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1 INTRODUÇÃO Topografia: Palavra derivada do grego “TOPOS” significa lugar e “GRAPHEM” descrever. CONCEITO É a ciência aplicada que estuda o desenvolvimento de métodos e formulas utilizados na representação de pequenos porções da superfície da Terra. OBJEITVO DA TOPOGRAFIA Representar graficamente, através de projeção ortogonal cotada, uma porção limitada da superfície terrestre. FINALIDADE DA TOPOGRAFIA Apoiar as demais áreas da engenharia e outras, durante o desenvolvimento de projetos afins, visando, principalmente, a redução dos custos. IMPORTÂNCIA DA TOPOGRAFIA A topografia está ligada como ciência de apoio a praticamente todas as áreas técnicas, podendo ser utilizada nos ramos de engenharia civil, executando o levantamento da área, para futuros projetos nos trabalhos de terraplenagem (nivelamento e sistematização), locação de obras e outros. Na parte de estradas a topografia tem um papel fundamental , sendo utilizada desde a fase do anti-projeto, passando pelo levantamento do perfil, desenho e implantação do greide, pois ela está inclusa em praticamente todas as áreas técnicas, sendo utilizada por estas, não como um fim, mas como um meio que facilitará os trabalhos. EVOLUÇÃO DA TOPOGRAFIA A topografia surgiu em épocas muito remotas, onde o homem sentiu a necessidade de posse, de delimitar a sua área evitando invasões e conflitos, com isso surgiu a topografia, e com o avanço da matemática esta passou a ser encarada como uma verdadeira ciência, baseada em métodos e fórmulas e não em avaliações empíricas (palpites). Com o avanço da tecnologia (mecânica, eletrônica e informática), a topografia deu um salto rumo ao futuro, tornando-se uma ciência de alta confiabilidade, amparada por equipamentos eletrônicos e informatizados, tornando-se assim uma ciência de grande utilidade para o desenvolvimento mundial. LIMITE DA TOPOGRAFIA Na topografia, para as representações e cálculos, supõe-se a Terra como sendo plana, quando, na realidade, esta é um elipsóide de revolução, achatado. Esse elipsoide, na maioria dos casos, pode ser interpretado como uma esfera. Pode-se afirmar que, quando as distâncias forem muito pequenas, seus valores medidos sobre a superfície esférica, resultarão sensivelmente iguais àqueles medidos sobre um plano, É necessário, porém, que se fixem os limites para que isso aconteça. Acima desses limites, o erro será exagerado, e os métodos topográficos deverão ser substituídos pelos geodésicos, pois estes já levam em consideração a curvatura da Terra. Segundo alguns especialistas o limite para se considerar uma superfície terrestre como plana é um raio de aproximadamente 30 km. Ainda assim, trata-se de um limite para um trabalho de grande precisão. 2 DIVISÃO DA TOPOGRAFIA A topografia divide-se em: Topometria, Topologia, Taqueometria e Fotogrametria. TOPOMETRIA: Baseia-se na Geometria Aplicativa e divide-se em Planimetria e Altimetria. Planimetria: Preocupa-se em obter grandezas lineares e angulares num plano horizontal. Altimetria: Preocupa-se em obter medidas lineares e angulares na vertical e em planos que contem a vertical do lugar. TOPOLOGIA: Baseia-se na Geometria e desenvolve processos auxiliares para a Topometria, tendo por objetivo as formas exteriores da superfície terrestre e das leis a que deve obedecer seu modelado. Sua principal aplicação está na representação cartográfica do terreno pelas curvas de nível. TAQUEOMETRIA: Possibilita, através da resolução de triângulos retângulos, medições verticais em regiões montanhosas, medições indiretas e diferenças de nível, dando origem as chamadas plantas planialtimétricas. FOTOGRAMETRIA: Permite avaliações tanto através de Fotogrametria terrestre como através de Aerofotogrametria. Constitui atualmente o principal método para representar a área e o relevo do terreno, principalmente de grandes extensões. DIFERENÇA ENTRE TOPOGRAFIA E GEODÉSIA A topografia é muitas vezes confundida com a Geodésia, pois se utilizam dos mesmos equipamentos e praticamente dos mesmos métodos para o mapeamento da superfície terrestre. Porém enquanto a TOPOGRAFIA tem por finalidade mapear uma pequena porção daquela superfície (área de raio até 30 km), a Geodésia tem por finalidade mapear grandes porções desta mesma superfície, levando em consideração as deformações devido a sua esfericidade. 3 COMPARACAO TOPOGRAFIA GEODESIA UNIDADES DE MEDIDAS As grandezas mais freqüentes na Topografia são distâncias e ângulos; além destas aparecem áreas e volumes. Para distâncias, a unidade universalmente empregada é o metro com seus submúltiplos: decímetro, centímetro e milímetro. Excepcionalmente pode-se empregar o quilômetro, porém, raramente, pois a Topografia não se destina a grandes distâncias; além destas medidas podemos encontrar também algumas medidas antigas, tais como: polegada (pol), braça (bç), palmo (pm), pé, corda (cd), etc, e ainda algumas medidas oficiais de outros países, como: a milha (mh) e a jarda (jd). Para a expressão de áreas, usa-se o metro quadrado, salvo em propriedades de zonas rurais, que tem como medidas oficiais empregada pelo governo o hectare (ha), are (a), centiare (ca), porém é comum a utilização de medidas antigas como o alqueire (alq) a Quarta (qt) e o litro (l) e linhas (lh). UNIDADES LINEARES: São aquelas utilizadas para representar uma distância, um comprimento ou ainda um espaço percorrido. Para representar estas grandezas temos o Sistema Métrico Decimal. km hm dam m dm cm mm UNIDADES LINEARES ANTIGAS VALORES COMPARATIVOS 1 pol = 2.54 cm 1 bç = 2.20 m 1 pm = 22 cm cd = 33 m UNIDADES LINEARES UTILIZADA EM OUTROS PAÍSES VALORES COMPARATIVOS mh = 1760 jd jd = 0,9144 m TOPOGRAFIA GEODÉSIA Extensões limitadas Grandes extensões Não leva em consideração a curvatura da Terra Leva em consideração a curvatura da Terra Planta ou desenho topográfico Carta topográfica ou Mapa 4 TRANFORMAÇÃO DE UNIDADES Medidas lineares: Uma unidade de medida linear pode ser transformada em outra unidade de medida linear. Exemplo: km hm dam m dm cm mm 1, 1 0, 1 0 0, 1, 0 0 0, 1 0, 1 0, 0 1 0, 0 0 1 Podemos também utilizar a regra de três simples. Exemplo: 1 m ______100 cm 5 m ______ X cm X =500 cm EXERCÍCIO 01 Faça as transformações das unidades de medidas lineares de acordo com o solicitado. Primeiramente use a tabela de valores decimal e posteriormente aplique a regra de três para transformar os mesmos valores. a) 5 m para dm e) 110 jd para m i) 5,32 hm para km b) 500 dm para pol f) 25 dm para hm J) 2345,4 km para mm c) 300 dm para cm g) 1,6 m para dm d) 98 cm para mm h) 12,8 dam para km UNIDADES DE ÁREAS OU SUPERFÍÇIE: São aquelas utilizadas para representar a dimensão de uma superfície, sendo esta um lote rural, urbano ou até mesmo o piso de uma residência ou empreendimento. Para representar estas grandezas também utilizamos o Sistema Métrico Decimal, porém por representar superfície as unidades são elevadas ao quadrado. Km 2 hm 2 dam 2 m 2 dm 2 cm 2 mm 2 1 m 1 m 2 1 m5 UNIDADE OFICIAL DO GOVERNO hectare (ha) = 100 a are (a) = 100 ca centiare (ca) = 1 m 2 UNIDADES ANTIGAS DE SUPERFÍCIE VALORES COMPATIVOS alqueire (alq) = 4 qt quarta (qt) = 20 litros litro ( l ) = 605 m 2 linha ( lh ) = 3025 m 2 ou 5 litros Transformação de unidades de medidas de superfície: as unidades de medidas de superfície também podem ser transformadas em outras unidades de medida de superfície. Exemplo: Km 2 hm 2 dam 2 m 2 dm 2 cm 2 mm 2 1, 00, 1 00 00, 1 00 00 00, 1 0, 01 0, 00 01 0, 00 00 01 Transformação de unidades antigas. Transformar 799810 m 2 para alqueires quartas e litros. 