6
Ciência Rural, v.38, n.6, set, 2008. Ciência Rural, Santa Maria, v.38, n.6, p.1604-1609, set, 2008 ISSN 0103-8478 Mário Stringhini I Carlito Vieira de Moraes II Julio Cesar Farret II Estimativas da qualidade de linhas poligonais topográficas RESUMO O objetivo deste artigo é descrever um procedimento que contribui com estimativas de qualidade de levantamento topográficos mediante a pré-análise e estimativas obtidas a partir de análise pós-ajustamento. As estimativas são dadas pelo teste qui-quadrado da forma quadrática do erro de fechamento, pelo teste qui-quadrado da forma quadrática dos resíduos obtidos no ajustamento pelo método dos mínimos quadrados, pelo teste data snooping de Baarda, pela elipse dos erros, pela elipse de confiança, pelo círculo do erro de posição e pelo círculo do erro médio. Estes conceitos são examinados por meio de valores numéricos no caso de uma linha poligonal simples implantada no campus da Universidade Federal de Santa Maria e medida com um taquímetro eletrônico. Palavras-chave: teste qui-quadrado, teste data snooping de Baarda, elipse dos erros, elipse de confiança, círculo do erro de posição. ABSTRACT The objective through this article is to describe a procedure that contributes with quality survey estimations by means pre-analysis survey and estimations by means post- adjustment. The estimations are given by the chi-square test of the quadratic form of misclosures, the chi-square of the quadratic form of residuals from the least-squares adjustment method, the Baarda’s data snooping test, the standard ellipse, the confidence ellipse, position error circle and mean error circle. These concepts are examined through the numerical values provided in the case of a simple topographical traverse which was implanted at the Universidade Federal de Santa Maria Campus with electronic tachymeter. Key words: chi-square test, Baarda’s data snooping test, standard ellipse, confidence ellipse, position error circle. INTRODUÇÃO O presente trabalho objetiva estabelecer uma rotina de procedimentos para avaliar estatisticamente os erros de fechamento das linhas poligonais topográficas e o ajustamento. Quando o resultado de um experimento estatístico é expresso por apenas um número, a variável aleatória se diz unidimensional (GEMAEL, 1994). No caso da Topografia será uma variável aleatória bidimensional e as componentes x e y consideradas isoladamente são variáveis unidimensionais com variância própria. As variâncias σ 2 i e as covariâncias σ ij , (i j) das componentes de uma variável n-dimensional podem ser dispostas da maneira a formar uma matriz quadrada de ordem n x n indicada por Σ: (1) A matriz Σ, simétrica por ser σ ij = σ ji , recebe o nome de matriz variância-covariância (MVC). No caso das componentes da matriz serem independentes entre si, as covariâncias serão nulas e Σ degenera para uma matriz diagonal. As observações são representações numéricas de quantidades físicas como, por exemplo, comprimento, ângulo e peso obtidos por meio de medições e possuem não apenas as flutuações aleatórias próprias das observações, mas também toda sorte de erros possíveis (DALMOLIN, 2004). A I Instituto Nacional de Colonização e Reforma Agrária (INCRA). Av. Loureiro da Silva, 515, sala 410, 90010-420, Porto Alegre, RS, Brasil. E-mail: [email protected]. Autor para correspondência. II Departamento de Engenharia Rural, Centro de Ciências Rurais (CCR), Universidade Federal de Santa Maria (UFSM), Santa Maria, RS, Brasil. = 2 n n2 n1 2n 2 2 21 1n 12 2 1 σ σ σ σ σ σ σ σ σ Σ L M O M M L L Quality estimations of topographical traverses Recebido para publicação 10.04.07 Aprovado em 13.02.08

Estimativas da qualidade de linhas poligonais topográficas

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Page 1: Estimativas da qualidade de linhas poligonais topográficas

1604 Stringhini et al.

Ciência Rural, v.38, n.6, set, 2008.

