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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA - UFSM CENTRO DE TECNOLOGIA - CT CURSO DE ENGENHARIA CIVIL O USO INTEGRADO DE RECEPTORES GNSS E DA ESTAÇÃO TOTAL NA LOCAÇÃO DE EDIFÍCIOS TRABALHO DE CONCLUSÃO DE GRADUAÇÃO Rafael de Oliveira Cardoso Santa Maria,RS, Brasil 2015

Rafael de Oliveira Cardoso - UFSMcoral.ufsm.br/engcivil/images/PDF/1_2015/TCC_RAFAEL...RAFAEL DE OLIVEIRA CARDOSO Trabalho de Conclusão de Graduação apresentado ao Curso de Engenharia

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA - UFSM CENTRO DE TECNOLOGIA - CT CURSO DE ENGENHARIA CIVIL

O USO INTEGRADO DE RECEPTORES GNSS E DA

ESTAÇÃO TOTAL NA LOCAÇÃO DE EDIFÍCIOS

TRABALHO DE CONCLUSÃO DE GRADUAÇÃO

Rafael de Oliveira Cardoso

Santa Maria,RS, Brasil

2015

O USO INTEGRADO DE RECEPTORES GNSS E DA

ESTAÇÃO TOTAL NA LOCAÇÃO DE EDIFÍCIOS

RAFAEL DE OLIVEIRA CARDOSO

Trabalho de Conclusão de Graduação apresentado ao Curso de Engenharia Civil da Universidade Federal de Santa Maria, como requisito

parcial para a obtenção do grau deEngenheiro Civil.

Orientador: Prof. Dr. Daniel Gustavo AllasiaPiccilli

Co-orientador: Prof. Dr. Gelson Lauro Dal’Forno

Santa Maria, RS, Brasil

2015

UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA

CENTRO DE TECNOLOGIA

CURSO DE ENGENHARIA CIVIL

Trabalho de conclusão de curso defendido e aprovado em sua forma final pelo

professor orientador e pelos membros da bancaexaminadora.

O USO INTEGRADO DE RECEPTORES GNSS E DA

ESTAÇÃO TOTAL NA LOCAÇÃO DE EDIFÍCIOS

Elaborado por,

Rafael de Oliveira Cardoso

Prof. Daniel Gustavo Allasia Piccilli, Dr. Eng. Orientador

Prof. Gelson Lauro Dal’Forno, Dr. Eng.Co-orientador

Banca Examinadora

Prof. Daniel Carlos Cheron Pimentel, Me.

Prof.ª.Rutinéia Tassi, Dr.ª.

“Pensar é o trabalho mais difícil que existe. Talvez por isso tão poucos se dediquem a ele.”

“Se o dinheiro fora sua esperança de independência, você jamais a terá. A única segurança verdadeira consiste numa reserva de sabedoria, de experiência e de competência.”

Henry Ford

Agradecimentos

Aos meus pais Helvio e Vera, pela constante lição de vida,

exemplo de perseverança e por me ensinarem a lutar sempre pelos meus

objetivos.

A minha namorada Vera, por estar ao meu lado nos momentos

de dificuldades e pelo apoio e confiança depositados.

Agradeço a minha tia Ivonir pelo apoio, ensinamentos e orações

feitas.

Ao meu professor, sócio e amigo Engenheiro Civil Gelson Lauro

Dal’Forno pela orientação neste trabalho e pelos ensinamentos

ministrados.

Aos colegas da graduação pelo constante aprendizado durante o

nosso convívio.

Aos demais professores e funcionários do curso que, de uma

forma ou outra, contribuíram para esta conquista.

RESUMO

A presente pesquisa teve como objetivo estudar e favorecer o processo construtivo eliminando erros sistemáticos como desaprumo, locação de paredes e pilares fora do lugar, racionalizando o processo, bem como a redução do custo da obra com medidas corretivas, e com isto elevando a produtividade e os lucros da empresa construtora, no intuito de aumentar os ganhos do cliente pela opção deste tipo de processo.O presente trabalho viabiliza a integração simultânea de equipamentos geodésicos e topográficos na execução de locações de obras. Devido à indisponibilidade de edificação e tempo para a execução real do trabalho, simulou-se a locação de uma obra em um local plano e que permitisse a sua repetição pelo número de andares propostos.Optou-se por simular uma construção constante de um pavimento térreo e vinte andares. Tal escolha se deve a facilidade para se estabelecer percentagem estatística (95% corresponde a 19 andares).As coordenadas geodésicas destes pontos foram obtidas com o auxilio de equipamento GPS. Após processamento dos dados os mesmo foram convertidos ao sistema PTL, com emprego do programa TRANSGEOLOCAL, o qual realiza operações matemáticas de translação e de rotações de eixos em relação a um ponto comum aos dois sistemas (ponto origem).De posse das coordenadas no PTL, e do levantamento topográfico prévio do local, usando o programa Auto CAD Civil 3D, determinou- se as coordenadas dos pilares, georreferenciadas aos pontos de base.Estes pontos dos pilares, após a sua implantação serviram como testemunhas para a locação dos vinte pavimentos superiores.Para proceder-se a locação dos demais pavimentos, primeiramente ocupou-se, simultaneamente, dois pontos aleatórios e afastados, no interior da obra, com o equipamento GPS. Esta operação foi repetida vinte vezes, assumindo-se para cada operação dois pontos diferentes. Essa operação permitiu a verificação da posição de cada pilar, em relação ao seu eixo, nos vinte andares da presente pesquisa. As diferenças de coordenadas dos eixos dos pilares obtidas em relação ao andar térreo, adquiridas em cada repetição, foram tabuladas e posteriormente calculadas as distâncias correspondentes. De posse dessas informações calculou-se as médias e os desvios padrões para o total de trinta e seis pilares de cada pavimento e, para cada pilar dos vinte pavimentos.O método proposto mostrou-se eficaz e pode ser recomendado para a locação de edifícios convencionais. Seu emprego substitui com vantagens o método tradicional. A sua exatidão fica,em 83,93 % dos casos, menor ou igual ao recomendado (1 cm) e 98,61 % inferior a 1,5 cm,valor este aceitável em locações convencionais. Pode-se dizer que o método proposto, é adequado, acurado, rápido e não propaga erros que por ventura ocorram na locação do pilar em um pavimento. A eficácia da metodologia recomenda-se: o uso de equipamentos de alta precisão, instalação do receptor GNSS em tripé e base nivelante, emprego simultâneo de três receptores GNSS, conhecimento da teoria dos erros e sua aplicação para ocontrole dos enganos e erros sistemáticos. Para maior controle das influencias ambientais, a locação de todos os andares deve ser feita, de preferência, em um mesmo horário.

Palavras-chave: Coordenadas geodésicas, coordenadas locais, plano topográfico, locação de obra, GPS, estação total, TRANSGEOLOCAL, precisão, acurácia.

ABSTRACT

This research aimed to study and promote the construction process eliminating systematic errors as plumb, lease walls and pillars out of place, streamlining the process and reducing the cost of the work with corrective measures, and thus increasing productivity and the profits of the construction company, in order to increase the customer gains the option of this type of process. This study allows for the simultaneous integration of geodetic and topographic equipment in the execution of works of leases. Due to the unavailability of building and time for the actual execution of the work, the lease was simulated a work on a local level and to allow its repetition by the number of proposed floors. We chose to simulate a constant construction of a ground floor and twenty floors. This choice is due to the ease of establishing statistical percentage (95% corresponds to 19 floors). The geodetic coordinates of these points were obtained with GPS equipment aid. After processing the same data were converted to PTL system with employment TRANSGEOLOCAL program which performs mathematical operations and translational axis of rotation relative to a point common to the two systems (the origin point). Armed with the coordinates in the PTL, and previous survey of the site, using Auto CAD Civil 3D program, was determined the coordinates of the pillars, georeferenced to the basic points. These points of the pillars, after its implantation served as witnesses for the leasing of twenties upper floors To proceed to lease the other floors, first figured out simultaneously two random points and apart within the work with the GPS equipment. This operation was repeated twenty times for each assuming two different operating points. This operation allowed the verification of the position of each pillar, in relation to the axis of the twenty floors of this research. The differences in coordinates of the axes of the pillars obtained compared to the ground floor, acquired in each repetition, were later plotted and calculated the corresponding distances. With this information we calculated the mean and standard deviations for the total of thirty-six pillars of each deck, and for each pillar of the twenty floors. The method proved to be effective and can be recommended for the lease of conventional buildings. Its use replaces the traditional method with advantages. Their accuracy is, in 83.93% of cases, less than or equal to the recommended (1 cm) and 98.61% less than 1.5 cm, a value acceptable in conventional locations. It can be said that the proposed method is appropriate, accurate, and fast and does not propagate errors that may eventually occur in the pillar of the lease on a pavement. The effectiveness of the methodology recommended: the use of high-precision equipment, GNSS receiver installation on tripod and tribrach, simultaneous use of three GNSS receivers, errors theory of knowledge and its application for the control of systematic errors and mistakes. For more control of environmental influences, the leasing of all floors must be made, preferably in the same time.

Keywords: geodetic coordinates, local coordinates, topographic plan, work location, GPS, total station, TRANSGEOLOCAL, precision, accuracy.

LISTA DE FIGURAS

Figura 1 GEÓIDE E SUPERFÍCIE TOPOGRÁFICA – PLANTA TOPOGRÁFICA. . 23

Figura 2 - Representatividade de UTM, RTM e LTM ................................................... 29

Figura 3 - Locação de pavilhão pré-moldado................................................................. 31

Figura 4 - Gabartiro de madeira ..................................................................................... 32

Figura 5 - Marcação no terreno ...................................................................................... 32

Figura 6 - Locação de Pavilhão pré-moldado................................................................. 33

Figura 7 - Locação de Prédio Comercial ........................................................................ 34

Figura 8 – Representação de Precisão e Acurácia.......................................................... 41

Figura 9 - Total de Satélites GLONASS em 31/07/2014 ............................................... 43

Figura 10 - Constelação GPS.......................................................................................... 44

Figura 11 – Constelação GPS......................................................................................... 44

Figura 12- Constelação GLONASS em 31/07/2014 ...................................................... 46

Figura 13 - Frequências de modulação do Compass ...................................................... 48

Figura 14 – Referenciais geodesico local ....................................................................... 50

Figura 15 - Estação Total marca RUIDE modelo RTS – 820 R5 ................................... 54

Figura 16 - Receptor GNSS GPS, marca SOUTH modelo S86-S. ................................ 55

Figura 17 – Croqui da área do experimento, mostrando os pontos de base, os pilares e os

pontos de GPS. ............................................................................................................... 56

Figura 18 - Pregos fixados no chão para Controle ......................................................... 58

Figura 19 - Discrepancias de locação, por andar no pilar P01 ....................................... 66

Figura 20 - Discrepancias de locação, por andar no pilar P03 ....................................... 67

Figura 21 - Discrepancias de locação, por andar no pilar P34 ....................................... 68

Figura 22 – Discrepancias de locação, por andar no pilar P36....................................... 68

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 - Pavimento Térreo ao 5º Pavimento ............................................................... 60

Tabela 2 - 6º Pavimento ao 11º Pavimento .................................................................... 61

Tabela 3 - 12º Pavimento ao 17º Pavimento .................................................................. 62

Tabela 4 - 18º Pavimento ao 20º Pavimento .................................................................. 63

Tabela 5 – Distribuição das discrepancias totais em número e percentagem................. 65

LISTA DE SIGLAS E SIMBOLOS

ABNT AssociaçãoBrasileiradeNormasTécnicas

DGPS Sistema de posicionamento global com correção diferencial

DOP DiluiçãodaPrecisão

EGNOS European Geostationary Navigation Overlay System

GLONASS Global Navigation Satellite System

GNSS Global Navigation Satellite System

GPS GlobalPositioningSystem

IBGE InstitutoBrasileirodeGeografiaeEstatística

LTM LocalTransversadeMercator

MSAS Multi-functional Satellite based Augmentation Service

NAVSTAR Navigation System with Time And Ranging

NBR NormaBrasileiraRegistrada

PDOP Diluiçãodaprecisãotridimensional

RRCM RededeReferênciaCadastralMunicipal

RTCM Radio Technical Committee for Maritime Service

RTM RegionalTransversadeMercator

SAD69 SouthAmericanDatum69

SCTG Sistema Cartesiano Tridimensional de CoordenadasGeodésicas

SGB SistemaGeodésicoBrasileiro

SGL Sistema Geodésico Local

SNAS Satellite Navigation Augmentation System

STL SistemaTopográficoLocal

UTM UniversalTransversadeMercator

WAAS Wide Area Argumentation System

WGS84 WorldGeodeticSystemde1984

SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO........................................................................................................... 19

1.1 OBJETIVOS............................................................................................................. 20

1.1.1 OBJETIVOS GERAIS .......................................................................................... 20

1.1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ................................................................................ 20

1.2 ESTRUTURA DO TCC........................................................................................... 20

2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA.................................................................................... 22

2.1 TOPOGRAFIA......................................................................................................... 22

2.1.1 CONCEITOS......................................................................................................... 22

2.1.2 LEVANTAMENTOS TOPOGRÁFICOS............................................................. 24

2.1.2.1 LEVANTAMENTO TOPOGRÁFICO PLANIMÉTRICO (OU

LEVANTAMENTO PLANIMÉTRICO, OU LEVANTAMENTO PERIMÉTRICO) . 24

2.1.2.2 LEVANTAMENTO TOPOGRÁFICO ALTIMÉTRICO (OU

NIVELAMENTO).......................................................................................................... 25

2.1.2.3 LEVANTAMENTO TOPOGRÁFICO PLANIALTIMÉTRICO CADASTRAL

........................................................................................................................................ 25

2.2 GEODÉSIA .............................................................................................................. 26

2.2.1 CONCEITOS......................................................................................................... 26

2.3 CARTOGRAFIA...................................................................................................... 28

2.3.1 PROJEÇÕES TM .................................................................................................. 28

2.4 LOCAÇÃO............................................................................................................... 30

2.4.1 LOCAÇÃO TRADICIONAL ............................................................................... 31

2.4.1.1 SEM AUXILIO DE EQUIPAMENTOS TOPOGRÁFICOS............................. 31

2.4.1.2 COM AUXILIO DE EQUIPAMENTOS TOPOGRÁFICOS............................ 32

2.4.2 ERROS .................................................................................................................. 34

2.4.2.1 ERROS SISTEMÁTICOS.................................................................................. 35

2.4.2.2 ERROS ACIDENTAIS OU ALEATÓRIOS ..................................................... 36

2.4.2.3. ERROS GROSSEIROS OU ENGANOS.......................................................... 37

2.5 PRECISÃO E ACURÁCIA...................................................................................... 39

2.5.1 PRECISÃO............................................................................................................ 39

2.5.2 ACURÁRIA .......................................................................................................... 40

2.6 SISTEMA GLOBAL DE NAVEGAÇÃO POR SATÉLITE (GNSS)..................... 41

2.6.1 GPS........................................................................................................................ 43

2.6.2 GLONASS............................................................................................................. 45

2.6.3 GALILEO.............................................................................................................. 47

2.6.4 COMPASS (Bússola) ............................................................................................ 47

2.7 TRANSFORMAÇÃO ENTRE OS SISTEMAS DE COORDENADAS LOCAIS E

CARTESIANAS TRIDIMENSIONAIS ........................................................................ 50

2.7.1 TRANSFORMAÇÃO DO SISTEMA GEODÉSICO CARTESIANO

TRIDIMENSIONAL PARA O SISTEMA GEODÉSICO DE COORDENADAS

TERRESTRE LOCAL ................................................................................................... 50

2.7.1.1. LIMITAÇÕES E RECOMENDAÇÕES........................................................... 51

2.7.2 TRANSFORMAÇÃO DO SISTEMA DE COORDENADAS TERRESTRE

LOCAL PARA O SISTEMA GEODÉSICO CARTESIANO TRIDIMENSIONAL.... 51

2.7.3 O SOFTWARE TRANSGEOLOCAL.................................................................. 52

3 MATERIAL E METODOS......................................................................................... 54

3.1 MATERIAL ............................................................................................................. 54

3.1.1 ESTAÇÂO TOTAL E ACESSÓRIOS:................................................................. 54

3.1.2 GPS........................................................................................................................ 55

3.1.3 PROGRAMAS COMPUTACIONAIS: ................................................................ 55

3.2 LOCAL DO EXPERIMENTO................................................................................. 56

3.3 METODOLOGIA..................................................................................................... 56

4 ANÁLISE DOS RESULTADOS ................................................................................ 59

5 CONCLUSÕES........................................................................................................... 69

6 RECOMENDAÇÕES.................................................................................................. 70

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ........................................................................... 71

19

1INTRODUÇÃO

As ciências da Geodésia e da Topografia experimentaram ao fim do último

século e, nos primórdios deste, uma grande evolução. Evolução esta, que se faz notar,

tanto no que se refere à teoria, como no desenvolvimento de equipamentos e programas

computacionais.