1 alq _____48400 m 2 X alq _____799810 m 2 X = 16.525 alq. 1 alq __________4 qt 0.525 alq _______ X qt X = 2.1 qt 1 qt ________ 20 lit. 0.1 qt _______ X lit. X = 2 lit. EXERCÍCIO 02 Faça as transformações de acordo com o solicitado a) 200 ha para m2 b) 9546 ca para a 6 c) 21 lh para m2 i) 10625 m² para litros d) 58,5 lh para alq. qt. litros e m2 j) 266605 m² lh e) 45 ha 78 a 98 ca para m2 f) 296450 m2 para lh g) 1 ha para lh h) 1 alq para ha UNIDADES DE VOLUME: Volume é o espaço ocupado por um corpo. A unidade de medida utilizada é o m 3 com seus múltiplos e submúltiplos. Km 3 hm 3 dam 3 m 3 dm 3 cm 3 mm 3 km 3 hm 3 dam 3 m 3 dm 3 cm 3 mm 3 1, 000, 1 000 000, 1 000 000 000, 1 0, 001 0, 000 001 0, 000 000 001 MEDIDAS DE CAPACIDADE A unidade fundamental das medidas de capacidade é o litro, com seus múltiplos e submúltiplos. kl hl dal l dl cl ml 1 m 3 7 kl hl dal l dl cl ml 1, 0, 1 0 0, 1 0 0 0, 1 0, 1 0, 0 1 0, 0 0 1 UNIDADES ANGULARES Para ângulos, a Topografia emprega os graus sexagesimais, os grados centesimais, os radianos e ainda os milésimos, geralmente utilizado no meio militar. O grau sexagesimal: é 1/360 da circunferência, sendo cada grau dividido em 60 min e cada minuto em 60 s. O grado centesimal: é 1/400 da circunferência. Esta unidade é bem mais prática para uso, pois sendo decimal, não exige os cansativos trabalhos de transformação que o grau sexagesimal implica. Radiano: chama-se radiano ao ângulo que subtende um arco de comprimento igual ao raio da circunferência. TRANSFORMAÇÃO DE UNIDADE ANGULAR 0π rad = 2π 0 g = 400 gd 0°=360° 2 3 300 gd 270° 90° 100 g d 2 180° 200 gd π 8 OPERAÇÕES COM GRAUS SEXAGESIMAIS Para proceder a soma, subtração, multiplicação ou divisão de graus sexagesimais podemos utilizar dois princípios: calcular de forma manuscrita ou de forma eletrônica com uso de calculadora científica, lembrando que para desenvolvimento de qualquer uma das operações ou transformação dessas unidades em outra unidade é necessário antes converte- los para o sistema decimal. A esta operação chamamos decimalização. A decimalização só será executada nos minutos e segundos, sendo desnecessário no grau inteiro. Exemplo: Soma 10° + 20° = 10°15’ + 20°25” = 10°15’12” + 20°25’12” = 10°45’15” + 20°30’30” = 10°45’45” + 20°30’45” = Subtração 20° - 10° = 20°45’ - 10°35’ = 20°45’12” - 10°35’10” 20° - 10°45’ = 20° - 10°45’12” = Multiplicação Obs. O grau sexagesimal só será multiplicado ou dividido por um número decimal. 10° x 2 = 10°45’ x 2 = 10°45’12” x 2 = Divisão 10° ÷ 2 = 10°30’ ÷ 2 = 10°30’12” ÷ 2 = Decimalização 10°45’12” 1’ ________ 60” X’________12” X = 0,2’ 45’ + 0,2’ = 45,02’ 1°________60’ Xº________ 45,02’ X = 0,753333...° 10° + 0,753333...° = 10,75333...° 9 EXERCÍCIOS 03 Desenvolva as seguintes operações com graus sexagesimais. a) 30°00’00” + 40°55’17” = i) 110°24’18” ÷ 2 = b) 60°45’00” + 80°25’52” = j) 80°40’12” ÷ 2 = c) 70°45’12” - 10°00’00” = d)120°00’12” - 80°41’19” = e) 230°00’00” - 80°41’19” = f) 210°15’12” x 2 = g) 68°55’28” x 5 = h) 210°30’12” ÷ 2 = TRANSORMAÇÃO DE UNIDADES ANGULARES. - Grados para graus - Radianos para graus 10 AVALIAÇÃO DE DISTÂNCIAS E CÁLCULO ANGULAR Lei do Seno Lei do Cosseno EXERCÍCIO 04 Aplicando as Leis do Seno e Co-seno desenvolva os cálculos de acordo com o solicitado a Sen = c Sen b Sen α γ β c b a Coscbcba 2222 Coscacab 2222 Cosababc 2222 α γ β c b a Lembrando que, tanto a Lei do Seno quanto a Lei do Co-Seno são aplicadas para cálculo de distâncias e ângulos. α = 60°00’00” γ β 9 m 8 m X m Qual a dimensão de X em metros. Qual a dimensão de β em graus minutos e segundos.. 11 AVALIAÇÃO DE SUPERFÍCIE Figuras geométricas planas Polígonos regulares Um polígono é regular quando todos os seus lados e todos os seus ângulos são congruentes. triângulo eqüilátero quadrado pentágono hexágono Polígonos irregulares Temos vários processos para calcular uma superfície, entre eles podemos citar os processos gráfico, trigonométrico, analítico e mecânico. Inicialmente trabalharemos apenas com os processos gráfico e trigonométrico Processo gráfico ou geométrico Consiste em dividir a área total em figuras geométricas (triângulos, retângulos, trapézios, etc.), fazer o cálculo das áreas dessas figuras e posteriormente o cálculo da área total. É um processo que não confere grande precisão devido aos erros gráficos decorrentes da α = 50°45’00” γ β Y m 9 m 8 m Qual a dimensão de Y em metros. Qual a dimensão de γ em graus minutos e segundos. 12 medição na própria planta e da escala do desenho, além das aproximações a que se recorre para transformar trechos curvos em segmentos de reta. Processo trigonométrico Consiste em medir no terreno, com auxilio de teodolito trena e baliza, os lados e os ângulos de um polígono triangular. Para o cálculo da superfície aplicamos fórmula da trigonometria. Processo numérico ou aritmético Este processo é aplicável apenas em figuras triangulares, bastando para isto apenas a aquisição, em campo, das medidas lineares da figura geométrica. S1=ABC 2 1 1 hAC S S2=ACD 2 2 2 hAC S ST=S1+S2 A D C B S2 S1 β θ α 2 senba S I 2 `] sencaS II 2 ]] sencbS III c b a C B A c S b a 2P = Perímetro P = Semi-Perímetro 2 cba P cPbPaPPS 13 Processo mecânico Consiste na avaliação de superfícies utilizando um instrumento mecânicochamado Planímetro. Pode ser empregado para qualquer forma de figura. Sua aplicação é em áreas extra ou inter-poligonais e na avaliação rápida de superfícies para efeito de estudos e conferência. Processo analítico Consiste em avaliar a superfície de um polígono em função das coordenadas retangulares de seus vértices – (este método será visto após estudarmos transformação de coordenadas polares em plano retangulares). EXERCÍCIO 05 Calcule a área das figuras a seguir. 8 m 9 m 9 m 15 m 12 m 12 m 18 m 12 m 9 m 11 m 12 m 14 m R = 10 m R 14 EQUIPAMENTOS TOPOGRÁFICOS E EQUIPAMENTOS AUXILIARES DA TOPOGRAFIA. GPS: Sistema de Posicionamento Global Teodolitos: aparelho topográfico destinado fundamentalmente a medir ângulos horizontais, porém pode também obter distâncias horizontais e verticais por taqueometria. Temos diversos tipos de teodolitos, indo das modernas estações totais, passando pelos aparelhos de leitura óptica, até os aparelhos de escala de coincidência, já praticamente em desuso. Constituição dos Teodolitos Os teodolitos são constituídos de partes principais e acessórios. As partes principais são comuns a todos os teodolitos, qualquer que seja o seu tipo. Os acessórios podem variar conforme fabricação. Partes principais Circulo graduados Alidade Luneta Eixos Acessórios Parafusos calantes ou niveladores. Parafusos de fixação e de aproximação do movimento geral (parafuso do geral e chamada do geral). Tripé 15 Nônios ou verniers. Parafusos de fixação e de aproximação da luneta. Parafusos ou anéis de focalização da objetiva e da ocular. Níveis de bolha. Fio de prumo (prumo mecânico) e prumo ótico. Parafusos de fixação e de aproximação do movimento particular (parafuso do particular e chamada do particular). Bússola e declinatório. Precisão do aparelho: é a menor unidade de leitura que este pode fazer. Níveis de Engenharia: aparelho destinado a obter a diferença de níveis entre dois ou mais pontos. Na categoria dos níveis podemos citar os níveis automáticos, os níveis digitais e os níveis laser. Balizas: são peças de metal, com 2 m de altura, pintada a cada 50 cm, em duas cores contrastantes, geralmente vermelho e branco e tendo na extremidade inferior um ponteiro 16 de ferro, para facilitar sua fixação no terreno. Trena e Cabo de Medição: são fitas graduadas em centímetros, seus comprimentos variam de 10,00 m a 100,00 m Mira ou Régua Estadimétrica: peça variando de 3 a 4 metros de altura, graduada de centímetro em centímetro. 