Ciência Rural, Santa Maria, v.38, n.6, p.1604-1609, set, 2008

ISSN 0103-8478

Mário StringhiniI Carlito Vieira de MoraesII Julio Cesar FarretII

Estimativas da qualidade de linhas poligonais topográficas

RESUMO

O objetivo deste artigo é descrever umprocedimento que contribui com estimativas de qualidade delevantamento topográficos mediante a pré-análise e estimativasobtidas a partir de análise pós-ajustamento. As estimativassão dadas pelo teste qui-quadrado da forma quadrática doerro de fechamento, pelo teste qui-quadrado da formaquadrática dos resíduos obtidos no ajustamento pelo métododos mínimos quadrados, pelo teste data snooping de Baarda,pela elipse dos erros, pela elipse de confiança, pelo círculo doerro de posição e pelo círculo do erro médio. Estes conceitossão examinados por meio de valores numéricos no caso deuma linha poligonal simples implantada no campus daUniversidade Federal de Santa Maria e medida com umtaquímetro eletrônico.

Palavras-chave: teste qui-quadrado, teste data snooping deBaarda, elipse dos erros, elipse de confiança,círculo do erro de posição.

ABSTRACT

The objective through this article is to describe aprocedure that contributes with quality survey estimations bymeans pre-analysis survey and estimations by means post-adjustment. The estimations are given by the chi-square test ofthe quadratic form of misclosures, the chi-square of thequadratic form of residuals from the least-squares adjustmentmethod, the Baarda’s data snooping test, the standard ellipse,the confidence ellipse, position error circle and mean errorcircle. These concepts are examined through the numericalvalues provided in the case of a simple topographical traversewhich was implanted at the Universidade Federal de SantaMaria Campus with electronic tachymeter.

Key words: chi-square test, Baarda’s data snooping test,standard ellipse, confidence ellipse, position errorcircle.

INTRODUÇÃO

O presente trabalho objetiva estabelecer umarotina de procedimentos para avaliar estatisticamenteos erros de fechamento das linhas poligonaistopográficas e o ajustamento. Quando o resultado deum experimento estatístico é expresso por apenas umnúmero, a variável aleatória se diz unidimensional(GEMAEL, 1994). No caso da Topografia será umavariável aleatória bidimensional e as componentes x ey consideradas isoladamente são variáveisunidimensionais com variância própria. As variânciasσ2

i e as covariâncias σ

ij, (i ≠j) das componentes de uma

variável n-dimensional podem ser dispostas da maneiraa formar uma matriz quadrada de ordem n x n indicadapor Σ:

(1)

A matriz Σ, simétrica por ser σij = σji, recebeo nome de matriz variância-covariância (MVC). No casodas componentes da matriz serem independentes entresi, as covariâncias serão nulas e Σ degenera para umamatriz diagonal. As observações são representaçõesnuméricas de quantidades físicas como, por exemplo,comprimento, ângulo e peso obtidos por meio demedições e possuem não apenas as flutuaçõesaleatórias próprias das observações, mas também todasorte de erros possíveis (DALMOLIN, 2004). A

IInstituto Nacional de Colonização e Reforma Agrária (INCRA). Av. Loureiro da Silva, 515, sala 410, 90010-420, Porto Alegre, RS,Brasil. E-mail: [email protected]. Autor para correspondência.

IIDepartamento de Engenharia Rural, Centro de Ciências Rurais (CCR), Universidade Federal de Santa Maria (UFSM), Santa Maria,RS, Brasil.

⎥⎥⎥⎥⎥

⎢⎢⎢⎢⎢

=

2nn2n1

2n2221

1n1221

σσσ

σσσσσσ

Σ

L

MOMM

L

L

Quality estimations of topographical traverses

Recebido para publicação 10.04.07 Aprovado em 13.02.08

Page 2: Estimativas da qualidade de linhas poligonais topográficas

1605Estimativas da qualidade de linhas poligonais topográficas.

Ciência Rural, v.38, n.6, set, 2008.

desconfiança no resultado de uma medida isolada,devido à possibilidade de falibilidade humana levanaturalmente à multiplicação das observações oumedidas. Esta providência leva ao problema de comoextrair um resultado único que represente com maiorconfiança a grandeza medida. As observações estãoacometidas de erros devidos, principalmente, às falhasdo operador, às imperfeições do equipamento demedição e às condições do ambiente. Objetiva-sebuscar uma estimativa do valor das grandezas medidase a estimativa de precisão.

