistema regional EGNOS (do tipo SBAS) melhora a precisão e a confiabilidade. Por ser de uso civil, o GALILEO não está sujeito a desligamento ou degradação militar como os demais, e presta serviço de busca e salvamento (SAR) reduzindo a menos de 10 minutos a localização de quem porte transponder SAR.
4.3 BEIDOU
O BEIDOU (BDS) é o GNSS da China, sob controle militar, com serviço também civil. Conta com 35 satélites — 5 geoestacionários e 30 em órbita média — a 21.000 km de altitude, período de 13 horas. O sistema original (1994, em operação desde 2000) tinha só três satélites e cobertura regional; o BeiDou-2 (Compass, 2012) cobriu a Ásia e o Pacífico; em 2020 passou a oferecer serviço global, com operação plena prevista para 2035. Oferece melhor cobertura em altas latitudes e capacidade de confirmar mensagens de socorro.
Precisão dos GNSS para uso civil: GPS 2,2 m · GLONASS 2,8 m · GALILEO 1 m · BEIDOU 1,2 m. Acordos de integração e interoperabilidade entre os sistemas tendem a oferecer precisão da ordem de centímetros com receptores multi-constelação.
5. DGNSS — GNSS diferencial
O GNSS Diferencial aumenta a precisão reduzindo os erros dos sinais recebidos dentro de uma área. A ideia: comparar a posição conhecida e muito precisa de uma Estação de Referência em terra com a posição que os satélites lhe fornecem. Pressupõe-se que o erro é semelhante para todos os receptores no alcance da estação que usem os mesmos satélites. A estação calcula a diferença entre sua posição conhecida e a posição satélite, obtendo a correção diferencial, e emprega também técnicas cinemáticas em tempo real (RTK).
Para corrigir em tempo real, a estação emite continuamente o sinal de correção ao receptor do navegante, reduzindo o erro presente. A correção precisa de três elementos: uma estação de referência em terra, um link de comunicações para enviar a correção e um receptor híbrido a bordo. Com isso, a precisão pode chegar a valores submétricos, conforme a qualidade do receptor e do sinal. A correção também pode vir de estações de rádio terrestres ou de satélites de comunicações.
No DGPS, a estação em terra tem coordenadas precisas conhecidas; um receptor GPS instalado nela compara essas coordenadas com a posição que calcula, gerando uma diferença em latitude e longitude transmitida automaticamente ao navegante. Se o receptor de bordo dispuser do recurso, a sigla DGPS aparece no canto da tela, e a correção é aplicada à posição calculada, resultando numa posição muito precisa.
No Brasil usa-se o DGPS, o sistema de correção mais difundido no mundo. A Marinha transmite gratuitamente sinais de correção a partir de estações de referência que aproveitam a estrutura dos radiofaróis da costa, na mesma portadora do radiogoniômetro. A correção dá a acurácia necessária para Levantamentos Hidrográficos e para Sistemas de Informação Geográfica, além de tornar mais precisa a navegação costeira e em águas restritas. Por ter posição fixa e conhecida, a estação detecta de imediato problemas nos satélites e informa o navegante.
Vantagens de um DGNSS: maior precisão dentro da área de alcance; notificação quase imediata de problemas nos satélites ou no sistema; detecção de sinais com maiores erros de propagação; eliminação de algumas fontes de erro.
Atenção. A correção diferencial inclui apenas os erros comuns à estação de referência e aos receptores no seu alcance. Não elimina os erros de multicaminho nem de ruído eletrostático desses receptores, nem as incertezas da geometria dos satélites.
6. Receptores GNSS
Há muitos receptores GNSS a bordo, com interfaces variadas. Num receptor genérico, a tela principal mostra posição em latitude e longitude, velocidade no fundo (SOG) e rumo no fundo (COG); o cabeçalho exibe o status em relação ao satélite — número de satélites usados, sinal diferencial ativo — e a data e a hora correntes.
| Botão | Função |
|---|---|
| MENU | Acesso às janelas de configuração e opções. |
| ENT | Tecla de confirmação (Enter). |
| GOTO | Seleciona o ponto de derrota (waypoint) como destino. |
| MARK / MOB | Registra a posição atual (MARK) num toque; mantido pressionado, marca o homem ao mar (MOB). |
| DIM / PWR | Liga num toque (ON); mantido pressionado, desliga (OFF). |
| DISP | Alterna telas com programas auxiliares de navegação. |
As telas DISP incluem um mini plotter que acompanha o movimento, um indicador de rumo verdadeiro, um velocímetro com odômetro e um monitor da situação dos satélites (DOP, intensidade do sinal e elevação de cada satélite).