Dentre os equipamentos e técnicas novas, merecem destaque o posicionamento

por satélites (GPS, GLONASS, Galileu, Compass/BeiDou), a medida eletrônica de

ângulos e distâncias (estação total), o laser scanner, as imagens orbitais e suborbitaisde

alta resolução. Por sua vez, os softwares e os hardwares voltados para os cálculos e

representações gráficas de trabalhos geodésicos e topográficos e, que podem ser

associados às obras de engenharia, têm facilitado e melhorado a exatidão e a

representação destas tarefas.

No entanto, no Brasil, toda essa evolução tem sido pouco adequada e utilizada

para implantação de edificações. Ainda, a maioria das pequenas, quanto médias e

grandes obras de edificações continua a ser implantada empregando a tradicional e

ultrapassada técnica da execução do esquadro, com linha e trena de fita de aço,quando

não de fibra, sobre o gabarito. E, quando da implantação de mais de um andar a locação

dos pavimentos superioresainda é predominante por prumada associada ao emprego de

estação total.

Algumas empresas e/ou profissionais preocupados com a obtenção de uma

melhor qualidade de locação e, consequentemente,com a qualidade, já vem locando

obras com o emprego de estações totais, ainda que, somente no subsolo e térreo, na

maioria das vezes.

Como é do conhecimento,os equipamentos de GNSS (siglas em inglês que

indicam os sistemas de posicionamento por satélites artificiais) fornecem coordenadas

em um sistema tridimensional (X, Y, Z) cuja origem é o centro de massa da

Terra.Posteriormente, tradicionalmente, elas podem ser transformadas em coordenadas

geodésicas (latitude, longitude e altura elipsoidal) ou ainda em Coordenadas

Transversas de Mercator (UTM), ou suas adaptações para áreas menores (RTM e LTM)

que são coordenadas cartográficas.

20

No entanto, essas coordenadas não são compatíveis com o sistema de

coordenadas no Plano Topográfico Local (PTL), pois apresentam as distorções lineares

características deste sistemacartográfico.

Para que os dados geodésicos, obtidos a partir de rastreio com equipamentos

GNSS, possam ser integrados aos dados obtidos com equipamentos topográficos é

necessário transformá-los ao PTL. BURKHOLDER (1997, 2000, 2003) Dal Forno, et.

al, 2007), .JEKELI(2006).entre outros usam da metodologia denominada por

BURKHOLDER de 3D para efetuarem esta transformação e compatibilização.Assim

procedendo, é possível integrar dados geodésicos e topográficos para operações no PTL.

Diante do acima exposto é possível integrar simultaneamente equipamentos geodésicos

e topográficos na execução de locações em diversos níveis.

1.1 OBJETIVOS

1.1.1 OBJETIVOS GERAIS

Oferecer informações técnicas que possam contribuir para a escolha de clientes e

projetistas entre a locação com equipamentos sofisticados e a locação convencional.

Apresentar informações técnicas relativas à locação de gabaritos com a

utilização integrada de equipamentos GNSS e estação total. Discutindo aspectos

executivos, facilidade, agilidade, precisão e exatidão, listando-se suas vantagens e

desvantagens.

Exporreferencia que permitam aos clientes e projetistas optarem de uma maneira

técnica e econômica, pela locação tradicional e a aqui descrita.

1.1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Empregar os dados coletados com equipamento GNSS associados aos dados

obtidos com estação total para a locação simulada do centro de pilares de um edifício

com vinte e um pavimentos.

Verificar a viabilidade da aplicação do método, sua precisão e exatidão

(acurácia), mediante a comparação dos resultados alcançados por pavimento com o

pavimento padrão (térreo).

1.2 ESTRUTURA DO TCC

O trabalho está organizado da seguinte forma:

21

O Capítulo I-Introdução, apresenta o tema da pesquisa, sua delimitação, as

questões de estudo, os objetivos gerais e específicos, bem como, justificativas e

sistematização do trabalho.

O Capítulo II -Revisão Bibliográfica, abordaassuntos relevantes de Geodésia

Geométrica e Espacial, Topografia,Cartografia e locação de obras;

O Capítulo III - Material e Métodos, descreve os equipamentos e programas

empregados, a metodologia usada para obtenção dos resultados.

No capítulo IV – Resultados e Discussão são apresentados osresultados obtidos e

a discussão dos mesmos.

No Capítulo V – Conclusões e Recomendações são apresentadas:a análise da

viabilidade econômica, as vantagens da locação com associação de equipamentos GNSS

e estação total, suas restrições e limitações.

Ao final do trabalho sãoapresentadas as referencias bibliográficas utilizadas,

juntamente com os anexos pertinentes.

22

2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

Neste capítulo apresenta-se o embasamento teórico desta pesquisa, abordando

assuntos como:

2.1TOPOGRAFIA

2.1.1CONCEITOS

Definição: a palavra “Topografia” deriva das palavras gregas “topos” (lugar) e

“graphen” (descrever), o que significa a descrição exata e minuciosa de um lugar

DOMINGUES (1979).

Segundo ESPARTEL (1965, pg. 3) “A Topografia tem por finalidade determinar

o contorno, dimensões e posição relativa de uma porção limitada da superfície terrestre,

sem levar em conta a curvatura resultante da esfericidade terrestre. Nessas condições,

pode-se, sempre, figurar em um plano a imagem da região considerada, o que equivale a

projetar sobre um plano, que se supõe horizontal, não só os limites da superfície a

representar como todas as particularidades notáveis, naturais ou artificiais, do terreno.”

Assim, a Topografia tem a importância de determinar analiticamente as

medidasde área e perímetro, localização, orientação, variações no relevo, e ainda

representá-las graficamente em plantas topográficas, ou seja, no PTL. A topografia é

também instrumento fundamental para a implantação (locações) e acompanhamentos de

obras,tais como: projeto viário, edificações, urbanizações (loteamentos), movimento de

terra (volume de terra).

Assim sendo, quando se trabalha com Topografia usa-se somente medidas

lineares e/ou angulares, situados em planos horizontal e vertical (distâncias e ângulos

horizontais e verticais).

Quando se opera com áreas maiores, onde a curvatura da Terra não pode ser

abstraída, a Topografia dá lugar à Geodésia Geométrica e a representação plana da área

é feita em cartografia. Convém salientar que ambas são projeções horizontais, mas a

cartográfica sofre deformações variáveis conforme o sistema projetivo utilizado, o que

não acontece com a projeção topográfica.

23

No Brasil, o Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE) é a instituição

responsável pelas atividades geodésicas e cartográficas. As ações são caracterizadas

pela implantação e manutenção do Sistema Geodésico Brasileiro (SGB).

A Figura 1 retirada de ESPARTEL (1965, pg. 10) representa o terreno em

Topografia. Traçado do geóide: onde cada ponto da superfície física A, B e C projetada

verticalmente sobre ogeóide, em Ao, Bo e Co; o conjunto de todos os pontos constitui a

representação planimétrica do terreno.

Figura 1GEÓIDE E SUPERFÍCIE TOPOGRÁFICA – PLANTA TOPOGRÁFICA.

Fonte: ESPARTEL, Lélis. Curso de topografia. 1. Ed. Porto Alegre: Globo, 1965, PG.10

Ela é abase de qualquer projetoe de qualquer obra realizada por engenheiros ou

arquitetos. Por exemplo, os trabalhos de obras viárias, núcleos habitacionais, edifícios,

aeroportos, hidrografia, usinas hidrelétricas, telecomunicações, sistemas de água e

esgoto, planejamento, urbanismo, paisagismo, irrigação, drenagem, cultura,

reflorestamento etc., se desenvolvem em função do terreno sobre o qual se assentam

DOMINGUES(1979). Portanto, é fundamental o conhecimento pormenorizado do

terreno, tanto na etapa do projeto, quanto na fase de construção ou execução.É através

do emprego de métodos e instrumentos topográficos que é assegurada uma correta

implantação da obra ou serviço.

Na engenharia civil, as obras são implantadas em um plano horizontal (PTL)

através do emprego de medidas e ângulosem verdadeira grandeza. Desta maneira o

sistema projetivo a ser usado é o PTL através de medições de ângulos horizontais e

verticais, distâncias horizontais, verticais e inclinadas, com instrumental adequado.

24

Cabe aqui um esclarecimento, no que se refere ao uso inadvertido de outras

projeções planas, principalmente as Transversas de Mercator (TM) como se fossem

idênticas as obtidas no PTL. Esse fato não corresponde à verdade pois essas projeções

cartográficas são possuidoras de deformações nas distâncias.

O sofisma, acima exemplificado, se deve a facilidade inicial da transformação

das coordenadas tridimensionais (X, Y e Z) ou coordenadas geodésicas (latitude,

longitude e altura elipsoidal) obtidas com os sistemas globais de navegação por satélites

(GNSS) em TM. No entanto, esse procedimento, nos dias atuais, não se justifica

poisexistem programas computacionais que por rotação e translação de eixos

transformam coordenadas geodésicas em topográficas BURKHOLDER (1997, 200,

2003)DAL FORNO (2007), JEKELI (2006).

Os levantamentos topográficos básicos são classificados em: levantamento

planimétrico, levantamento altimétrico e levantamento planialtimétrico cadastral.

2.1.2 LEVANTAMENTOS TOPOGRÁFICOS

“Conjunto de métodos e processos que, através de

medições de ângulos horizontais e verticais, de distâncias

horizontais, verticais e inclinadas, com instrumental adequado

à exatidão pretendida, primordialmente, implanta e materializa

pontos de apoio no terreno, determinando suas coordenadas

topográficas. A estes pontos se relacionam os pontos de

detalhes visando à sua exata representação planimétrica numa

escala predeterminada e à sua representação altimétrica por

intermédio de curvas de nível, com equidistância também

predeterminada e/ou pontos cotados.” (NBR 13133:1994, p.3).

2.1.2.1LEVANTAMENTO TOPOGRÁFICO PLANIMÉTRICO (OU

LEVANTAMENTO PLANIMÉTRICO, OU LEVANTAMENTO

PERIMÉTRICO)

“Levantamento dos limites e confrontações de uma

propriedade, pela determinação do seu perímetro, incluindo,

quando houver, o alinhamento da via ou logradouro com o qual

faça frente, bem como a sua orientação e a sua amarração a

pontos materializados no terreno de uma rede de referência

cadastral, ou, no caso de sua inexistência, a pontos notáveis e

estáveis nas suas imediações. Quando este levantamento se

destinar à identificação dominial do imóvel, são necessários

25

outros elementos complementares, tais como: perícia técnico-

judicial, memorial descritivo, etc.” (NBR 13133:1994, p.3).

Conjunto de pontos consolidados no terreno, com coordenadas cartesianas "X" e

"Y" alcançadas a partir de uma origem definida no horizonte topográfico o qual servirá

como base ao levantamento topográfico e representação gráfica de posição.

Esse levantamento não traz informações acerca do relevo do terreno a ser

levantado, apenas informações relacionadas às medições feitas na horizontal.

2.1.2.2 LEVANTAMENTO TOPOGRÁFICO ALTIMÉTRICO (OU

NIVELAMENTO)

“Levantamento que objetiva, exclusivamente, a

determinação das alturas relativas a uma superfície de

referência, dos pontos de apoio e/ou dos pontos de detalhes,

pressupondo-se o conhecimento de suas posições

planimétricas, visando à representação altimétrica da superfície

levantada.” (NBR 13133:1994, p.3).

Os dados coletados em um levantamento altimétrico, para poderem ser

representados adequadamente, necessitam do conhecimento de suas coordenadas

planimétricas. Assim é possível obter as curvas de níveis do terreno.

2.1.2.3 LEVANTAMENTO TOPOGRÁFICO PLANIALTIMÉTRICO

CADASTRAL

“Levantamento topográfico planialtimétrico acrescido

dos elementos planimétricos inerentes ao levantamento

planimétrico cadastral, que devem ser discriminados e

relacionados nos editais de licitação, propostas e instrumentos

legais entre as partes interessadas na sua execução.” (NBR

13133:1994, p.3).

O levantamento planialtimétrico é a junção do levantamento planimétrico, em

função das coordenadas planas "X" e "Y" obtidas através de medidas de ângulos e

distâncias horizontais, com a altimetria do terreno em função da coordenada "Z"

(diferença de nível ou distância vertical, comumente denominada de h).

Deve-se partir de uma origem pré-definida e um azimute e empregando

instrumentos com a precisão requerida, como por exemplo, o GNSS ou Estação Total.

26

2.2 GEODÉSIA

2.2.1 CONCEITOS

DAL’FORNO (2007)Define geodésia como sendo a ciência que trata de toda a

superfície terrestre. Segundo GRIPP JR e SILVA. (1996) geodésiaé a ciência que

estuda o conjunto de métodos e procedimentos adotados para definir a forma e

dimensão da Terra. E divide a geodésia em três Geodésia Física, Geodésia Geométrica e

Geodésia por Satélite ou Espacial. GEMAEL(1999) demaneiramaissucinta,

defineGeodésiacomo sendo aciênciaquetemporobjetivo

determinaraformaeasdimensõesdaTerraeosparâmetrosdefinidoresdocampoda gravidade.

SegundoDAL’FORNO (2007) Apud

TORGE(2001)oproblemadageodésiaédeterminara figura e o campo gravitacional

externo da Terra e de outros corpos celestiais como uma função do tempo, por

observações na superfície desses corpos ou exterior a elas.