Os objetivos do ajustamento são estimarmediante a aplicação de modelos matemáticosadequados e do método dos mínimos quadrados(MMQ) um valor único para cada uma das incógnitasdo problema e estimar a precisão de tais incógnitas e aeventual correlação entre elas. Destes objetivosdecorrem: a) o ajuste não elimina erros, b) ageometrização da figura que representa a geometria doproblema, c) a extração da pluralidade de observaçõesincorretas em um único resultado que representa commaior confiança a grandeza medida e d) a unicidade deresultados. O ajustamento é importante para depuraros erros aleatórios. Os erros sistemáticos sãodepurados com as fórmulas usuais.

MATERIAL E MÉTODOS

A linha poligonal topográfica (Figura 1) foiestabelecida no campus da Universidade Federal deSanta Maria (UFSM). As coordenadas geodésicas(latitude e longitude) do centro do local dolevantamento são: ϕ=-29°43’00’’ e λ=-53°43’00’’ ealtitude ortométrica aproximadamente igual a 92m. Asgrandezas foram medidas com taquímetro eletrônicomarca Leica TCR 307 pelo método do caminhamentoperimétrico ou poligonação. Ao ponto inicial dolevantamento, foram atribuídas as coordenadascartesianas x=10.000m e y=10.000m e à linha 1-2atribuiu-se o azimute 100º. Foram calculadas atolerância dos erros, as compensações lineares e ascoordenadas cartesianas dos demais vértices dopolígono. O estudo de ajustamento de levantamentosmostrados em VERESS (1973) relaciona diversasmaneiras de obtenção da acurácia como medida daqualidade. Na análise de um levantamento pós-ajustado, obtém-se a elipse dos erros, a elipse deconfiança, o erro de posição e o erro médio. Noajustamento pelo MMQ, a detecção de problemas éobtida mediante a aplicação do teste qui-quadradoda forma quadrática dos resíduos. Nesse teste, se ahipótese básica que compara a variância da unidadede peso a priori com a variância de peso a posteriori

for rejeitada, existem problemas no ajustamento, cujascausas são: a) erros nas observações; b) sistemamalcondicionado; c) modelo matemático inadequado;d) erros de cálculo; e) ponderação errônea dasobservações; f) problemas na linearização (GEMAEL,1994). No caso de erros nas observações, a localizaçãodas observações afetadas pode ser efetuada peloteste data snooping de Baarda (KAVOURAS, 1982;MORAES, 1998).

Teste qui-quadrado da forma quadrática do erro defechamento

Os dados necessários para a aplicação doteste qui-quadrado da forma quadrática do erro defechamento são: a) observações ou medições deângulos e distâncias de uma linha poligonal; b) ânguloshorários de cada vértice (a

hij); c) distâncias observadas

entre os vértices (Sij); d) desvio padrão (σ

a) máximo

para erro angular de cada observação, obtido dasespecificações do instrumento utilizado e expresso emsegundos de arco; e) desvio padrão (σ

s) máximo para

erro linear de cada observação, obtido dasespecificações do instrumento; f) azimute provisório(A

ij) com norte verdadeiro ou atribuído; g) coordenadas

provisórias e obtidas com os dados de campo.O teste qui-quadrado da forma quadrática dos resíduosé elaborado segundo os procedimentos a seguirdescritos.

Matriz variância-covariância das distâncias (ΣSij

)Os valores numéricos que irão compor a

diagonal da matriz são obtidos, por meio da variânciaespecificada no instrumento.

MVC dos azimutes (ΣA).

A matriz variância-covariância dos azimutesexpressa por Σ

A=G. Σ

a.GT é obtida mediante a aplicação

da lei de propagação das covariâncias, em que G é amatriz das derivadas parciais da função: A

ij=f(a

i), o que

resulta em uma matriz quadrada gij=1, para i≥j e g

ij=0,

para i<j); Σa é a MVC dos ângulos horizontais, cujos

valores numéricos são obtidos das especificações doinstrumento, expresso em variância.

MVC das distâncias e azimutesA matriz variância-covariância das distâncias

e dos azimutes é obtida mediante o agrupamento dasmatrizes variância-covariância das distâncias e dosazimutes, na forma

(2)

( )x ( )y

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡=

A

SAS, Σ0

0ΣΣ

Page 3: Estimativas da qualidade de linhas poligonais topográficas

1606 Stringhini et al.

Ciência Rural, v.38, n.6, set, 2008.