17 Caderneta de Campo: destinado a coleta de dados em campo; podendo ser uma ficha de papel ou a caderneta eletrônica da Estação Total. ORIENTAÇÃO PARA TRABALHOS TOPOGRÁFICOS Os trabalhos de topografia começam no escritório, portanto antes da saída para o campo deve-se verificar o material necessário para a execução do mesmo, ressaltando que em geral os trabalhos obedecem a seguinte seqüência: planejamento, medições de campo, processamento dos dados, desenho da planta. Planejamento do Levantamento (dados planimétricos) a) Percorrer a área a levantar; b) Definir o tipo, o grau de precisão e os métodos conforme possibilidades (complexidade do terreno, recursos) e finalidade da planta topográfica; c) Identificar os pontos topográficos e alinhamentos que permitam determinar os limites do terreno, a forma, o relevo e a estrutura geométrica de apoio ao levantamento (poligonal ou triângulos) e detalhes de interesse (edificações, vegetação, águas...). d) Desenhar o croqui do terreno com os principais pontos topográficos a levantar e seu entorno. Medições em campo (exemplo para um levantamento topográfico regular) a) Para o levantamento planimétrico: • equipamentos e acessórios mínimos necessários: teodolito, trena, baliza, piquetes, estacas, marreta, caderneta de campo e bússola; • medições necessárias: ângulos e distâncias horizontais relativas a poligonal de apoio e a todos os elementos necessários para descrever as dimensões, forma e posição relativa do terreno em relação ao entorno. Exemplo para o método da poligonal fechada: define-se uma poligonal de apoio ao levantamento através da locação dos vértices sobre o terreno a levantar; define-se a ordem de caminhamento do levantamento através da numeração dos vértices (de 1 a n). Cada vértice da poligonal é uma estação topográfica ocupada sucessivamente para fazer as medições referentes a poligonal (ângulos internos e distâncias dos alinhamentos) e eferentes aos pontos de amarração do entorno de cada estação (uma distância e um ângulo para cada ponto a levantar). Deve-se medir em campo também o azimute de um dos vértices da poligonal (se for com bússola, 3 leituras independentes e usa-se o valor médio). Processamento dos dados: obtenção das coordenadas polares e transformação destas em coordenadas plano-retangulares. Desenho em planta: è a representação gráfica dos elementos planimétricos (lembrando que ainda temos os elementos altimétricos que serão vistos posteriormente). 18 NORTE Tipos de norte Norte geográfico ou verdadeiro: é aquele indicado por qualquer meridiano geográfico, ou seja, na direção do eixo de rotação da Terra. Norte magnético: é a direção do pólo magnético é indicado pela agulha imantada de uma bússola. Norte verdadeiro. Eixo imaginário da Terra. Norte Magnético. Região do pólo. 19 Norte de quadrícula: é aquele representado nas cartas topográficas, no sentido norte sul. DADOS COLHIDOS EM CAMPO Azimute. Rumo: Ângulo horizontal: é a abertura do vértice de alinhamentos formados por 3 pontos, podendo ser a direita ou a esquerda. Ângulo vertical: é o ângulo formado entre o zênite e a inclinação da luneta. Dados da mira: fio superior, fio inferior e fio médio. Distância entre os pontos da poligonal e distância entre os pontos da poligonal e irradiações, caso haja. EXERCÍCIOS 06 Desenvolva uma pesquisa sobre o conceito, tipos e aplicação de rumos e azimutes. TRANSFORMAÇÃO DE RUMOS EM AZIMUTES E AZIMUTES EM RUMOS Norte de Quadrícula 1 O Quad 0° a 90° E W S N 2 O Quad 90°a 180° 3 O Quad 180° a 270° 4 O Quad 270°a 360° 20 EXERCÍCIOS 07 Transforme os seguintes rumos em azimutes e azimutes em rumos de acordo com os dados apresentados a seguir. a) 40°55’17” NE b) 40°55’17” SE c) 40°55’17” SW d) 40°55’17” NW e) 80°45’57” SE f) 140°50’17” g) 310°15’19” h) 180°35’57” i) 340°15’17” j) 0°53’12” EXERCÍCIO 08 Represente graficamente os rumos e azimutes da rota estabelecida na tabela a seguir. Pontos Rumos Azimutes pt 01 p/ pt 02 40°55’17” pt 02 p/ pt 03 30°45’57” pt 03 p/ pt 04 130°25’17” pt 04 p/ pt 05 100°52’17” pt 05 p/ pt 06 20°15’17” pt 06 p/ pt 07 148°25’36” pt 07 p/ pt 08 190°11’15” pt 08 p/pt 09 230°51’12” pt 09 p/ pt 10 297°10’26” pt 10 p/ pt 11 140°50’11” 21 P L A N I M E T R IA Levantamento Planimétrico Tem por finalidade obter dados planimétricos (ângulos e distâncias horizontais), relativos a topografia do terreno, ou seja, consiste em colher todos os elementos naturais e artificiais existentes sobre um determinado terreno a fim representa-los fielmente no papel em escala reduzida. Neste tipo de levantamento não se leva em conta o relevo do terreno, mas sim a projeção desses elementos num plano horizontal de referência. ERROS COMETIDOS COM USO DO MATERIAL Erros cometidos com uso da baliza. Baliza inclinada: é a colocação da baliza de forma desaprumada, o que influenciará na medida aumentando-a ou diminuindo-a de acordo com o lado que a baliza esteja inclinada. Baliza desalinhada: é a colocação da baliza fora do alinhamento dos dois pontos cuja distância está sendo medida. Erros cometidos com uso da trena. Catenária: é a curvatura natural formada pela trena quando esta é esticada para medir uma distância. 22 Leitura da trena: interpretação errada do valor medido. Falta de Horizontalidade da trena Quantidade de trenadas: Esse erro é comum, principalmente na medida de grandes distâncias. Desalinhamento das trenadas Erros cometidos com uso do aparelho (teodolito) Leitura de mira: fio superior, inferior ou médio lidos incorretamente. Leitura do aparelho: ângulos horizontais ou verticais lidos incorretamente. Acidentes naturais e artificiais Os acidentes naturais são aqueles pertencentes a natureza, tais como vegetação, cursos d’água, morros, etc. Os acidentes artificiais são aqueles provocados pela ação do homem, tais como pontes, edificações, cercas, currais, estrada, rede elétrica, etc. Tipos de levantamento planimétrico. Somente com medidas lineares (trilateração) Levantamento por irradiações Levantamento por caminhamento/caminhamento com irradiações. LEVANTAMENTO SOMENTE COM MEDIDAS LINEARES (trilateração) Para proceder a um levantamento somente com medidas lineares, abordaremos o conceito de triangulação para a montagem da rede de linhas onde serão amarrados os detalhes. Em seguida usaremos os métodos de amarração destes detalhes nas linhas que estão sendo medidas e finalmente o processo de anotação na caderneta de campo. Sabe-se que o triângulo é uma figura geométrica que se torna totalmente determinada quando se conhecem seus três lados; não há necessidade de conhecer os ângulos. Por essa razão, nos levantaremos exclusivamente com medidas lineares, os triângulos constituirão a armação do levantamento. Assim, dentro da gleba que se pretende levantar, escolhem-se pontos que formem, entre eles, triângulos encostados uns aos outros, de modo a abranger toda a região; porém, para atender à necessidade de exatidão, torna-se necessário que tenhamos triângulos principais cobrindo toda a área e, a seguir, triângulos secundários subdividindo os principais, para permitir a amarração dos detalhes. Para esclarecer, vamos imaginar uma certa gleba de terra e indicar na figura 1 a solução da disposição dos triângulos e, na figura 2 a solução errada. A diferença está no seguinte: a) na figura 1, houve preocupação em estabelecer dois triângulos principais (AIH e AIJ), e todos os outros triângulos são secundários: b) na figura 2, não existem triângulos principais, sendo todos secundários; neste caso, haverá acumulação de erro; os erros irão passando e somando-se de um a para outro triângulo, sendo, portanto muito maior a possibilidade de deformação. 