MONOGRAFIA - FINAL 29-05-2017

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UNIVERSIDADE CEUMA 
COORDENAÇÃO DO CURSO DE ENGENHARIA CIVIL 
CURSO DE ENGENHARIA CIVIL 
 
 
 
 
 
 
ANTONIO DA SILVA COSTA 
 
 
 
 
 
 
ANALISE DA QUALIDADE DE MEDIDAS VOLUMÉTRICAS REALIZADAS COM 
LASER SCANNER TERRESTRE FIXO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
São Luís 
2017 
 
 
 
 ANTONIO DA SILVA COSTA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ANALISE DA QUALIDADE DE MEDIDAS VOLUMÉTRICAS REALIZADAS COM 
LASER SCANNER TERRESTRE FIXO 
 
Monografia apresentada ao curso de Engenharia 
Civil da Universidade CEUMA, como requisito 
obrigatório para obtenção do grau de Bacharel em 
Engenharia Civil. 
 
Orientador: Prof. Esp. David Gurion Tiago 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
São Luís 
2017 
 
 
ANTONIO DA SILVA COSTA 
 
 
 
 
 
ANALISE DA QUALIDADE DE MEDIDAS VOLUMÉTRICAS REALIZADAS COM 
LASER SCANNER TERRESTRE FIXO 
 
 
Monografia apresentada ao curso de Engenharia 
Civil da Universidade CEUMA, como requisito 
obrigatório para obtenção do grau de Bacharel em 
Engenharia Civil. 
 
 
Aprovada em / / 
 
BANCA EXAMINADORA 
 
 
_______________________________________________ 
Prof. Esp. David Gurion Tiago (Orientador) 
Universidade CEUMA 
 
 
_______________________________________________ 
Prof. 
Universidade CEUMA 
 
 
_______________________________________________ 
Prof. 
Universidade CEUMA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Acima de tudo, dedico este trabalho а 
Deus, o meu Criador, por ele ser 
essencial em minha vida. Aos meus 
irmãos e principalmente à minha esposa, 
Maria José, aos meus filhos, e aos meus 
pais, pois foi pensando neles que cheguei 
até aqui. Agradeço também ao meu 
orientador, que de fato disponibilizou 
muito do seu valioso tempo e de sua 
sabedoria para me ensinar. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
“O dinheiro faz homens ricos, o 
Conhecimento faz homens sábios e a 
Humildade faz Grandes Homens” 
Mahatma Gandhi 
 
 
 
RESUMO 
 
Na engenharia, a Topografia tem sido utilizada como um recurso indispensável nas 
mais diversas atividades, abarcando processos de medição, divisão e demarcação 
de áreas. No ramo da Mineração ela também pode ser empregada na realização de 
diversas atividades, podendo destacar as medições para a determinação de volumes 
de minério normalmente depositados em pilhas. Comumente, as medições que 
visam a cubação de pilhas de minério são realizadas com equipamentos ditos 
convencionais, tais como a Estação Total Eletrônica, cujo nível de precisão e tempo 
necessário para a realização dos serviços com a mesma nem sempre são 
satisfatórios. Visando preencher lacunas do tipo é que surgiu a tecnologia de 
varredura a laser, denominado de Laser Scanner, capaz de mapear em frações de 
segundo milhares de pontos com níveis de acurácia e exatidão surpreendentes. 
Neste trabalho, comparou-se medidas de volumes realizadas com dados obtidos 
pelo equipamento Estação Total e por Scanner Laser, em pilha de Minério locada 
dentro de um Terminal Ferroviário situado na região Nordeste do Maranhão, de tal 
forma que foi possível dissertar sobre as diferenças encontradas e apontar com 
veemência a potencialidade do processo de Escaneamento a Laser. 
 
Palavras-chave: Topografia, Geodésia, Geoprocessamento, Cartografia, 
Geomática, Laser Scanner, LIDAR, Drone, Vant. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ABSTRACT 
 
In engineering, Topography has been used as an indispensable resource in the most 
diverse activities, encompassing processes of measurement, division and 
demarcation of areas. In the Mining sector, it can also be used to perform various 
activities, and it is possible to highlight the measurements for the determination of 
volumes of ore normally deposited in stacks. Ordinarily, measurements aimed at 
cubing ore cells are carried out using conventional equipment, such as the Total 
Electronic Station, whose level of precision and time required to perform the services 
with the same is not always satisfactory. Aiming to fill gaps of the type is that the 
technology of laser scanning, called the Laser Scanner, was born, able to map in 
fractions of second thousands of points with levels of accuracy and surprising 
accuracy. In this work, measurements of volumes made with data obtained by the 
Total Station and Laser Scanner equipment were compared in an Ore pile located 
within a Railway Terminal located in the Northeast of Maranhão, in such a way that it 
was possible to discuss the differences found And to point out the potentiality of the 
Laser Scanning process. 
 
Key-words: Topography, Geodesy, Geoprocessing, Cartography, 
Geomatics, Laser Scanner, LIDAR, Drone, Vant. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
LISTA DE FIGURAS 
 
 
FIGURA 1: Principio (time of flight) ........................................................................... 25 
FIGURA 2: Estação Total Cygnus ............................................................................. 28 
FIGURA 3: Laser Scanner Riegl ............................................................................... 29 
FIGURA 4: Vista do Laser Scanner posicionado ....................................................... 30 
FIGURA 5: Mapa de Localização .............................................................................. 32 
FIGURA 6: Mapa de Situação ................................................................................... 32 
FIGURA 7: Mapa de Situação – Vista ampliada........................................................ 33 
FIGURA 8: Localização dos Piquetes implantados para a Estação Total ................. 34 
FIGURA 9: Materialização de um Vértice de apoio – 1ª etapa de trabalho ............... 34 
FIGURA 10: Medida com e sem Prisma – 2ª e 3ª etapa de trabalho ........................ 35 
FIGURA 11: Medida com e sem Prisma – 4ª etapa de trabalho ............................... 36 
FIGURA 12: Medida com e sem Prisma – 5ª e 6ª etapa de trabalho ........................ 37 
FIGURA 13: Medida com e sem Prisma – 7ª etapa de trabalho ............................... 37 
FIGURA 14: Localização dos Piquetes implantados para instalação do Laser 
Scanner ................................................................................................ 39 
FIGURA 15: Posicionamento do Laser Scanner no vértice de apoio 3 ..................... 39 
FIGURA 16: Triangulação de Delaunay .................................................................... 42 
FIGURA 17: Nuvem de pontos e Triangulação de Delaunay – Estação Total .......... 44 
FIGURA 18: Mapa de Elevação – Estação Total ...................................................... 45 
FIGURA 19: Mapa de Declividade – Estação Total ................................................... 45 
FIGURA 20: Curvas de Nível, Perfil Longitudinal e Transversal – Estação Total...... 46 
FIGURA 21: Superfície de Base e de Comparação – Estação Total ........................ 46 
FIGURA 22: Nuvem de pontos – Laser Scanner....................................................... 47 
FIGURA 23: Triangulação de Delaunay – Laser Scanner ......................................... 48 
FIGURA 24: Triangulação de Delaunay – Laser Scanner ......................................... 48 
FIGURA 25: Superfície de Base e de Comparação – Laser Scanner ....................... 49 
FIGURA 26: Comparação entre Modelo Digital (LS) e Fotografia – Vista posicionada 
no vértice de apoio P4 .......................................................................... 49 
FIGURA 27: Comparação entre Modelo Digital (LS) e Fotografia – Vista posicionada 
no vértice de apoio P6 .......................................................................... 50 
 
 
FIGURA 28: Comparação entre Modelo Digital (LS) e Fotografia – Vista ampliada 
posicionada no vértice de apoio P6 .....................................................50 
FIGURA 29: Comparação entre a nuvem de pontos proveniente da Estação Total e 
do Laser Scanner ................................................................................. 51 
FIGURA 30: Comparação entre Modelo Digital proveniente da Estação Total e do 
Laser Scanner ...................................................................................... 51 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
LISTA DE TABELAS 
 
 
TABELA 1: Resumo dos dados medidos com Estação Total ................................... 38 
TABELA 2: Resumo dos dados medidos com Laser Scanner ................................. 40 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
SUMÁRIO 
 
 
1 INTRODUÇÃO ............................................................................................ 12 
1.1 GENERALIDADES ...................................................................................... 12 
1.2 OBJETIVOS ................................................................................................ 12 
1.2.1 Objetivo Geral ........................................................................................... 12 
1.2.2 Objetivos Específicos ............................................................................... 13 
1.3 JUSTIFICATIVA .......................................................................................... 13 
1.4 ESTRUTURA DO TRABALHO ................................................................... 14 
2 REFERENCIAL TEÓRICO ......................................................................... 15 
2.1 GEOMÁTICA .............................................................................................. 15 
2.2 GEODÉSIA ................................................................................................. 16 
2.2.1 Sistema Geodésico Brasileiro – SGB ...................................................... 16 
2.3 TOPOGRAFIA ............................................................................................ 17 
2.3.1 Áreas da Topografia ................................................................................. 18 
2.3.1.1 Planimetria .................................................................................................. 18 
2.3.2 A Utilização da Topografia ....................................................................... 20 
2.3.3 Equipamentos e Instrumentos Utilizados Na Topografia ...................... 20 
2.3.4 Normas e Resoluções para Levantamentos Topográficos ................... 21 
2.3.5 Levantamento Topográfico ...................................................................... 22 
2.4 POSICIONAMENTO PELO GNSS .............................................................. 22 
2.5 MAPEAMENTO A LASER .......................................................................... 23 
2.5.1 Modelos Digitais de Elevação – MDE ...................................................... 26 
2.5.2 Sistema de Varredura Aérea .................................................................... 27 
2.5.3 Sistema de Varredura Terrestre ............................................................... 27 
3 MATERIAIS E MÉTODOS .......................................................................... 28 
 