MVC das coordenadas do último pontoAo aplicar a lei de propagação das

covariâncias para as coordenadas do último ponto,obtém-se a MVC,

(3)

em que D é a matriz das derivadas parciais das funçõesx

n+1 = f(S, A) e y

n+1 = f(S, A):

em que ρ é o fator que transforma quantidades dadasem radianos para segundos de arco e n é o número deobservações.

Aplicação do testeA estatística do teste é q=ET.Σ-1

x,y.E, (5)

em que , e e εx = y - y são

respectivamente os erros de fechamento na abscissa xe na ordenada y. Os valores de x e y são as coordenadas fixasdo último ponto da linha poligonal, enquanto que e y sãoas coordenadas provisórias do último ponto da linhapoligonal, obtida com os valores observados. A linhapoligonal será aceita caso o valor de q esteja dentrodo intervalo dos valores da distribuição deprobabilidades qui-quadrado χ2

v, 0,5α <q < χ2

v, 1-0,5α,

onde v=2 graus de liberdade, pois trata-se de duasdimensões x e y, e nível de significância α. A estatísticaq é uma distância estatística. Uma distância estatísticado espaço de p dimensões segue a distribuição qui-quadrado com p graus de liberdade (JOHNSON &WICHERN, 1998).

Ajustamento pelo método dos mínimos quadradosA linha poligonal desenvolvida no plano

topográfico mensura os ângulos e as distâncias eequações de observação são estabelecidas, uma paracada observação. O modelo matemático parte defórmulas diferenciais que exprimem a variação doazimute e do comprimento do lado do polígono quandovariam as coordenadas dos pontos extremos(MORAES, 1997). O modelo matemático do ajustamentoparamétrico (também chamado modelo das equaçõesde observações) procura ao final o vetor das

observações ajustadas λa, que é função dos parâmetrosajustados xa (DALMOLIN, 2004). Parâmetros são asgrandezas estimadas vinculadas às observações. Ocálculo do ajustamento segue várias partes descritas aseguir. As deduções para obtenção das equações deobservação para a distância e o ângulo podem serencontradas em STRINGHINI (2005).

Modelos matemáticosA equação λa = F (xa) (6)caracteriza o modelo paramétrico. Esta

e q u a ç ã osignifica queas observaçõesajustadas λa

são funçãoexplícita dos

parâmetros ajustados xa. A forma linearizada domodelo matemático pela série de Taylor énA

u.uX

1+

1=

nv

1, em que,

é a matriz cujos elementos são as derivadas parciaisdas equações de observações de distância e azimute,avaliadas com o vetor dos parâmetros aproximados x°,x é o vetor-solução do sistema de equações normais,λ=λ0 - λb, v é o vetor dos resíduos, n é o número deobservações e u é o número de parâmetros. O modeloparamétrico precisa dos parâmetros aproximados,denotado pelo símbolo x0, que pode ser obtido comofunção do vetor de valores observados λb. Uma vezdeterminado x0, obtém-se λ0=f (x0) e a seguir λ=λ0 -λb.

Sistema de equações normaisDa minimização da forma quadrática

fundamental do MMQ resulta o vetor-solução(correções aos parâmetros aproximados) do sistemade equações normais x = - (AT.P.A)-1. AT.P. λ, em que Pé a matriz dos pesos (inversa da MVC de distâncias eângulos horizontais) multiplicada pela variância daunidade de peso a priori, e λ é o vetor dos termosindependentes. Os elementos da matriz A são K

ij = sen

Aij e K

ik = sen A

ik para o diferencial dx em relação à

distância, e Lij = cos A

ij e L

ik = cos A

ik para a diferencial

dy em relação à distância; e

e

para o diferencial

TAS,2

yyx

xy2x

yx, .DD.Σσσσσ

Σ =⎥⎥⎦

⎢⎢⎣

⎡=

⎥⎥⎥⎥⎥

⎢⎢⎢⎢⎢

⎡ −−−

=A.senS

1...A.senS1

A.senS1

Acos...AcosAcos

A.cosS1...A.cosS

1A.cosS

1Asen...AsenAsen

Dn1n123231212n12312

n1n123231212n12312

2 n

ρρρ

ρρρ

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡=

εεE

y

x xxε x −= ˆ

x

oxax

FA∂∂=

AcosSπ.