DAL’FORNO (2007) Apud TORGE(2001) prossegue ainda afirmando que a

Geodésia é parte das geociências e das ciências da engenharia, incluindo a navegação e

a geomática. Divide-a em três grandes áreas:

i) A da geodésia global envolvida com a determinação da forma e do

tamanho da Terra, sua orientação no espaço e de seu campo

gravitacional externo;

ii) A da geodésia de levantamentos (nacional e internacional) que determina

a superfície da Terra e o campo de gravidade sobre uma região que

tipicamente abrange um país ou um grupo de países e

iii) E de levantamentos no plano (Topografia) onde os detalhes da superfície

terrestre são determinadas em um plano local e dessa maneira a

curvatura e os efeitos da gravidade são geralmente ignorados.

Segundo DAL’FORNO (2007), GRIPP JR e SILVA. (1996)“Tradicionalmente a

Geodésia é dividida em três ramos, não estanque e que interagem entre sim, como um

todo”:

27

A Geodésia Geométrica realiza operações geométricas sobre a superfície

terrestre, (medidas angulares e de distâncias) associadas a algumas determinações

astronômicas.

A Geodésia Física que estuda o campo gravitacional da Terra realizando

medições gravimétricas;

A Geodésia Celeste ou Espacial, ou ainda, Geodésia por Satélites estuda a

determinação de posições de pontos na superfície da Terra oupróximos a ela a partir

deobservações do posicionamento de satélites artificiais.

Já SILVEIRA(2000) divide a Geodésia em acadêmica ou superior e aplicada ou

elementar. A primeira, essencialmente científica, preocupa-se com a forma e as

dimensões da Terra, com o deslocamento dos continentes e, por meio da gravimetria,

investigam as anomalias da gravidade terrestre. Para SILVEIRA(2000) a geodésia

superior pode ser dividida em geodésia física, dedicada ao estudo do campo

gravitacional e suas aplicações (principalmente, na determinação da ondulação geoidal),

e na geodésia geométrica, focada em um elipsoide associado a um sistema de referência

e a seu respectivo datum1.

A geodésia aplicada ou elementar tem por objetivo principal a implantação de

vértices geodésicos, cujas coordenadas são determinadas com grande precisão, para

formar malhas triangulares (empregando operações de triangulação2 e trilateração3)

justapostas à superfície do elipsoide de revolução (redes geodésicas componentes do

sistema geodésico). Esses vértices servem de apoio à Topografia queem seus trabalhos,

desconsidera a curvatura terrestre. Segundo SILVEIRA(1994) ageodésia aplicada pode

ser dividida em geodésia terrestre e geodésia espacial. A geodésia terrestre efetua seus

trabalhos diretamente sobre a superfície terrestre, obtendo ângulos e distâncias a partir

1Datum, do latimdado, detalhe, pormenor (plural data) em cartografia refere-se ao modelo

matemático teórico da representação da superfície da Terra ao nível do mar utilizado pelos cartógrafos numa dada carta ou mapa. Dado existirem vários data em utilização simultânea, na legenda das cartas está indicado qual o datum utilizado. De uma forma muito simplificada, datum providencia o ponto de referência a partir do qual a representação gráfica dos paralelos e meridianos, e consequentemente do todo o resto que for desenhado na carta, está relacionado e é proporcionado. (Wikipédia. Datum. Site: http://pt.wikipedia.org/wiki/Datum.Acesso em: 04 agosto de 2014. 09:30AM)

2Obtenção de Figuras geométricas a partir de triângulos formados através da medição dos ângulos subtendidos por cada vértice. Os pontos de triangulação são denominados vértices de triangulação (VVTT). É o mais antigo e utilizado processo de levantamento planimétrico.

3Método semelhante à triangulação e, como aquele, baseia-se em propriedades geométricas a partir de triângulos superpostos, sendo que o levantamento será efetuado através da medição dos lados.

28

de instrumentos geodésicos; seus métodos, para o transporte de coordenadas são: a

triangulação, a trilateração e a poligonação(caminhamento). Por sua vez, a geodésia

espacial utiliza os satélites artificiais como instrumentos e, por processos de

triangulação espacial, trilateração espacial, rastreamento Doppler e rastreamento

interferométrico, implantam vértices geodésicos na superfície terrestresegundo

SILVEIRA(1994)

A Geodésia Espacial vem substituindo com vantagens a Geodésia Terrestre

graças à rápida e consistente evolução que o GNSS (Global NavigationSatellite System)

vem sofrendo. A vantagem do emprego do GNSS se prende a uma maior rapidez nas

operações, assim como, a maior precisão e exatidão obtida nos resultados. O GNSS nos

dias atuais é constituído pelos seguintes sistemas: o NAVSTAR GPS (NAVigation

System with Time AndRanging - Global Positioning System) americano; o

GLONASS, russo e o GALILEO da Agência Espacial Europeia (ESA) .

2.3 CARTOGRAFIA

“Um dos grandes desafios da cartografia é representar a Terra, que tem

superfície curva (geoide), num plano, isso é impossível de se fazer sem que ocorram

deformações4”. Vale salientar que essas distorções são significativas para as obras de

engenharia, o que invalida a aplicação para tal.

E quanto maior a área representada, mais significativa são essas deformações.

Como a topografia trata de áreas pequenas, seu limite de atuação. O campo topográfico

é aquele em que seja possível desprezar o erro causado pela curvatura da terra sem que

haja prejuízo de precisão do levantamento topográfico, esse campo depende da escala

do trabalho, pois o erro de medida é limitado ao erro de reprodução e de acuidade visual

- ou seja, o erro deve ser tão pequeno que se fosse considerado seria menor que o erro

de produção ou reprodução da planta ou ainda menor queo limite visual do olho

humano- e para um limite fixo de erro e escalas diferentes, o alcance da área a ser

levantada varia.

2.3.1 PROJEÇÕES TM

De acordo com NAZARENO (2009) projeção de Mercador é uma projeção

conforme, cilíndrica tangente à esfera modelo no equador, que nesta situação é

4 AGUIRRE, Argentino J. ; FILHO, José Américo M,.Introdução à Cartografia. UFSM. 2007,

pag. 16-17.

29

representado em verdadeira grandeza. Aprojeção Transversa de Mercator também

conhecida como projeção Conforme deLambert-Gauss é uma variante da primeira onde

a tangência se dá num meridiano qualquer.

SegundoNAZARENO apudBRUNETTI (2009), Gauss, planejando o

levantamento do território de Hannover, estabeleceu um sistema de projeção

conformeutilizando como modelo para a Terra, o elipsoide de revolução. Esta projeção

denominada Gauss HannoverscheProjeksion, possuí o cilindro tangente ao meridiano

central, sendo a sua seção, elíptica. Krüger, a partir dos estudos de Gauss, estabeleceu a

projeção em sistemas parciais, composto por fusos com 3° de amplitude.

Posteriormente, Tardi, concebeu um sistema semelhante, só que secante ao elipsoide e

com fusos de 6° em amplitude.

A partir do estudo destes geodesistas chegou-se aoUTM, que segundo

NAZARENO Apud BRUNETTI (2009), é a denominação inglesa da Projeção de

Gauss, com 60 fusos de 6° de amplitude e secante ao elipsoide de revolução.

Com a aplicação de um fator de escala e a adoção de valores para as

coordenadas do meridiano central do fuso e do equador diferentes, além da variação da

amplitude do fuso, obtêm-se projeções similares ao UTM, porém, com diferentes graus

de secância como a RTM (Regional Transverso de Mercator) e LTM (Local Transverso

de Mercator) como demostra a Figura 2 - Representatividade de UTM, RTM e LTM.

Figura 2 - Representatividade de UTM, RTM e LTM

Fonte: HOLLER, em http://mundogeo.com/blog/2009/01/06/alem-das-coordenadas-utm/

30

2.4LOCAÇÃO

De acordo com a NBR 13133 (ABNT, 1994, p. 3), Norma Brasileira para

execução de Levantamento Topográfico, o levantamento topográfico é definido por:

“Conjunto de métodos e processos que, através de medições de ângulos horizontais e verticais, de distâncias horizontais, verticais e inclinadas, com instrumental adequado à exatidão pretendida, primordialmente, implanta e materializa pontos de apoio no terreno, determinando suas coordenadas topográficas. A estes pontos se relacionam os pontos de detalhes visando à sua exata representação planimétrica numa escala predeterminada e àsua representação altimétrica por intermédio de curvas de nível, com equidistância também predeterminada e/ou pontos cotados.”

Locação de uma obra é a operação inversa ao levantamento5. O sucesso da obra

dependerá de um correto levantamento, de um projeto bem elaborado e de uma boa

locação, como exemplificado na Figura 3.

Existem diferentes métodos de locação, os quais variam em função do tipo de

edificação. É evidente que há diferenças em se locar um “Shopping Center” de

450x300m de área, de um edifício de vários pavimentos de 30x38m de área ou uma

habitação térrea de 8x12m de área. No projeto de locação a obra estará referenciada a

um ponto conhecido e previamente definido. A partir deste ponto, passa-se a locar no

solo a projeção da obra desenhada na planta. É comum ter-se como referência, para a

locação da obra, os seguintes pontos:

• o alinhamento da rua;

• um poste localizado no alinhamento do passeio;

• um ponto deixado pelo topógrafo quando da realização do controle da

terraplenagem; ou

• uma lateral do terreno quando este estiver corretamente localizado.

5 Levantamento consiste na obtenção, em campo, das medidas de ângulos e distâncias que

permitirão, em escritório, calcular e desenhar a superfície levantada. A locação consiste em tomarmos os dados calculados em escritório, de um determinado projeto de obra, e implantá-lo no terreno.

31

Figura 3 - Locação de pavilhão pré-moldado.

Fonte Do Autor

2.4.1 LOCAÇÃO TRADICIONAL

2.4.1.1 SEM AUXILIO DE EQUIPAMENTOS TOPOGRÁFICOS

A demarcação da obra é feita a partir do ponto de referência, usando-se 3

coordenadas, duas planimétricas, e uma altimétrica.

A medição das distânciasé feita com trenas que tenham medidas suficientemente

estáveis:

•Trena de aço;

•Trena de plástico armada com fibra de vidro.

A medição de alturaé feita pela transferência de nível:

•Aparelho de nível;

•Nível de mangueira, fio de prumo e régua de referência.

As medidas são retiradas da planta baixa e passadas para o gabarito (Figura 3).

32

Figura 4- Gabartiro de madeira

Fonte Apostila locação de obra – Construção Civil I – 2013 _ Prof. Nayara S KLEIN

No gabaritoFigura 4, são demarcados os eixos ortogonais, posições das estacas,

eixos das vigas baldrames, eixos e face das estacas de fundação, centro geométrico e

face dos blocos, eixo de paredes e pilares.

Após a marcação no gabarito é feita a transferência de pontos para o terreno com

o auxilio de prumo de centro, nas intersecções de duas linhas, como demonstrado

naFigura 5.

Figura 5- Marcação no terreno

Fonte Apostila locação de obra – Construção Civil I – 2013 _ Prof. Nayara S KLEIN

2.4.1.2 COM AUXILIO DE EQUIPAMENTOS TOPOGRÁFICOS

A demarcação da obra é feita através de pontos materializados (marco, piquete,

estacas, demarcação no meio fio) dentro ou fora do canteiro da mesma,usando-se

33

trêscoordenadas, duas planimétricas, e uma altimétrica.(X, Y, Z), as quais são retiradas

do projeto e inseridas na estação total.

A medição das distâncias, ângulos e alturaé feita pela estação total, tendo apenas

o operado de estação que se preocupa com os pontos materializados diminuindo com

isto possíveis erros e enganos.

Material empregado

• Estação total;

• Tripé;

• Trena de aço;

• Bastão e

• Prisma

As coordenadas são retiradas doarquivo CAD ou qualquer outro programa

similar e passadas para o terreno como mostradas nasFigura 6 e Figura 7.

Figura 6- Locação de Pavilhão pré-moldado

34

Fonte: Do Autor

Figura 7- Locação de Prédio Comercial

Fonte: Do Autor

2.4.2 ERROS

Os erros de observação sãomodernamente denominados “propriedades

estatísticas das observações” GEMAEL (1994,2004) e são devidos:

a) à falibilidade humana proveniente de nossas imperfeições;

b) à imperfeição do equipamento devida à fabricação, ajustes ou características

básicas do mesmo;

c) à influência das condições ambientais ou naturais que são incontroláveis e

influenciam os instrumentos e os processos e;

d) aos arredondamentos de cálculos. Nessas circunstâncias, o verdadeiro valor

das grandezas medidas nunca é atingido,conforme a classificação tradicionalpodem ser

definidos como sistemáticos e acidentais.

De acordo com FLORESTAL (2009, pag. 90), são feitas medidas de grandeza -

direções, distâncias e desníveis - para que se possa fazer a representação da superfície

da Terra. Estas medições invariavelmente são afetadas pelo acaso, por mais que os

equipamentos utilizados sejam os melhores do mercado e por mais cuidadoso que o

35

topógrafo seja em um levantamento, resultando que o valor medido não fica igual ao

valor real.Esta diferença entre o valor real e o obtido é chamada de erro.

Assim, os erros relacionados às medições de topografia são classificados como:

a) Erros sistemáticos;

b) Erros acidentais e;

c) Erros grosseiros ou enganos.

2.4.2.1 ERROS SISTEMÁTICOS

Os erros sistemáticos têm as suas causas conhecidas e podem ser, portanto,

evitados com o emprego de técnicas especiais de observação, ou eliminados

posteriormente mediante o emprego de fórmulas teóricas como consta na obra de

GEMAEL (1994,2004). As principais características dos erros sistemáticos são:

i) Ocorremsemprenomesmosentido;

ii) Apresentamo mesmo valor em medições sucessivas, e;

iii) São cumulativos.

Eles seguem, na maioria das vezes, alguma lei matemática ou física.

Os erros sistemáticos estão ligados à imperfeição ou calibração dos

equipamentos, às imperfeições do observador e dos métodos usados e às influências das

condições ambientais.

Para DAL’FORNO (2007) os erros quando são descobertos podem ser

quantificados e corrigidos mediante a calibração ou testes do equipamento, e

procurando-se analisar e compreender as interações do ambiente com as observações

efetuadas. A literatura é pródiga em exemplos desses erros, além de procedimentos

básicos de como evitá-los e corrigi-los. Alguns exemplos clássicos de como evitá-los

podem ser referidos:

i) A reiteração e a pontaria direta e inversa nas observações angulares (erros

instrumentais) e

36

ii) A colocação do aparelho a igual distância das miras no nivelamento geométrico

(erro devido às condições ambientais).

Um exemplo de erro sistemático são os erros cometidos por deficiência de visão.

A utilização de um método baseado em equação matemática não representativa da

realidade do fenômeno é outro exemplo dessa categoria. Todos os erros sistemáticos

devem ser conhecidos e eliminados em qualquer tipo de observação, ou de medida.

São erros que alteram a observação sistematicamente, tendendo a acumular-se se

não forem corrigidos ou evitados. Ocorre em decorrência de má calibração do

equipamento utilizado, manuseio do operador e condições do ambiente.

Para diminuir a ocorrência desse tipo de erro, é necessário adotar técnicas de

verificação de equipamento, calibrar os instrumentos utilizados, verificar a natureza do

erro para corrigir as observações.