Num exemplo, a embarcação navega no rumo na superfície (proa) 007° e no rumo no fundo 011°, desviada pela corrente por bombordo, posicionada 31,43 m à esquerda da derrota planejada para o waypoint 001. A tela Highway simula uma hidrovia com referência no waypoint selecionado: ela orienta o timoneiro a guinar para boreste e adotar o rumo no fundo 017°. Como há corrente, o timoneiro perceberá que deve manter um rumo na superfície menor — próximo de 014° — para cumprir o rumo no fundo sugerido. Rumo e velocidade na superfície e o cálculo da corrente apareceriam se o receptor estivesse interfaceado a uma agulha giroscópica e a um odômetro.
O GPS também tem a função ANCHOR WATCH (monitoramento da posição de fundeio): estabelece um círculo de segurança em torno da embarcação fundeada e alerta quando ela garra excessivamente do ponto de fundeio. O Radar/ARPA e o ECDIS/ECS, vistos nos próximos capítulos, dispõem do mesmo recurso.
7. Agulhas satelitais
Uma embarcação parada não determina o rumo só com a antena GNSS: sem movimento não há efeito doppler nem posições sucessivas diferentes para o cálculo, e o ícone da embarcação fica girando na tela do sistema de cartas. A solução é integrar o receptor a uma agulha giroscópica ou magnética — ou usar uma agulha satelital (satellite compass).
A agulha satelital calcula o rumo por duas antenas GNSS montadas numa estrutura alinhada com a linha proa-popa. Cada antena tem receptor e processador próprios; o vetor (distância e marcação) entre as duas posições dá a orientação da linha proa-popa em relação ao norte verdadeiro — ou seja, o rumo na superfície. Há modelos com três antenas em estrela: duas alinhadas à linha proa-popa e a terceira para reduzir a influência do cabeceio, do balanço e do caturro no cálculo, exigindo muitos satélites visíveis para processar os dados tridimensionais.
8. Vulnerabilidades da navegação por satélites
Os GNSS tornaram-se utilidade pública global: alta precisão, estabilidade, cobertura de 24 horas e imunidade às condições ambientais os espalharam por telecomunicações, redes de dados, energia, sistemas financeiros e transporte. No setor aquaviário, ligam-se a serviços de salvaguarda da vida humana, como o GMDSS, a sincronização de sinais náuticos e os Serviços de Tráfego de Embarcações. Uma interrupção do sinal pode causar prejuízos globais incalculáveis.
A robustez do segmento espacial e do controle em terra contrasta com a fragilidade do sinal: transmitido em alta frequência com potência menor que 100 watts, chega à superfície com energia muito baixa. Essa baixa potência — herdada do propósito original do NAVSTAR de ocultar o sinal e poupar bateria — o deixa vulnerável a interferências fortes que podem sobrepor-se a ele ou sobrecarregar o receptor. Em exercícios nas costas dos EUA, bloqueadores de alta potência cortaram o sinal GPS a 350 milhas náuticas de distância, da superfície até 12 km de altitude.
O usuário aquaviário tende a uma falsa percepção de que o sinal estará sempre disponível. Uma interrupção em águas restritas, sobretudo à noite ou em baixa visibilidade, pode ter consequências desastrosas. Além do bloqueio (jamming), a fraqueza do sinal permite a falsificação (spoofing), que altera a derrota sem o navegante perceber. A falsificação costuma ser pior do que o bloqueio: em vez de ausência de informação, fornece informação perigosamente enganosa. O uso criminoso desses aparelhos começou com o bloqueio de rastreadores de caminhões, visando ao roubo da carga.