23 A formação dos triângulos secundários e menores (ADC, ACH, DCE, CFH, CEF, DEJ, EIJ, EFI e ADB) é necessário para que se possa atingir, com a triangulação, todos os detalhes que se queira levantar. A C F E I J H D B FIGURA 1 24 EXERCÍCIO 09 Atividade de trilateração. FECHAMENTO ANGULAR DE UM POLÍGONO θ α β Σ angular do triângulo α+β+θ = 180°00’00” A C F E I J H D B FIGURA 2 25 EXERCÍCIO 10 Calcule o somatório angular dos seguintes polígonos. FIGURA ANG. INTERNO ANG. EXTERNO 4 lados 7 lados 9 lados 19 lados 29 lados 36 lados 47 lados 57 lados 61 lados 67 lados COMPENSAÇÃO ANGULAR Como podemos perceber, matematicamente todo polígono tem um fechamento angular específico, tanto para os ângulos internos como para os ângulos externos, mas e quando o fechamento angular não é preciso. Nesse caso utilizamos o recurso da compensação. EXERCÍCIO 11 DESENVOLVIMENTO DE ATIVIDADE. (medição angular com transferidor) θ α β Σ angular do quadrilátero α+β+θ = 180°00’00” κ+Δ+λ = 180°00’00” Σ ang quadrilátero = 360°00’00” λ Δ κ 26 LEVANTAMENTO POR IRRADIAÇÃO É um método de levantamento empregado para pequenas áreas e relativamente planas. É também chamado método das coordenadas polares, tem sua maior aplicação como auxiliar dos levantamentos por caminhamento. É um método simples, de precisão relativamente boa, mas considerando que não permite controle dos erros que possam ocorrer, fica na dependência da experiência e cuidados do operador. O método consiste em se escolher um ponto de situação dominante, de onde se avistam todos os pontos que melhor definem as linhas de divisa ou detalhes de interesse e a partir deste medem-se 2 lados e o ângulo por eles compreendido, pois o método baseia-se na decomposição da área em triângulos. LEVANTAMENTO POR CAMINHAMENTO / CAMINHAMENTO COM IRRADIAÇÕES. É o levantamento planimétrico mais utilizado na prática, principalmente para áreas relativamente grandes e acidentadas, Neste caso, para representar a planimetria de uma área, o operador deve caminhar sobre as linhas das divisas, instalando o aparelho nos pontos que melhor definem os detalhes planimétricos, para medir as distâncias e os ângulos formados pelas linhas de divisa. É um método trabalhoso, mas muito bom quanto à precisão. Na prática, quando as divisas são formadas por rios, cercas ou estradas, efetua-se o levantamento por caminhamento de uma poligonal de base que mais se aproxime das linhas de divisa. Amarram-se a essa poligonal de base por irradiação, intersecção ou outro 5 6 5 4 3 2 1 4 0 6 5 4 3 2 1 0 3 2 1 0 7 10 8 9 NM NM NM 27 processo geométrico qualquer, as linhas que definem o perímetro. Acidentes ou detalhes no interior da área podem ser amarrados à poligonal de base ou através de poligonais abertas que partem da poligonal de base (amarração de poligonal). ÂNGULOS INTERNOS ÂNGULOS EXTERN0S POLIGONAL BASE COM IRRADIAÇÕES 4 5 6 3 2 1 0 5 2 0 1 6 5 4 3 1 4 3 2 0 4a 0b 0a 6a 6 1c 1b 1a 2a 28 ORIENTAÇÃO TOPOGRÁFICA CÁLCULO DO AZIMUTE EM FUNÇÃO DO ÂNGULO HORIZONTAL Az = Az ant + Â H comp + ou – 180º ou – 540º OBS.: Sempre que Az ant + Â H comp 180º soma-se 180º Sempre que Az ant + Â H comp 180º subtrai-se 180º Sempre que Az ant + Â H comp 540º subtrai-se 540º SISTEMAS DE COORDENADAS Plano Cartesiano É a impressão sobre um plano, de dois eixos numéricos que se cortam em umdeterminado ponto, formando entre si uma perpendicular. O Ponto 0 (zero), onde os eixos se cortam é a origem dos dois eixos numéricos. O eixo horizontal está orientado no sentido positivo, da maneira habitual, ou seja, da esquerda para a direita e é chamado de eixo das abscissas ou eixo X. O eixo vertical está orientado no sentido positivo, de baixo para cima e é chamado de eixo das ordenadas ou eixo Y. Coordenadas polares Este sistema compreende o azimute e a distância entre dois pontos. Coordenadas Plano Retangulares Consiste em projetar os pontos de determinada reta sobre dois eixos perpendiculares entre si (Plano Cartesiano). Neste sistema os pontos A e B são referidos a um plano horizontal XX’ (leste/oeste) e a um plano vertical YY’ (norte/sul), que se cruzam num ângulo reto 90º. XA = Projeção do alinhamento AB, BC, CA no eixo XX’ (abscissa de AB) YA = Projeção do alinhamento AB, BC, CA no eixo YY’ (ordenada de A) (xA, yA) = coordenadas do ponto A (xB, yB) = coordenadas do ponto B X Y 29 ransformação de coordenadas polares em coordenadas plano retangulares. Área com formato retangular. y X y x XA YA XA YA B xA xB yB yA B A xB xC yB yC C 1 3 2 30 y x y x Cálculo de distâncias entre pontos através das coordenadas plano-cartesianas. YA XA A yA yC xA xC A xA xB xC yB yA yC C C B 100 160 200 220 100 80 1 3 2 31 2 12 2 12 )()( YYXXD 22 100220100160 D Cálculo de rumos e azimutes em função das coordenadas plano-cartesianas. )( )( 12 12 YY XX tgR 100220 100160 tgR Cálculo de área através das coordenadas plano-cartesianas pontos Eixo X Eixo Y 1 100 100 2 160 220 3 200 80 1 100 100 32 CONVENÇÕES CARTOGRÁFICAS FORMAS DA TERRA Linha dos Pólos ou Eixo da Terra: é a reta que une o pólo Norte ao pólo Sul e em torno do qual a Terra gira. (Movimento de Rotação) Equador: é o círculo máximo da Terra, cujo plano é normal à linha dos pólos. Paralelos: são os círculos cujos planos são paralelos ao plano do equador. Os Paralelos mais importantes são: Trópico de Capricórnio (= 23°23'S) e Trópico de Câncer (=23°23'N). Meridianos: são as seções elípticas cujos planos contém a linha dos pólos e que são normais aos paralelos. Vertical do Lugar: é a linha que passa por um ponto da superfície terrestre (em direção ao centro do planeta) e que é normal à superfície representada pelo Geóide naquele ponto. Esta linha é materializada pelo “fio de prumo” dos equipamentos de medição (teodolito, estação, nível, etc.), ou seja, é a direção na qual atua a força da gravidade. 33 Coordenadas Geográficas Latitude: É o Ângulo que a vertical de um ponto qualquer forma com o plano do equador, tendo como origem o centro da Terra. Esta é contada de 0º a 90º positivamente do equador ao Polo Norte, e de 0º a 90º negativamente do equador ao Polo Sul. Longitude: É o Ângulo formado entre o meridiano de origem (Greenwich) e o meridiano da vertical do lugar de um ponto qualquer. 