2.4.2.2 ERROS ACIDENTAIS OU ALEATÓRIOS

De acordo com DAL’FORNO (2007) os erros acidentais ou aleatórios são

inevitáveis e ocorrem devido a causas desconhecidas e incontroláveis. Têm magnitude

desconhecida, mas que pode ser estimada. Observações repetidas sobre a mesma

grandeza, mesmo depois de eliminados os enganos e os erros sistemáticos, ainda podem

se apresentar inconsistentes. Essas inconsistências “ocorrem ora num ora noutro sentido

e que não podem ser vinculados a nenhuma causa conhecida”6. Os erros acidentais

acontecem ao acaso e são ocasionados pelas incertezas do ser humano, imperfeições dos

instrumentos e pelas dificuldades dos instrumentos determinarem as influências do

ambiente sobre as medidas tomadas. Sempre se manifestam independentes de quem

observa, de que instrumento e de que método é utilizado.

São erros acidentais os que não podem ser previstos e de natureza desconhecida.

Poderão apresentar valores positivos ou valores negativos. Não há como evitar esse tipo

de erro.

Para o controle dos erros acidentais ambientais é indispensável conhecer todas as

variáveis naturais e as suas inter-relações com o instrumental usado.

6 GEMAEL, Camil. Introdução ao ajustamento de Observações. Aplicações geodésicas. Curitiba;

Editora UFPR. 1994, pág. 60.

37

Quando o número de observações é grande, tais erros, apesar da aleatoriedade,

apresentam alguma regularidade. Nesse caso, os erros acidentais apresentam uma

distribuição de frequência com características da distribuição normal. Assim, com base

na teoria da probabilidade, os resíduos de mesmo módulo e sinais opostos são

equiprováveis; os resíduos menores ocorrem com maior frequência, a média dos

resíduos é aproximadamente nula e erros muito grandes raramente ocorrem. Para a

minimização desses erros, a teoria da probabilidade é empregada, permitindo assim,

através da análise da distribuição normal ou gaussiana de um infinito número amostras

aleatórias determinar a probabilidade de que um erro aleatório possa exceder a certa

magnitude. GEMAEL (1994) alerta que o predomínio de resíduos com um mesmo sinal

indica a possibilidade da existência de alguma influência de natureza sistemática.

Segundo GÓMEZ (2003, pág. 9) “para se lidar com dados numéricos de

qualquer tipo, é sumamente importante aprender a diferença entre uma medida e uma

contagem, entre um engano e um erro, e entre um erro sistemático e um erro aleatório”.

ANDRADE (1998) afirma que o conhecimento das técnicas de obtenção de

valores confiáveis e das “medidas de qualidade” das observações é indispensável para

se obter observações de alta precisão. Dizendo ainda que, para que o valor de uma

medida possa ser considerado bom ou não os indicadores estatísticos de sua

confiabilidade devem se fazer presentes.

Erro provocado por falhas do observador, geralmente é de fácil identificação.

Deve-se sempre repetir a experiência para identificar um possível erro desse tipo.

“Resumindo: os enganos podem ser evitados pela atenção e treinamento do

operador, os erros sistemáticos podem ser corrigidos e os erros aleatórios não são

passíveis de serem quantificados, de serem corrigidos ou eliminados, mas podem ser

minimizados e controlados mediante o uso de técnicas adequadas.”7

2.4.2.3.ERROS GROSSEIROS OU ENGANOS

“Os erros humanos se devem às circunstâncias de que não se percebe nada com

exatidão e se fazem juízos de valor que carregam consigo um erro particular mínimo

que foge ao escopo do engano. Um exemplo típico desse tipo de erro é a oscilação entre

dois números em um medidor digital, onde a escolha por um ou por outro se dá ao

7 Dal’ Forno, Gelson L. Topografia. Cap. 10. Apostila não publicada. pág. 6

38

acaso. Observe-se que, decidindo-se sempre pelo maior ou pelo menor, se estaria

introduzindo uma tendenciosidade e se incorreria em um erro sistemático. Já os erros

instrumentaisse devem principalmente às variações nos ajustes dos instrumentos e às

imperfeições inevitáveis de seus componentes.” 8

DAL’FORNO (2007) afirma que os enganos são comumente denominados de erros

grosseiros em muitos textos ou compêndios. Entretanto, eles não apresentam comportamento de

erros, pois não seguem nem uma lei ou regra e nem estão associados a processos estatísticos.

Possuem um paradigma totalmente diferente das inexatidões das medidas. Assim, conforme

DAL’FORNO (2007) Apud BUCKNER (2003) a separação em enganos e erros pode dirimir

confusões geradas por má associação do significado das palavras na abstração e interpretação de

um problema.

Enganos têm como causas principais as falhas humanas, associadas com a negligência,

a desatenção, ao treinamento inadequado e a maus hábitos. Condições adversas e emoções

também são possíveis fontes de enganos. A principal característica dos enganos são deles serem

relativamente grandes, quando comparados aos demais erros. Como exemplos de tipos de

enganos, pode-se citar:

i) A calagem displicente do teodolito, da estação total ou da antena de GPS em um

ponto;

ii) A inversão de dígitos em uma leitura;

iii) A escolha errada de um pixel em uma imagem.

De acordo com GEMAEL (1994), até em registros eletrônicos de dados, é

possível a ocorrência de enganos. Porém, nem sempre os enganos podem ser detectados

facilmente. Outra fonte, merecedora de atenção especial, é a tomada de decisões sem

uma evidência ou informação suficiente. DAL’FORNO (2007) segue afirmando que o

observador é que tem o domínio sobre os mesmos e cabe a ele o cuidado indispensável

para evitá-los, ou de detectá-los. Um bom conhecimento teórico e do equipamento

usado são fundamentais para se evitar a ocorrência de erros grosseiros. O uso de testes

estatísticos permite aceitar ou rejeitar um determinado dado suspeito de estar

impregnado por engano. Eles não podem ser eliminados completamente nas medições,

mas devem ser controlados de maneira a serem reduzidos a um mínimo. Tal controle é

conseguido pela remoção ou minimização das causas anteriormente especificadas

8 Dal’ Forno, Gelson L. Topografia. Cap. 10. Apostila não publicada. pág. 5

39

2.5 PRECISÃO E ACURÁCIA

A caracterização dos erros, conforme foi realizada sucintamente acima, traz

embutida a noção geral de precisão e acurácia (exatidão). Porém, são inevitáveis e

necessárias às definições e a distinção entre as mesmas, principalmente no que se refere

a levantamentos topográficos, geodésicos e/ou cartográficos, bem como, na tomada de

medidas sobre documentos cartográficos.

2.5.1 PRECISÃO

Precisão é um conceito qualitativo para indicar o grau de concordância entre os

diversos resultados experimentais obtidos em condições de repetitividade (estatística).

Assim, boa precisão significa erro estatístico pequeno, de forma que os

resultados apresentam boa repetitividade. Note, entretanto, que mesmo com boa

precisão a exatidão ou acurácia pode ser ruim caso exista erro sistemático grande.

A precisão pode ser entendida como o cuidado e o refinamento do processo de

medição, também, como o grau de acordo numérico entre as medidas de uma mesma

grandeza, e ainda como o número de casas decimais usadas para expressar essa medida.

Inclui a atenção do observador, a qualidade do instrumento e a estabilidade do ambiente

de operação. Como o cuidado e o refinamento usados na execução de medições estão

diretamente relacionados com o como essas medidas diferem entre si, e com o número

que as expressam, os três entendimentos de precisão se completam. As medidas

sucessivamente obtidas, por qualquer instrumento ou equipamento, certamente não

apresentarão um mesmo valor, mas a dispersão desses valores medidos é muito pequena

e eles apresentam uma distribuição gaussiana quando se tem um número expressivo de

amostras.

De acordo com GEMAEL (1994)o termo precisão está vinculado apenas aos

efeitos aleatórios (à dispersão das observações), enquanto (acurácia) vincula-se a ambos

os efeitos, aleatórios e sistemáticos.

Já DAL’FORNO (2007) Apud VUOLO (1999) define precisão como “uma

indicação parcial da qualidade da medição, que se refere apenas a flutuações aleatórias”

e acrescenta que além de boa precisão, os efeitos dos erros sistemáticos devem ser

pequenos para resultar em uma boa acurácia.

40

A precisão é expressa estatisticamente pela variância estimada, pelo desvio

padrão ou pelo erro médio quadrático quando se trabalha com uma variável aleatória

unidimensional e pelo traço da matriz variância-covariância no caso de variável n-

dimensional.

A precisão é determinada em um sentido comparativo ou relativo e é

diretamente proporcional aos erros aleatórios existentes nas medidas. Valores menores

das medidas estatísticas (espalhamento, intervalo e desvio padrão) indicam uma

precisão alta e são obtidos em função de um melhor controle de qualidade dos erros

aleatórios.

O conceito de precisão, e as variáveis que o influenciam é muito mais complexo

do que se imagina e exige uma compreensão clara dos tipos de erros, conduzindo,

necessariamente, ao controle por testes estatísticos do método de mensuração usado.

DAL’FORNO (2007) segue afirmando que precisão é o grau de refinamento da

execução de uma operação, ou o grau de perfeição nos instrumentos e métodos usados

para se obter uma medida. Uma indicação da uniformidade ou reprodutibilidade de um

resultado.

2.5.2 ACURÁRIA

É proximidade da medida relativamente ao verdadeiro valor da variável.

Sendo assim, pode-se definir acurácia como sendo a concentração de valores

precisos em torno de um verdadeiro valor (verdade). Para melhor se entender acurácia

basta olhar para a Figura 8 onde se visualiza melhor a diferença entre precisão e

acurácia.

Olhando para os alvos pode-se observar que os pontos do alvo da esquerda

estão precisos, pois apresentam uma concentração em um determinado ponto.Porém não

acurados, poisse encontram afastados do centro do alvo (verdadeiro valor ou verdade).

Mas, se observar o alvo da direita verá que os pontos encontram-se acurados, ou seja,

precisos e concentrados no centro do alvo, onde é a sua referência.

41

Figura 8 – Representação de Precisão e Acurácia

Fonte: Do Autor

O que se pode concluir é que precisão é a concentração de pontos em torno da

média, e acurácia é a concentração de pontos precisos em torno de um referencial

verdadeiro.

2.6 SISTEMAGLOBAL DE NAVEGAÇÃO POR SATÉLITE (GNSS)

Até recentemente, os processos de levantamento de dados de campo para

aquisição de bases cartográficas baseavam-se na utilização de medidas de ângulos e

distâncias terrestres para atingir seus objetivos. Uma das restrições mais severas era a

“necessidade de haver intervisibilidade entre os pontos a serem medidos”(ROCHA,

2007).

Normalmente se usa o termo GPS quando se refere à navegação por satélites,

isso é um engano corriqueiro, provavelmente por ser o GPS o mais conhecido e o mais

usado. Entretanto, o uso errôneo dessa terminologia está acabando pelo contínuo

emprego de posicionamento por satélite pela sociedade, com a revitalização do sistema

GLONASS e a ascensão do sistema GALILEO e do COMPASS. A terminologia GPS

faz referência a um sistema específico, enquanto que o GNSS faz menção a qualquer

sistema de posicionamento global de satélite, ou seja, GPS, GLONASS, GALILEO e

COMPASS são sistemas GNSS.

De acordo com SEGANTINE (2005), o objetivo do GNSS é garantir a melhoria

na geometria, disponibilidade para todas as regiões do globo, integridade e confiança

aos usuários. O desenvolvimento do sistema GNSS passa por duas considerações

distintas:

42

1. Na primeira etapa foi desenvolvida a geração GNSS-1, que se baseia no

NAVSTAR-GPS e ou no GLONASS, sendo aumentado por componentes civis.

O GNSS-1 compreende de dois sistemas diferentes

a) O sistema aumentado baseado em satélites (SBAS –

SatelliteBasedAugmentation System) e

b) O sistema aumentado baseado em estações (GBAS –

GroundBasedAugmentation System).

O SBAS consiste em sistemas regionais ampliados com respeito ao GPS ou

GLONAS, composto de satélites geoestacionários.

Atualmente, existem alguns SBAS com cobertura Global, sendo alguns deles:

WAAS, EGNOS, MSAS e SNAS Neste contexto, pode-se afirmar que todo o

sistema WideAreaAugmentation System (WASS), desenvolvido pela Federal

AviationAdministration (FAA), com o propósito de ampliar o sinal de navegação do

GPS, faz parte desta primeira etapa;

2. Na segunda etapa será desenvolvida a geração GNSS-2, que resultará num

sistema completamente novo, com uma nova tecnologia para os satélites e os

meios de comunicações. Nesta geração serão incluídos, os satélites do Bloco IIF

do sistema GPS e ou o GALILEO. O controle deste sistema será realizado por

uma comissão civil internacional.

Atualmente o sistema global de navegação via satélite funcional,é o sistema

americano, NAVSTAR-GPS ou apenas GPS, desenvolvido pelo departamento de defesa

americano,tendo sido declarado totalmente operacional em 1985,em operação completa

em fase de modernização.O sistema russo GLONASS, é similar ao sistema americano

GPS, concebido no início da década de 70 pela antiga URSS, tornou-se operacional no

fim de 1995, estando hoje com sua constelação completa, segundo a Federal Space

Agency, onde encontram se em operação 24 satélites, como mostra a Figura 9. Em

desenvolvimento encontram-se o GALILEU e o COMPASS.

43

Figura 9 - Total de Satélites GLONASS em 31/07/2014

Fonte http://glonass-iac.ru/en/

2.6.1 GPS

De acordo comROCHA (2004) o sistema de Posicionamento Global (GPS)

surgiu da necessidade de se obter, em tempo real, a posição exata de alguma entidade

(homem, veículo, aeronave, míssil, navio, etc.). No ano de 1973, o Departamento de

Defesa (DOD) dos EUA deu início ao projeto do Sistema de Posicionamento Global.

Do ponto de vista da navegação, o GPS surgiu como uma expansão do sistema de

navegação NNSS/TRANSIT da marinha Americana. O TRANSIT ficou conhecido

popularmente como SATNAV e embora, continue funcionando, está sendo

gradualmente desativado. O GPS também é conhecido pela sigla NAVSTAR

(NavigationSatellitewith Time AndRanging). Os soviéticos, por outro lado,

desenvolveram o Glonass (GlobalNavigationSatellite System), o sistema equivalente ao

GPS. Os europeus (União Europeia) desenvolveram o “Galileo”, que constitui-se no seu

próprio sistema de navegação por satélites.

O Sistema GPS é composto por uma constelação de 32 satélites9sendo deste

31operacionais e 1 em manutenção conforme mostra a Figura 10 e esta representada

Figura 11 a sua constelação, transmitindo informações para a Terra, orbitando a uma

altitude de 20.200km, é um sistema de rádio navegação baseado em satélites,

desenvolvidos e operado pelo departamento de defesa dos EUA. O sistema GPS permite

que o usuário em terra, mar e ar determinem suas posições tridimensionais (latitude,

longitude e altitude), velocidade e hora; 24 horas por dia independente de condições

atmosféricas e em qualquer lugar do mundo.