648.000P ij

ijij =

AcosSπ.

648.000P ik

ikik =

Page 4: Estimativas da qualidade de linhas poligonais topográficas

1607Estimativas da qualidade de linhas poligonais topográficas.

Ciência Rural, v.38, n.6, set, 2008.

dx em relação ao ângulo;

e

para o diferencial

dy em relação ao ângulo.

A matriz dos pesos P é matriz diagonalquando as covariâncias são nulas:

O vetor de termos independentes (λ) éformado das seguintes diferenças:

VetoresVetor de coordenadas ajustadasxa = xo + x. (7)Vetor de resíduos v = A.x + λ. (8)Vetor de valores observados ajustados λa = λb + v. (9)Variância da unidade peso a posteriori

(10)

em que n - u é o número de graus de liberdade.

Matrizes variância-covariâncias (MVC)MVC do vetor de coordenadas ajustadas:

(11)

MVC do vetor de valores observados ajustados:

(12)

MVC dos resíduos: (13)

IteraçõesOs modelos matemáticos que ocorrem com

mais freqüência em Topografia e em Geodésia são não-lineares. A omissão de termos da série de Taylor e a adoçãode valores iniciais aproximados introduzem erros no

ajustamento. O vetor xa e λa seriam os resultadosfinais de um ajustamento pelo método dosmínimos quadrados se os vetores xo e λb, que foramutilizados na série de Taylor, estivessemsuficientemente próximos de xa e λa,respectivamente. Caso contrário, as iterações são

necessárias. Nas iterações, os primeiros resultadosobtidos em uma etapa tornam-se valores aproximados da

etapa seguinte e assimsucessivamente. Durante a iteração:os componentes do vetor x diminuem,aproximando-se de zero; a formaquadrática fundamental vT.P.v tendee a MVC Σ

xa tendem a se estabilizar.

Teste qui-quadrado da formaquadrática dos resíduos

A comparação de σ20 com

se baseia no fato de que a formaquadrática fundamental vT.P.v temdistribuição χ2 com (n – u) graus deliberdade (GEMAEL, 1994) e tem porfinalidade verificar seestatisticamente σ2

0 é igual a ;

esta última, obtida do ajustamento. Esta comparação éefetuada pelo teste qui-quadrado da forma quadráticados resíduos que compreende as seguintes partes: a)enunciação das hipóteses básica e alternativa: e ; b) estatísticacalculada:

com c) estatísticas da distribuiçãode probabilidade qui-quadrado: χ2

v; 0,5α e χ2

v; 1-0,5. α; d)

decisão: H0 é aceita, ao nível de significância α , se

χ2v; 0,5α

< χ*2 < χ2v; 1-0,5. α

.

Teste data snooping de BaardaO teste data snooping de Baarda

compreende as seguintes partes: a) enunciação dahipótese básica Ho: nenhum erro existe na observação

AsenSπ.

648.000Q ij

ijij =

AsenSπ.

648.000Q ik

ikik =

.1;1;1;1;1;1;1;1;1

;1;1;1;1;1;1;1;1;1d ia gP

σσσσσσσσσ

σσσσσσσσσσ

2

a

2

a

2

a

2

a

2

a

2

a

2

a

2

a

2

a

2

S

2

S

2

S

2

S

2

S

2

S

2

S

2

S

2

S

20

987654321

987654321

⎥⎥

⎢⎢

⎡=

un.P..P.A.x

un.P.vv TTTT

20σ −

+=

−=

lll

1T2ox .P.A)(AσΣ a

−=

T12o

T1T2o .A.A.NσA.P.A).A(AσΣ a

−− ==l

aΣPσΣ 1.