Usar vários GNSS ao mesmo tempo protege pouco: todos têm vulnerabilidades semelhantes e estão sujeitos às mesmas ameaças, com resiliência adicional apenas marginal. Pior, as transmissões de muitos sistemas dentro da banda GNSS elevam o ruído de fundo, o que, somado à hiperatividade ionosférica, degrada ainda mais os sinais. As soluções em estudo vão do Direito — discutir sanções a quem comercialize ou porte bloqueadores ilegais — à tecnologia.
| Medida | Limitação |
|---|---|
| GNSS anti-bloqueio | Boa solução inicial, mas é impraticável proteção total e pode escalar a potência dos bloqueadores. |
| Aumento da potência do transmissor | O GPS III já direciona mais potência onde há bloqueio; elevar a potência dos satélites em órbita é impraticável ou caríssimo. |
| Tecnologia anti-falsificação | O M-Code, só para as Forças Armadas dos EUA, é praticamente imune à falsificação por criptografia forte. |
8.1 Fontes alternativas de PNT
O crescimento dos GNSS tornou obsoletas tecnologias que poderiam servir de PNT alternativo ou reserva (backup) em caso de perda do sinal:
| Sistema | Princípio |
|---|---|
| IRS (Inertial Reference System) | Giroscópios, acelerômetros e plataforma de inércia medem acelerações e determinam a posição a partir de um ponto de partida; usado em submarinos nucleares. |
| eLoran | Versão modernizada do Loran-C; estações em terra com sinais de baixa frequência, alta potência e longo alcance, sem atrasos atmosféricos; alcança locais sem sinal de satélite, inclusive dentro de contêineres metálicos, e provê o serviço da hora. |
| R-Mode (Ranging Mode) | Sistema terrestre que usa sinais de alcance de radiofaróis MF ou estações base AIS e VDES. |
| Bússola Quântica | Em desenvolvimento; átomos super-resfriados, sensíveis a campos magnético e gravitacional, rastreiam o movimento; promessa de cerca de 90 cm de precisão na superfície. |
| NAVSOP (Navigation via Signals of Opportunity) | Usa sinais de oportunidade — TV, rádio, Wi-Fi, telefonia, além de GNSS — para precisão de poucos metros, mesmo em áreas urbanas densas. |
| VDES (VHF Data Exchange System) | Evolução do AIS, estudada como fonte alternativa de PNT (A-PNT) pela capacidade de alcance (VDES-R). |
O eLoran ainda pode transmitir continuamente sinais de correção de posição, nos moldes de um DGNSS (eDLoran), pois as estações têm coordenadas conhecidas. Cada estação alcança cerca de 1.000 km, sendo necessário estar no alcance de pelo menos três para uma posição tridimensional. Ao contrário do GNSS, o sinal eLoran não sofre desvios atmosféricos.
No campo militar, o GPS já sofre bloqueio e falsificação perto da Rússia, da Ucrânia e da Coreia do Norte, no Oriente Médio e no Mar do Sul da China. Em 2011, um VANT americano de mais de 4 milhões de dólares foi alimentado com coordenadas falsas e colidiu com o solo iraniano. Rússia e China integram GLONASS e BEIDOU, com mais satélites visíveis e maior resiliência, inclusive PNT alternativo nos moldes do eLoran; a dupla GPS-GALILEO permanece mais vulnerável, com os sistemas Loran desativados no Canadá (2010) e na Europa (2015).
A vulnerabilidade preocupa também a economia: trava-se uma disputa mundial pelo segmento de PNT e pelo mercado de telefonia móvel. A alocação de espaço na banda L para redes 5G — a mesma banda dos GNSS — pode gerar interferências críticas para a navegação, e ataques a infraestruturas dependentes de GNSS podem se tornar um problema econômico e de segurança nacional em escala global.
