Aparelhos Topográficos

8/17/2019 Aparelhos Topográficos

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INSTITUTO DOCTUM DE EDUCAÇÃO E TECNOLOGIA

FACULDADES UNIFICADAS DOCTUM DE TEÓFILO OTONI

LÁZARO SOUSA SANTOS

APARELHOS TOPOGRÁFICOS

TEÓFILO OTONI - MG

2013


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LÁZARO SOUSA SANTOS

APARELHOS TOPOGRÁFICOS

Trabalho de Graduação apresentado àdisciplina TOPOGRAFIA I do Curso deENGENHARIA CIVIL das FaculdadesUnificadas Doctum de Teófilo Otoni, comorequisito parcial para aprovação na disciplina.

Prof. Werner Kriebel

TEÓFILO OTONI - MG

2013


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Sumário

Resumo.......................................................................................................................3

1 - Fontes de erros que podem afetar qualquer aparelho ...........................................3

2 - Aparelhos para medidas lineares...........................................................................3

. ............................................................................................................................

. ().............................................

3 – Aparelhos para medidas angulares.....................................................................13

. ...............................................................................................

. .........................................................................................................................

. ...................................................................................................................

4 - Aparelhos para obtenção de coordenadas UTM..................................................21

. ..................................................................................................................................

. .........................................................................................................................

Conclusão .................................................................................................................24

Referências...............................................................................................................25


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Resumo

O presente trabalho irá apresentar os principais aparelhos utilizados na

topografia para obtenção de medidas lineares, angulares e coordenadas UTM,

descrevendo de maneira sucinta o modo de utilização, cuidados, tipos de erros

comuns associados a cada equipamento, vantagens e desvantagens de cada

instrumento que porventura seja utilizado em determinado levantamento.

1 - Fontes de erros que podem afetar qualquer aparelho

Existem três tipos de erros que podem afetar os resultados de um

levantamento topográfico, são eles:

Operacionais: está relacionado aos sentidos (visão e tato) do operador, pois

nem sempre são perfeitos, falta de um treinamento adequado para operar oequipamento. (McCormac, 2011).

Instrumentais: este está relacionado às falhas nos instrumentos utilizados que

podem não estar bem ajustados ou aferidos, com tempo de uso eles têm um

desgaste natural que podem ocasionar erros nas medições (McCormac, 2011).

Naturais: estes são causados pelos efeitos da variação de temperatura,

ventos, umidade, variações magnéticas etc. (McCormac, 2011).

2 - Aparelhos para medidas linearesPara medição de distâncias temos dois processos, direto e indireto.

O processo direto de medição é aquele em que a distância é obtida

percorrendo-se efetivamente o alinhamento a ser medido com um instrumento

comparativo de medida, denominado de diastímetro, os mais utilizados são as

trenas, fitas de aço e corrente de agrimensor. No processo indireto obtemos as

distâncias com o auxílio dos cálculos trigonométricos (McCormac, 2011).

2.1 - Trenas:É um tipo de diastímetro utilizado em medidas diretas, são constituídas de

diversos tipos de materiais. As mais utilizadas são aquelas constituídas de aço ou

fibra de vidro. Os levantamentos realizados com este tipo de material fornecem

maior precisão, por isso são mais confiáveis. Estes equipamentos podem ser

encontrados com ou sem envólucro, os quais podem ter o formato de uma cruzeta,

ou forma circular e sempre apresentam distensores (manoplas) nas suas

extremidades. Seu comprimento varia de 20 a 50m (com envólucro) e de 20 a 100m

(sem envólucro). É recomendado utilizar as trenas que são revestidas de fibra de


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Figura 1: Modelos de trenas.

Figura 2: Marcação com piquete.

vidro, nylon, ou epoxy, pois resistem a umidade, produtos químicos e temperaturas

extremas. A figura 1 apresenta alguns modelos de trenas (Temóteo, 2013)

Os principais acessórios utilizados em levantamentos utilizando-se trenas

são:1. Piquetes: que tem como objetivo materializar um ponto topográfico, sendo

cravado no solo, ficando de 3 a 5 cm para fora, sem possíveis movimentos

laterais, conforme demonstrado na figura 2 (Temóteo, 2013);

2. Estacas testemunhas: É utilizada para facilitar a localização de piquetes,

indicando a sua posição aproximada, sendo cravado próximo ao piquete. A figura3 apresenta um modelo de estaca (Temóteo, 2013);


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Figura 3: Estaca testemunha.

Figura 4: Balizas

3. Balizas: São utilizadas para materializar a vertical nos pontos topográficos

(piquetes), mantendo o alinhamento na medição entre os pontos, quando é

necessário executar vários lances. Este acessório é constituído de hastes

metálicas ou de madeira de secção transversal circular ou oitavado, com 2 m de

comprimento, diâmetro de 16 a 20 mm, pintadas de branco e vermelho ou branco

e preto alternadamente em faixas de 50 cm permitindo sua visualização à

distância e, terminadas em pontas de ferro (ver figura 4). Devem ser mantidas na

posição vertical, sobre o ponto marcado no piquete, com auxílio de um nível de

cantoneira (Veiga et al., 2007).