 
3.1 MATERIAIS ................................................................................................. 28 
3.1.1 Equipamentos, acessórios e ferramentas .............................................. 28 
3.1.2 Softwares ................................................................................................... 30 
3.1.3 Peças Técnicas ......................................................................................... 31 
3.2 MÉTODOS .................................................................................................. 31 
3.2.1 Local onde foram realizadas as medições ............................................. 31 
3.2.2 Coleta de dados ........................................................................................ 33 
3.2.2.1 Dados coletados com o auxílio da Estação Total ....................................... 33 
3.2.2.2 Dados coletados com o auxílio do Laser Scanner ...................................... 38 
3.2.3 Automatização dos dados ........................................................................ 40 
3.2.3.1 Transferência dos Dados coletados para o Computador ............................ 41 
3.2.3.2 Importação e cálculo em ferramenta computacional específica .................. 41 
4 RESULTADOS ........................................................................................... 44 
4.1 UTILIZANDO O EQUIPAMENTO ESTAÇÃO TOTAL ................................. 44 
4.2 UTILIZANDO O EQUIPAMENTO LASER SCANNER ................................ 47 
5 CONCLUSÃO ............................................................................................. 52 
REFERÊNCIAS ......................................................................................................... 54 
ANEXO A – ENCAMINHAMENTO DO TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO
 ............................................................................................................. 57 
ANEXO B – DECLARAÇÃO DE ORIGINALIDADE E RESPONSABILIDADE PELO 
CONTEÚDO DO TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO ........... 58 
ANEXO C – APROVAÇÃO DO PROJETO DE TRABALHO DE CONCLUSÃO DE 
CURSO PELO PROFESSOR ORIENTADOR ..................................... 59 
 
 
 
 
12 
1 INTRODUÇÃO 
1.1 GENERALIDADES 
 Nos séculos XVIII e XIX a revolução industrial transformou por completo 
os meios de produção e modos de vida da sociedade, tornando um acontecimento 
de grande relevância para a humanidade. Com isso, modificou os processos de 
produção artesanal e deu origem aos processos industrializados que impactaram e 
continuam impactando com relevância ramos da ciência e tecnologia. 
 Neste contexto, destaca-se a evolução na área da Engenharia, e mais 
especificamente os processos de medição que encontram-se cercados por 
equipamentos eletrônicos de extrema precisão, capazes de realizar serviços muito 
acurados. No ramo da engenharia de Mineração, o levantamento Topográfico para 
determinação do volume de pilhas de minério é indispensável e vem sendo 
realizado, na maioria dos casos, por equipamentos denominados de Estação Total. 
Muito embora os processos clássicos de medição empregando estes equipamentos 
sejam bastante difundidos, quando de sua utilização, demandam tempo considerável 
para a realização dos trabalhos. 
 Com o advento da tecnologia de mapeamento a Laser com Scanner 
Terrestre Fixo – LSTF, associado a exigência de organizações competentes que 
requerem serviços com maior rapidez e níveis maiores de assertividade, estes 
equipamentos, ainda que o custo para a sua aquisição seja consideravelmente alto, 
passaram a ser demasiadamente requisitados. Em síntese, cabem aos profissionais 
que usam dos diversos recursos empregados nas medições ponderar no que versa 
sobre a relação custo e benefício de tal modo que atenda às suas demandas. 
 
1.2 OBJETIVOS 
1.2.1 Objetivo Geral 
 Este trabalho teve como principais objetivos: avaliar, comparar e analisar 
a qualidade de medidas volumétricas realizadas com Laser Scanner Terrestre Fixo, 
tomando como referência medidas realizadas com Estação Total eletrônica 
empregando processo clássico de medição. 
 
 
 
 
13 
1.2.2 Objetivos Específicos 
a) Dissertar sobre as principais diferenças entre os processos de 
medição em epígrafe; 
b) Avaliar a qualidade dos dados obtidos em campo; 
c) Explicitar as diferenças encontradas entre os dois processos de 
medição; 
d) Identificar fatores positivos e negativos entre os dois processos; 
e) Avaliar comparativamente o tempo demandado para os dois 
processos; 
f) Correlacionar processo de medição com custos volventes. 
 
1.3 JUSTIFICATIVAA escolha do tema abordado neste trabalho culminou-se pela 
necessidade de comparar as modernas tecnologias de medição, que hoje busca 
espaço em vários segmentos da engenharia frente ao processos tradicionais, e 
assim obter um parâmetro para a análise da qualidade dos dados gerados nos de 
levantamentos topográficos com o LST fixo. 
 Muito embora os processos clássicos de medição bem como o 
mapeamento por varredura a Laser com Scanner Terrestre Fixo estejam bastante 
difundidos, raramente se encontra referências atreladas a determinação de volumes 
de Pilhas de Minério, atividade que diariamente precisam ser realizadas por 
empresas do ramo. Este trabalho, além de poder servir como patamar para futuros 
outros desta natureza, contribuirá de forma significativa para profissionais do 
mercado de trabalho atrelados a esta atividade, seja na tomada de decisão pela 
escolha do equipamento associando-o ao processo produtivo, seja na precisão 
requerida pelo cliente. 
 
 
 
 
 
 
14 
1.4 ESTRUTURA DO TRABALHO 
 O presente trabalho foi desenvolvido em cinco capítulos, a saber: 
 Capítulo 1: Faz uma breve introdução do tema escolhido para a 
dissertação deste trabalho, bem como objetivo, justificativa e 
organização textual do mesmo; 
 Capítulo 2: É apresentada a revisão bibliográfica mostrando a 
evolução história das áreas da engenharia de mensuração, suas 
aplicações, técnicas e processos de trabalho; 
 Capítulo 3: São apresentados os materiais e as metodologias 
adotados adotadas para o desenvolvimento do trabalho; 
 Capítulo 4: São apresentados os resultados finais da análise 
proposta; 
 Capítulo 5: São abordadas as conclusões e sugestões para projetos 
futuros. 
Todos as referências bibliográficas utilizadas como apoio e citadas neste trabalho, 
foram elencadas de forma estruturada no final dos capítulos acima mencionados. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
15 
2 REFERENCIAL TEÓRICO 
 Quando se trata de levantamento de medidas abaixo ou acima da 
superfície da terra, é necessário ressaltar que grandes avanços ocorreram nos 
últimos trinta anos. Estes, por sua vez, estão contribuindo para o progresso de 
inúmeras áreas atreladas a Engenharia. 
 
2.1 GEOMÁTICA 
 Pela necessidade de se definir e conceituar a topografia, torna-se 
indispensável o conhecimento do termo geomática. 
 Nos últimos anos houve um grande desenvolvimento tecnológico na área 
de topografia insurgindo os métodos de representação de mapas, plantas, cartas, 
perfis, e outras reproduções para uso em projetos de engenharia (SILVA; 
SEGANTINE, 2015). 
 
“Por esta razão, houve necessidade de criar um termo com significado 
mais amplo, que englobasse as ciências, as técnicas e os métodos que 
tratam da medição, da cartografia terrestre, de modo a agrupá-los em 
uma matéria de estudo coerente com as novas tecnologias e 
necessidades da engenharia. Dai o advento do termo 
internacionalmente aceito: Geomática.” (SILVA; SEGANTINE, 2015, 
p.1). 
 