20v l

−= −

20σ

20σ

20

200 σσ:H ˆ= 2

0201 σσ:H ˆ≠

u),(n20

202*

σσχ −=

u),(n20

202*

σσχ −=

]. ;; ;; ;; ;a;

aa

aaaa

aaaa

aaaa

aaa

;SS;SS;SS

;SS;SS;SS

;SS;SS;SS

o198

c198

o987

c987

o876

c876

o765

c765

o654

c654

o543

c543

o432

c432

o

321c

321o

219c

219

o91

c91

o89

c89

o78

c78

o67

c67

o56

c56

o45

c45

o34

c34

o23

c23

o12

c12

T

−−−−−−−−−

⎢⎢⎢

−−−

−−−

−−−

=l

un.P..P.A.x

un.P.vv TTTT

20σ −

+=

−=

lll

Page 5: Estimativas da qualidade de linhas poligonais topográficas

1608 Stringhini et al.

Ciência Rural, v.38, n.6, set, 2008.

λi; b) estatística do teste:

, para i = 1, 2, k, n; em que ri chama-

se número-redundância obtido da diagonal da matrizidempotente

; c) decisão do teste: rejeita-se Ho se

|wi| < k, em que k é um valor crítico conforme o nível de

confiança específico; se 1-α = 95% ⇒ k = 1,96 e 1-α =99% ⇒ k = 2,57.

Elipse dos erros, elipse de confiança, erro de posição eerro médio de posição

A elipse de erros ou elipse padrão apresentauma probabilidade igual a 39,4%, isto é, um nível deconfiança 1-α = 0,394, de que as coordenadasestimadas estejam na superfície da elipse (VERESS,1973; GEMAEL, 1994). Para se obter a dimensão deuma elipse para um nível de probabilidade maior que 1-α = 0,394, deve-se multiplicar cada um dos semi-eixosda elipse dos erros por um fator e esta nova elipsechama-se elipse de confiança. Os parâmetros da elipsesão os semi-eixos maior a e menor b e o ângulo deorientação γ calculados pelas fórmulas: ; ; M2 = 4 (σ

xy)2 + (σ2

x

- σ2y)2; ;

e . O raio do círculode erro de posição, denotado pelo símbolo σ

p, é a raiz

quadrada da soma dos quadrados dos desvios-padrão.A sua equação é , enquanto que o

círculo do erro médio é .

RESULTADOS E DISCUSSÃO

A figura 1 apresenta a linha poligonal, cujasobservações foram objeto de estudo. As coordenadasdo Ponto 1 são admitidas sem nenhuma variabilidade.As estimativas da qualidade das coordenadas de cadaponto da linha poligonal são os semi-eixos da elipsedos erros, os semi-eixos da elipse de confiança, o ângulode orientação da elipse, o raio do círculo do erro deposição e o raio do círculo do erro médio de posição(Tabela 1). A elipse de confiança foi calculada para aprobabilidade 1 - α = 0,950. Isso representa que cadasemi-eixo da elipse dos erros foi multiplicado pelo fator

.Em relação ao Ponto 1, os Pontos 2 a 9

apresentam elipses dos erros com os valores situados

de 3,5837mm a 10,8370mm para o semi-eixo maior e de2,9471mm a 4,7351mm para o semi-eixo menor. Verifica-se que os valores menores do semi-eixo maior são osdos Pontos 2 e 9, justamente por estarem próximos doPonto 1, e os valores maiores são os dos Pontos 5 e 6,que são os pontos mais afastados. Em conseqüênciados valores dos semi-eixos da elipse dos erros, têm-se,para os Pontos 2 e 9, os valores menores do semi-eixomaior das suas elipses de confiança e os valoresmenores dos raios dos círculos do erro de posição.Para os Pontos 5 e 6 têm-se os valores maiores dosemi-eixo maior de suas elipses de confiança e osvalores maiores dos raios dos círculos do erro deposição.

Os ângulos de orientação das elipses sãotodos do 1o quadrante, o que indica que as elipses sãoalongadas nos quadrantes nordeste e sudoeste.

Aplicação do teste qui-quadrado do erro de fechamentoResolve-se a equação e

obtém-se a estatística q = 7,61. As estatísticas teóricasqui-quadrado ao nível de significância α = 1% e v = 2graus de liberdade valem χ2

2;0,005 = 0,01 e χ2

2;0, 995 =

10,60, que comparadas com a estatística q permitemaceitar as medidas de ângulo e de distância da linhapoligonal. Este teste leva em conta os erros acidentaise por esse motivo é adequada a sua aplicação às linhaspoligonais topográficas.