4. Nível de cantoneira: É um equipamento em forma de cantoneira dotado de bolhacircular que permite ao auxiliar segurar a baliza na posição vertical sobre o

piquete ou alinhamento a ser medido, conforme ilustrado na figura 5 (Veiga et al.,

2007).


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Figura 5: Nível de cantoneira

Figura 6: medição com trena em diferença de nível.

2.1.1 Principais cuidados a serem tomados em levantamentos utilizando-se

trenas

A qualidade das medições obtidas irá depender da:

1. Utilização de acessórios adequados a cada tipo de levantamento;

2. Não se deve utilizar trenas de aço para levantamentos em subestações;

3. Cuidados tomados durante a operação tais como:

a) Manutenção do alinhamento a medir;

b) Horizontalidade da trena;

c) Tensão uniforme nas extremidades.

2.1.2 Técnicas de medições com trenas e/ou diastímetros

Deve-se procurar fazer as medidas em terrenos inclinados e/ou locais com

diferença desnível sempre de forma a manter a horizontalidade da trena, de modo a

obter a projeção no plano horizontal conforme ilustrado nas figuras 6 e 7 (Veiga et

al., 2007).


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Figura 7: Medição com trena em diferença de nível com mais de um lance.

Quando não é possível fazer a medição da distância entre dois pontos

utilizando somente uma medição com a trena dividimos a distância a ser medida em

partes, chamadas de lances. A distância final entre os dois pontos será o somatório

das distâncias de cada lance, conforme ilustrado figura 7 (Veiga et al., 2007).

Na figura 7, o balizeiro de ré (posicionado em A) orienta o balizeiro

intermediário, cuja posição coincide com o final da trena, mantendo o alinhamento

AB (Veiga et al., 2007).

Depois de executado o lance, o balizeiro intermediário marca o final da trena

com uma ficha (haste metálica com uma das extremidades em forma de cunha e a

outra em forma circular). O balizeiro de ré, então, ocupa a posição do balizeiro

intermediário, e este por sua vez, ocupará nova posição ao final da trena, repetindo

o processo até chegar ao ponto B (Veiga et al., 2007).

2.1.3 Principais erros em medições com trenas e outros diastímetros

Dentre os erros que podem ser cometidos em levantamentos diretos de

distâncias, destacam-se:

1. Erro relativo ao comprimento nominal da trena. Os diastímetros são aferidos a

uma determinada temperatura, num levantamento em local com uma temperatura

diferente daquela que o equipamento foi aferido pode haver uma dilatação ou

contração do instrumento, de acordo a variação da temperatura, o que iráocasionar erros nas medições, que em grandes distâncias podem ser


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Figura 8: Erro devido à catenária.

Figura 9: Falta de verticalidade da baliza.

significativos se não for feita nenhuma correção. O erro apresentado poderá ser

corrigido pela seguinte equação (Veiga et al., 2007):

CT = L0 - (α*∆t) onde:

CT – Correção do comprimento da trena;

L0 – Comprimento medido;

Α – Coeficiente de dilatação linear do material

∆t – Diferença de temperatura entre a que se executa a operação de medição e

aquela a qual o instrumento foi aferido.

2. Erro devido à catenária (aquele que ocorre pela curvatura do diastímetro entre

dois alinhamentos), conforme demonstrado na figura 8 (Veiga et al., 2007).

3. Falta de verticalidade da baliza (ver figura 9) quando posicionada sobre o ponto

do alinhamento a ser medido, o que provoca encurtamento ou alongamento

deste alinhamento (Veiga et al., 2007).


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Figura 10: Falta de horizontalidade do diastímetro.

4. Erro devido à horizontalidade do diastímetro que se não for bem posicionado

pode ficar alinhado, conforme demonstrado na figura 10 (Veiga et al., 2007).

5. Erro devido a tensão: a trena tem um comprimento exato para um tensão padrão.

Caso seja aplicada uma força superior ela se estenderá. Este erro pode ser

corrigido através de modo analítico pela seguinte expressão (Veiga et al., 2007):

CF = cf * L0 * (F - F0)CF – Correção quanto a tensão;

cf – coeficiente de dilatação devido a tensão;

L0 - Vão livre medido;

F – Força aplicada na operação

F0 – Força padrão fornecida pelo fabricante.

2.2 - Aparelhos para medição eletrônica de distâncias (MEDs)

Os MEDs não substituem completamente as medições a trena, mas eles são

muito utilizados pela maioria do topógrafos, tendo diversas vantagens sobre outros

métodos de medições como: distâncias de difícil acesso, estradas muito

movimentadas, áreas agrícolas permanentes e assim por diante. Em grandes

distâncias uma medição com trena que poderia levar horas com estes instrumentos

podem ser feitas em minutos (McCormac, 2011).