9 Informações sobre a constelação GPS, retirada do site http://glonass-iac.ru/en/GPS/index.php.

Datada de 01/08/2014

44

Figura 10 - Constelação GPS

Fonte: http://glonass-iac.ru/en/GPS/index.php. 01/08/2014

Figura 11–Constelação GPS

Adaptado de José Antônio M. R. Rocha. O ABS do GPS. Recife: Bagaço, 2004. p.12

Segundo MONICO (2000), o GPS é formado por três segmentos principais:

espacial, controle, usuários. O segmento espacial é constituído de 24 satélites

distribuídos em 6 planos orbitais, responsáveis pela transmissão de duas ondas

portadoras: L1 e L2 (com 1575,42 e 1227,60 MHz de frequência e 19 e 24 cm de

comprimento de onda, respectivamente). Cada satélite transmite um código C/A e P

modulados em fase sobre as duas portadoras, o que permite o cálculo de distâncias a

partir da medida do tempo de propagação da modulação. O código C/A

(coarse/acquisition) é modulado sobre a L1 sem criptografia e está disponível a todos os

usuários do globo, sem a cobrança de taxas, com acurácia horizontal e vertical dentro de

10 e 14 m, respectivamente. O código P (precise ouprotected) proporciona medidas

mais precisas, com acurácia ao redor de 10 a 20 cm, sendo modulado sobre a L1 e L2

com criptografia por ter sinal protegido e reservado para o uso dos militares americanos

e seus usuários autorizados, os quais disponibilizam o sinal através de receptores DGPS

(sistema de posicionamento global com correção diferencial). O segmento de controle é

composto por doze estações terrestres de monitoramento responsáveis pela transmissão

de dados entre os satélites e uma estação de controle, a qual processa os dados

45

recebidos, determina as órbitas dos satélites, corrige seus relógios, e retransmite os

dados visando a atualização periódica das mensagens de navegação. As coordenadas das

estações são determinadas em relação ao sistema de referência WGS84 (world geodetic

system of 84). O segmento de usuários é constituído pelos receptores GNSS de diversas

marcas disponíveis no mercado civil, para as mais diversas aplicações (navegação,

geodésia, etc).

O princípio básico do funcionamento da tecnologia do GPS está na trilateração,

utilizando os satélites como pontos de referência. O receptor GNSS determina a sua

posição medindo a sua distância dos satélites do sistema no espaço. Cada satélite emite,

de forma contínua, informações de sua posição e um sinal de tempo para sincronismo.

O receptor determina o tempo que o sinal leva para percorrer a distância entre o satélite

e o receptor e, conhecendo-se as coordenadas do satélite num sistema de referência

adequado, podem-se determinar as coordenadas do usuário, como sugere MOLIN

(1998).

2.6.2 GLONASS

Similar ao GPS, o GLONASS foi desenvolvido pela antiga União Soviética nos

anos de 70 e atualmente é operado pelo governo russo10. O segmento de controle e

monitoramento do GLONASS consiste em um sistema de controle central que planeja

todas as funções do sistema, um sincronizador central que dissemina o tempo

GLONASS, um sistema de controle de frequência (fase) que monitora o tempo e o

desvio da frequência MONICO (2008, p.85). O segmento de usuários se restringe aos

receptores,dosquaismuitos encontrados no mercado rastreiam os sinais GLONASS

concomitantemente com os sinais GPS.

A partir de 2003 uma nova geração de satélites (GLONASS-M) foi lançada e em

outubro de 2011 o sistema tornou-se completamente operacional e, possuindo 24

satélites, como mostra aFigura 12Figura 9, passou a possibilitar cobertura global como

demostra a Figura 12. Também em 2011 foi lançado o primeiro satélite da terceira

geração de satélites GLONASS, chamada de GLONASS-K, cuja proposta é atualizar

completamente o sistema até o ano de 2021 SEGANTINE (2005, p 366).

10 SEGANTINE, Paulo C. L. Curso de atualização Topografia e GPS. Sistema de

posicionamento global. EESC/USP. 1996. Pag.43-47.

46

Figura 12- Constelação GLONASS em 31/07/2014

Fonte: http://glonass-iac.ru/en/

Os satélites são distribuídos em três planos orbitais separados de 120º e com

inclinação de 64,8º. As órbitas têm altitude de 19.100 km e período orbital de 11 horas e

15 minutos. Uma característica dos satélites GLONASS é que devido a sua maior

inclinação, se comparado com o GPS, consegue atingir maiores latitudes MONICO

(2008, p.81).

O sistema transmite sinais em duas bandas, denominadas L1 e L2, análogo ao

GPS, utilizando divisões múltiplas de frequências, FrequencyDivisionMultiple

Access(FDMA), para diferenciar cada satélite.

Entretanto, o GLONASS conseguiu uma “aprovação preliminar” para adicionar

o código de divisão de acesso múltiplo, CodeDivisionMultiple Access (CDMA11),

utilizado no GPS e GALILEO. Com isso, os satélitesfuturos do sistema GLONASS, que

serão CDMA, terão maior interoperabilidade comos demais sistemas, ou seja, aumenta-

se a habilidade de transferir informações coerentes entre os sistemas. No sistema

CDMA, os satélites são distinguidos pelos diferentes ruídos pseudoaleatórios do código

na mesma frequência. Com relação ao referencial geodésico, atualmente as coordenadas

das estações de controle e dos satélites são dadas no referencial ParametricZemli 1990

(PZ 90). A partir do dia 20 de setembro de 2007 ossatélites GLONASS passaram a

transmitirsuas coordenadas referenciadas a uma realização refinada do PZ-90,

denominada de PZ-90.02. De forma similar ao que ocorreu com o referencial geodésico

11 CDMA é um método de acesso a canais em sistemas de comunicação. É utilizado tanto para a

telefonia celular quanto para o rastreamento via satélite (GPS)

47

WGS84, o PZ-90.02 se aproximou do ITRF2000, contendo translações em X, Y e Z de

36 cm, 8 cm e 18 cm, respectivamente

2.6.3 GALILEO

GALILEO é o sistema de posicionamento global de satélite que vem sendo

desenvolvido pela Comunidade Europeia em conjunto com a European Space Agency

(ESA). Seu pleno funcionamento está previsto para 2014. A definição do GALILEO

ocorreu em junho de 1999, baseado em trabalhos realizados pelo Fórum Europeu do

GNSS e pelo Ministério do Transporte europeu. O propósito era criar um sistema aberto

e global, com controle civil e compatível com o GPS e o GLONASS.

Os satélites experimentais GALILEO In-OrbitVerificationElement-A (GIOVE-

A) e GIOVE-B, foram lançados em 2006 e 2008 respectivamente. O GIOVE-A foi

desenvolvido para transmitir cada sinal por vez para as três frequências (E1-L1-E2), E5

A/B e E6. O GIOVE-B foi habilitado para transmitir as três frequências

simultaneamente. Desta forma o sistema GALILEO possui os sinais E1-L1-E2, E5 A/B

e E6 utilizando quatro portadoras (E1 com 1575,42 MHz, E5A com 1176,45 MHz; E5B

com 1207,14 MHz e E6 com 1278,75 MHz). As portadoras L1 e L5 do GPS encontram-

se nas mesmas frequências da E5A e E1 do GALILEO, o que poderia representar uma

fonte potencial de interferências. Entretanto, isso pode ser reduzido com técnicas

particulares de modulação. Por outro lado, essa interoperabilidade dos sinais facilita o

desenvolvimento de antenas que rastreiem simultaneamente os dois sistemas.

Em outubro de 2011 foram lançados os dois primeirossatélites operacionais,

seguidos por mais dois em outubro de 2012. Em seu pleno funcionamento o sistema

será constituído por 30 estações GALILEO Sensor Stations (GSS) distribuídas

globalmente. As GSS transmitirão os dados para os GALILEO Control Centers (GCC) e

também darão suporte a determinação de órbitas e sincronização de tempo. Dois centros

de controle do GALILEO tem sido implantados na Europa. Um desses centros é o

responsável pela geração das mensagens de navegação e sistema de tempo, enquanto o

outro é o responsável pelo controle da integridade.

2.6.4 COMPASS (Bússola)

Em 14 deabril de 2007 (horário local), a China lançou oCompassM-1

satélite.Este satéliterepresenta o primeirode um novosistema globalde navegação por

satélite(GNSS)que estáplanejado para terum total de 35satélites.Ao contrário desatélites

48

de navegaçãochinesasanteriores,BússolaM-1 transmitirá na banda L, utilizando

estruturasde sinaissemelhantes aosoutros sistemas GNSSe irá

compartilharfreqüênciaspróximas ousobrepostasas deGPS,GalileoeGLONASS.

A adição deum outroGNSS, especialmente uma queirá transmitirnas

mesmasfaixas de freqüênciacomo GPSeGalileo, tanto excitaeintrigaa

comunidadeGNSS. Tal sistematem o potencial deintroduzirbenefícios-, bem como

preocupações -para usuáriosdo GNSS.Inúmerospesquisadores ao redor domundo,

incluindo aUniversidade de Stanford(SU), tenho interesse emexaminar osinal de

navegaçãodeste sistema.

Visão geral do CompassO sistema de navegaçãopor

satéliteBeidououCompass(CNSS) é a entrada da Chinapara o reino doGNSS. O

projetoatual éter um sistemacomposto de30satélites de órbitas média (MEO) e 5satélites

geoestacionários(GEO).Ossatélites MEOvai operarem seisplanos orbitaispara fornecer

coberturaglobal de navegação.

Compassirá compartilharmuitas característicasem comum comGPSeGalileo,

fornecendo o potencial de integraçãode baixo custodesses sinaisem umreceptor

Galileo/Compass/GPS.Estestraços comunsincluemmúltiplas freqüências, estrutura do

sinal, e serviços.

De acordo com aUnião Internacional de Telecomunicações(UIT)documentos

entregues pelaChina,o Compassserá transmitidoemquatro freqüênciascentradas

em1.590MHz, 1.561MHz,1.269MHze1.207MHz (arredondado). A Figura

13apresentainformações gerais sobreos sinaisem cada uma dessasfreqüências.Estes

sinais, em seguida, encontram-se nafaixadefreqüência GPSesinais Galileo.

Figura 13 - Frequências de modulação do Compass

49

Fonte: http://www.insidegnss.com/auto/IG0807_Gao-Lo_final.pdf. Acessado em 05/08/2014.

Ossinais de navegaçãoCompasssãoCode Division Multiple

Access(CDMA)sinaissemelhante aoGPSesinais Galileo. Eles usambinário oude

mudança de fasede quadraturachaveamento(BPSK, QPSK, respectivamente). Além

disso, as observações eanáliseSUindicam queoscódigos dacorrentecompassoM-1 são

obtidasa partir decódigos deOuro.

Declarações defontes chinesasindicam queo sistema iráfornecer pelo menosdois

serviços:umserviçocivilaberta e ummilitar/serviçomaior precisãoautorizadousuário.

O satéliteCompass-M1 representa o primeirodestanova geração desatélites de

navegaçãochinesasedifere significativamente desatélites de

navegaçãoBeidouanterioresda China. Essessatélitesanterioresforamconsiderados

experimentais, ea maioria foram desenvolvidos

paraposicionamentobidimensionalusando oconceito

rádioserviçodeterminaçãosatélite(RDSS) lançada pelaGeostar.

CompassM-1 é também o primeirode navegação por satéliteMEOda China.

AnterioressatélitesBeidouforamgeoestacionáriose sóforneceram coberturaà China.As

implicaçõesglobaisdestesatéliteeo novoGNSSrepresentafaz com que osatélitede grande

interesse paraos especialistasde navegação.

Aforma rápidaem que os investigadoresjátêm treinadoseus instrumentosparao

satéliteprova este ponto. Por exemplo,CentroNacionalde estutudos Spacial(Centre

National d’Études SpatialesCNES, a agência espacial francesa) publicou um

resumoinformativodesuas observações doCompass-M1 sinalizaum mêsapós o seu

lançamentona edição de maio/ junhodeInsideGNSS.

O interesseresultou eminformações básicassignificativo noCompassM-1 por

satélite. Observações doCNES, SU, e outros pesquisadoresindicam queo satéliteestá

transmitindoatual somenteem três dasfreqüências(E2, E6, E5b).

Comoexistetal,uma grande motivaçãopara a compreensãoCompasse como

elapode seradequadamentee de forma rentávelintegrado a umreceptor GNSS. Por outro

lado, os sinais podem representaruma fonte de interferênciaeprejudicar o desempenho

doGPSouGalileo. Interferência come degradação dodesempenho do GPS/ Galileosão

50

possibilidadesse a interoperabilidade nãoera uma preocupaçãocondução noprojetodo

sinal.

Esta última possibilidade, é claro, diz respeito a usuáriosmilitares,

bemporqueCompasssobrepõe ocódigo MGPSeGalileoserviço público

regulado(PRS)emE1/E2. Assim, compreender acriação emodulação do

sinaléimportante, a fim de determinaro potencial do sistemaCOMPASSde

interoperabilidadeeinterferência.

2.7 TRANSFORMAÇÃO ENTRE OS SISTEMAS DE COORDENADAS LOCAIS

E CARTESIANAS TRIDIMENSIONAIS

De acordo com MONICO (2008) e ANDRADE (1998,2003) é possível

transformar o sistema de coordenadas cartesianas tridimensionais no sistema de

coordenadas terrestre local (e consequentemente a sua transformação inversa) mediante

operações matemáticas de translação e de rotações de eixos em relação a um ponto

comum aos dois sistemas (ponto origem). Observe-se que, aqui está se falando do

sistema geodésico local.

2.7.1TRANSFORMAÇÃO DO SISTEMA GEODÉSICO CARTESIANO

TRIDIMENSIONAL PARA O SISTEMA GEODÉSICO DE COORDENADAS

TERRESTRE LOCAL

A Figura 14 demonstraa transformaçãoa partir das coordenadasgeodésicas, φ, λ,

h, em coordenadas topograficas locais, as quais são feitas por rotação e translação.

Figura 14 – Referenciais geodesico local Fonte: Adaptação JEKELI (2006, Cap. 2 Pág. 53)

Para a transformação de coordenadas geodésicas em coordenadas topográficas

locais emprega-se a equação a seguir ANDRADE (1998, 2003; Pág. 76):

51

−−

=

0

0

0

00

00

00

00

100

0cos

0cos

cos0

cos0

001

ZZ

YY

XX

sen

sen

sen

sen

v

u

t

λλ

λλ

ϕϕ

ϕϕ 1

Onde:

t, u e v são as coordenadas topográficas transformadas no PTL.

φo e λo são a latitude e a longitude geodésica do ponto escolhido como origem

do sistema;

X, Y e Z são as coordenadas geodésicas cartesianas tridimensionais do ponto a

transformar;

Xo, YoZo são as coordenadas geodésicas cartesianas tridimensionais do ponto

escolhido para origem do sistema.

2.7.1.1. LIMITAÇÕES E RECOMENDAÇÕES

SAMPAIO (2009) e DAL’FORNO et. Al. (2010) afirmam que apesar do

processo ser extremamente simples, é preciso que se tomem alguns cuidados no que se

refere ao erro relativo e ao erro absoluto dos resultados. Esse cuidado é, não ultrapassar

os limites do plano topográfico estabelecido na NBR 14166:1998.