Aplicação do teste qui-quadrado da forma quadráticados resíduos

Resolve-se a equação

e obtém-se a estatística χ*2 = 4,41. Ao nível designificância α = 1% e v = 2 graus de liberdade, asestatísticas teóricas qui-quadrado comparadas com aestatística χ*2 indicam que não existem errossignificativos nas medidas de ângulo e de distância dalinha poligonal, assim como não existem erros noprocesso de ajustamento.

Aplicação do teste Data Snooping de BaardaResolve-se a equação ,

para i = 1,2, ..., 18. O menor e o maior valor das estatísticasw

i, em valor absoluto, são w

12 = 0,06 e w

1 = 2,22, que

comparadas com a estatística teórica da distribuiçãonormal padronizada na probabilidade ,de valor k = 2,57 mostram que não há erro em nenhumadas observações de ângulo e de distância da linhapoligonal.

ii

ii

r.σvw

l

=

.PΣ1R v2

0σ=

2x'σmax=a

2M)σ(σ

21σ 2

y2x

2x'max ++=

2y'min σ=b ;

2M)σ(σ

21σ 2

y2x

2y'min −+=

M2σ

sen2γ xy=Mσσ

os2γ2y

2x −

=c

2y

2xp σσσ +=

22p

2y

2x

m

σσσσ ==

+

2,455,9915χ 2

2;0,950==

( )EΣEq 1xy

T −=

χσσχ 2

u)-(n2o

2o2* ~u)(n −=

ˆ

ii

ii

rvw

=

995,02α1 =−

Page 6: Estimativas da qualidade de linhas poligonais topográficas

1609Estimativas da qualidade de linhas poligonais topográficas.

Ciência Rural, v.38, n.6, set, 2008.

Tabela 1 – Elipse dos erros, elipse de confiança, raio do círculo do erro de posição e raio do círculo do erro médio de posição.

Ponto

Elipse dos erros (1 - α = 0,394)

Elipse de confiança (1 - α = 0,950) Ângulo de orientação γ Raio do círculo do

erro de Posição [mm]

Raio do círculo do erro médio de posição

[mm] a [mm] b [mm] a [mm] b [mm]

2 3,6466 2,9471 8,7518 7,0730 87°05’51,3725’’ 4,6886 3,3153 3 6,5137 3,9475 15,6329 9,4740 83°49’15,7542’’ 7,6165 5,3857 4 7,7357 4,4508 18,5657 10,6818 80°36’12,3688’’ 8,9247 6,3107 5 10,8370 4,7351 26,0088 11,3643 75°06’14,0240’’ 11,8263 8,3625 6 10,3620 4,5148 24,8687 10,8355 71°08’58,1384’’ 11,3028 7,9923 7 6,1168 3,9374 14,6804 9,4499 71°45’45,0768’’ 7,2745 5,1439 8 5,0253 3,3772 12,0606 8,1053 87°53’44,7088’’ 6,0547 4,2813 9 3,5837 2,9746 8,6009 7,1390 79°00’43,2395’’ 4,6574 3,2933

Figura 1 – Croqui da linha poligonal topográfica

Estes três testes estatísticos decidiram sobrea não existência de erros, ao nível de significância α =1%, nas observações de distância e de ângulo da linhapoligonal. A inexistência de erros decorre da geometriaescolhida para estabelecer os pontos da linhapoligonal, do instrumental escolhido, das condiçõesambientais, dos cuidados do operador em campo e domodelo matemático de ajustamento pelo MMQ.

CONCLUSÃO

Em uma linha poligonal, as estimativas dequalidade são calculadas antes e após o ajustamentopelo MMQ.

Antes do ajustamento, a estatística q indicaque não existem erros, ao nível de significância α=1%,nas observações de distância e de ângulos.

Após o ajustamento, ao nível designificância α=1%, a estatística χ*2 indica a inexistênciade erros nas observações e no processo deajustamento. As estatísticas w

i indicam a inexistência

de erros em cada observação de ângulo e de distância,

ao nível de significância α=1%. A elipse de cada pontoserá tanto maior quanto mais afastado estiver o pontodo ponto considerado fixo na linha poligonal.

REFERÊNCIAS

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