2.2.1 Termos e definições básicas

De acordo com McCormac (2011), p. 72 e 73

Dispositivo medidor eletrônico de distância é um aparelho quetransmite um sinal portador de energia eletromagnética de sua posição atualpara um receptor localizado em outra posição. O sinal é devolvido do


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receptor para o instrumento de tal forma que a distância entre eles é medidaduas vezes.

A luz visível é definida como a parte do espectro magnético a qual oolho é sensível. Ela tem o comprimento de onda no intervalo de 0,7 a 1,2

µm (micrômetro).A luz infravermelha é aquela que têm frequência abaixo da porção

visível do espectro: elas se posicionam entre a luz e as ondas de rádio comondas de 0,7 a 1,2 µm.

O instrumento elétroóptico é aquele que transmite luz modulada, sejavisível ou infravermelha.

O laser é um equipamento que produz um feixe muito poderoso deluz monocromática.

A microonda é uma radiação eletromagnética que tem umcomprimento de onda longo e frequência baixa, situando-se na região entreo infravermelho e as ondas curtas de rádio. As microondas utilizadas emmedições de distância tem comprimento de 10 a 100 µm.

2.2.2 Tipos de MEDs

Os MEDs são classificado como instrumentos eletroópticos ou instrumentos

de microondas diferenciando-se, no comprimento das ondas eletromagnéticas que

cada um envia (McCormac, 2011).

No ano de 1968 surgiu o primeiro distanciômetro óptico-eletrônico, tendo um

principio de funcionamento muito simples baseando na determinação do tempo queuma onda eletromagnética leva para percorrer a distância de ida e volta entre o

equipamento de medição e o refletor (Veiga et al., 2007).

2.2.2.1 Distanciômetros

São aparelhos que empregam um sinal infravermelho pulsante que é

transmitido por um diodo laser. Para obter-se uma medida é necessário apenas o

tempo de emissão e recepção do sinal. Quando não são utilizados refletores

(prismas) estes instrumentos podem ser utilizados para distâncias de até 150 ou 300

m, dependendo das condições de luz. Utilizando-se prismas o alcance desses

equipamentos pode ser estendido a quilômetros (McCormac, 2011).

É importante ressaltar que qualquer objeto é refletor, se algo avançar sobre o

feixe a distância encontrada será do objeto até o aparelho (McCormac, 2011).

Quando não são utilizados prismas estes MEDs podem ser usados para

obtenção de feições topográficas que tem componentes verticais, tais como

edifícios, pontes, pilhas de materiais, entre outros. É possível obter melhores

resultados se o objeto visado tiver cor clara e lisa perpendicular ao feixe (McCormac,

2011).


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As medidas podem ser obtidas sem que o auxiliar do porta-prisma tenha de

subir em tanques, pilhas de materiais, edifícios e outros, podendo ser utilizado para

locar linha de costa, em levantamentos hidrográficos, paredes internas de túneis e

etc. Se o instrumento estiver interligado a um teodolito eletrônico e um coletor de

dados, é possível calcular áreas e volumes, desenho das seções transversais e

perfis (McCormac, 2011).

2.2.2.1.1 Instalação, nivelamento e centrarem dos MEDs

O primeiro passo é instalar o tripé onde será montado o MED de forma que

seja possível realizar todas as medidas de forma confortável. É importante desde

que possível, o tripé ser apoiado em solo firme onde o instrumento não se

movimente, o que não ocorrerá em um local enlameado ou encharcado. Para áreasdeste tipo é necessário um suporte especial para o instrumento, tais como piquetes

ou plataformas. As pernas do tripé devem estar separadas uma das outras e bem

ajustadas de tal forma que o instrumento esteja aproximadamente nivelado. O

operador deve fixar bem as pernas do tripé no chão. Em locais inclinados, é

recomendado colocar uma das pernas do tripé na parte mais alta e as outras duas

na parte mais baixa para obter uma estabilidade melhor (McCormac, 2011).

O MED deverá se colocado em um ponto bem definido, com um pino de ferroou um prego num piquete, antes de fazer qualquer medição. Antes de fazer isso o

tripé deve ser instalado grosseiramente e centralizado sobre o ponto, com o topo do

tripé o mais nivelado possível. A base apoio do instrumento contém três parafusos

para o nivelamento, ou parafusos calantes, um prumo ótico e um nível esférico

(McCormac, 2011).