2.7.2 TRANSFORMAÇÃO DO SISTEMA DE COORDENADAS TERRESTRE

LOCAL PARA O SISTEMA GEODÉSICO CARTESIANO TRIDIMENSIONAL

Por sua vez, a transformação inversa é feita a partir da seguinte equação,

(Andrade, 1998, pág. 76):

+

−⋅

−−

=

0

0

0

00

0000

00

cos0

cos0

001

100

0cos

0cos

Z

Y

X

v

u

t

sen

sensen

sen

Z

Y

X

ϕϕ

ϕϕλλ

λλ

2

Onde:

t, u e v são as coordenadas topográficas dos pontos, no PTL;

φo e λo são a latitude e a longitude geodésica do ponto escolhido como origem

do sistema;

52

X, Y e Z são as coordenadas geodésicas cartesianas tridimensionais transformadas

do ponto;

Xo, Yo e Zo são as coordenadas geodésicas cartesianas tridimensionais do ponto

escolhido para origem do sistema.

É importante salientar que, para a execução dessa transformação é

imprescindível que o levantamento topográfico esteja orientado segundo o azimute

geodésico da direção de dois pontos comuns aos dois tipos de levantamento.

2.7.3 O SOFTWARE TRANSGEOLOCAL

No Brasil a transformação de coordenadas geodésicas em topográficas é

regulamentada pela NBR 14166:1998. De acordo com SAMPAIO (2009)

TRANSGEOLOCAL é um programa computacional que executa as duas

transformações, sem a necessidade do emprego das fórmulas tradicionais de transporte

de coordenadas. Ambas as transformações têm como fundamento matemático principal

a translação e a rotação entre sistemas cartesianos, ou seja, do sistema cartesiano

tridimensional de coordenadas geodésicas (SCTG) para o Sistema Geodésico Local

(SGL), e o processo inverso. As transformações, e sua solução computacional, são

consideradas a partir de duas situações distintas e opostas:

i) São conhecidas somente as coordenadas geodésicas dos pontos

levantados, e

ii) São conhecidas as coordenadas topográficas de todos os pontos

levantados e as coordenadas geodésicas de dois pontos comuns.

O Software foi desenvolvido por DAL’FORNO et al sendo de uso livre e pode

ser obtido em http://sevenengenharia.eng.br/downloads/

Para a solução do primeiro caso, transformam-se as coordenadas obtidas no

SCTG para as coordenadas correspondentes em SGL, onde se estabelece um plano

geodésico local com origem em um dos pontos. Como essa transformação foi obtida a

partir de coordenadas geodésicas, ela está georreferenciada, pois está ligada em posição,

orientação e altura ao sistema elipsoidal.

53

A transformação é efetuada se transladando a origem do SCTG para o ponto

escolhido como origem do SGL e, ao mesmo tempo, orientando o eixo Y em relação ao

meridiano geodésico nesse ponto (rotação de Y em torno de Z) e, ainda rotacionando o

eixo Z em torno do eixo X, de maneira que o eixo Z ocupe a direção da normal ao

elipsoide nesse ponto origem ANDRADE(1998,2003) eMONICO(2008). Os demais

pontos ficam vinculados às coordenadas topográficas locais do ponto escolhido como

origem. No segundo caso a transformação é possível, desde que se disponha das

coordenadas de dois pontos em ambos os sistemas, o que permite reorientar o

levantamento topográfico em relação ao Norte Geodésico. O processo requer que se

tomem alguns cuidados no que se refere ao erro relativo e ao erro absoluto dos

resultados conforme determina a NBR 14166:1998.

54

3MATERIAL E METODOS

Este capítulo mostra como a pesquisa foi realizada, osequipamentos

empregadose suas etapasdentro do escopo metodológico a fim de apontar como as

conclusões foram feitas da forma que se propõe.

3.1 MATERIAL

Para a execução deste trabalho foram empregados os seguintes equipamentos:

3.1.1 ESTAÇÂO TOTAL E ACESSÓRIOS:

Estação Total marca RUIDE modelo RTS – 820 R5 apresentada na Figura 15,

com precisão angular de 2”, conforme as especificações da NBR 13.133/94, Tripé para

apoio da mesma, bastão e prisma para o auxilio da visada ré direta e inversa, mini

prisma para locação e coleta dos pontos.

Figura 15 - Estação Total marca RUIDE modelo RTS – 820 R5

Fonte: Do Autor

55

3.1.2 GPS

Receptor GNSS GPS, marca SOUTH modelo S86-Sconforme apresentado na

Figura 16.

Figura 16 - Receptor GNSS GPS, marca SOUTH modelo S86-S.

Fonte: Do Autor

3.1.3 PROGRAMAS COMPUTACIONAIS:

Para a transformação das coordenadas geodésicas em coordenadas no plano

topográfico utilizou se do programa TRANSGEOLOCAL V2.1, disponível em

http://sevenengenharia.eng.br/downloads/

Para a representação dos resultados gráficos valeu-se do programa Auto CAD

Civil 3D.

O processamento das observações GPS foram executadas no programa SSO,

TopCon Tools. Apesar dos dados terem sidos coletados em duas frequências, pela

incompatibilidade entre o equipamento e o software, só foi possível obter as

coordenadas a partir da frequência L1.

Cálculos matemáticos e estatísticos no programa Excel.

56

3.2 LOCAL DO EXPERIMENTO

A presente pesquisa foi efetuada em uma área de estacionamento não

ativado ao trafego, localizado aos fundos do posto Petrobras, dentro do Campus da

Universidade Federal de Santa Maria. A Figura 17ilustra o local.

Figura 17 – Croqui da área do experimento, mostrando os pontos de base, os pilares e os

pontos de GPS. Fonte: Do Autor

3.3 METODOLOGIA

Como o objetivo do presente trabalho é viabilizar a integração simultânea de

equipamentos geodésicos e topográficos na execução de locações de obra em diversos

níveis, e como não havia disponibilidade de edificação e tempo para a execução real do

trabalho, simulou-se a locação de uma obra em um local plano e que permitisse a sua

repetição pelo número de andares propostos.

57

Optou-se por simular uma construção constante de um pavimento térreo e vinte

andares. Tal escolha se deve a facilidade para se estabelecer percentagem estatística

(95% corresponde a 19 andares).

Para o desenvolvimento do trabalho, realizaram-se a implantação de três pontos

de base, externos a área do prédio, estáveis e permanentes, que permitissem, a partir

deles, a locação em uma área de 420,54 m² dos eixos dos pilares que corresponderiam

ao pavimento térreo.

As coordenadas geodésicas destes pontos foram obtidas com o auxilio de

equipamento GPS, com tempo de rastreio de trinta minutos, em cada ponto. Após

processamento dos dados os mesmo foram convertidos ao sistema PTL, com emprego

do programa TRANSGEOLOCAL.

De posse das coordenadas no PTL, e do levantamento topográfico prévio do

local, usando o programa Auto CAD Civil 3D, determinou- se as coordenadas dos

pilares, georreferenciadas aos pontos de base.

Estes pontos dos pilares, após a sua implantação serviram como testemunhas

para a locação dos vintes pavimentos superiores.

Para proceder-se a locação dos demais pavimentos, primeiramente ocupou-se,

simultaneamente, dois pontos aleatórios e afastados, no interior da obra, com o

equipamento GPS. O tempo de rastreio em cada ponto foi de 30 minutos. Esta operação

foi repetida vinte vezes, assumindo-se para cada operação dois pontos diferentes.

No levantamento geodésico foram determinadas as coordenadas geodésicas de

quarenta pontos (PV1A, PV1B, PV2A, PV2B, PV3A, PV3B, PV4A, PV4B, PV5A,

PV5B, PV6A, PV6B, ..., PV20A, PV20B), implantados na área estudada com auxilio de

pregos de aço, fixados no chão com marreta e demarcados com auxilio de tinta, como

demostra a Figura 18.

As coordenadas geodésicas, de cada par de observações, foram transformadas

para o mesmo PTL do andar térreo, (através do programa TRANSGEOLOCAL), e a

partir dai associadas às coordenadas dos pilares. Essa operação permitiu a verificação da

posição de cada pilar, em relação ao seu eixo, nos vinte andares da presente pesquisa.

58

As diferenças de coordenadas dos eixos dos pilares obtidas em relação ao andar

térreo (testemunha), adquiridas em cada repetição, foram tabuladas e posteriormente

calculadas as distâncias correspondentes. De posse dessas informações calculou-se as

médias e os desvios padrões para o total de trinta e seis pilares de cada pavimento e,

para cada pilar dos vinte pavimentos.

Figura 18 - Pregos fixados no chão para Controle

Fonte: Do Autor

59

4ANÁLISE DOS RESULTADOS

Este capítulo tem como objetivo apresentar a analise e a discussão dos resultados

obtidos. Assim sendo, foram analisadas as imprecisões das coordenadas de cada

pilar,em todos os andares,quando comparadas com as do pavimento térreo. Estas

imprecisões estão apresentadas nasTabela 1 à Tabela 4 onde os resultados foram

agrupados por grupo de andares.

Nas tabelas se apresentam os dados dos 36 pilares para cada um dos pavimentos,

com seus respectivos deslocamentos nos eixos x ey e seu deslocamento total, todos

expressos em centímetros. Nas duas ultimas linhas das tabelas são apresentadas as

médias dos deslocamentos totais e o seus desvios padrõesentre todos os pilares.

Na Tabela 4 - 18º Pavimento ao 20º Pavimento, são apresentados os mesmos

cálculos efetuados nas Tabela 1, Tabela 2e Tabela 3, com apresentação das médias dos

deslocamentos em x e y e do deslocamento total, bem como, o desvio padrão do

deslocamento total de cada pilar levando em consideração todos os pavimentos. É

apresentada também a média dos deslocamentos em x e y e o deslocamento total e os

seus respectivos desvios padrões de cada pilar quando se desprezam os resultados

obtidos até o 6º pavimento.

Tal procedimento foi adotado após a análise dos resultados, quando se verificou

discrepâncias acima das aceitáveis para o objetivo deste trabalho. Estes resultados

desprezados tem a característica de apresentarem um erro sistemático (concentração dos

desvios no primeiro quadrante e com valores acima do dobro dos obtidos nos demais

pavimentos). Na realidade, estes erros sistemáticos tem origem em um engano (erro

grosseiro), ou seja, a falta de verticalidade do bastão suporte do GPS. Chegou-se a tal

conclusão, a partir da constatação que nestes pavimentos os dados coletados por rastreio

GPS, foram efetuados por um ajudante do autor. Tal ajudante, com formação de

segundo grau, tem pouca informação sobre controle de erros.

Observou-se que nestes pavimentos as médias, na maioria dos casos, são

superiores ao dobro das médias obtidas pelo autor e, os desvios padrões também são

Excluído: .

60

mais elevados, o que caracteriza uma maior dispersão dos dados e consequentemente

uma menor precisão.

Tabela 1 - Pavimento Térreo ao 5º Pavimento PVTTERREO PVT01 PVT02 PVT03 PVT04 PVT05

PILARE

S dxc

m dyc

m dc

m dxc

m dyc

m

d c

m

dxc

m dyc

m

d c

m

dxc

m dyc

m

d c

m

dxc

m dyc

m

d c

m

dxc

m dyc

m

d c

m

1 0.0 0.0 0.0 1.7 0.9

1.

9 3.8 0.0

3.

8 1.6 -0.6

1.

7 0.7 1.1

1.

3 0.5 1.1

1.

2

2 0.0 0.0 0.0 2.0 1.0

2.

2 4.4 -0.2

4.

4 1.9 -0.6

2.

0 0.9 1.2

1.

5 1.6 1.1

1.

9

3 0.0 0.0 0.0 1.8 0.7

1.

9 4.4 -0.9

4.

5 2.1 -0.7

2.

2 1.9 1.7

2.

5 1.5 0.5

1.

6

4 0.0 0.0 0.0 1.8 1.0

2.

1 3.5 0.5

3.

5 1.5 -0.4

1.

6 1.0 0.9

1.

3 0.6 -0.3

0.

7

5 0.0 0.0 0.0 1.7 0.9

1.

9 4.5 -0.2

4.

5 1.8 -0.6

1.

9 1.0 0.7

1.

2 1.4 0.2

1.

4

6 0.0 0.0 0.0 1.9 0.9

2.

1 4.8 -1.0

4.

9 2.4 -0.7

2.

5 2.4 0.1

2.

4 1.7 0.2

1.

7

7 0.0 0.0 0.0 1.9 1.0

2.

1 3.5 -1.5

3.

8 1.4 -1.2

1.

8 1.3 0.4

1.

4 0.6 0.2

0.

6

8 0.0 0.0 0.0 1.7 0.9

1.

9 3.8 -1.7

4.

2 1.0 -1.3

1.

6 1.3 0.3

1.

3 0.7 0.1

0.

7

9 0.0 0.0 0.0 1.7 1.0

2.

0 4.1 -1.6

4.

4 2.9 -1.1

3.

1 1.8 0.5

1.

9 1.0 -0.1

1.

0

10 0.0 0.0 0.0 1.9 0.9

2.

1 3.2 -1.4

3.

5 1.6 -1.6

2.

3 1.5 0.7

1.

7 0.4 0.2

0.

4

11 0.0 0.0 0.0 1.7 0.7

1.

8 3.2 -1.5

3.

5 1.5 -2.1

2.

6 1.5 0.6

1.

6 0.4 0.0

0.

4

12 0.0 0.0 0.0 1.9 1.1

2.

2 3.6 -1.7

4.

0 2.3 -1.8

2.

9 2.0 0.4

2.

0 0.7 -0.2

0.

7

13 0.0 0.0 0.0 1.8 1.2

2.

2 3.4 -1.6

3.

8 1.9 -1.9

2.

7 1.8 0.6

1.

9 0.4 -0.3

0.

5

14 0.0 0.0 0.0 1.7 1.0

2.

0 2.8 -1.3

3.

1 1.5 -1.8

2.

3 1.5 0.6

1.

6 0.0 0.0

0.

0

15 0.0 0.0 0.0 1.7 0.9

1.

9 3.0 -1.6

3.

4 1.7 -1.8

2.

5 1.6 0.5

1.

7 0.2 0.0

0.

2

16 0.0 0.0 0.0 1.8 0.9

2.

0 3.2 -1.8

3.

7 2.0 -2.0

2.

8 1.8 0.4

1.

8 0.4 -0.4

0.

6

17 0.0 0.0 0.0 2.0 1.0

2.

2 3.6 -2.0

4.

1 2.2 -1.8

2.

8 1.9 0.4

1.

9 0.5 -0.4

0.

6

18 0.0 0.0 0.0 1.9 1.2

2.

2 3.3 -2.0

3.

9 2.1 -1.7

2.

7 1.9 0.4

1.

9 0.5 -0.4

0.

6

19 0.0 0.0 0.0 1.7 1.1

2.

0 3.2 -1.6

3.

6 1.9 -2.1

2.

8 1.7 0.7

1.

8 0.2 -0.2

0.

3

20 0.0 0.0 0.0 1.8 1.0

2.

1 2.8 -1.6

3.

2 1.8 -1.8

2.

5 1.8 0.7

1.

9 0.2 -0.2

0.

3

21 0.0 0.0 0.0 1.7 1.1

2.