 Desta forma, a Geomática é tida como uma grande ciência que abrange 
uma série de outras, como: Geodesia; Cartografia; Topografia; Hidrografia; 
Fotogrametria; Sensoriamento Remoto; Teoria Dos Erros E Estatísticas; 
Gerenciamento Cadastral; Desenhos Assistidos Por Computadores - CAD; Sistemas 
De Informações Geográficas - SIG; Sistema De Posicionamento Global Por Satélite - 
GNSS. (SILVA; SEGANTINE, 2015). 
 É dentro da ciência geomática que está incluso a área da topografia. E é 
no contexto da topografia que situa este trabalho, pois, para Silva e Segantine, 
(2015, p. 4) “ [...] topografia significa a descrição e representação gráfica de um lugar 
ou, mais genericamente, dos elementos que o compõem. ” 
 
 
 
 
 
16 
2.2 GEODÉSIA 
 Assim como a topografia, a geodésia, é uma das ciências que compõem a 
geomática, a palavra geodésia vem do grego (geo=terra, daiein=dividir), segundo 
Silva e Segantine, (2015, p. 2), geodésia “é uma ciência que tem por finalidade a 
determinação das formas das dimensões e do campo gravitacional da Terra”. 
 A Geodésia, é responsável ainda pela determinação e manutenção do 
datum geodésico de um determinado país. “Classicamente a Geodésia tem sido 
definida, a parte de seus objetivos, como a ciência que se ocupa da determinação 
da forma, das dimensões e do campo gravitacional da Terra.” (INSTITUTO 
BRASILEIRO DE GEOGRAFIA E ESTATISTICAS - IBGE, 1983, p. 2). 
 O Datum, uma palavra latina cujo o significado dentro da geomática 
significa um referencial, um ponto, uma linha ou uma determinada superfície que 
servem de referências para a determinação de posições para elementos 
geométricos num espaço ou em uma planta topográfica. (McCORMAC, 2015). 
 Segundo Tuler e Saraiva, (2014, p. 34), “o conjunto de parâmetros que 
descreve a relação entre um elipsóide local particular e um sistema de referência 
geodésico global é chamado de datum geodésico”. 
 Assim como tem-se os levantamentos topográficos, existem também os 
levantamentos geodésicos, que segundo Silva e Segantine, (2015, p. 5), “são 
aqueles que consideram a curvatura da superfície da Terra [a Terra é um elipsóide 
cujo o raio na linha do equador é cerca de 21,7 km maior que o raio polar]. 
 
Ao considerar a curvatura da terra os levantamentos geodésicos podem 
ser aplicados tanto para as áreas grandes com para áreas pequenas. O 
equipamento usado e os métodos de medição aplicados são 
praticamente os mesmos dos levantamentos topográficos. 
(McCORMAC, 2015, p. 5). 
 
 
2.2.1 Sistema Geodésico Brasileiro – SGB 
 A NBR 13.133/1994, no seu item 3.39, conceitua o Sistema Geodésico 
Brasileiro - SGB, como: 
 
Conjunto de pontos geodésicos descritores da superfície física da Terra, 
implantados e materializados na porção da superfície terrestre 
delimitada pelas fronteiras do país, com vistas às finalidades de sua 
utilização, que vão desde o atendimento a projetos internacionais de 
cunho científico, passando pelas amarrações e controles de trabalhos 
 
17 
geodésicos e cartográficos, até o apoio aos levantamentos no horizonte 
topográfico, onde prevalecem os critérios de exatidão sobre as 
simplificações para a figura da Terra. (ABNT, 1994, p. 5). 
 
 No Brasil o órgão responsável pela implantação e a manutenção do 
Sistema Geodésico Brasileiro – SGB é o Instituto Brasileiro de Geografia e 
Estatísticas - IBGE. 
 
O desenvolvimento do Sistema Geodésico Brasileiro - SGB (IBGE, 
2013b), é composto por redes de altimetria, planimetria e gravimetria, 
podendo ser dividido em duas fases distintas: uma anterior e outra 
posterior ao advento da tecnologia de observação de satélites artificiais 
com fins de posicionamento. (SAMPAIO, Antonio; SAMPAIO, Adriany, 
2015, p. 1). 
 
 Recentemente o Brasil passou a utilizar como datum geodésico o Sistema 
de Referência Geocêntrico para as Américas – SIRGAS2000, foi a partir de 2005 e 
em substituição ao South American Datum 1969 – SAD69. Num período de transição 
que durou até o ano de 2014 foi utilizado os dois sistemas ao mesmo tempo, daí 
então, passou-se a utilizar apenas o SIRGAS2000. 
 
2.3 TOPOGRAFIA 
 O desenvolvimento de ferramentas e meios para situar determinados 
locais e espaços na superfície da Terra foi o resultado da necessidade que o homem 
teve de conhecer o ambiente em que vive. Tendo em vista essa preocupação, entre 
outras relacionadas segurança em seus movimentos, e até mesmo de sobrevivência, 
permitiu-lhe evoluir com o passar dos tempos dando origem a Topografia. 
 A palavra "Topografia", resulta das palavras gregas "topos" (lugar) e 
"graphen" (descrever) sendo, portanto, de forma bem objetiva a “Topografia” 
significa a representação de um lugar. Segundo Doubek, (1989, p. 2), “A Topografia 
tem por objetivo o estudo dos instrumentos e métodos utilizados para obter a 
representação gráfica de uma porção do terreno sobre uma superfície plana”. 
 Antes representava-se um determinadoespaço apenas na observação e 
descrição deste local. De acordo com Cardoso, et al., (2014, p. 1), “[...] alguns 
historiadores dizem que o homem já fazia mapas antes mesmo de desenvolver a 
escrita. Com o tempo surgiram técnicas e equipamentos de medição que facilitaram 
a obtenção de dados para posterior representação”. 
Backup%20Antonio/Desktop/AppData/Local/Microsoft/Windows/Temporary%20Internet%20Files/Content.Outlook/Elementos/Estudo%20de%20áreas%20em%20levantamento%20planimétrico%20por%20caminhamento%20e%20irradiação%20em%20teodolito%20-%201630-5656-1-PB.pdf
 
18 
 
 O conceito de topografia para Veiga, et al, (2012, p.16), “[...] pode ser 
entendida como parte da Geodésia, ciência que tem por objetivo determinar a forma 
e dimensões da Terra”. 
 A Topografia é semelhante a Geodésia, tanto nos procedimentos 
realizados quanto nos equipamentos e instrumentos utilizados, mas, ambas as 
ciências são pertencentes a Geomática. Ressalta-se, porém, que a diferença da 
Topografia para a Geodésia baseia-se apenas no tamanho das áreas a serem 
levantadas, enquanto que na primeira é utilizada para levantar pequenas áreas, a 
geodésia, ao contrário, põem-se a mapear grandes extensões, uma vez que ela leva 
em consideração a curvatura da terra. 
 
[...] a topografia como a geodésia, utilizam métodos e instrumentos 
semelhantes, porém, a geodésia se preocupa com a forma e dimensões 
da Terra, enquanto a Topografia se limita a descrição de área restritas 
da superfície terrestre. (PASTANA, 2010, p. 4). 
 
 O papel fundamental da topografia é conceber de forma detalhada uma 
superfície terrestre, que pode ser representada através de projeções ortogonais, 
cotada, assim como, seus limites e suas particularidades naturais ou artificiais, isto, 
sem considerar a curvatura terrestre, (PASTANA, 2010, p. 4). 
 Segundo Espartel (1987, p. 8), “A projeção ou imagem figurada do terreno 
dá-se o nome de Planta ou Plano Topográficos. 
 
2.3.1 Áreas da Topografia 
 A topografia em si, é um campo muito amplo, mas que se divide apenas 
em três áreas, planimetria, altimetria e planialtimetria. 
 
2.3.1.1 Planimetria 
 A planimetria tem como fundamento os levantamentos topográficos que 
objetivam determinar apenas um determinado plano horizontal, sem levar em 
consideração a suas medidas de altura. 
 
Considerando que topometria é a parte da Topografia responsável pela 
avaliação de grandezas para representação do ambiente, a planimetria é a 
parte da topometria que estuda os procedimentos, métodos e instrumentos 
Backup%20Antonio/Desktop/AppData/Local/Microsoft/Windows/Temporary%20Internet%20Files/Content.Outlook/Elementos/Livro%20-%20Fundamentos%20da%20topografia.pdf
 
19 
de medida de ângulos e distâncias, levanto em conta um plano horizontal 
(TULER; SARAIVA, 2014, p. 34). 
 
 Assim, a planimetria é basicamente os estudos dos planos horizontais, 
como o cálculo de áreas, cadastro de benfeitorias, e etc., pois, segundo Tuler e 
Saraiva, (2014, p. 34) [...] “esses elementos devem apenas ser projetados em um 
plano horizontal, sem importar com as diferenças de nível entre os pontos”. 
 Na planimetria, as atividades topográficas dividem-se em apenas dois 
campos de estudos que são a determinação de distancias e ângulos. Entretanto, 
devido a curvatura da terra, os levantamentos topográficos planos muitos grandes 
ser devem evitados e feitos por partes. “Os levantamentos topográficos planos, 
entretanto são realizados em áreas tão pequenas que os efeitos daqueles fatores 
podem ser negligenciados. ” (McCORMAC, 2015, p. 4). 
 
2.3.1.2 Altimetria 
 A altimetria mede as dimensões de alturas ou cotas, em relação ao um 
determinado nível, ou seja, mede em planos verticais, diferentemente da planimetria 
que se utiliza dos planos horizontais. 
 
A altimetria trata dos métodos e instrumentos topográficos empregados no 
estudo e na representação do relevo do terreno. Com esse objetivo, as 
medidas são efetuadas considerando um plano vertical, obtendo-se 
distancias verticais ou diferenças de nível em campo. (TULER; SARAIVA, 
2014, p. 134). 
 