9. Cartas náuticas digitais
O posicionamento visual e radar exigia plotar marcações e distâncias numa carta de papel, mostrando onde a embarcação estava. Mesmo com a precisão do satélite, plotar a posição na carta de papel consumia tempo e impedia a navegação verdadeiramente em tempo real — necessidade atendida só pelas cartas náuticas digitais. Há dois tipos oficiais: as Cartas Náuticas Eletrônicas (ENC), em formato vetorial, e as Cartas Náuticas Raster (RNC), em mapa de pontos (bitmap). Os GNSS também tornaram mais precisos e confiáveis os elementos que compõem as cartas, em papel ou digitais.
9.1 Levantamentos hidrográficos
Os Levantamentos Hidrográficos usavam equipamentos visuais e eletrônicos para construir as cartas. Com a disseminação dos GNSS/DGNSS, o navegante comum passou a desfrutar da mesma precisão de posicionamento dos levantamentos modernos — bem maior que a das cartas oriundas de levantamentos antigos. Por trás de profundidades aparentemente pontuais nas cartas modernas há um enorme volume de dados, que dá mais confiança quanto à configuração do fundo e a perigos submersos.
Antes, o ecobatímetro monofeixe media profundidades ao longo de linhas espaçadas: boa cobertura, mas sem garantir que entre as linhas não houvesse feição ou obstáculo perigoso. O ecobatímetro multifeixe cobriu essa deficiência com a ensonificação total do fundo, usando feixes laterais que geram imagem tridimensional em alta resolução; seu alcance chega à faixa dos 11.000 m de profundidade. A OHI recomenda cobertura total nas áreas críticas — portos, atracadouros e canais de folga mínima sob a quilha.
O Sonar de Varredura Lateral (SVL, side scan sonar) é um "peixe" rebocado que opera perto do fundo e mede a intensidade do retroespalhamento acústico (backscattering), obtendo imagem de alta resolução de obstáculos e da textura do fundo; foi com ele o primeiro contato com os destroços do Titanic, a 3.800 m. O LiDAR (Light Detection And Ranging) faz aerolevantamento batimétrico por LASER pulsado: compara a distância das ondas verdes refletidas pelo fundo com as do infravermelho refletidas pela superfície, criando um mapa 3D em tempo real; conforme a transparência da água, alcança mais de 50 metros.
Antes de demandar águas restritas, o navegante deve verificar na carta um diagrama que indica a qualidade das profundidades. Há dois tipos: o Diagrama de Levantamentos, comum em cartas de papel e raster de maior escala, que informa quando cada área foi levantada e com qual tecnologia; e o Diagrama de Categoria de Zona de Confiabilidade (CATZOC), mais difundido nas cartas vetoriais, que classifica a confiabilidade dos dados por categorias.
| Categoria | Precisão da posição | Precisão da profundidade | Levantamento |
|---|---|---|---|
| A1 | ± 5 m | 0,5 + 1% da profundidade | DGNSS + multifeixe ou varredura mecânica; cobertura total do fundo. |
| A2 | ± 20 m | 1 + 2% | Ecobatímetro moderno e SVL ou varredura mecânica. |
| B | ± 50 m | 1 + 2% | Ecobatímetro moderno sem SVL; sem garantia de cobertura total. |
| C | ± 500 m | 2 + 5% | Dados de baixa acurácia ou de oportunidade; anomalias possíveis. |
| D | — | — | Dados de baixa qualidade ou inacessíveis; muitas anomalias possíveis. |
| U | — | — | Dados coletados ainda não avaliados. |
Atenção. A Carta Náutica Oficial — em papel, raster ou vetorial — só pode ser produzida por (ou sob autoridade de) um Governo, Serviço Hidrográfico autorizado ou instituição governamental, conforme as especificações da OHI. As demais são não oficiais, extraoficiais ou privadas. A carta oficial vetorial chama-se ENC; a raster, RNC.
9.2 Cartas náuticas raster (RNC)
Outro formato conhecido é o ARCS, padrão do Serviço Hidrográfico do Reino Unido (UKHO). A RNC atende à navegação em tempo real, mas, por ser uma matriz de pontos (bitmap) como uma fotografia, perde resolução ao ampliar e não permite interação da posição com os elementos da carta.
Vantagens da RNC sobre a carta de papel: permite navegação em tempo real num sistema de exibição digital; troca automática das cartas durante a navegação; sobreposição de dados de radar e AIS; menos carga de trabalho com arquivamento, manipulação e atualização; produção e distribuição mais rápidas e baratas; visualização diurna, crepuscular e noturna.