0 3.0 -1.7

3.

4 1.9 -1.9

2.

7 1.7 0.6

1.

8 0.1 -0.3

0.

3

22 0.0 0.0 0.0 1.8 0.9

2.

0 3.0 -2.2

3.

7 2.0 -2.1

2.

9 1.9 0.4

1.

9 0.1 -0.6

0.

6

23 0.0 0.0 0.0 1.7 1.2

2.

1 2.7 -1.4

3.

0 1.7 -1.6

2.

3 1.9 0.8

2.

1 -0.2 0.0

0.

2

24 0.0 0.0 0.0 1.8 1.3

2.

2 2.8 -1.4

3.

1 1.7 -1.6

2.

3 2.0 0.8

2.

2 0.0 0.0

0.

0

25 0.0 0.0 0.0 1.9 1.3

2.

3 2.9 -1.8

3.

4 2.0 -1.9

2.

8 2.1 0.6

2.

2 0.2 -0.4

0.

4

26 0.0 0.0 0.0 1.6 1.0

1.

9 2.4 -1.2

2.

7 1.8 -1.6

2.

4 1.9 0.7

2.

0 -0.3 0.0

0.

3

27 0.0 0.0 0.0 1.5 1.3

2.

0 2.5 -1.5

2.

9 1.8 -1.5

2.

3 1.9 0.9

2.

1 -0.3 -0.1

0.

3

28 0.0 0.0 0.0 2.2 1.5

2.

7 2.9 -1.7

3.

4 2.1 -1.5

2.

6 2.2 1.0

2.

4 0.0 -0.2

0.

2

29 0.0 0.0 0.0 1.5 1.0

1.

8 2.3 -1.4

2.

7 1.8 -1.4

2.

3 1.8 1.1

2.

1 -0.4 0.1

0.

4

61

30 0.0 0.0 0.0 1.5 1.0

1.

8 2.1 -1.4

2.

5 1.9 -1.3

2.

3 1.9 1.2

2.

2 -0.6 0.1

0.

6

31 0.0 0.0 0.0 0.8 0.9

1.

2 2.2 -1.3

2.

6 1.9 -1.3

2.

3 1.9 1.3

2.

3 -0.7 0.1

0.

7

32 0.0 0.0 0.0 1.8 0.9

2.

0 2.1 -1.1

2.

4 1.8 -1.1

2.

1 1.9 1.4

2.

4 -0.7 0.2

0.

7

33 0.0 0.0 0.0 1.6 0.4

1.

6 2.0 -1.3

2.

4 1.8 -1.2

2.

2 2.0 1.2

2.

3 -0.8 -0.1

0.

8

34 0.0 0.0 0.0 1.4 0.8

1.

6 1.5 -0.9

1.

7 1.6 -1.3

2.

1 1.9 1.3

2.

3 -1.0 0.3

1.

0

35 0.0 0.0 0.0 1.6 0.7

1.

7 1.8 -1.0

2.

1 1.8 -0.9

2.

0 1.9 1.4

2.

4 -0.8 0.5

0.

9

36 0.0 0.0 0.0 2.0 0.7

2.

1 1.6 -1.4

2.

1 1.6 -1.3

2.

1 1.6 1.2

2.

0 -1.0 -0.1

1.

0

Médi

a 0.0

2.

0

3.

4

2.

4

1.

9

0.

7

RMS* 0.0

0.

2

0.

8

0.

4

0.

4

0.

5

*RMS = Desvio Padrão

Tabela 2 - 6º Pavimento ao 11º Pavimento PVT06 PVT07 PVT08 PVT09 PVT10 PVT11

PILARE

S dxc

m dyc

m dc

m dxc

m dyc

m

d c

m

dxc

m dyc

m

d c

m

dxc

m dyc

m

d c

m

dxc

m dyc

m

d c

m

dxc

m dyc

m

d c

m

1 2.3 1.3 2.6 0.2 0.5

0.

5 -0.1 1.0

1.

0 0.4 0.5

0.

7 0.3 0.5

0.

6 0.8 0.8

1.

1

2 2.6 1.3 2.9 0.3 0.5

0.

6 0.2 0.8

0.

9 0.5 0.7

0.

9 0.4 0.5

0.

6 1.2 0.7

1.

4

3 3.1 1.0 3.3 0.6 0.5

0.

7 0.4 0.8

0.

9 0.8 0.6

1.

0 0.5 0.5

0.

7 1.4 0.8

1.

6

4 1.9 1.1 2.2 0.0 0.5

0.

5 -0.1 1.3

1.

3 0.2 0.6

0.

7 0.1 0.5

0.

5 0.7 0.8

1.

1

5 1.8 1.4 2.3 0.0 0.6

0.

6 0.3 1.1

1.

1 0.3 0.8

0.

8 0.4 0.6

0.

7 0.8 1.1

1.

4

6 3.5 0.9 3.6 0.8 0.7

1.

0 0.8 0.7

1.

1 1.2 0.8

1.

5 1.0 0.7

1.

3 1.7 0.7

1.

8

7 2.1 0.4 2.1 0.1 -0.1

0.

1 0.1 -0.2

0.

2 0.5 0.0

0.

5 0.3 -0.1

0.

3 0.7 0.0

0.

7

8 1.9 -0.1 1.9 -0.1 -0.4

0.

4 0.3 0.0

0.

4 0.3 -0.3

0.

4 0.1 -0.5

0.

5 0.8 -0.4

0.

8

9 2.8 -0.4 2.8 0.7 -0.6

0.

9 0.5 0.2

0.

5 1.3 -0.3

1.

3 1.0 -0.1

1.

0 1.3 -0.1

1.

3

10 1.6 0.2 1.6 0.0 -0.2

0.

2 0.1 0.0

0.

1 0.5 -0.2

0.

5 0.5 -0.2

0.

6 0.9 -0.2

0.

9

11 1.7 -0.5 1.8 0.0 -0.5

0.

5 0.1 -0.3

0.

3 0.6 0.0

0.

6 0.5 -0.4

0.

7 0.7 -0.4

0.

8

12 2.3 -0.5 2.4 0.5 -0.7

0.

8 0.5 -0.1

0.

5 1.0 -0.1

1.

0 0.9 -0.1

0.

9 1.2 -0.3

1.

2

13 1.7 -0.5 1.8 0.2 -0.5

0.

6 0.2 -0.2

0.

3 0.8 -0.2

0.

8 0.7 -0.4

0.

8 0.9 -0.4

1.

0

14 1.3 0.2 1.3 -0.1 -0.3

0.

3 -0.2 0.0

0.

2 0.5 -0.1

0.

5 0.5 -0.1

0.

5 0.4 -0.2

0.

5

15 1.4 -0.1 1.4 0.1 -0.4

0.

4 -0.1 -0.1

0.

1 0.5 0.1

0.

6 0.5 -0.1

0.

5 0.7 -0.2

0.

7

16 1.6 -0.4 1.6 0.3 -0.7

0.

8 0.2 0.0

0.

2 0.8 -0.5

0.

9 0.8 -0.3

0.

8 0.8 -0.2

0.

9

17 2.0 -0.6 2.1 0.5 -0.6

0.

8 0.3 0.0

0.

3 0.9 -0.2

0.

9 0.9 -0.1

0.

9 1.2 -0.5

1.

2

18 1.8 -0.4 1.8 0.5 -0.8

0.

9 0.4 -0.1

0.

4 0.8 -0.3

0.

9 0.9 -0.2

0.

9 1.1 -0.6

1.

2

19 1.5 -0.2 1.5 0.1 -0.7

0.

7 0.1 -0.2

0.

2 0.7 -0.2

0.

7 0.7 -0.3

0.

8 0.8 -0.4

0.

9

20 1.3 0.0 1.3 0.1 -0.4

0.

4 0.0 0.2

0.

2 0.8 0.0

0.

9 0.8 -0.2

0.

8 0.8 -0.1

0.

8

62

21 1.4 -0.4 1.5 0.1 -0.5

0.

5 0.0 0.1

0.

1 0.8 -0.1

0.

8 0.7 -0.2

0.

7 0.8 -0.5

1.

0

22 1.6 -0.9 1.8 0.3 -0.8

0.

8 0.1 -0.4

0.

4 0.8 -0.3

0.

9 0.7 -0.3

0.

8 0.9 -0.4

1.

0

23 1.0 0.1 1.0 0.0 -0.3

0.

3 -0.1 0.1

0.

2 0.7 0.0

0.

7 0.8 0.0

0.

8 0.8 -0.1

0.

8

24 1.1 0.2 1.1 0.0 -0.3

0.

3 0.0 0.2

0.

2 1.0 0.1

1.

0 0.9 0.0

0.

9 0.9 0.0

0.

9

25 1.3 -0.3 1.3 0.1 -0.5

0.

5 0.0 0.1

0.

1 1.0 -0.2

1.

0 1.1 0.0

1.

1 0.9 -0.3

1.

0

26 0.7 0.3 0.8 -0.1 0.6

0.

6 -0.1 0.4

0.

4 0.8 -0.1

0.

8 0.7 0.1

0.

7 0.5 0.0

0.

5

27 0.9 0.1 0.9 -0.1 -0.3

0.

3 -0.1 0.3

0.

4 0.7 0.0

0.

7 0.8 0.1

0.

8 0.6 0.0

0.

6

28 1.2 -0.4 1.3 0.3 -0.3

0.

4 0.0 0.3

0.

3 1.0 0.2

1.

0 1.2 0.4

1.

3 0.9 0.0

0.

9

29 0.7 0.4 0.8 -0.2 -0.1

0.

2 -0.1 0.3

0.

3 0.9 0.3

0.

9 1.0 0.3

1.

0 0.6 0.2

0.

6

30 0.5 0.0 0.5 -0.1 -0.3

0.

3 -0.2 0.6

0.

6 0.6 0.2

0.

7 1.1 0.2

1.

2 0.5 0.4

0.

6

31 0.5 0.0 0.5 0.0 -0.1

0.

1 -0.4 0.5

0.

6 0.6 0.5

0.

8 0.9 0.4

1.

0 0.6 0.3

0.

7

32 0.4 0.6 0.7 -0.3 0.3

0.

4 -0.2 0.5

0.

5 0.6 0.4

0.

7 1.1 0.2

1.

1 0.5 0.4

0.

6

33 0.2 -0.1 0.2 -0.1 0.0

0.

1 -0.3 0.6

0.

6 0.9 0.3

0.

9 0.9 0.5

1.

0 0.3 0.4

0.

5

34 -0.1 0.5 0.5 -0.5 0.2

0.

5 -0.4 0.6

0.

7 0.6 0.3

0.

7 0.6 0.5

0.

8 0.1 0.5

0.

5

35 0.0 0.4 0.4 -0.3 0.2

0.

3 -0.3 0.7

0.

7 0.7 0.7

1.

0 1.0 0.7

1.

2 0.5 0.4

0.

6

36 -0.1 -0.2 0.2 -0.4 -0.1

0.

4 -0.7 0.3

0.

8 0.4 0.3

0.

5 0.7 0.3

0.

8 0.2 0.1

0.

2

Médi

a 1.6

0.

5

0.

5

0.

8

0.

8

0.

9

RMS* 0.9

0.

2

0.

3

0.

2

0.

2

0.

3

*RMS = Desvio Padrão

Tabela 3 - 12º Pavimento ao 17º Pavimento PVT12 PVT13 PVT14 PVT15 PVT16 PVT17

PILARE

S dxc

m dyc

m dc

m dxc

m dyc

m

d c

m

dxc

m dyc

m

d c

m

dxc

m dyc

m

d c

m

dxc

m dyc

m

d c

m

dxc

m dyc

m

d c

m

1 0.1 0.2 0.2 0.2 0.7

0.

7 0.1 0.6

0.

6 0.1 0.5

0.

5 -0.3 0.5

0.

6 -0.4 0.5

0.

6

2 0.1 0.4 0.4 0.2 1.0

1.

0 0.4 0.6

0.

7 0.3 0.7

0.

7 0.0 0.5

0.

6 -0.3 0.7

0.

7

3 0.5 0.3 0.6 0.7 1.3

1.

5 0.5 0.5

0.

7 0.6 0.6

0.

9 0.3 0.8

0.

9 0.3 0.9

0.

9

4 -0.1 0.1 0.2 0.0 0.8

0.

8 0.1 0.4

0.

5 0.1 0.4

0.

4 -0.3 0.5

0.

6 -0.4 0.4

0.

6

5 -0.3 0.3 0.5 -0.2 0.9

0.

9 0.2 0.5

0.

6 -0.1 0.5

0.

5 -0.5 0.4

0.

7 -0.7 0.3

0.

8

6 1.2 0.6 1.3 1.5 1.1

1.

8 1.1 1.3

1.

7 1.2 0.5

1.

4 1.3 0.8

1.

5 1.2 0.3

1.

3

7 0.2 -0.4 0.4 0.2 0.2

0.

3 0.1 -0.2

0.

2 0.0 -0.4

0.

4 0.0 -0.2

0.

2 0.0 -0.1

0.

1

8 -0.1 -0.9 0.9 0.2 -0.1

0.

2 0.0 -0.3

0.

3 0.1 -0.4

0.

4 -0.1 -0.5

0.

6 0.0 -0.3

0.

3

9 0.7 -0.9 1.1 0.9 -0.1

0.

9 0.8 -0.6

1.

0 0.8 -0.6

1.

0 0.7 -0.5

0.

9 0.5 -0.5

0.

7

10 0.2 -0.6 0.6 0.4 -0.2

0.

5 0.2 -0.2

0.

3 0.2 -0.2

0.

3 0.3 -0.4

0.

5 0.2 -0.2

0.

3

11 0.1 -0.9 0.9 0.4 -0.1

0.

4 0.2 -0.6

0.

6 0.2 -0.6

0.

7 0.2 -0.4

0.

5 0.3 -0.5

0.

5

63

12 0.6 -0.8 1.0 0.8 0.0

0.

8 0.9 -0.7

1.

1 0.7 -0.6

1.

0 0.7 -0.3

0.

7 0.7 -0.2

0.

7

13 0.3 -0.7 0.7 0.5 0.0

0.

5 0.5 -0.3

0.

6 0.3 -0.6

0.

7 0.5 -0.3

0.

6 0.4 -0.3

0.

5

14 0.1 -0.4 0.4 0.3 0.1

0.

4 0.1 -0.3

0.

4 0.0 -0.6

0.

6 0.1 -0.2

0.

2 0.1 -0.2

0.

3

15 0.2 -0.6 0.6 0.5 0.1

0.

5 0.3 -0.3

0.

5 0.1 -0.5

0.

6 0.4 -0.3

0.

5 0.3 -0.1

0.

3

16 0.5 -0.8 1.0 0.6 -0.2

0.

6 0.6 -0.5

0.

8 0.4 -0.6

0.

7 0.6 -0.4

0.

7 0.5 -0.1

0.

5

17 0.7 -0.7 1.0 0.8 0.1

0.

8 0.7 -0.6

0.

9 0.5 -0.6

0.

8 0.8 -0.4

0.

9 0.7 -0.2

0.

7

18 0.6 -0.8 1.0 0.8 0.0

0.

8 0.6 -0.7

0.

9 0.7 -0.6

0.