 Na prática, o método que se utiliza da altimetria cria uma superfície de 
referência de nível e de alturas, para os demais pontos de um determinado terreno, 
constituindo as denominadas cotas. Segundo Daibert, (2014, p. 93), “cota é a 
distância vertical de um ponto até a superfície considerada. ” 
 
2.3.1.3 Planialtimetria 
 No geral, a planialtimetria engloba os conceitos de planimetria e altimetria 
em um único método topográfico, considerando para isso, tanto as medidas 
horizontais como as verticais. 
 
 
20 
Na planimetria, as medidas angulares e lineares são tomadas considerando 
os planos horizontal e vertical, com o objetivo de levantar dados para a 
construção da planta topográfica. A proposta da planialtimetria é utilizar os 
processos planimétrico e altimétrico para representação de determinado 
trecho da Terra. (TULER; SARAIVA, 2014, p. 186). 
 
 
 Outros autores também definem o significado de planimetria semelhantes, 
o que determina ainda mais a veracidade do seu conceito. 
 
O levantamento planialtimétrico é um procedimento que agrega os dois 
levantamentos, planimétrico e altimétrico, e a representação é feita no plano 
horizontal com anotações de referências ao plano vertical. (DAIBERT, 
(2014, p. 93). 
 
2.3.2 A Utilização da Topografia 
 Em linhas gerais, a topografia pode ser utilizada em várias áreas como: 
a) Na engenharia: pode ser utilizada em obras de estradas, construção 
e locação de obras, alinhamentos e nivelamentos de máquinas e 
equipamentos industriais; 
 
b) No meio ambiente: pode ser utilizado nas vistorias e monitoramento 
de barragens e áreas de riscos; 
c) Na agricultura: pode ser utilizada nos cadastros rurais, demarcação 
e georreferenciamentos e irrigação de terras; 
 
d) Arqueologia: demarcação de sítios arqueológicos; 
 
e) Na geologia e Mineração: ela é empregada tanto na prospecção, 
como no acompanhamento de todo processo de produção mineral. 
 
2.3.3 Equipamentos e Instrumentos Utilizados Na Topografia 
 Levando em consideração todo o campo da Geomática, os equipamentos 
e instrumentos auxiliares empregados são inúmeros, mas destacam-se os seguintes: 
 
 
a) Teodolito; 
b) Estação Total (Servo-motoras ou não); 
c) Base niveladora ou Nível; 
d) Receptor GPS; 
e) Laser Scanner. 
 
21 
Instrumentos auxiliares: 
a) Baliza; 
b) Prumo esférico; 
c) Trena; 
d) Mira; 
e) Prisma; 
f) Alvo para Prisma; 
g) Bastão telescópico para Prisma; 
h) Termômetro; 
i) Bússola; 
j) Pára-sol. 
 
2.3.4 Normas e Resoluções para Levantamentos Topográficos 
 Para todas as atividades e ou serviços de levantamentos topográficos, é 
necessário seguir as orientações e condições exigidas em resoluções normativas 
como as da Associação Brasileira de Normas Técnicas – ABNT, bem como as 
resoluções e normas do Instituto Brasileiro de Geografia e Estatísticas 13133/94 – 
Execução de levantamento topográfico. 
 
As condições exigíveis para a execução de um levantamento topográfico 
devem compatibilizar medidas angulares, medidas lineares, medidas de 
desníveis e as respectivas tolerâncias em função dos erros, 
selecionando métodos, processos e instrumentos para a obtenção de 
resultados compatíveis com a destinação do levantamento, assegurando 
que a propagação de erros não exceda os limites de segurança 
inerentes a esta destinação. (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS 
TÉCNICAS – ABNT, 1994, p. 2). 
 
 Para os levantamentos geodésicos, a própria NBR 13133/1994, 
recomenda a utilização das resoluções IBGE. 
 
Especificações e Normas Gerais para Levantamentos Geodésicos - 
IBGE - Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística. Resolução PR nº 
22, de 21-07-1983, publicada no Boletim de Serviço nº 1602, de 
01/08/1983 de Lei nº 243, de 28/02/1967, que determina a competência 
da Instituição quanto aos levantamentos geodésicos. (ABNT, 1994,p. 
2). 
 
 
 
 
22 
2.3.5 Levantamento Topográfico 
 O levantamento topográfico é uma atividade imprescindível em todas as 
obras, construções ou diversas reformas, é através destes serviços que se obtém 
com máxima precisão, os dados como: relevo, áreas, limites, confrontantes, 
localização e posicionamento, medidas de ângulos, medidas lineares, medidas de 
níveis, bem como, as suas respectivas tolerâncias aos erros. 
 Segundo Tuller e Saraiva, (2014, p. 81) “O conjunto de processos 
realizados para obtenção de medidas no terreno (ângulo e distâncias) capaz de 
definir um trecho da superfície terrestre, com o objetivo de representa-lo em planta, 
denomina-se levantamento topográfico. 
 
Levantamento topográfico é o 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. (ABNT, 
1994, p. 3) 
 
 Para os levantamentos topográficos existe limites de distancias, onde a 
partir destes, tende-se a gerar erros consideráveis, os chamados erro de 
esfericidade. Para Execução de Levantamento Topográfico, a ABNT, considera-se 
para um plano de projeção topográfica um limite de extensão de até 50 km, a partir 
da origem de seu levantamento, (ABNT, 1994). 
 De acordo com Pastana, (2010, p. 5) “[...] o efeito da curvatura da terra 
nos levantamentos planimétricos, para um arco próximo de 10 km, o erro de 
esfericidade é de aproximadamente 6mm. 
 
2.4 POSICIONAMENTO PELO GNSS 
 Atualmente, a comunidade militar e civil dispõe-se de uma constelação de 
satélites artificiais circulando toda orbita da Terra. Essa nuvem de satélites é 
denominada de Global Navigation Satellite System – GNSS, composta por quatro 
sistemas individuais, que são: 
 
a) GPS/NAVSTAR - Navigation System with Time and Ranging Global 
Positioning System, Sistema Americano, mais conhecido como GPS 
- Global Positioning System; 
 
23 
b) GLONASS - Globalnaya Navigatsionnaya Sputnikovaya System – 
Sistema Russo; 
c) GALILEO – Sistema da Comunidade Européia, o unio cívil; 
d) BEIDU-1 e Compass ou BeiDou-2 – Sistema de Posicionamento 
Global Chines, em desenvolvimento. 
 
 De acordo com Silva e Segantine, (2015, p. 305), o “GNSS é um sistema 
de posicionamento que possibilita ao usuário, determinar a sua posição 
tridimensional em qualquer lugar da Terra [...]”. 
[...] Ele fornece, fundamentalmente, as coordenadas cartesianas 
geocêntricas (X, Y, Z), do ponto observado, as quais são transformadas 
em coordenadas geográficas (latitude, longitude e altura elipsoidal) para 
o uso da comunidade civil e em coordenadas planas (E, N, H) para o 
uso em geomática. (SILVA; SEGANTINE, (2015, p. 5). 
 
 
2.5 MAPEAMENTO A LASER 
 Por definição, o laser é um dispositivo que amplia a luz através de 
estimulo da radiação. Desta forma, o laser é na pratica, utilizado como uma fonte ou 
também como gerador de radiação. Para seu funcionamento como gerador é 
adicionado em sua construção um mecanismo de retorno em formato de espelhos 
pra amplificar potência da luz (LENGYEL, 1967, p. 8). 
 Sabemos então, que a luz difunde-se em várias direções, assim o laser foi 
criado de forma que fosse possível controlar esses feixes de luz, e concentrar a sua 
energia em uma única direção. Isso é possível, pois, em um fóton emitido por 
estimulação de outro fóton, ambos possuem a mesma frequência, a mesma fase e a 
mesma direção (LEINWOLL, 1969, p. 19). 
 Este é o sistema encontrado no equipamento Laser Scanner Terrestre - 
LST fixo, ou simplesmente laser scanner, que consiste em um método que mede a 
distância de um determinado objeto através da emissão de vários pulsos de raio 
lasers. Atualmente este sistema é aplicado em áreas como: Geomática, Arqueologia, 
Geografia, Geologia, Geomorfologia, Sismologia, Florestal, Física atmosférica e de 
Orientação a laser, utilizado também nos mapeamentos aéreos. Os sistemas de 
varredura a laser são considerados um aperfeiçoamento das estações totais 
 
24 
robotizadas, mas, com uma maior rapidez de coleta e também, recursos de 
automação mais avançados. 
 O funcionamento básico deste sistema se dá pela emissão de um feixe 
óptico de elevada potência com baixa dissensão para medir a distância entre o 
aparelho e a superfície dos objetos. Segundo Dalmolin e Santos, (2004, p. 3), 
consiste em “[...] geral coordenadas tridimensionais de pontos sobre uma superfície 
num curto período de tempo. ” 
 
Seu princípio de operação é bastante simples. Os pulsos de laser são 
gerados e emitidos pelo sistema com o auxílio de um espelho de 
varredura atingindo os objetos. Estes objetos refletem os pulsos 
emitidos e parte de sua energia volta para o sistema. Com isso, a 
medida de distância entre o sensor e o objeto iluminado é determinada 
através do intervalo de tempo entre a emissão e a reflexão (retorno) do 
pulso. (DALMOLIN; SANTOS, 2004, p. 3). 
 