34 Latitude e Longitude recebem o nome de coordenadas geográficas. A L T I M E T R I A Obtenção de medidas lineares e angulares na vertical e em planos que contem a vertical do lugar. A altimetria permite calcular a diferença de nível entre pontos, para isso precisamos considerar alguns conceitos fundamentais. Altitude ou nível real: é a distância vertical de um ponto qualquer na superfície da Terra, medido a partir do nível médio dos mares (geóide). Cota ou nível aparente: é a distância vertical de um ponto qualquer na superfície da Terra, medido a partir de um plano de referência aleatório ( esta superfície de referência pode estar situado acima ou abaixo do nível médio dos mares). 35 LEVANTAMENTOS ALTIMÉTRICOS (também chamado nivelamento) São métodos e técnicas de coleta de dados em campo que após processados permite obter a diferença de nível entre pontos. Tipos de nivelamentos: Barométrico: baseia-se na diferença de pressão, tendo em vista que a altitude é inversamente proporcional à pressão, ou seja, quanto maior a altitude menor a pressão. Não oferece grande precisão. Nivelamento trigonométrico: baseia-se na medida de distâncias horizontais e ângulos de inclinação para a determinação da cota ou altitude de um ponto através de relações trigonométricas. Apesar de não oferecer alta precisão é mais preciso que o nivelamento barométrico. Nivelamento geométrico: este método diferencia-se dos demais pois esta baseado somente na leitura de réguas ou miras graduadas, não envolvendo ângulos. O aparelho utilizado para coleta de dados em campo é o nível de engenharia, que pode ser ótico, digital ou laser. 36 O nivelamento geométrico pode ser simples ou composto. Simples: quando o aparelho é instalado uma única vez para realizar todo o levantamento. PN PONTOS Alt. Inst.(AI) Cotas (mm) Ré VI VM. 01 100 5000 02 150 03 230 04 560 05 1240 06 1890 07 2200 08 2400 09 2700 10 2950 VI = Vante Intermediária Demais cotas. C = AI – VI ou VM AI = CI + Ré Cota inicial (CI) - atribuída aleatoriamente VM = Vante mudança EXERCÍCIO 12 37 Composto: quando o aparelho é instalado mais de uma vez para a realização do levantamento. Dados altimétricos colhidos em campo com uso de nível de engenharia e régua estadimétrica. FS = Fio Superior FI = Fio Inferior FM = Fio Médio O Fio Médio é o único que interessa para o nivelamento. FM FM = Fio médio, utilizado para cálculo das cotas do terreno. FI = Fio Inferior FS = Fio Superior 2 FSFI FM 38 EXERCÍCIO 13 PN PONTOS Alt. Inst.(AI) Cotas (mm) Ré V. int. V. mud. 01 200 10000 02 1450 03 2589 04 120 2980 05 1200 06 2600 07 230 2997 08 1229 09 2338 10 2678 PERFIL LONGITUDINAL Segundo GARCIA e PIEDADE (1984), o perfil é a representação gráfica do nivelamento e a sua determinação tem por finalidade o estudo do relevo ou do seu modelado, através das curvas de nível. O perfil de uma linha do terreno pode ser de dois tipos: • Longitudinal: determinado ao longo do perímetro de uma poligonal (aberta ou fechada), ou, ao longo do seu maior afastamento (somente poligonal fechada). • Transversal: determinado ao longo de uma faixa do terreno e perpendicularmente ao longitudinal.Determinação da Declividade entre Pontos Segundo GARCIA e PIEDADE (1984), a declividade ou gradiente entre pontos do terreno é a relação entre a distância vertical e horizontal entre eles. Em porcentagem, a declividade é dada por: 100% DH DN d DN DH 39 EXERCÍCIO 14 Considerando as cotas obtidas no exercício 13 e a distância entre os pontos igual a 20,00 metros, calcule a declividades de acordo com a seqüência a seguir. a) 1 para 2 = b) 2 para 3 = c) 3 para 4 = d)4 para 5 = e) 5 para 6 = f) 6 para 7 = g)7 para 8 = h) 8 para 9 = i) 9 para 10 = j) 1 para 10 = CARTOGRAFIA CIÊNCIA CARTOGRÁFICA Método científico que se destina a representar fatos e fenômenos observados na superfície da terra através de simbologia própria. A cartografia pode ser definida também como um conjunto de estudos e operações científicas, artísticas e técnicas, baseado nos resultados de observações diretas ou de análise de documentação, com vistas a elaboração e preparação de cartas, mapas planos e outras formas de expressão, bem como sua utilização. 40 HISTÓRICO 41 42 43 44 45 46 47 48 HISTÓRICO (resumo) A origem da palavra mapa, provavelmente, originou-se da palavra cartaginesa (mappa) que significa (toalha de mesa). Os comerciantes da época desenhavam rotas e caminhos nas toalhas das mesas enquanto conversavam. A história dos mapas funde-se com a própria história da humanidade. O mapa é produto natural de cada povo; Anterior à escrita (babilônios, egípcios, maias, esquimós, astecas, chineses, etc.) – 4500 a 2500 AC. Anaximandro de Mileto – primeiros mapas da Europa – 611 a 547 AC. Erastóstenes de Cirene – calculou o raio e a circunferência da terra – 276 a 196 AC. Cláudio Ptolomeu escreveu sobre projeções e elaborou um mapa-múndi – 90 a 168 DC. Árabes tiveram grande influência a partir do séc XII, destaque para AL-IDRISI, que elaborou Atlas e livro sobre viagens (Livros sobre agradável excursão para quem deseja percorrer o mundo) e foi usado como base para os grandes navegadores, no séc. XV; Idade Média – retrocesso – mapas circulares Orbis Terrarum; Grande avanço com as viagens de exploração das novas terras e aparecimento de especialistas em confeccionar mapas – 1400 a 1500; Cartógrafo Gerhard Mercator – primeiro Atlas, reformulou todas as teorias e criou a projeção cartográfica com meridianos retos e eqüidistantes dos pólos, usada até hoje – 1512 a 1594; Brasil, primeiro mapa da cidade do Rio de Janeiro – 1812. MAPAS, CARTAS E PLANTAS TOPOGRÁFICAS Alguns conceitos básicos são necessários para o bom entendimento dos mapas, cartas e plantas topográficas utilizados no geoprocessamento. No Brasil a ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas – define: Mapa – representação gráfica, em geral uma superfície plana e em uma escala determinada, com representação de acidentes físicos e culturais da superfície da Terra, ou de um planeta ou satélite. Carta Topográfica – representação dos aspectos naturais e artificiais da Terra, destinada a fins práticos da atividade humana, permitindo a avaliação precisa das distâncias, direções e a localização plana, geralmente em média ou grande escala, de uma superfície terrestre, subdivididas em folhas, de forma sistemática, obedecendo a um plano nacional ou internacional. Plantas Topográficas - a planta é um caso particular de carta. A representação se restringe a uma área muito limitada e a escala é grande, consequentemente o nº. de detalhes é bem maior. "Carta que representa uma área de extensão suficientemente restrita para que a sua curvatura não precise ser levada em consideração, e que, em conseqüência, a escala possa ser considerada constante." 