O prumo óptico é um conjunto de lentes e um espelho que capacita o

topógrafo a olhar por um visor ao lado do instrumento, e quando este se encontrarbem nivelado é possível visualizar um ponto no terreno exatamente sobre o centro

do instrumento. Pode ser utilizado um fio de prumo sob o centro da base para

centralizar o equipamento antes de fazer o uso do prumo ótico. Com o fio de prumo,

o instrumento é centralizado sobre o ponto mais próximo possível, ajustando

corretamente as pernas do tripé. Depois que o instrumento estiver razoavelmente

centralizado, o fio de prumo poderá ser removido. Então, o parafuso de ancoragem

da haste do instrumento é solto fazendo a base deslizar sobre o topo do tripé até

que a cruz filar do prumo óptico esteja bem centrada no ponto da estação. Para o

nivelamento da base do instrumento são utilizados três parafusos calantes e o nível


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esférico. A bolha no nível esférico é ajustada por um ou mais dos três parafusos

calantes, logo após, o MED é preso ao tripé com o parafuso de fixação que une o

topo do tripé ao centro da base do instrumento (McCormac, 2011).

2.2.2.1.2 Passos necessários para medição de distancias com MEDs.

É imprescindível que o topógrafo tenha grupos de baterias disponíveis

totalmente carregadas antes de realizar o levantamento em campo. Em uma

medição de distância com um MED é necessário instalar os instrumentos e

refletores, visar os refletores e, finalmente, medir e registrar os valores obtidos.

Passos a serem executados para realizar um levantamento (McCormac, 2011):

1. Instalar, centralizar e nivelar na extremidade de uma linha a ser medida;

2. O prisma (refletor) é colocado na outra extremidade da linha e é cuidadosamentecentrado sobre o ponto final. Segura-se o bastão do prisma verticalmente sobre o

ponto com a ajuda de um nível preso ao bastão a um tripé com uma base de

instrumento ao qual o prisma é fixado;

3. A altura do instrumento para o eixo da luneta e altura do centro do prisma são

medidas e registradas;

4. A luneta é apontada na direção do prisma, e o instrumento é ligado;

5. Os parafusos de ajuste fino são usados para apontar o instrumento na direção doreflexo até que seja indicada a força máxima de retorno do sinal na escala de

sinais;

6. A medição é completada com um simples toque no botão. O topógrafo pode

medir tanto em pés quanto em metros, como desejar;

7. Os valores obtidos são registrados em cadernetas de campo ou em um coletor

de dados eletrônico.

2.2.2.1.3 Principais erros em medições com MEDs.Erros operacionais: são causados por itens como instalação incorreta de

instrumento ou refletores sobre os pontos, e medições incorretas das alturas e das

condições do tempo (McCormac, 2011).

Erros naturais: são causados por variações na temperatura umidade e

pressão. Neve, neblina e poeira afetam o fator de visibilidade dos MEDs e reduzem

drasticamente as distâncias que podem ser medidas. Quando as visadas são

tomadas próximas a superfície do terreno os resultados podem ser afetados pelo

fenômeno de cintilamento (McCormac, 2011).


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Erros instrumentais ou sistemáticos: cada MED possui uma margem de erro

definida pelo fabricante, variando de acordo com o modelo. Geralmente quanto mais

caro for o equipamento, menor será o erro (McCormac, 2011).

2.2.2.1.4 Calibração do MED

É imprescindível se verificar as medidas do instrumento periodicamente de

acordo com a distância de uma linha de base da National Geodetic Survery ou outro

padrão de correção. Distâncias medidas eletronicamente devem ser determinadas e

ao mesmo tempo levar em consideração as diferenças de altitudes, dados

metereológicos etc. Os MEDs têm um desgaste dos componentes eletrônicos que o

constituem, por isso devem ser calibrados em intervalos de poucos meses

(McCormac, 2011).2.2.2.1.5 Precisão dos MEDs

Fabricantes de MEDs listam suas precisões como um desvio padrão. Estima-

se que 68,3% das medições terão um erro igual ou menor que o desvio padrão.

Estes instrumentos são especificados tendo precisões que variam cerca de ± (3 mm

de erro instrumental + uma parte de erro proporcional de 1 ppm) até ± (10 mm a 10

ppm) onde ppm é a parte por milhão de distância envolvida. Em pequenas distâncias

os MEDs podem não ser tão precisos como uma medida obtida por uma trena(McCormac, 2011).

3 – Aparelhos para medidas angulares

3.1 O nível de luneta ou ótico

Este nível consiste numa luneta de alta potência com um nível de bolha ocular

fixo de tal maneira que, quando a bolha está centralizada, a linha de visada

corresponde a uma linha horizontal. Ela visa definir a direção da linha de visada e

aumentar aparentemente o tamanho dos objetos visados (McCormac, 2011).A luneta tem três partes principais: a objetiva, a ocular e a retícula. A objetiva

é a lente grande localizada na frente ou na extremidade anterior do instrumento. A

ocular é uma pequena lente localizada na extremidade de observação do

instrumento. A retícula é um conjunto fios cruzados e fios estadimétricos formando

um rede linhas presas a um anel metálico (McCormac, 2011).

3.1.1 Principais tipos de níveis

3.1.1.1 Nível de luneta tipo Gurley

Este nível de luneta fixa que tinha um ocular invertida e por isso era menor

que os seus predecessores, porém tinha a mesma capacidade de ampliação. Os


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componentes principais deste instrumento são: luneta, nível de bolha tubular, e base

niveladora (McCormac, 2011).