 
 Após a coleta e processamentos dos dados medidos em campo, o 
resultado final corresponde a um conjunto de elementos com coordenadas 
tridimensionais, coordenadas estas que são correspondentes aos pontos na 
superfície do objeto alvo do escaneamento. Também é registrado e armazenado, 
pelo instrumento, a intensidade do sinal de retorno, captada pelo sensor, e o 
conjunto destes dados tridimensionais é denominado nuvem de pontos. 
 Estes sistemas permitem gerar Modelos Digitais de Elevação – MDE de 
alta resolução, podendo operar em qualquer horário, diurno ou noturno. As únicas 
interrupções físicas correspondem a corpos d’água proveniente da chuva ou nuvens 
muito densas entre o objeto da varredura e o aparelho utilizado. 
 Quanto aos métodos e meios operacionais utilizados, os Lasers Scanners 
podem ser divididos em dois tipos, o Aéreo e Terrestre. Estes diferentes tipos de 
aplicações requerem scanners com diferentes especificações com base no efeito 
dos dados que se deseja apurar e no tamanho do objeto ou área a ser varrida. 
 Existem dois métodos de varredura a laser, o Estático e o Dinâmico, que, 
segundo Dalmolin e Santos, (2004, p. 3), “[...] sistema estático: o princípio que se 
baseia no intervalo de tempo decorrido desde o instante da emissão do pulso até o 
instante de retorno do mesmo [...].” E ainda, mais adiante os autores Dalmolin e 
Santos, (2004, p. 3), sobre o sistema dinâmico “O sistema dinâmico: utiliza um feixe 
ótico de alta potência e bem direcionado, coerente no espaço e no tempo, para 
garantir a qualidade da medição da distância. 
 
25 
 Destaca-se adiante o método Estático por se tratar do método empregado 
no presente trabalho. Desta forma, vale ressaltar que este obedece ao princípio 
“time-of-fligth” ou seja intervalo de tempo. Este sistema também chamado de LIDAR 
(Light Detection And Ranging), calcula a distância por meio do tempo de retorno do 
pulso laser, emitindo milhares de pulsos por segundo. O pulso é projetado no objeto 
que o reflete de volta ao sistema. 
 
FIGURA 1: Principio (time of flight) 
 
Fonte: Adaptado de MAIA, (1999, p. 8) 
 
Onde: 
t = tempo de propagação da onda entre o transmissor e o refletor 
considerando o caminho de ida e volta do sinal; 
c = velocidade da luz no meio em que se propaga; 
D = distância entre o instrumento e o alvo. 
 
 O tempo (Δt) que o pulso leva para ir do transmissor ao objeto e retornar 
ao sistema é medido. Com isso, é calculado a distância (D) sensor-objeto utilizando-
se a velocidade da luz (c = 300x103 km/s). A constante 2 é utilizada, pois é 
considerado o tempo de ida e de volta do sinal (Equação 2.1) – LICHTI & HARVEY, 
(2002, p. 1). 
 
 
 
26 
2.5.1 Modelos Digitais de Elevação – MDE 
 O MDE é uma amostra digital ou representação em 3 dimensões da 
superfície de um terreno, frequentemente utilizado para simular umaárea de um 
planeta, Lua ou asteróide. De acordo com LI et al (2005) as representações ou 
modelos de terrenos sempre atraíram a atenção de engenheiros civis, paisagistas, 
militares, e outros profissionais. Basicamente, modelos de terreno eram modelos 
físicos feitos de matérias como papeis, borracha, barro, plástico, areia, etc. Mas, foi 
a introdução de padrões numéricos e técnicas matemáticas nas atividade de 
fotogrametria, para modelagem do terreno que puderam obter de fato uma 
reproduções fieis de áreas. Sua utilização é necessária quando se pretende estudar 
uma determinada superfície e seus aspectos de elevação. “O MDE é um plano de 
informação que descreve a altitude, ponto a ponto, de uma determinada área.” 
(FLORENZANO, 2008, p. 18). O modelo digital de elevação, pode ser dividido em 
dois outros modelos: Um Modelo de Digital de Superfície - MDS, e um Modelo Digital 
de Terreno - MDT. 
 O MDS é formado pelos primeiros retornos da nuvem de pontos 
tridimensionais gerados pelo LIDAR, que contém todas as características da 
superfície terrestre, como, vegetação, objetos e construções. Um MDS pode ser útil 
para aplicações de modelagem paisagem, modelagem e visualização de cidades. 
 Já o MDT (Modelo Digital do Terreno), são os pontos que leva em conta 
os últimos retornos da nuvem de pontos e que se encaixa na superfície nua da terra. 
Isso se deve à capacidade de penetração dos pulsos laser no meio de ramos, 
galhos e folhagem da vegetação até alcançar o solo (Renslow, 2012, p. 310). 
Gerando assim, um modelo apenas da superficei terrestres, sem qualquer tipo de 
vegetação, objetos ou edificações. É utilizado muitas vezes para modelagem de 
drenagem, estudos de uso da terra, aplicações e geologia e mineração. 
 No geral, os MDTs são usualmente levantados usando dados coletados 
com técnicas de sensoriamento remoto, fotogrametria, por radar, mas, também 
podem ser construídos a partir de levantamentos topográficos, utilizando sistema 
LIDAR com varredura aérea e ou terrestres, (ABDULLAH, 2014). 
 
 
 
 
27 
2.5.2 Sistema de Varredura Aérea 
 O sistema de varredura ou escaneamento aéreo se faz quando o 
aparelho de scanner a laser, estar abordo de algum tipo de veículo aéreo, podendo 
este veículo ser tripulado ou não, como nos casos de utilização de VANT – Veículo 
Aéreo Não Tripulado, multi-rotores ou asa fixa. 
 O método de varredura aérea é muito eficaz para a gerar modelos digitais 
de elevação, podendo até mesmo, substituir a fotogrametria, visto que, possui ainda 
a vantagem de que se pode filtrar ou seja limpar as vegetações existentes, gerando 
assim um modelo digital apenas da superfície desejada. 
 
2.5.3 Sistema de Varredura Terrestre 
 Aplicações terrestres do sistema LIDAR advêm na superfície da Terra e 
pode ainda ser tanto fixo como ou móvel. A varredura terrestre fixa ou estacionária é 
mais comum em topografia convencional, monitoramento, documentação património 
cultural e forense. 
 A varredura terrestre móvel corresponde ao processo quando o 
equipamento é fixado num determinado veículo, onde é feito a varredura ao mesmo 
tempo em que o mesmo se desloca. 
 Uma parte importante nas varreduras terrestres é que as nuvens de 
pontos obtidos podem ser combinadas com imagens digitais tiradas a partir de 
câmeras fixadas no próprio aparelho scanner. Com esta combinação podem ser 
gerados modelos digitais realistas em 3 dimensões. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
28 
3 MATERIAIS E MÉTODOS 
 Neste capítulo serão apresentados os equipamentos, acessórios, peças 
técnicas e softwares utilizados, titulados de materiais, bem como a metodologia de 
medição empregada nos levantamentos de campo. 
 
3.1 MATERIAIS 
3.1.1 Equipamentos, acessórios e ferramentas 
 Os equipamentos, acessórios e ferramentas utilizados foram: 
 Estação Total 
 Marca: Cygnos 2ls; 
 Modelo: KS-102; 
 Precisão 
 Sem prisma: 3mm + 2ppm; 
 Com prisma 2mm + 2ppm; 
 Alcance da leitura 
 Mede sem prisma até 200m; 
 Mede com prisma até 2.000m; 
 Capacidade de armazenamento: até 24.000 pontos por 
medição. 
 
FIGURA 2: Estação Total Cygnus 
 
Fonte: Arquivo pessoal 
 
 
 
 
29 
 Laser Scanner terrestre 
 Marca: Rigel; 
 Modelo: VZ-1000; 
 Alcance: até 1.400m; 
 Repetibilidade: 5mm; 
 Taxa de medição: até 122.000 pontos por segundos; 
 Campo de visão 
 360° na horizontal; 
 100º na vertical. 
 
FIGURA 3: Laser Scanner Riegl 
 
 
 
 
 
 
Fonte: Arquivo pessoal 
 
 
 1 Tripé de alumínio para Estação Total, marca Geodetic 
 1 Tripé de alumínio para Laser Scanner terrestre, marca Geodetic 
 1 Bastão com prisma e alvo, marca Geodetic 
 1 Trena de aço (7,0m) 
 
30 
 Cabo USB para transferência de dados entre a Estação Total e 
Computador 
 Pendriver marca Kingston, modelo DT-duo/8Gb, para transferência 
de dados do Laser Scanner 
 1 computador desktop, marca HP, processador Intel Xeon E5620 
2,40GHz, com sistema operacional Windows 10 
 4 Piquetes de madeira (5,0cm x 5,0cm x 30cm) 
 1 Facão para mato 20’, marca Tramontina; 
 Marreta (3kg); 
 Marcado industrial para nomeação de estacas 
FIGURA 4: Vista do Laser Scanner posicionado 
 
Fonte: Arquivo pessoal 
 
3.1.2 Softwares 
 As seguintes ferramentas computacionais foram adotadas: 
 No processamento dos dados coletados com a Estação Total 
 TopoGRAPH®, versão 4.10. 
 No processamento dos dados coletados com o Lasar Scanner 
 Riscan-PRO®, versão 1.6.3. 
 