49 Tipos de mapas/cartas quanto ao objetivo: Mapa geral ou genérico – ex. mapa político; Mapa especial ou técnico – ex. mapa meteorológico; 50 51 Mapa temático – ex. mapa de solos 52 Mapa imagem – mapa + imagem Carta topográfica 53 Planta topográfica R U A P. S. DA SOBRAL PINTO C O L M É IA E S C O L A POLÍCIA MILITAR SA LO MÃ O PA LÁ CIO LA TIF E FÓRUM SEB RA E R U A P. S. DA SOBRAL PINTO QUARTEL DA FÓRUM SEB RA E AV . G LA YC O N DE P AI VA R . P R O F E S S O R D IO M E D E S R . A J U R IC A B A R . C E C ÍL IA B R A S IL R . J O S É D E A N C H IE T A R . C E R E J O C R U Z 1587 1601 1645 1 6 5 7 1 6 6 5 1675 481 D C B B C B B B B 1644A 1628 1 6 1 6 A 6 5 5 5 A 6 5 6 1 6 5 7 1 6 5 8 3 6 5 9 7 A6611 6 6 2 16631 6643 1676 1602A 5 5 3 A 5 6 3 589589 66 44B 44A 1025 860 1224 2 3 9 372 350 328 308 325 82 85 57 56 60 32 29 127 103 77 91 75 61 47 33 18 4B1 8 4 A194 208 234 252 346 360 3 7 4 B 374A392 610 630 650 672 692 5 2 9 B 5 2 9 A 5 0 9 B 5 0 9 A 411 401B 401A 383 363B 363A 343 2 5 1 231 2 1 7 B 2 1 7 A 2 0 7 1 9 3 B 1 9 3 A 84B 84A 102 196 222B 222A 195 177 1 0 3 B 1 0 3 A 8 1 B 8 1 A 61 4 3 B 4 3 A 6711 6719 6731 6 7 7 4 6 7 6 4 6 7 5 2 6 7 3 8 B 6 7 3 8 A 6 7 1 4 C 6714B 6714A 6 6 0 6 6 5 9 0 6 5 7 8 6 5 6 6 716 1051 588 51C 51B 51A 1183 288 1275B 545 976 964B 96 4A 944 250B 250A 246 1210 39 27 232 204 34 33 192 895 161B 161A 186B 186A 969 981999B 9 9 9 A1 0 2 1 B 1 0 2 1 A 1 0 3 9 B 1 0 3 9 A 489 550 1164 1146 1108 424 421 1 0 1 4 B 1 0 1 4 A 974B 974A 962B 9 6 2 A 952 1 2 5 C 125B 125A 840 6 7 9 4 8 4 9 859B 8 5 9 A 869 881 891 6 6 9 4 B 6694A 985 1043 1 0 5 51 0 6 1 323 332 1175 1193 1223 1196 1180 280 1 0 7 8 C 1 0 7 8 B 1 0 7 8 A 1006 589 6 5 5 2 C 6 5 5 2 B6 5 5 2 A 675 697 193C 789 666 6493C 6493B 6493A ESCALA INTRODUÇÃO Uma carta ou mapa é a representação convencional ou digital da configuração da superfície topográfica. Esta representação consiste em projetarmos esta superfície, com os detalhes nela existentes, sobre um plano horizontal ou em arquivos digitais. Os detalhes representados podem ser: Naturais: São os elementos existentes na natureza como os rios, mares, lagos, montanhas, serras, etc. Artificiais: São os elementos criados pelo homem como: represas, estradas, pontes, edificações, etc. Uma carta ou mapa, dependendo dos seus objetivos, só estará completa se trouxer esses elementos devidamente representados. Esta representação gera dois problemas: 1º) A necessidade de reduzir as proporções dos acidentes à representar, a fim de tornar possível a representação dos mesmos em um espaço limitado. Essa proporção é chamada de ESCALA 2º) Determinados acidentes, dependendo da escala, não permitem uma redução acentuada, pois tornar-se-iam imperceptíveis, no entanto são acidentes que por sua importância devem ser representados nos documentos cartográficos A solução é a utilização de símbolos cartográficos. 54 DEFINIÇÃO Escala é a relação entre a medida de um objeto ou lugar representado no papel e sua medida real. Duas figuras semelhantes têm ângulos iguais dois a dois e lados homólogos proporcionais. Verifica-se portanto, que será sempre possível, através do desenho geométrico obter-se figuras semelhantes às do terreno. Sejam: D = um comprimento tomado no terreno, que denominar-se-á distância real natural. d = um comprimento homólogo no desenho, denominado distância prática. Como aslinhas do terreno e as do desenho são homólogas, o desenho que representa o terreno é uma Figura semelhante a dele, logo, a razão ou relação de semelhança é a seguinte: D d A esta relação denomina-se ESCALA. Assim: Escala é definida como a relação existente entre as dimensões das linhas de um desenho e as suas homólogas. A relação d/D pode ser maior, igual ou menor que a unidade, dando lugar à classificação das escalas quanto a sua natureza, em três categorias: Na 1ª, ter-se-á d > D (Escala de ampliação: quando a distância gráfica é maior que a distância real). Na 2ª, ter-se-á d = D (Escala natural: quando a distância gráfica é igual a distânica real). Na 3ª, ter-se-á d < D (Escala de redução: categoria, que é a usada em Cartografia, a distância gráfica é menor que a real, ou seja). É a escala de projeção menor, empregada para reduções, em que as dimensões no desenho são menores que as naturais ou do modelo. ESCALA NUMÉRICA Indica a relação entre os comprimentos de uma linha na carta e o correspondente comprimento no terreno, em forma de fração com a unidade para numerador. Sendo: E = escala N = denominador da escala 55 d = distância medida na carta D = distância real (no terreno) As escalas mais comuns têm para numerador a unidade e para denominador, um múltiplo de 10. Isto significa que 1cm na carta corresponde a 25.000 cm ou 250 m, no terreno. OBS: Uma escala é tanto maior quanto menor for o denominador. Ex: 1:50.000 é maior que 1:100.000 PRECISÃO GRÁFICA É a menor grandeza medida no terreno, capaz de ser representada em desenho na mencionada Escala. A experiência demonstrou que o menor comprimento gráfico que se pode representar em um desenho é de 1/5 de milímetro ou 0,2 mm, sendo este o erro admissível. Fixado esse limite prático, pode-se determinar o erro tolerável nas medições cujo desenho deve ser feito em determinada escala. O erro de medição permitido será calculado da seguinte forma: O erro tolerável, portanto, varia na razão direta do denominador da escala e inversa da escala, ou seja, quanto menor for a escala, maior será o erro admissível. Os acidentes cujas dimensões forem menores que os valores dos erros de tolerância, não serão representados graficamente. Em muitos casos é necessário utilizar-se convenções cartográficas, cujos símbolos irão ocupar no desenho, dimensões independentes da escala. Aplicação da escala Aplicação Escala Detalhes de terrenos urbanos 1:50 Planta de pequenos lotes e edifícios 1:100 e 1:200 Planta de arruamentos e loteamentos urbanos 1:500 1:1.000 Planta de propriedades rurais 1:1.000 1:2.000 56 1:5.000 Planta cadastral de cidades e grandes propriedades rurais ou industriais 1:5.000 1:10.000 1:25.000 Cartas de municípios 1:50.000 1:100.000 Mapas de estados, países, continentes etc. 1:200.000 a 1:10.000.000 ESCOLHA DE ESCALAS Considerando uma região da superfície da Terra que se queira mapear e que possua muitos acidentes de 10m de extensão, a menor escala que se deve adotar para que esses acidentes tenham representação será: A escala adotada deverá ser igual ou maior que l:50.000 Na escala 1:50.000, o erro prático (0,2 mm ou 1/5 mm) corresponde a 10 m no terreno. Verifica-se então que multiplicando 10 x 5.000 encontrar-se-á 50.000, ou seja, o denominador da escala mínima para que os acidentes com 10m de extensão possam ser representadas. ESCALA GRÁFICA É a representação gráfica de várias distâncias do terreno sobre uma linha reta graduada. É constituída de um segmento à direita da referência zero, conhecida como escala primária. Consiste também de um segmento à esquerda da origem denominada de Talão ou escala de fracionamento, que é dividido em sub-múltiplos da unidade escolhida graduadas da direita para a esquerda. A Escala Gráfica nos permite realizar as transformações de dimensões gráficas em dimensões reais sem efetuarmos cálculos. Para sua construção, entretanto, torna-se necessário o emprego da escala numérica. O seu emprego consiste nas seguintes operações: 1º) Tomamos na carta a distância que pretendemos medir (pode-se usar um compasso). 2º) Transportamos essa distância para a Escala Gráfica. 3º) Lemos o resultado obtido. 