3.1.1.2 Nível de forquilha

Esta tinha sua luneta apoiada em um suporte com forma de Y e segura com

grampos curvos (McCormac, 2011).

3.1.1.3 Níveis automáticos ou autovinelantes

Este tipo de nível é muito fácil de instalar e de usar, sendo disponível em

quase todos os intervalos de precisão desejada. Eles normalmente são satisfatórios

para levantamentos de 2ª ordem e podem ser utilizados até em levantamentos de 1ª

ordem. O nível automático tem um pequeno nível esférico e três parafusos calantes.

A bolha é aproximadamente centralizada ao nível esférico, e o próprio instrumentofaz o nivelamento fino automaticamente. Este equipamento tem um conjunto de

prismas chamados de compensador, suspenso por finos fios não-magnéticos

(McCormac, 2011).

O nível automático acelera as operações de nivelamento e é especialmente

útil onde o solo é fofo ou sob ventos fortes, pois o instrumento se nivela

automaticamente quando o seu prumo é deslocado levemente (McCormac, 2011).

3.1.1.4 Nível digital eletrônicoÉ um instrumento automático, pois após o nível esférico estar centralizado, o

compensador concluirá o nivelamento. O topógrafo visa na mira que tem um lado

marcado com código de barras. Quando isso é feito e um botão é apertado, o

instrumento vai comparar a imagem da leitura da mira com a cópia do código de

barras mantida em sua memória, logo após, mostrará numericamente tanto leitura

da régua quanto a distância até a mesma (McCormac, 2011).

3.1.1.5 Nível de inclinaçãoÉ um nível de inclinação que tem uma luneta que pode ser inclinada ou

rotacionada em torno de seu eixo horizontal. O nível de inclinação tem um conjunto

especial de prismas que permite ao usuário nivelar o equipamento por meio de uma

bolha bipartida. Os níveis de inclinação são muito úteis quando é exigido um alto

grau de precisão (McCormac, 2011).

3.1.1.6 Nível a laser

É utilizado para várias operações de nivelamento. Normalmente é utilizado

para criar uma referência de nível conhecida ou a um ponto do qual as medições da

construção podem ser tomadas. Os lasers utilizados para levantamentos e


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construção estão nas seguintes classes gerais: laser de feixe único e laser de feixe

rotativo, normalmente eles não são visíveis ao olho humano, sob a luz brilhante do

dia, e assim se faz necessário algum tipo de detector (McCormac, 2011).

3.1.1.7 Instalação do nível

Os níveis serão apoiados em tripés, conforme item 2.2.2.1.1 instalação,

nivelamento e centrarem dos MEDs. No nivelamento de níveis automáticos e de

inclinação de três parafusos, o primeiro passo é girar a luneta para que ela fique

alinhada sobre um dos parafusos e, ao mesmo tempo esteja perpendicular a linha

que une os dois, os outros passos estão descritos no item supracitado (McCormac,

2011).

3.2 TeodolitoOs teodolitos são equipamentos destinados a medição de ângulos,

horizontais ou verticais, objetivando a determinação de ângulos internos e externos

de uma poligonal, bem como a posição de determinados detalhes necessários ao

levantamento (Veiga et al., 2007).

Os teodolitos podem ser classificados em:

Pela finalidade: topográficos, geodésicos e astronômicos;

Quanto à forma: ópticos-mecânicos ou eletrônicos; Quanto à precisão: ver tabela 1.

Tabela 1 -

Classificação dos teodolitos

Classe dos teodolitos Desvio-padrão precisão angular

Precisão baixa ≤ ± 30”

Precisão média ≤ ± 07”

Precisão alta ≤ ± 02”

Como elementos principais que constituem os teodolitos mecânicos ou

automáticos, ópticos ou digitais, podemos citar: sistema de eixos, círculos

graduados ou limbos, luneta de visada e níveis, conforme ilustrado na figura 11

(Veiga et al., 2007).


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Figura 11: Teodolito.

VV: Eixo vertical principal ou de rotação do teodolito.ZZ: Eixo de colimação ou linha de visada;

KK: Eixo secundário ou de rotação da luneta.

Descrição dos sistemas de eixos:

Eixo vertical, principal ou de rotação do teodolito: é aquele eixo que em torno

do qual o instrumento gira num plano horizontal coincidindo com a vertical do lugar

(Veiga et al., 2007);

Eixo de colimação ou linha de visada: definido pela linha que une o centroótico da ocular e da objetiva (Veiga et al., 2007);

Eixo secundário ou de rotação da luneta: eixo que em torno do qual gira a

luneta (Veiga et al., 2007).

O círculo graduado ou limbo é um disco de metal ou vidro, onde está gravada

a escala da graduação angular horizontal e vertical (Veiga et al., 2007).