31 
 Na a edição final de todas as informações proveniente das medições 
em campo 
 Autocad Civil 3D®, versão 2015 Student. 
 
3.1.3 Peças Técnicas 
 
Os trabalhos amparam-se nas seguintes resoluções normativas: 
 
 NBR 13.133/1994 – Execução de Levantamento Topográfico 
 NBR 14.166/1998 – Rede de Referência Cadastral 
 NTGIR 3Ed – Norma Técnica para Georreferenciamento de Imóveis 
Rurais. 
3.2 MÉTODOS 
 
3.2.1 Local onde foram realizadas as medições 
 
 Os trabalhos de campo foram executados na cidade de São Luís, capital 
do estado do Maranhão, no Pátio de estocagem de minério de ferro pertencente a 
empresa mineradora multinacional. Dista aproximadamente 15Km do centro histórico 
da cidade, tendo como principal via de acesso a avenida dos Portugueses. O acesso 
interno ao local das medições é altamente restrito, podendo acessar somente com a 
autorização expressa de seus dirigentes. 
 
 
32 
FIGURA 5: Mapa de Localização 
 
Fonte: Adaptado de Wikipédia e Google Maps (Google®) 
 
 
FIGURA 6: Mapa de Situação 
 
Fonte: Adaptado de Google Maps (Google®) 
 
 
33 
FIGURA 7: Mapa de Situação – Vista ampliada 
 
Fonte: Adaptado de Google Maps (Google®) 
 
As coordenadas apresentadas na FIGURA 7 são Planas Retangulares e estão 
referenciadas no Sistema UTM, Datum WGS84. 
 
 
3.2.2 Coleta de dados 
 O processo de medição em campo se deu por dois métodos distintos, 
cada qual com o emprego de equipamentos específicos. A seguir são descritos os 
procedimentos adotados para a aquisição dos dados. 
 
3.2.2.1 Dados coletados com o auxílio da Estação Total 
 
 Os dados coletados com o auxílio da Estação Total foram divididos em 7 
(sete) etapas, a saber: 
 
 1ª Etapa) As atividades iniciaram e terminaram no dia 29 de maio de 
2017. Primeiramente foi realizado inspeção visual na área de trabalho com o objetivo 
de determinar a localização dos vértices de apoio para a instalação do equipamento 
de topografia. A localização foi estabelecida de forma estratégica para permitir a 
intervisibilidade entre o equipamento e todas as feições da Pilha de Minério, 
 
34 
evitando mudanças de estação que interferem na produtividade. Os vértices foram 
materializados por piquetes de madeira, dispostos conforme mostrado na FIGURA 8. 
 
FIGURA 8: Localização dos Piquetes implantados para a Estação Total 
 
Fonte: Arquivo pessoal 
FIGURA 9: Materialização de um Vértice de apoio – 1ª etapa de trabalhoFonte: Arquivo pessoal 
 
 2ª Etapa) Após a determinação e a materialização dos vértices de apoio, 
um profissional (Topógrafo) instalou o equipamento Estação Total no vértice 
 
35 
denominado de (P1), fazendo a sua centragem e nivelamento. Com o auxílio de dois 
Profissionais complementares, portando consigo Bastão telescópico com prisma, 
um posicionado no vértice de Ré (P2) e outro no vértice a vante (P3), também 
nivelados, foi realizado a leitura do ângulo, distância horizontal e desníveis entre os 
dois alinhamentos adotando o método Clássico de medição. Dado a natureza do tipo 
de trabalho, observa-se que não foi necessário a realização de poligonal de apoio. 
 3ª Etapa) Posteriormente, ainda estacionado no Vértice P1, e com 
mesma referência de Ré, executou inúmeras leituras diretamente na superfície da 
Pilha de minério através de irradiações. Ressalta-se que, diferentemente da maneira 
como foi tratado na etapa anterior, as medidas realizadas diretamente na superfície 
da Pilha dispensou a utilização do acessório Prisma, haja visto que a Estação Total 
utilizada é capaz de medir distâncias de até 200m sem o mesmo. Esta característica 
é relevante por dispensar a necessidade de um Profissional andar sobre a Pilha. 
 Foram, no total, cadastrados por irradiação, 229 pontos na superfície da 
Pilha de Minério. Através da FIGURA 10 é possível ver o lado noroeste da Pilha. 
 
FIGURA 10: Medida com e sem Prisma – 2ª e 3ª etapa de trabalho 
 
Fonte: Arquivo pessoal 
 
 4ª Etapa) Instalou o equipamento Estação Total no vértice denominado 
de (P3), fazendo a sua centragem e nivelamento. Com o auxílio de um Profissional 
complementar, portando consigo Bastão telescópico com prisma, posicionado no 
 
36 
vértice de Ré (P1), também nivelado, adotando os mesmos critérios de medição 
elencados na primeira etapa, executou inúmeras novas leituras diretamente na 
superfície da Pilha de minério através de irradiações, registrando o ângulo, distância 
horizontal e desníveis. 
Foram, no total, cadastrados por irradiação, mais 201 pontos na superfície 
da Pilha de Minério. Através da FIGURA 11 é possível ver o lado sudoeste da Pilha. 
 
FIGURA 11: Medida com e sem Prisma – 4ª etapa de trabalho 
 
Fonte: Arquivo pessoal 
 
 5ª e 6ª Etapa) Correspondeu ao mesmo processo descrito na segunda e 
terceira, respectivamente, diferindo somente dos referenciais de partida e pontos 
irradiados. No total, foram cadastrados nesta etapa 278 pontos na superfície da 
Pilha de Minério. Através da FIGURA 12 é possível ver o lado nordeste da Pilha. 
 
 
 
37 
FIGURA 12: Medida com e sem Prisma – 5ª e 6ª etapa de trabalho 
 
Fonte: Arquivo pessoal 
 
 7ª Etapa) É equivalente a quarta, diferindo também somente dos 
referenciais de partida e pontos irradiados. No total, foram cadastrados nesta etapa 
98 pontos na superfície da Pilha de Minério. Através da FIGURA 13 é possível ver o 
lado sudeste da Pilha. 
FIGURA 13: Medida com e sem Prisma – 7ª etapa de trabalho 
 
Fonte: Arquivo pessoal 
 
38 
 O tempo necessário para a realização de todas as etapas supracitadas foi 
de 3 horas e 45 minutos, ou seja, aproximadamente 57 (cinquenta e sete) minutos 
por cada instalação. Na tabela a seguir consta a sequência das atividades realizadas 
entre outras informações de relevância. 
 
TABELA 1: Resumo dos dados medidos com Estação Total 
ETAPA 
VÉRTICE TIPO DE LEITURA 
QUANTIDADE 
DE PONTOS 
IRRADIADOS 
RÉ ESTAÇÃO VANTE 
COM PRISMA SEM PRISMA 
[R] [E] [V] 
 
2ª ETAPA P2 P1 P3 X 
230 
3ª ETAPA P2 P1 
SUP. DA PILHA DE 
MINÉRIO 
 X 
4ª ETAPA P1 P3 
SUP. DA PILHA DE 
MINÉRIO 
 X 201 
5ª ETAPA P1 P2 P4 X 
279 
6ª ETAPA P1 P2 
SUP. DA PILHA DE 
MINÉRIO 
 X 
7ª ETAPA P2 P4 
SUP. DA PILHA DE 
MINÉRIO 
 X 98 
► TOTAL DE PONTOS IRRADIADOS ...................................................................................................................................... 808 
Fonte: Elaborado pelo Autor 
 
3.2.2.2 Dados coletados com o auxílio do Laser Scanner 
 
 As atividades também iniciaram e terminaram no dia 29 de maio do ano 
de 2017, e, semelhantemente ao procedimento de campo realizado com o 
equipamento Estação Total, os dados coletados com o auxílio do Laser Scanner 
foram divididos em 9 (sete) etapas, a saber: 
 1ª Etapa) Inspeção visual da área de trabalho, determinação e 
materialização dos vértices de apoio para a instalação do equipamento Laser 
Scanner. Os vértices foram materializados por piquetes de madeira, dispostos 
conforme mostrado na FIGURA 14. 
 