9 0.7 -0.3

0.

7 0.7 -0.2

0.

7

19 0.3 -0.7 0.8 0.5 -0.2

0.

5 0.4 -0.5

0.

7 0.3 -0.7

0.

7 0.5 -0.4

0.

6 0.4 -0.2

0.

4

20 0.5 -0.4 0.6 0.8 0.0

0.

8 0.5 -0.3

0.

6 0.4 -0.3

0.

5 0.6 -0.2

0.

6 0.6 -0.4

0.

7

21 0.3 -0.7 0.8 0.7 -0.1

0.

7 0.4 -0.2

0.

4 0.4 -0.4

0.

6 0.4 -0.1

0.

4 0.5 -0.3

0.

6

22 0.5 -0.9 1.1 0.6 -0.1

0.

6 0.5 -0.7

0.

8 0.3 -0.4

0.

5 0.5 -0.4

0.

7 0.6 -0.3

0.

7

23 0.4 -0.5 0.6 0.6 -0.1

0.

6 0.4 0.0

0.

4 0.4 -0.2

0.

4 0.6 -0.2

0.

6 0.5 -0.1

0.

5

24 0.4 -0.6 0.7 0.8 0.2

0.

8 0.5 -0.2

0.

6 0.5 -0.2

0.

5 0.7 0.1

0.

7 0.7 -0.2

0.

8

25 0.5 -0.8 0.9 0.8 0.3

0.

8 0.5 -0.1

0.

5 0.5 -0.6

0.

8 0.8 -0.3

0.

9 0.7 0.0

0.

7

26 0.3 -0.5 0.6 0.7 0.3

0.

8 0.3 -0.2

0.

4 0.2 -0.3

0.

4 0.7 -0.2

0.

7 0.6 0.0

0.

6

27 0.5 -0.4 0.6 0.7 0.0

0.

7 0.3 -0.2

0.

4 0.3 -0.3

0.

4 0.7 0.0

0.

7 0.7 0.2

0.

7

28 0.7 -0.4 0.8 1.1 0.2

1.

1 0.7 -0.2

0.

7 0.5 -0.1

0.

5 0.8 0.2

0.

8 0.9 0.2

0.

9

29 0.4 -0.4 0.5 0.7 0.2

0.

7 0.5 0.2

0.

6 0.1 -0.1

0.

2 0.6 0.3

0.

7 0.7 0.3

0.

8

30 0.4 -0.2 0.5 0.7 0.4

0.

8 0.4 0.0

0.

4 0.1 -0.1

0.

2 0.7 0.1

0.

7 0.7 0.0

0.

7

31 0.5 0.1 0.5 0.6 0.5

0.

8 0.3 0.4

0.

5 0.1 0.0

0.

1 0.5 0.7

0.

8 0.5 0.5

0.

7

32 0.6 -0.4 0.7 0.8 0.4

0.

9 0.4 0.3

0.

5 0.2 0.2

0.

3 0.7 0.4

0.

8 0.8 0.4

0.

9

33 0.4 0.0 0.4 0.6 0.8

1.

0 0.3 0.0

0.

3 0.2 0.3

0.

3 0.7 0.3

0.

7 0.7 0.5

0.

9

34 0.1 0.1 0.1 0.6 0.6

0.

8 0.1 0.3

0.

4 0.0 0.1

0.

1 0.5 0.4

0.

6 0.4 0.4

0.

6

35 0.4 0.0 0.4 0.6 0.7

0.

9 0.4 0.3

0.

5 -0.1 0.3

0.

3 0.5 0.5

0.

7 0.9 0.5

1.

0

36 -0.1 0.9 0.9 1.1 0.3

1.

1 0.2 0.1

0.

2 -0.1 -0.3

0.

3 0.4 0.4

0.

6 0.5 0.5

0.

7

Médi

a 0.7

0.

8

0.

6

0.

5

0.

7

0.

7

RMS* 0.3

0.

3

0.

3

0.

3

0.

2

0.

2

*RMS = Desvio Padrão

Tabela 4 - 18º Pavimento ao 20º Pavimento PVT18 PVT19 PVT20

PILARES dxcm dycm dcm dxcm dycm

d cm

dxcm dycm d

cm

Média

Média

PVT07-

PVT20

RMS*

RMS*

PVT07-

PVT20

1 0.4 0.3 0.5 -0.7 -0.3 0.7 -0.1 0.5 0.5 1.0 0.6 0.9 0.2

2 0.5 0.5 0.7 -0.7 0.0 0.7 0.0 0.8 0.8 1.2 0.8 1.0 0.2

3 1.5 1.2 1.9 0.7 0.6 0.9 1.0 1.0 1.4 1.5 1.0 1.0 0.4

64

4 0.3 0.1 0.3 -0.5 -0.5 0.7 -0.2 0.2 0.3 0.9 0.6 0.8 0.3

5 0.5 0.1 0.5 -0.6 -0.7 0.9 -0.6 -0.2 0.6 1.1 0.7 1.0 0.3

6 2.3 -0.5 2.4 1.3 -0.7 1.5 1.9 -0.1 1.9 1.8 1.5 1.0 0.4

7 0.8 -0.1 0.8 0.1 -0.8 0.8 0.2 -0.2 0.3 0.8 0.4 0.9 0.2

8 0.7 -0.4 0.8 0.1 -1.1 1.1 0.3 -0.5 0.6 0.9 0.5 0.9 0.3

9 1.3 -0.5 1.4 0.5 -0.8 1.0 0.9 -0.6 1.1 1.4 1.0 1.0 0.2

10 0.9 -0.3 0.9 0.5 -0.6 0.8 0.4 -0.3 0.5 0.9 0.5 0.9 0.2

11 0.7 -0.5 0.9 0.3 -1.0 1.1 0.3 -0.6 0.7 1.0 0.6 0.8 0.2

12 1.3 -0.4 1.4 0.9 -0.7 1.2 0.8 -0.3 0.8 1.3 0.9 0.9 0.2

13 1.0 -0.4 1.1 0.6 -1.0 1.1 0.5 -0.4 0.7 1.1 0.7 0.9 0.2

14 0.7 -0.4 0.8 0.3 -0.9 1.0 0.2 -0.2 0.2 0.8 0.4 0.8 0.2

15 0.8 -0.1 0.8 0.5 -0.9 1.1 0.3 -0.5 0.6 0.9 0.6 0.8 0.2

16 1.0 -0.2 1.1 0.7 -0.9 1.2 0.5 -0.6 0.8 1.1 0.8 0.9 0.2

17 1.2 -0.3 1.3 0.8 -0.8 1.2 0.9 -0.7 1.1 1.3 0.9 0.9 0.3

18 1.3 -0.3 1.3 0.8 -0.7 1.0 0.6 -0.2 0.7 1.2 0.9 0.9 0.2

19 0.8 -0.4 0.9 0.5 -0.9 1.1 0.5 -0.4 0.6 1.0 0.7 0.9 0.2

20 1.0 -0.4 1.1 0.7 -0.9 1.1 0.5 -0.5 0.7 1.0 0.7 0.8 0.2

21 1.1 -0.2 1.1 1.0 -0.8 1.3 0.4 -0.4 0.6 1.0 0.7 0.9 0.3

22 1.0 -0.4 1.1 0.8 -0.9 1.2 0.6 -0.8 1.0 1.2 0.8 0.9 0.2

23 0.9 -0.2 0.9 0.8 -1.0 1.2 0.5 -0.3 0.6 0.9 0.6 0.8 0.3

24 1.2 -0.1 1.2 0.9 -0.8 1.2 0.6 -0.2 0.7 1.0 0.7 0.8 0.3

25 1.1 -0.5 1.2 1.1 -0.8 1.3 0.6 -0.4 0.7 1.1 0.8 0.9 0.3

26 0.9 -0.1 0.9 0.9 -0.7 1.2 0.3 -0.2 0.4 0.9 0.6 0.7 0.2

27 0.9 -0.1 1.0 1.2 -0.5 1.3 0.4 0.0 0.4 0.9 0.6 0.8 0.3

28 1.4 -0.1 1.4 1.2 -0.3 1.3 0.7 0.1 0.7 1.2 0.9 0.9 0.3

29 1.1 0.0 1.1 1.1 -0.8 1.3 0.2 0.0 0.2 0.9 0.7 0.7 0.4

30 1.1 0.1 1.1 1.2 -0.4 1.3 0.1 -0.1 0.2 0.9 0.7 0.7 0.3

31 1.0 0.2 1.0 1.3 0.1 1.3 0.3 0.3 0.5 0.9 0.7 0.7 0.3

32 1.2 0.0 1.2 1.1 -0.4 1.2 0.3 0.3 0.4 1.0 0.7 0.7 0.3

33 1.3 0.7 1.5 1.1 0.1 1.1 0.4 -0.3 0.5 0.9 0.7 0.7 0.4

34 0.6 0.2 0.7 0.9 -0.4 1.0 0.1 0.4 0.4 0.8 0.6 0.6 0.2

35 1.0 0.3 1.0 1.3 -0.2 1.3 0.2 0.5 0.5 1.0 0.8 0.6 0.3

36 0.9 0.1 1.0 1.1 -0.3 1.1 0.2 0.4 0.5 0.9 0.6 0.7 0.3

Média 1.1 1.1 0.6 1.1 0.7 0.8 0.3

RMS* 0.4 0.2 0.3 0.2 0.2 0.1 0.1

*RMS = Desvio Padrão

Para efeito de estabelecer critério de boa locação, o autor estabeleceu que seria

recomendável um deslocamento de um centímetro no centro do pilar, e aceitável até

uma vez e meia este deslocamento.

Observando-se as tabelas acima, constata-se que no pilar P06 as discrepâncias

em 95% de suas locações apresentam valores superiores ao estabelecido pelo autor

65

como recomendável, chegando a atingir o valor máximo de 4,9 cm, no 2º pavimento.

Esta elevação constante nas discrepâncias leva a crer que houve um deslocamento no

pino de aço testemunha do pilar, não superior a um centímetro.

Este fato não ocorreria em uma locação real de uma obra, uma vez que, cada

andar seria marcado independentemente da materialização do ponto do andar térreo.

Provavelmente este ponto foi deslocado pelo trafego de caminhões pesados no local do

experimento.

Observando-se a Tabela 5 é possível verificar que as discrepâncias das 720

locações (36 x 20) em 64,72 % dos casos é inferior ao valor estabelecido como

recomendável e, em 75, 69 % dos casos é inferior ao valor aceitável.

Tabela 5 – Distribuição das discrepancias totais em número e percentagem

Valores Total %

Discrepâncias ≤1.0 466 64.72

Discrepâncias ≤1.1 495 68.75

Discrepâncias ≤1.2 507 70.42

Discrepâncias ≤1.3 530 73.61

Discrepâncias ≤1.4 540 75.00

Discrepâncias ≤1.5 545 75.69

Discrepâncias>1.5 175 24.31

Total 720 100

Quando se desprezam os seis primeiros pavimentos, cujos resultados das

discrepâncias foram considerados contaminados por erros grosseiros (enganos), a

distribuição das discrepâncias apresentadas na Tabela 5 passam a ter 98,61 % de

resultados iguais ou inferiores ao valor aceitável (497 pontos de um total de 504).

Para melhor visualização dos resultados das tabelas foram feitas a representação

gráfica da distribuição das discrepâncias nos pilares de canto.

Observando a Figura 19, a qual representa o pilar 1 e tomando como base o pilar

do pavimento térreo, pode-se observar que 60% dos pontos encontram-se acurados. Em

12 andares as locações do pilar 1estão com deslocamento menor ou igual a 1 cm e 75%

está com seu deslocamento menor ou igual a 1,3 cm, valor este menor do que o

aceitável.

66

Tendo em vista que,aplicando-se este método de locação os erros não se

propagam,pois cada andar é locado independentemente do outro. No nosso caso o

deslocamentodo centro do pilar P01, no 20º pavimento, em relação ao térreo,ficou em

0,5 cm.

Figura 19 - Discrepancias de locação, por andar no pilar P01

Fonte: Do Autor

Na Figura 20, que representa o Pilar 3, pode-se observar o que segue: i) quando

se consideram todos os andares as locações apresentam erros grosseiros (andares 2, 3, 4

e 6); ii) erros sistemáticos em todos os outros andares (viés para o 1º quadrante); iii)

baixa precisão (grande dispersão) e iv) em função das constatações anteriores pode-se

concluir neste caso houve erros grosseiros na instalação do GPS para o primeiro caso e,

possivelmente, pequeno deslocamento do pino testemunha.

67

Figura 20 - Discrepancias de locação, por andar no pilar P03

Fonte: Do Autor

Na Figura 21que representa o pilar P34 os pontos encontram se acurados e 70%

deles encontram se dentro do raio de 1 cm e, dos seis pontos que se encontram externos

a este raio, cinco deles são pontos suspeitos de possuírem um erro grosseiro.

Por sua vez a Figura 22 que representa o pilar P36, apresenta as mesmas

características e percentagem da Figura 21. O que só vem a reforçar que o operador do

aparelho Receptor GPS, deve ter extremo cuidado, para que o mesmo fique no prumo,

para melhor acurácia do seu trabalho.

68

Figura 21 - Discrepancias de locação, por andar no pilar P34

Fonte: Do Autor

Figura 22–Discrepancias de locação, por andar no pilar P36

Fonte: Do Autor

69

5CONCLUSÕES

O método proposto se mostrou eficaz para os propósitos desta pesquisa e pode

ser recomendado para a locação de edifícios convencionais de vários pavimentos. Os

resultados obtidos, com a sua utilização, são superiores aqueles resultantes da aplicação

do método tradicional.

A sua exatidão, quando se desprezam os pontos afetados pelo erro grosseiro

(engano) fica, em 83,93 % dos casos menor ou igual ao recomendado (1 cm) e 98,61 %

inferior a 1,5 cm,valor este perfeitamente aceitável em locações convencionais.

Os resultados obtidos podiam ser menos discrepantes se tivessem sido

empregados equipamentos mais sofisticados, atualizados e calibrados. A ação de dois

operadores, com formação diferenciada, também influiu nos resultados.

Tomando-se os cuidados acima recomendados, pode-se dizer que o método, aqui

proposto, é adequado, acurado, rápido e não propaga erros que por ventura ocorram na

locação do pilar em um pavimento.

70

6 RECOMENDAÇÕES

Para que se melhore a eficácia da metodologia aqui sugerida, recomenda-se:

• O uso de equipamentos de alta precisão: estação total com precisão

angular superiora2” e linear a 2 mm/km +2ppm, equipamentos GNSS de

duas frequências (L1/L2);

• Instalação do receptor GNSS em tripé e base nivelante;

• Emprego simultâneo de três receptores GNSS, o que permite o emprego

de triangulação e consequentemente maior precisão nas coordenadas dos

pontos de controle;

• Conhecimento da teoria dos erros e sua aplicação para ocontrole dos

enganos e erros sistemáticos é recomendável e de extrema importância;

• Para controle das influencias ambientais recomenda-se que a locação de

todos os andares, seja feita, de preferencia, em um mesmo horário.

Sugere-se que os trabalhos, tanto de coleta de dados, quanto de locação,

sejam executados numa mesma faixa de temperatura;

• O emprego de funcionários altamente treinados.

71

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