Luneta de visada é um tubo cilíndrico, enegrecido internamente, constituído

por um sistema de lentes composto de ocular, objetiva e um diafragma (lenteintermediária entre as outras duas), esta lente possui fios de retículo, um horizontal e


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outro vertical, sendo que nos teodolitos mecânicos, um microscópio de leitura

angular fica acoplado a luneta. Em Topografia normalmente utilizam-se lunetas com

poder de ampliação de 30 vezes (Veiga et al., 2007).

Os níveis podem ser de bolha esférica com menor precisão, tubulares ou

digitais nos instrumentos mais modernos (Veiga et al., 2007).

Os principais acessórios que compõe um teodolito são:

1 - Parafusos calantes ou niveladores.

2 - Parafusos de fixação e aproximação do movimento geral (fixa o corpo do

aparelho)

3 - Parafusos de fixação e aproximação do movimento particular (fixa os limbos)

4 - Nônio ou Verniers.5 - Parafusos de fixação e aproximação da luneta. (ajusta a visada e a leitura

angular)

6 - Parafusos ou anéis de focalização da objetiva e ocular.

7 - Parafusos retificadores dos níveis de bolha, retículos, eixo transversal e círculo

vertical.

8 - Níveis de bolha.

9 – Tripé, fio de prumo e prumo ótico (sustentação do nível)10 - Bússola ou declinatória.

11 - Display de cristal líquido.

12 – Memória interna de gravação.

13 – Guarda sol.

Os principais passos a serem adotados em campo antes de iniciar um

trabalho com teodolito são:

1. Estacionamento e nivelamento conforme item 2.2.2.1.1 instalação, nivelamento ecentrarem dos MEDs;

2. Zeragem dos limbos: fazer a coincidência das leituras 0°(zero grau), 0’ (zero

minuto) e 0” (zero segundo) na escala de leitura dos ângulos. Nos teodolitos

mecânicos, o procedimento se dá girando a alidade, olhado no microscópio de

leitura, até haver a coincidência da linha de índice (0°0’ 0”) e depois visa-se a

direção ré. Já nos instrumentos eletrônicos, aperta-se a tecla correspondente (0

SET), após a visada na direção ré;


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Figura 12: Estação total.

Colimação ou visada: esta operação consiste em apontar o aparelho (luneta)

para as direções determinantes das medidas a realizar, através do eixo de

colimação o (ocular-objetiva).

Procedimento: Utiliza-se a alça de mira para identificar o ponto ou baliza e prende-se

o instrumento, através do parafuso do movimento geral horizontal (MGH); Ajusta-se

a imagem (anel de focagem) e depois, com o parafuso de movimento tangencial

horizontal, ajusta-se o retículo vertical com o que se está visando. No caso de

balizas é ideal que se vise o pé das mesmas, evitando erro de inclinação. Caso

contrário, a visada é confirmada com a coincidência do retículo vertical com o eixo

da baliza. Deve-se fazer uma verificação final observando se o prumo está sobre a

tachinha do ponto topográfico e o instrumento perfeitamente nivelado.3.3 Estação total

É um dispositivo dotado de um teodolito e um MED junto com um computador

ou um microprocessador embutido, com capacidade de fazer vários cálculos, tais

como determinação das componentes horizontais e verticais de distâncias

inclinadas, cálculos de diferença de cotas e coordenadas de pontos visados. A figura

12 ilustra um dos tipos de estações totais existentes (McCormac, 2011).


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A estação total faz a leitura dos ângulos horizontais, verticais e distâncias

automaticamente e o microprocessador instantaneamente calcula as componentes

horizontais e verticais da distância inclinada, assim como as cotas e as coordenadas

dos pontos visados (McCormac, 2011).

Dentre outras facilidades, estes equipamentos permitem realizar correções no

momento da obtenção das medições ou até realizar uma programação prévia para

aplicação automática de determinados parâmetros como: condições ambientais

(temperatura e pressão atmosférica); como ainda, configurar o instrumento em

função das necessidades do levantamento, alterando valores de altura do

instrumento; altura do refletor; unidade de medida angular; unidade de medida de

distância (metros, pés); origem da medida do ângulo vertical (zenital, horizontal,nadiral, etc.) (Veiga et al., 2007).

3.3.1 Tipos de estações totais

Estações totais manuais: com esses instrumentos era necessário ler o ângulo

horizontal e vertical manualmente, isto é, a olho. Os únicos valores lidos

eletronicamente eram as distâncias inclinadas (McCormac, 2011).

Estações totais semi-automáticas: nestes instrumentos o operador tinha que

ler o círculo horizontal manualmente, mas a leitura do círculo vertical era realizadaeletronicamente e os instrumentos podiam, na maioria dos casos, ser usados para

reduzir os valores para as componentes horizontais e verticais (McCormac, 2011).

Estações totais automáticas: são as estações totais mais comuns utilizadas

atualmente. Elas medem eletronicamente ângulos verticais e horizontais, medem

distâncias inclinadas, calculam as componentes horizontais e verticais daquelas

distâncias e determinam as coordenadas dos pontos observados (McCormac, 2011).