 
 
 
39 
FIGURA 14: Localização dos Piquetes implantados para instalação do Laser Scanner 
 
Fonte: Arquivo pessoal 
 
 
FIGURA 15: Posicionamento do Laser Scanner no vértice de apoio 3 
 
Fonte: Arquivo pessoal 
 
 
 
 
40 
 2ª a 9ª Etapa) Instalação (centragem e nivelamento) do equipamento em 
cada vértice de apoio, realizada por apenas um profissional (Topógrafo), 
dispensando a necessidade de um profissional complementar posicionado em algum 
vértice de (Ré). Após, foi feito o acionamento para o disparo dos feixes de laser na 
face da Pilha de Minério, sendo que o equipamento foi configurado para girar (360º) 
em um intervalo de tempo de 45 (quarenta e cinco) segundos. Em cada instalação e 
acionamento do equipamento milhares pontos foram cadastrados, carregando 
consigo a sua posição. 
 O tempo necessário para a realização de todas as etapas supracitadas 
foi de 45 minutos, ou seja, aproximadamente 5,5 minutos por cada instalação. 
 
TABELA 2: Resumo dos dados medidos com Laser Scanner 
ETAPA 
VÉRTICE TIPO DE LEITURA QUANTIDADE 
DE PONTOS 
IRRADIADOS 
RÉ ESTAÇÃO VANTE 
COM PRISMA SEM PRISMA 
[R] [E] [V] 
 
2ª ETAPA - P1 
SUP. DA PILHA DE 
MINÉRIO 
 X 5.490.000 
3ª ETAPA - P2 
SUP. DA PILHA DE 
MINÉRIO 
 X 5.490.000 
4ª ETAPA - P3 
SUP. DA PILHA DE 
MINÉRIO 
 X 5.490.000 
5ª ETAPA - P4 
SUP. DA PILHA DE 
MINÉRIO 
 X 5.490.000 
6ª ETAPA - P5 
SUP. DA PILHA DE 
MINÉRIO 
 X 5.490.000 
7ª ETAPA - P6 
SUP. DA PILHA DE 
MINÉRIO 
 X 5.490.000 
8ª ETAPA - P7 
SUP. DA PILHA DE 
MINÉRIO 
 X 5.490.000 
9ª ETAPA - P8 
SUP. DA PILHA DE 
MINÉRIO 
 X 5.490.000 
► TOTAL DE PONTOS IRRADIADOS ...................................................................................................................................... 43.920.000 
Fonte: Elaborado pelo Autor 
 
3.2.3 Automatização dos dados 
 Esta etapa consistiu em: 
 Transferência dos dados coletados dos equipamentos para o 
computador; 
 Importação e cálculo nas ferramentas computacionais específicas. 
 
41 
3.2.3.1 Transferência dos Dados coletados para o Computador 
 
 No término dos trabalhos, os dados medidos em campo foram 
transferidos para um computador Desktop, cuja marca e modelo encontra-se listado 
no item 3.1.1, sendo a comunicação entre os mesmos dada por um cabo de 
transferência específico. As informações foram armazenadas em pastas, cada qual 
referente ao seu respectivo equipamento. 
 Cumpre aqui atentar para o tipo de computador a ser empregado na 
realização dos cálculos, pois as informações coletadas pelo Laser Scanner são 
substancialmente densas, o que requer o uso intenso do processador, memória Ram 
e por final, quando da necessidade de visualização das gráfica das informações, da 
placa de vídeo. 
 
3.2.3.2 Importação e cálculo em ferramenta computacional específica 
 
 Os dados armazenados foram importados em softwares específicos, a 
saber: 
 Estação Total: Software TopoGRAPH®, versão 4.01. 
 Riscan-PRO®, versão 1.6.3. 
 
 Uma vez importados, os pontos cadastrados foram processados nos 
softwares listados acima, obtendo-se as coordenadas de cada ponto medido na 
pilha de minério. De posse destas coordenadas (X, Y e Z), gerou-se o Modelo Digital 
do Terreno (MDT), que consiste na representação matemática da superfície 
terrestre. 
 O Modelo Digital do Terreno, elemento desuma importância que atua 
como subsídio para o cálculo de volume da Pilha de Minério, foi gerado empregando 
uma técnica chamada de Triangulação de Delaunay, em homenagem ao 
desenvolvedor, Boris Delaunay. Esta técnica, baseada em equações analíticas e de 
larga utilização, consiste na maximização dos ângulos mínimos de cada triângulo 
formado entre os pontos cadastrados, ou seja, os triângulos formados entre pontos 
 
42 
devem ser o mais próximo possível do equilátero, evitando ao máximo ângulos 
agudos. 
 
FIGURA 16: Triangulação de Delaunay 
 
Fonte: WinkpédiA – Enciclopédia livre 
 
 Não pode existir, no interior de cada círculo que passa pelos três vértices 
de cada triângulo, outro ponto dos milhares que foram cadastrados em campo. A 
FIGURA 16 representa o formato da Triangulação de Delaunay com todas as 
circunferências e seus centros, em vermelho. 
 É importante salientar que, por diversos aspectos, seria humanamente 
inviável realizar a triangulação da quantidade de pontos existente em um trabalho 
como este, portanto, os softwares supramencionados são dotados de algoritmos 
sofisticados responsáveis por realizar esta função, não sendo escopo desta obra o 
detalhamento desta programação. 
 Após a triangulação e o seu tratamento, evitando situações indesejáveis, 
foi possível realizar o cálculo de volumes, interpolação de curvas de nível para 
representação do relevo projetado em vista superior e estudo comparativo entre as 
duas formas de medição, objetivo principal proposto por este trabalho. 
 Foi empregado, no processo de determinação do cálculo de volumes, o 
método da Diferença de Superfícies, que requer o emprego dois Modelos Digitais 
para a cubação. Desta forma, considerando que a própria Pilha de Minério 
corresponde a um dos modelos, foi necessário criar uma superfície de comparação, 
 
43 
denominada de superfície Base, cuja extremidade abrangeu todo o contorno da 
superfície da Pilha. A edição gráfica final das informações foi realizado no software 
AutoCAD Civil 3D®. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
44 
4 RESULTADOS 
 Este capítulo apresenta os resultados obtidos após o processamento dos 
dados coletados em campo. Visando estruturar as informações, divide-se nas 
informações obtidas com o auxílio da Estação Total, Laser Scanner e estudo 
comparativo. 
 
4.1 UTILIZANDO O EQUIPAMENTO ESTAÇÃO TOTAL 
 Após a realização dos cálculos com os dados coletados utilizando a 
Estação Total, foi elaborada uma tabela contendo informações necessárias que 
permitiu, conforme mencionado no capítulo interior, gerar o Modelo Digital do 
Terreno. Em síntese, as informações correspondem as seguintes: ângulo horizontal, 
diferença de nível e altitude. 
 
FIGURA 17: Nuvem de pontos e Triangulação de Delaunay – Estação Total 
 
Fonte: Elaborado pelo Autor 
 
A FIGURA 18 e FIGURA 19, apresentadas abaixo, correspondem ao Mapa de 
elevação e de Declividade, respectivamente, divididos em classes permitindo 
compreender as feições de cada parte da Pilha de Minério. 
 
 
45 
FIGURA 18: Mapa de Elevação – Estação Total 
 
Fonte: Elaborado pelo Autor 
 
 
FIGURA 19: Mapa de Declividade – Estação Total 
 
Fonte: Elaborado pelo Autor 
 
46 
FIGURA 20: Curvas de Nível, Perfil Longitudinal e Transversal – Estação Total 
 
 
Fonte: Elaborado pelo Autor 
 
 
Os eixos apresentados na FIGURA 20, acima, foram estaqueados considerando um 
espaçamento de 10m, sendo que cada eixo possui 90m e se alonga por toda a pilha 
tanto no sentido longitudinal quanto transversal. 
 
FIGURA 21: Superfície de Base e de Comparação – Estação Total 
 
 
Fonte: Elaborado pelo Autor 
 
 
47 
O cálculo de volume realizado considerando os dois Modelos Digitais 
constantes na FIGURA 21 foi de 11.480m³. 
 
4.2 UTILIZANDO O EQUIPAMENTO LASER SCANNER 
 A Figura abaixo corresponde a Nuvem de Pontos proveniente das 
medições realizadas com o Laser Scanner. A densidade de pontos é absolutamente 
superior ao número coletado pela Estação Total, de tal forma que é possível 
identificar, com clareza, as reentrâncias naturais formadas na superfície da Pilha de 
Minério. 
 
FIGURA 22: Nuvem de pontos – Laser Scanner 
Fonte: Elaborado pelo Autor 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
48 
FIGURA 23: Triangulação de Delaunay – Laser Scanner 
Fonte: Elaborado pelo Autor 
 
FIGURA 24: Triangulação de Delaunay – Laser Scanner 
 
Fonte: Elaborado pelo Autor 
 
Os eixos apresentados na FIGURA 24, acima, também foram estaqueados 
considerando um espaçamento de 10m, sendo que cada eixo possui 90m e se 
alonga por toda a pilha tanto no sentido longitudinal quanto transversal. 
 
49 
FIGURA 25: Superfície de Base e de Comparação – Laser Scanner 
Fonte: Elaborado pelo Autor 
 
 
O cálculo de volume realizado considerando os dois Modelos Digitais 
constantes na FIGURA 25 foi de 12.862m³, valor aproximadamente 10% superior ao 
que foi obtido utilizando o equipamento Estação Total. 
 