57 MUDANÇAS DE ESCALA Muitas vezes, durante o transcorrer de alguns trabalhos cartográficos, faz-se necessário unir cartas ou mapas em escalas diferentes a fim de compatibilizá-los em um único produto. Para isso é necessário reduzir alguns e ampliar outros. Para transformação de escala existem alguns métodos: Quadriculado Triângulos semelhantes Pantógrafo: Paralelogramo articulado tendo em um dos pólos uma ponta seca e no outro um lápis, o qual vai traçar a redução ou ampliação do detalhe que percorremos com a ponta seca. Fotocartográfico: Através de uma câmara fotogramétrica de precisão, na qual podemos efetuar regulagens que permitem uma redução ou ampliação em proporções rigorosas. Tem como vantagem a precisão e rapidez. Digital: por ampliação ou redução em meio digital diretamente. Como em cartografia trabalha-se com a maior precisão possível, só os métodos fotocartográfico e digital devem ser utilizados, ressaltando que a ampliação é muito mais susceptível de erro do que a redução, no entanto reduções grandes poderão gerar a fusão de linhas e demais componentes de uma carta (coalescência) que deverão ser retiradas. ESCALA DE ÁREA A escala numérica refere-se a medidas lineares. Ela indica quantas vezes foi ampliada ou reduzida uma distância. Quando nos referimos à superfície usamos a escala de área, podendo indicar quantas vezes foi ampliada ou reduzida uma área. 58 Enquanto a distância em uma redução linear é indicada pelo denominador da fração, a área ficará reduzida por um número de vezes igual ao quadrado do denominador dessa fração. ESCALA VERTICAL É a representação gráfica dos elementos altimétricos dispostos em perfil. EXERCÍCIO 15 Fazer o levantamento linear de uma área, calcular sua dimensão em m 2 e desenhar a figura nas escalas 1/100 e 1/200. EXERCÍCIO 16 Cálculo de distância e área com apoio de carta topográfica (Figura recortada). 59 CARTA INTERNACIONAL DO MUNDO AO MILIONÉSIMO – CIM Fornece subsídios para a execução de estudos e análises de aspectos gerais e estratégicos, no nível continental. Sua abrangência é nacional, contemplando um conjunto de 46 cartas. É uma representação de toda a superfície terrestre, na projeção cônica conforme de LAMBERT (com 2 paralelos padrão) na escala de 1:1.000.000. A distribuição geográfica das folhas ao Milionésimo foi obtida com a divisão do planeta (representado aqui por um modelo esférico) em 60 fusos de amplitude 6º, numerados a partir do fuso 180º W - 174º W no sentido Oeste-Leste (Figura 2.13). Cada um destes fusos por sua vez estão divididos a partir da linha do Equador em 21 zonas de 4º de amplitude para o Norte e com o mesmo número para o Sul. Como o leitor já deve ter observado, a divisão em fusos aqui apresentada é a mesma adotada nas especificações do sistema UTM. Na verdade, o estabelecimento daquelas especificações é pautado nas características da CIM. Cada uma das folhas ao Milionésimo pode ser acessada por um conjunto de três caracteres: 1º) letra N ou S - indica se a folha está localizada ao Norte ou a Sul do Equador. 2º) letras A até U - cada uma destas letras se associa a um intervalo de 4º de latitude se desenvolvendo a Norte e a Sul do Equador e se prestam a indicação da latitude limite da folha (3). 3º) números de 1 a 60 - indicam o número de cada fuso que contém a folha. Carta Internacional do Mundo ao Milionésimo60 Nomenclatura das cartas do mapeamento sistemático NOÇÕES DE SENSORIAMENTO REMOTO Entende-se por Sensoriamento Remoto a utilização conjunta de modernos sensores, equipamentos para processamento e transmissão de dados, aeronaves, espaçonaves e etc., com o objetivo de estudar o ambiente terrestre através do registro e da análise das interações entre a radiação eletromagnética e as substâncias componentes do planeta Terra, em suas mais diversas manifestações. FONTES DE ENERGIA ELETROMAGNÉTICA: Natural: O Sol é a principal fonte de energia eletromagnética. Toda matéria a uma temperatura absoluta acima de (0º K) emite energia, podendo ser considerada como uma fonte de radiação. Artificial: Câmaras com flash, sensores microondas 61 Classificação dos Sensores Remotos Quanto aos modelos operantes: Ativos: Possuem sua própria fonte de radiação, a qual incide em um alvo, captando em seguida o seu reflexo. Ex.: Radar Passivos: Registra irradiações diretas ou refletidas de fontes naturais. Dependem de uma fonte de radiação externa para que possam operar. Ex.: Câmara fotográfica Aquisição de dados em Sensoriamento Remoto É o procedimento pelos quais os sinais são detectados, gravados e interpretados. A detecção da energia eletromagnética pode ser obtida de duas formas: Fotograficamente: O processo utiliza reações químicas na superfície de um filme sensível à luz para detectar variações de imagem dentro de uma câmara e registrar os sinais detectados gerando uma imagem fotográfica. Eletronicamente: O processo eletrônico gera sinais elétricos que correspondem às variações de energia provenientes da interação entre a energia eletromagnética e a superfície da terra. Esses sinais são transmitidos às estações de captação onde são registrados geralmente numa fita magnética, podendo depois serem convertidos em imagem. NOÇÕES DE AEROFOTOGRAMETRIA GENERALIDADES Aerofotogrametria e foto-interpretação são técnicas ou sistemas de obtenção de informações e/ou dados quantitativos tendo como material base às fotografias aéreas. As informações estão registradas, como tons cinza ou cores numa emulsão foto sensíveis através de uma câmara fotográfica ou câmara métrica que capta a energia radiante eletromagneticamente refletida pelos objetos. HISTÓRICO As primeiras imagens fotográficas datam de 1727 e não eram permanentes. A fotografia como hoje conhecemos, só começou efetivamente a existir quando foi construída a primeira câmara fotográfica. Muitos pesquisadores e firmas industriais contribuíram no desenvolvimento e aperfeiçoamento do processo fotográfico: nos produtos químicos, filmes, processo de revelação e fixação, lentes e máquinas Fotográficas. As primeiras fotografias aéreas foram tiradas de balões em 1858 por Tournachon com a finalidade de confeccionar mapas topográficos. As fotografias aéreas foram utilizadas em 1862, na Guerra Civil americana com o uso de balões. 62 O uso de fotografias dependeu do progresso em se obter uma plataforma estável e controlável da qual se pudesse tirar fotografias: avião. As primeiras fotos de avião datam de 1909 por wrigth. A I Guerra mundial tornou definitivamente um marco na importância das aerofotos e, em 1915 foram produzidas as primeiras câmaras aéreas. Após a guerra, o uso e progresso das aerofotos se expandiram nas áreas civis, militar e cientifica. A II Guerra Mundial foi fundamentalmente de fotografias. Atualmente é extenso e intenso o uso de aerofotos, acrescidas das fotografias “não óticas” (imagens): magnéticas, eletrônicas, termais, etc., e com a aplicação da computação na utilização das fotografias. AEROFOTOGRAMETRIA Conceito É uma técnica ou método para obtenção de medidas de aerofotos, aproveitando-se de suas propriedades geométricas. TIPOS DE AEROFOTO As aerofotos são divididas quanto ao seu posicionamento especial em: a) terrestres – eixo ótico horizontal b) aéreas – oblíqua alta: eixo ótico inclinado abrangendo o horizonte; oblíqua baixa: eixo ótico inclinado sem abranger o horizonte; vertical: eixo ótico vertical; Área de extração mineral irregular. 