3.3.2 Partes das estações totaisUma estação total é composta de tripé, base, prumo óptico,

microprocessador, teclado, mostrador e porta de comunicação (McCormac, 2011).

Para suportar o instrumento é necessário ter um bom é sólido tripé, de tal

forma que levantamentos com exatidão possam ser feitos (McCormac, 2011).

A base contém três parafusos calantes, um nível esférico e provavelmente um

prumo óptico para centrar o instrumento sobre os pontos do levantamento

(McCormac, 2011).


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0

A parte superior da estação total inclui a luneta, as escalas graduadas

verticais e horizontais para a medição de ângulos e outros componentes envolvidos

na medição de distâncias (McCormac, 2011).

O prumo óptico é um dispositivo que permite ao topográfico centrar

acuradamente sobre um ponto dado (McCormac, 2011).

3.3.3 Instalação da estação total

A instalação da estação total irá obedecer ao disposto no item 2.2.2.1.1

instalação, nivelamento e centrarem dos MEDs.

3.3.4 Levantamentos com estações totais

Após a estação total ser instalada, as coordenadas são introduzidas no

instrumento e o azimute conhecido é ajustado no mostrador do círculo horizontal.Usando o movimento do instrumento, uma visada de ré é tomada ao longo da linha

cujo azimute é conhecido. Quando o instrumento é levado para o segundo ponto, o

procedimento usado no primeiro ponto é repetido exceto que o azimute de ré para o

primeiro ponto e as coordenadas do segundo ponto não têm que ser introduzidos

novamente. Esse procedimento continua até que o topógrafo retorne para o ponto

inicial ou para algum outro ponto cujas coordenadas são conhecidas (McCormac,

2011).As cotas dos pontos podem ser facilmente obtidas com a estação total, sendo

necessário entrar com a altura do instrumento e altura do refletor. Então o

microprocessador calcula a componente vertical da altura da distância inclinada e

determina a cota do próximo ponto. Nesse cálculo é feita uma correção para

curvatura da terra e a refração atmosférica (McCormac, 2011).

3.3.5 Desvantagens da estação total

As estações totais têm poucas desvantagens, o uso deste instrumento nãofornece um conjunto de dados escritos nas anotações de campo do tipo que

estudamos, podendo ser difícil para o topógrafo olhar superficialmente e verificar o

trabalho no campo. A estação total não deve ser utilizada para observações do sol,

exceto quando filtros especiais forem utilizados, caso contrário, parte do MED do

instrumento pode ser danificada (McCormac, 2011).


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4 - Aparelhos para obtenção de coordenadas UTM

4.1 GPS

O Global Positioning System (GPS) é um sistema de posicionamento global

capaz de localizar pontos de forma rápida e exatamente sobre a Terra pela medição

de distâncias para satélites artificiais com exatidão igual, ou melhor, do que as

técnicas convencionais diretas sobre a superfície da terra onde os pontos estão

localizados mesmo estes satélites estarem a milhares de quilômetros de distância

afastados do planeta (McCormac, 2011).

Este sistema foi desenvolvido pelo Departamento de Defesa americano que

em 1978 começou a lançar satélites no espaço para localizar posições sobre a terra

de modo rápido e exato (McCormac, 2011).O GPS é utilizado por militares, governo, grupos privados e públicos em geral

para as mais diversas finalidades (McCormac, 2011).

Uso militar

A origem do GPS foi para posicionamento militar. Operações de navegação

de aeronaves, navios e veículos no nosso planeta estão incluídas. Outras aplicações

militares são reconhecimentos fotográficos, guiagem de mísseis, monitoramento de

testes nucleares e a posição de navegação de outros veículos no espaço(McCormac, 2011).

Os sinais de onda do GPS são transmitidos exclusivamente do satélite para

os receptores. Do ponto de vista militar, isto é muito importante porque ele pode

estabelecer a posição de suas unidades sem transmitir nenhum sinal de onde está,

o que poderia revelar sua posição para focas hostis (McCormac, 2011).

Outros levantamentos do Governo

A rede geodésica do National Geodetic Survery tem aproximadamente240.000 vértices de controle espaçados de 10 a 12 km na maioria das localidades.

Com o uso dos satélites é possível de forma rápida e econômica determinar as

posições de qualquer pondo desejado na superfície da terra sem ter de usar vértices

fixos (McCormac, 2011).

Levantamentos privados

São diversas as situações que o GPS pode ser útil para o levantamento

privado, dentre elas podemos destacar:

1. Localização de pontos de controle para poligonais extensas, particularmente

onde não há pontos na extremidade previamente estabelecidos;


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2. Medição de distâncias muito longas que não podem ser localizadas com MEDs.

Com o GPS o custo de medir uma distância de 30 km é o mesmo que o exigido

para medir uma distância de 500 m;

3. Levantamentos e em regiões íngremes e de difícil acesso;

4. Medições cruzando propriedades nas quais os proprietários não permitem

acesso;

5. Localização de estradas, linhas de transmissão, adutoras, margens de corpos

d’água etc.