FIGURA 26: Comparação entre Modelo Digital (LS) e Fotografia – Vista posicionada 
no vértice de apoio P4 
 
Fonte: Elaborado pelo Autor 
 
50 
FIGURA 27: Comparação entre Modelo Digital (LS) e Fotografia – Vista posicionada 
no vértice de apoio P6 
Fonte: Elaborado pelo Autor 
 
FIGURA 28: Comparação entre Modelo Digital (LS) e Fotografia – Vista ampliada 
posicionada no vértice de apoio P6 
Fonte: Elaborado pelo Autor 
 
 
 
51 
FIGURA 29: Comparação entre a nuvem de pontos proveniente da Estação Total e 
do Laser Scanner 
 
Fonte: Elaborado pelo Autor 
 
A quantidade de pontos cadastrados com o auxílio do equipamento Laser 
Scanner é milhares de vezes superior ao cadastrado utilizando a Estação Total, 
podendo ser compreendido e visualizado na FIGURA 29, acima. Essa superioridade 
proporciona uma maior confiabilidade nas medições pois representa com maior 
aderência a realidade das informações. 
 
FIGURA 30: Comparação entre Modelo Digital proveniente da Estação Total e do 
Laser Scanner 
Fonte: Elaborado pelo Autor 
 
 
52 
5 CONCLUSÃO 
 Este trabalho apresentou um estudo comparativo de cálculo de volumes 
de uma Pilha de Minério, realizado empregando dados coletados pelo equipamento 
Laser Scanner Terrestre Fixo, tomando como referência o equipamento Estação 
Total, e permitiu concluir que: 
a) As medições realizadas empregando o equipamento Laser Scanner 
permitiu mapear a área desejada com um número extraordinário de 
pontos, o que proporcionou uma maior representatividade das 
feições da Pilha de Minério quando comparado ao processo 
convencional utilizando a Estação Total. A FIGURA 29 e FIGURA 30 
explicita esta situação; 
b) A maior densidade de pontos proporcionou maior acurácia das 
informações em virtude da possibilidade de realizar medições em 
praticamente todas as feições da Pilha de Minério, trazendo maior 
confiabilidade na mensuração do volume encontrado para a mesma. 
A FIGURA 28 representou com clareza esta situação; 
c) Ficou evidente que o tempo necessário para a realização dos 
trabalhos utilizando o Laser Sanner é consideravelmente inferior ao 
processo clássico já descrito, sendo esta diferença de 3 (três) horas 
para menos. Em termos percentuais, obteve-se uma produtividade 
superior a 80%; 
d) Embora a utilização da Estação Total para este fim ainda ocorra em 
larga escala, quando da utilização da mesma, por questões de 
segurança do trabalhador, têm que ser capaz de realizar leituras 
sem a utilização do prisma. Em qualquer circunstância, a utilização 
do Laser Scanner dispensa a utilização de acessórios do tipo; 
e) A definição da superfície de Base para servir de comparativo para o 
Modelo Digital da Pilha é crucial, pois se definido de forma errônea 
poderá mascarar o resultado do seu volume. Para tanto, é altamente 
recomendável que se faça um mapeamento no localantes da 
deposição da Pilha. Estas informações serão adicionadas aos 
 
53 
cálculos subsequentes à medida em que o volume for sendo 
subtraído; 
f) Ainda que o custo para aquisição do equipamento Laser Scanner 
seja superior ao de uma Estação Total, é prudente ponderar sobre 
as diferenças encontradas entre ambos os métodos. Conforme 
valores apresentados, a diferença percentual foi de 
aproximadamente 10% para menos, o que corresponde a 1.373m³ 
de minério, que, se aplicado sobre este volume os índices atuais 
para o custo da tonelada do minério, esta diferença volumétrica pode 
custar, ao final de um ano e para várias Pilhas, milhares de dólares. 
Cabe ressaltar, que se a Pilha não for exaurida em apenas uma 
etapa, cada medição subsequente será passível de diferenças 
semelhantes a esta, o que pode agravar financeiramente, e torna 
mais do que benefício a aquisição de um equipamento mais 
sofisticado. 
 Caso um equipamento do tipo Laser Scanner seja danificado, ou até 
mesmo enviado para uma manutenção preventiva, as diferenças encontradas no 
processo comparativo das medições, permite, com clareza, tornar previsível o 
percentual de correção quando da utilização de equipamentos clássicos de medição. 
 Em todo modo, sugere-se que seja realizado comparativos a este, tomado 
como referencial Estações Totais servo-motoras (robóticas), haja visto que permitem 
aumentar significativamente a densidade de pontos a cadastrar, e o custo para a sua 
aquisição corresponde a um valor intermediário entre as Estações convencionais e o 
Laser Scanner Terrestre Fixo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
54 
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55 
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<http://www.ofitexto.com.br/geomorfologia-conceitos-e-tecnologias-atuais-ebook/p>. 
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McCORMAC, Jack C. Topografia. 5. ed. Rio de Janeiros: LTC, 2015 
 
 
MULLER FILHO, Alexandre Victor. Captura da realidade por Laser Scanner e 
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Disponível em: < https://repositorio.ufsc.br/xmlui/handle/123456789/157217> Acesso 
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PASTANA, Carlos Eduardo Troccoli. Topografia I e II: anotações de aula. 2. ed. 
Marilia, Universidade de MARILIA - UNIMAR, 2010. 
 
RENSLOW, M. S. Manual of Airborne Topographic LiDAR, American Society for 
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RODRIGUES, A. C. Manutenção Física dos Marcos do SGB. IBGE, Rio de 
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56 
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Processamento SIRGAS – IBGE. II Simpósio Brasileiro de Ciências Geodésicas e 
Tecnologias da Geoinformação, Recife, PE, 2008. Disponível em: 
<http://www.artigos.ibge.gov.br/artigos-home/geodesia/2008-2005>. Acesso em: 15 
nov. 2016. 
 
SILVA, Irineu; SEGANTINE, Paulo Cesar Lima. Topografia para engenharia: teoria 
e prática de geomática. 1. Rio de Janeiro: Elsevier, 2015. 
 
TULER, Marcelo; SARAIVA, Sergio. Fundamentos de Topografia. Porto Alegre: 
bookman,2014. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
57 
ANEXO A – ENCAMINHAMENTO DO TRABALHO DE CONCLUSÃO DE 
CURSO 
 
Nome do aluno: Antônio da Silva Costa CPD: 013909 
 
Professor Orientador: David Gurion Tiago 
 
Título do TCC: ANALISE DA QUALIDADE DE MEDIDAS VOLUMÉTRICAS 
REALIZADAS COM LASER SCANNER TERRESTRE FIXO 
 
 
 À Coordenação do Curso de Engenharia Civil 
 
 Tendo acompanhado a elaboração e examinado a versão final do 
Trabalho de Conclusão de Curso do aluno acima indicado, considero satisfatório 
o seu resultado e recomendo o seu encaminhamento para a banca 
examinadora. 
 
 
Atenciosamente, 
 
 
__________________________________________ 
Assinatura do Professor Orientador 
 
 
São Luís _______ de _______________ de 2017. 
 
58 
ANEXO B – DECLARAÇÃO DE ORIGINALIDADE E RESPONSABILIDADE 
PELO CONTEÚDO DO TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO 
 
Nome do aluno: Antônio da Silva Costa CPD: 013909 
 
Professor Orientador: David Gurion Tiago 
 
Título do TCC: ANALISE DA QUALIDADE DE MEDIDAS VOLUMÉTRICAS 
REALIZADAS COM LASER SCANNERTERRESTRE FIXO 
 
 
 À Coordenação do Curso de Engenharia Civil 
 
 Declaro que o trabalho de conclusão de curso por mim entregue à 
Coordenadoria do Curso de Engenharia Civil, com o título acima descrito, é 
original, responsabilizando-me completamente civil e criminalmente pelo seu 
conteúdo. 
 
 
Atenciosamente, 
 
 
__________________________________________ 
Assinatura do Aluno 
 
 
São Luís _______ de _______________ de 2017. 
 
 
59 
ANEXO C – APROVAÇÃO DO PROJETO DE TRABALHO DE CONCLUSÃO 
DE CURSO PELO PROFESSOR ORIENTADOR 
 
Nome do aluno: Antônio da Silva Costa CPD: 013909 
 
Professor Orientador: David Gurion Tiago 
 
Título do TCC: ANALISE DA QUALIDADE DE MEDIDAS VOLUMÉTRICAS 
REALIZADAS COM LASER SCANNER TERRESTRE FIXO 
 
 
 À Coordenação do Curso de Engenharia Civil 
 
 Tendo acompanhado a elaboração e examinado a versão final do 
Projeto de Trabalho de Conclusão de Curso do aluno acima indicado, considero-
o satisfatório e recomendo a marcação de sua defesa. 
 
 
 
Atenciosamente, 
 
 
__________________________________________ 
Assinatura do Professor Orientador 
 
 
São Luís _______ de _______________ de 2017.