9.3 Cartas náuticas vetoriais (ENC)
A carta vetorial não é uma imagem de pontos, mas uma seleção de um banco de dados exibida como imagem, composta por curvas, elipses, polígonos e texto na forma de vetores matemáticos. Por isso é mais leve, ocupa menos espaço e não perde resolução ao ampliar — as funções matemáticas ajustam-se à escala —, e consegue isolar objetos e zonas, tratando-os de forma independente. Diferente da carta de papel e raster, que exigem troca ao atingir os limites ou mudar de escala, a vetorial é um banco de dados quase contínuo, não vinculado a sistema de projeção, com elementos exibidos ou não conforme o nível de zoom.
A ENC é a carta vetorial oficial homologada pelo Serviço Hidrográfico conforme a norma S-57 da OHI, usada no intercâmbio de dados hidrográficos digitais. Por ser um formato aberto, costuma ser criptografada pela norma S-63, para garantir que os dados não sejam alterados após o envio. Há ainda padrões proprietários não oficiais (TX-97 da Transas, CM-93 da C-Map/Jeppesen) e outros oficiais (DNC dos EUA).
Precaução. A ENC também é chamada de Carta Eletrônica de Navegação, Carta Náutica Eletrônica ou simplesmente Carta Eletrônica. As demais cartas vetoriais, de formato proprietário, são as não oficiais, extraoficiais ou privadas.
O idioma das informações da ENC é o inglês, podendo-se acrescentar outros idiomas na base de dados do SENC — o banco resultante da transformação da ENC, suas atualizações e informações adicionais para o formato interno de leitura dos sistemas de exibição. Com o conceito de banco de dados, informações de publicações náuticas (Roteiros, Lista de Auxílios-Rádio, Lista de Faróis, Tábuas das Marés) podem ser incorporadas, dispensando consulta separada. A atualização da ENC se faz por arquivos pequenos, num processo automático; na RNC, qualquer alteração exige substituir o arquivo digital "pesado".
Apesar de reduzir a carga do navegante, as cartas digitais sobrecarregaram os Serviços Hidrográficos: alterar um elemento obriga refazê-lo em todas as escalas de carta de papel, RNC e como objeto da ENC. A solução buscada é o BDHC (Banco de Dados Hidrográficos e Cartográficos): carregar todos os elementos no formato vetorial e, depois, gerar carta de papel, RNC e ENC a partir do banco mantido atualizado.
| Vantagens da vetorial | Desvantagens da vetorial |
|---|---|
| Concepção baseada em banco de dados. | Produção demorada. |
| Interação com os elementos da carta. | Exige sistemas computacionais mais robustos. |
| Maior facilidade de atualização. | |
| Flexibilidade na manipulação da informação. | |
| Permite criar camadas adicionais. |
Para permitir a navegação por GNSS, o DATUM horizontal de todas as cartas deve ser o WGS-84. Quando uma carta nacional usar outro DATUM — em geral o "Córrego Alegre" — ela trará nota sobre como corrigir as posições para o WGS-84. A ENC também serve de base cartográfica para atividades econômicas, científicas, ambientais, militares ou recreativas, pela possibilidade de criar camadas adicionais — já há produtos que sobrepõem uma carta sinótica meteorológica à ENC. A OHI adotou o S-57 em 1992 (grande atualização em 2000) e publicou em 2010 o padrão S-100, que comporta dados de alta resolução e permite ao ECDIS ler catálogos por dispositivos plug and play.
9.4 Aplicações especiais
Feições da navegação fluvial — pontes, eclusas, sinalização de margem, quilometragem do rio — que não constam das ENC marítimas deram origem às Inland ENC, com informações batimétricas detalhadas e dados de publicações como a Lista de Sinais da Hidrovia. Na esfera militar, vários países desenvolvem as Camadas Militares Adicionais (AML), estrutura de dados da OTAN compatível com as ENC, para apoiar operações navais (inteligência operacional, operações de submarinos, minagem e contramedidas, operações anfíbias e ribeirinhas). O conceito de carta do futuro evolui para a visualização de ambientes tridimensionais pelo navegante.