Público em geral

Além do uso por todas as organizações precedentes já mencionadas, o

público já usa estes receptores para:1. Rastrear o percurso de caminhões, locomotivas, carros de aluguel e táxis;

2. Navegação o para navios e aeronaves;

3. Uso por andarilhos, caçadores e ciclistas;

4. Localização de barcos para pesca e recreação;

5. Aparato policial e veículos de emergência;

6. Cartas eletrônicas de navegação terrestre e marítima.

Um número crescentes de topógrafos está usando o GPS para determinarcoordenadas para um controle de vários tipos de construções e diretrizes de

projetos. O sistema de posicionamento global é extremamente bem adequado para

controle de levantamentos aéreos, levantamentos de itinerários e outros projetos

que tenham muitos pontos isolados. Muitos programas de computador já se

encontram disponíveis para converter os dados de GPS para os vários tipos de

sistemas de coordenadas (McCormac, 2011).

Os satélites estão sendo usados hoje para locação de pontos de controle paralevantamentos importantes do governo. Eles serão usados mais frequentemente no

futuro para fornecer a localização de objetos naturais e artificiais. A informação

obtida será usada por engenheiros, agências de impostos, departamento de

bombeiros e assim por diante, para melhor gerenciar seus recursos (McCormac,

2011).

4.2 GNSS

É um sistema de navegação, de base espacial que cobre toda a terra, mar ou

ar (Pestana, 2011).


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Os sinais emitidos por um satélite GNSS, difundem para todos os utilizadores,

um conjunto de informações que inclui:

A hora do sistema que pertence;

As características da sua órbita e das órbitas dos restantes dos satélites da

constelação a que pertence;

Várias sequências binárias, que são funções determinísticas da hora

estabelecida pelos relógios atômicos que o satélite transporta.

A radionavegação GNSS obriga a um rigor extremo o conhecimento da hora e

na medição de intervalos de tempos. É esta a razão pela qual todos os satélites

GNSS transportam relógios atômicos, cujo funcionamento e desvio, relativamente a

hora padrão do sistema a que pertencem, é permanentemente verificada pelossistemas de controle (Pestana, 2011).

O posicionamento GNSS é determinado à custa das distâncias que o

separam dos satélites cujas posições no espaço são conhecidas (Pestana, 2011).

As distâncias são calculadas a partir da determinação do tempo que os sinais

de rádio são emitidos pelos satélites demoram a atingir o receptor. Para se obter

uma boa precisão na medição destes intervalos de tempo são necessários relógios

precisos e sincronizados (Pestana, 2011).É imprescindível o conhecimento exato da posição dos satélites em cada

instante (Pestana, 2011).

4.2.1 Principais erros que podem afetar o posicionamento do GNSS

Os erros que afetam as coordenadas de pontos determinadas com GNSS são

oriundos da combinação de erros que afetam as observações com outros erros.

Nesse conjunto, os principais erros são agrupados em (Pestana, 2011):

1. Erro nas pseudodistâncias

1

: Estes erros resultam do imperfeito funcionamento desatélites e receptores, bem como os fenômenos que afetam a propagação dos

sinais GNSS;

2. A órbita de cada satélite (posição em função da hora) é calculada com recurso

às efemérides que ela difunde na sua mensagem de navegação. As efemérides

não são perfeitas;

3. Erros dos relógios dos satélites e dos receptores;

1

Pseudodistância: é à distância antena / satélite calculada pelo receptor recorrendo aos sinais querecebe do satélite e admitindo que a propagação dos sinais eletromagnéticos se faça no vaziosegundo trajetórias retilíneas (Pestana, 2011).


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Figura 13: Reflexão dos sinais dos satélites.

4. Erros atmosféricos (efeito do atravessamento da atmosfera);

5. O multipath (reflexões dos sinais): pior para satélites baixos, conforme ilustrado

na figura 13;

Conclusão

As medições com aparelhos adequados oferecem as condições necessárias

para elaboração e execução de projetos de maneira satisfatória, proporcionando

mais segurança e eficiência na execução dos mais diversos tipos de obras.Os principais aparelhos topográficos existentes e os descritos neste trabalho

se usados corretamente por profissionais qualificados irão garantir uma boa precisão

no levantamento de acordo com instrumento e exigência que vier a ser solicitada.


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Referências

McCORMACK, J. C. Topografia. Trad. Daniel Carneiro da Silva. 5ª ed. , reimpr., Rio

de Janeiro: LTC, 2011.

Pestana A. Posicionamento GNSS: GPS + Glonass. Disponível em:

. Acesso em: 26 abr. 2013.

Temóteo A. S. Apontamento de Aula: Topografia. Disponível em:

. Acesso em: 23 abr. 2013.

Veiga L. A. K. et al. Fundamentos de topografia. Disponível em:

. Acesso em: 23 abr.

2013.

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Aparelhos Topográficos