63 Cada tipo apresenta vantagens e desvantagens: as terrestres e as obliquas pelas suas perspectivas são mais fáceis de compreensão, mas trazem complicações matemáticas na extração de dados quantitativos e na determinação de escalas. As verticais apresentam condições exatamente inversa. VÔO FOTOGRÁFICO A cobertura fotográfica de um terreno obedece a uma série de condições, não se tiram apenas por tirar ou mandando simplesmente um avião para fotografar; existe um planejamento que é condicionado por: 1) finalidade de projeto 2) escala 3) em função dos condicionamentos escolhe-se: a) câmara b) filme c) filtro ( s ) d) outros equipamentos (aeronave , recobrimento) De posse dos dados condicionantes, estabelece-se o plano de vôo: I) linhas de vôo – são previamente escolhidas de maneira racional, completa e econômica; obtém-se assim o que se chama de faixas de fotos. II ) altura de vôo III ) recobrimentos longitudinal e lateral (exigências esterocópicas ). 64 No cobrimento longitudinal qualquer parte do terreno fotografado deve aparecer obrigatoriamente em pelo menos duas fotos consecutivas. O recobrimento normal é de 60%. O recobrimento lateral serve para unir faixas de vôo adjacentes e é da ordem de 30%. Princípio da Terceira Dimensão A terceira dimensão forma-se no cérebro pela diferença das imagens formadas em cada retina. Cada olho observa e transmite ao cérebro duas dimensões, que somadas, perfazem um total de quatro dimensões. Mas, como uma delas é comum aos dois olhos, a fusão das imagens traduz-se na formação da imagem em 3D. Assim, para a visualização da 3D através de fotografias, é necessário que se tenha um par de fotos de uma mesma cena ou região, tomadas de pontos distintos no espaço. 65 Par Estereoscópico: é o nome dado ao par de fotografias aéreas consecutivas, tomadas a partir de uma distância constante entre as estações de exposição e capazes de reproduzir o modelo espacial do terreno fotografado. Também denominado estereograma. ESTEREOSCOPIA Fenômeno ou técnicas para se obter imagens tridimensionais a partir de imagens bidimensionais. A observação simples de uma foto pode fornecer boas informações da área fotografada, mas a observação estereoscópica permitirá obter melhores detalhes e informações mais exatas, particularmente se a região for acidentada. A percepção e avaliação do relevo sem estereoscopia é bastante limitada e depende da experiência pessoal sobre profundidade visual e da capacidade de perceber distâncias com uma só vista. A percepção ao relevo ou profundidade à vista desarmada é auxiliada pelas sombras que os objetos projetam, mas as aerofotos apresentam o mínimo possível de sombras o que dificulta a percepção de uma aerofoto. Terrenos fotografados que apresentam tonalidades uniformes e sem sombras apareceram como se fossem planos mesmo que sejam bastante acidentados. A visão estereoscópica é de extrema importância na habilidade de perceber a terceira dimensão, aumentando a precisão do trabalho. ESTEREOSCÓPIO: Instrumento ótico capaz de permitir artificialmente a observação em 3ª dimensão das imagens que diante das lentes parecem estar situadas no infinito. 66 P L A N I A L T I M E T R I A É a representação das informações planimétricas e altimétricas, obtidas dos levantamentos já descritos anteriormente, em uma única planta, carta ou mapa. A finalidade da planta planialtimétrica é fornecer o maiornúmero possível de informações da superfície representada para efeitos de estudo, planejamento e viabilização de projetos. Como já foi visto, a planimetria permite representar os acidentes geográficos (naturais ou artificiais) do terreno em função de suas coordenadas planas (x, y). A altimetria, por sua vez, fornece um elemento a mais, que é a coordenada (z) de pontos isolados do terreno (pontos cotados) ou de planos horizontais de interseção com o terreno (curvas de nível). CURVAS DE NÍVEL Como ilustrado na figura a seguir, as curvas de nível ou isolinhas são linhas curvas fechadas formadas a partir da interseção de vários planos horizontais com a superfície do terreno. Cada uma destas linhas, pertencendo a um mesmo plano horizontal tem, evidentemente, todos os seus pontos situados na mesma altitude, ou seja, todos os pontos estão no mesmo nível. Os planos horizontais de interseção são sempre paralelos e eqüidistantes e a distância entre um plano e outro denomina-se Eqüidistância Vertical. Segundo DOMINGUES (1979), a eqüidistância vertical das curvas de nível varia com a escala da planta e recomendam-se os valores da tabela a seguir. 67 ESCALA EQUIDISTÂNICIA ESCALA EQUIDISTÂNICIA 1:500 0,5 m 1: 100000 50,0 m 1:1000 1,0 m 1: 200000 100,0 m 1:2000 2,0 m 1: 250000 100,0 m 1:10000 10,0 m 1: 500000 200,0 m 1:25000 10,0 m 1: 1000000 200,0 m 1:50000 25,0 m 1: 10000000 500,0 m Características das Curvas de Nível As curvas de nível, segundo o seu traçado, são classificadas em: mestras: todas as curvas múltiplas de 5 ou 10 metros. intermediárias: todas as curvas múltiplas da eqüidistância vertical, excluindo-se as mestras. meia-eqüidistância: utilizadas na densificação de terrenos muito planos. A figura a seguir (DOMINGUES, 1979) ilustra parte de uma planta plani-altimétrica com curvas de nível mestras e intermediárias. Todas as curvas são representadas em tons de marrom ou sépia (plantas coloridas) e preto (plantas monocromáticas). As curvas mestras são representadas por traços mais espessos e são todas cotadas. Como mostra a figura a seguir (GARCIA, 1984), curvas muito afastadas representam terrenos planos. 68 Da mesma forma, a figura a seguir (GARCIA, 1984) mostra que curvas muito próximas representam terrenos acidentados. Como indicado na figura a seguir, a maior declividade (d%) do terreno ocorre no local onde as curvas de nível são mais próximas e vice-versa. 69 Normas para o Desenho das Curvas de Nível Duas curvas de nível jamais devem se cruzar. Figura de GARCIA e PIEDADE (1984). Duas ou mais curvas de nível jamais poderão convergir para formar uma curva única, com exceção das paredes verticais de rocha. Figura de GARCIA e PIEDADE (1984). Uma curva de nível inicia e termina no mesmo ponto, portanto, ela não pode surgir do nada e desaparecer repentinamente. Figura de GARCIA e PIEDADE (1984). Nos cumes e nas depressões o relevo é representado por pontos cotados. 70 MALHA TOPOGRÁFICA No traçado das curvas de nível, remotamente, era preciso fazer um Plano Cotado, que é uma planta planialtimétrica com todas as cotas levantadas em campo escritas nos pontos levantados planimetricamente. Este tipo de planta, em geral, é utilizado quando o terreno apresenta relevo suave. Portanto, com as cotas escritas, tem-se uma idéia do comportamento do relevo. Após a aquisição desses dados aplica-se a técnica chamada interpolação de curvas de nível, que é o cálculo das curvas de nível exatas e eqüidistantes. 19 18 19 18 17 16 16 17 10,00 m 10,00 m 71 INTERPOLAÇÃO DE CURVAS DE NÍVEL DN = Diferença de nível total dn = diferença de nível parcial DH = Distância Horizontal Total dh = distância horizontal parcial DN --------------- DH dn --------------- dh dhDNDHdn DN dnDH dh 1,1 7,010 dn 363636,6dn mdn 36,6 TRABALHO DE AVALIAÇÃO FINAL (malha topográfica) Dados planialtimétricos, lidos no terreno (nivelamento geométrico); Obtenção das cotas do terreno; Cálculo da interpolação das curvas de nível; Desenho plano altimétrico em escala (papel milimetrado formato A2 ou A3; Desenho do perfil longitudinal e transversal. DH 15,3 16,4 DN dh dn 72 R E F E R Ê N C I A S B I B L I O G R Á F I C A S PAREDES, Evaristo A.. Introdução à Aerofotogrametria para Engenheiros. UEM, 1987. WOLF, Paul R.. Elements of Photogrammetry. McGraw-Hill Book Company, 1974.
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