As Normas da Autoridade Marítima para Navegação e Cartas Náuticas constam da publicação NORMAM-511/DHN.
10. Navegação radar paralela indexada
O posicionamento pelo radar usa Linhas De Posição (LDP) medidas a partir de distâncias radar, plotadas na carta. Deve-se medir primeiro as feições pela proa e pela popa, que variam mais rápido, e por último as do través. Marcações eletrônicas no radar não são recomendáveis: o equipamento só tem bom poder de discriminação em marcação a curtas distâncias, e nem sempre o eco reproduz a feição como na carta. Por isso, em águas restritas, convém obter as LDP de marcação pelo método visual, deixando o radar para as LDP de distância.
Como as posições plotadas sempre indicam onde a embarcação estava, essa navegação não é feita em tempo real. A técnica da Navegação Paralela Indexada resolve isso: se feições adequadas em terra aparecerem na tela do radar, o navegante constata, em tempo real, se está navegando com razoável precisão sobre uma derrota previamente planejada na carta — o que aumenta a segurança.
10.1 Navegação sobre uma derrota segura
Numa derrota planejada com duas pernadas, traçam-se linhas paralelas ao rumo de cada pernada, tangentes a pontos notáveis em terra. Mantidas as distâncias dessas linhas em relação à derrota, garante-se que a embarcação está sobre a derrota planejada. Para preparar o radar, mede-se na carta essas distâncias e transportam-se as linhas paralelas para a tela, ajustando-as na direção desejada.
Os radares modernos têm a opção Parallel Index Line (PIL), que cria várias linhas paralelas indexadas na tela, movimentadas e rotacionadas por botões e cursores. Cada PIL é posicionada tangenciando o círculo de distância da Marca de Distância Variável (VRM), na direção do rumo planejado da pernada. Na execução, a embarcação já tem as linhas das duas pernadas configuradas (azuis para a primeira, encarnadas para a segunda); guina para tangenciar as azuis nos pontos da primeira pernada, assume o rumo, atinge o ponto de guinada, guina para a segunda pernada e tangencia as encarnadas, passando com segurança por cada trecho planejado.
A técnica também pode ser feita de forma analógica: desenham-se as linhas paralelas com lápis dermatográfico sobre um template móvel de vidro ou acrílico sobreposto à tela do radar; após a guinada, gira-se o template e alinha-se ao rumo da próxima pernada. Para determinar a posição pontual sobre a derrota, empregam-se LDP visuais ou radar, ou linhas paralelas indexadas ortogonais ao rumo planejado.
10.2 Aproximação para um fundeio de precisão
A Navegação Paralela Indexada também serve para aproximar com precisão um ponto de fundeio usando apenas o radar — útil à noite, em área sem auxílios luminosos, em baixa visibilidade ou sem pontos notáveis para marcar. Planejam-se as linhas paralelas na carta e transpõem-se para a tela, orientando os rumos finais de aproximação até a guinada nas proximidades de um waypoint e o fundeio no ponto seguinte.
Para guinar com a maior precisão, plota-se o Ponto de Guinada (PG). A partir de uma tabela dos dados táticos do navio, entra-se com a velocidade (no exemplo, 15 nós) e o ângulo de leme (15°) planejados e calcula-se por interpolação o ângulo de guinada, obtendo o Afastamento e o Avanço do navio ao final da guinada. Com construção geométrica desses vetores sobre as pernadas, determina-se o ponto de interseção a usar como PG. As PIL orientam a navegação ao longo de cada pernada, e PIL de referência marcam o instante da guinada e a chegada ao ponto de fundeio quando tangenciam ilhas notáveis. Para um fundeio mais elaborado, traçam-se círculos de distância ao ponto e PIL de referência para reduzir velocidade e parar máquinas.
Atenção. Não se devem usar marcações radar na navegação em águas restritas, pela imprecisão da marcação eletrônica e porque as tangentes dos contornos de algumas feições não representam fielmente os contornos exibidos na carta náutica.