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Indaial – 2020 Práticas de toPografia Prof. Vitor Motoaki Yabiku 1a Edição Copyright © UNIASSELVI 2020 Elaboração: Prof. Vitor Motoaki Yabiku Revisão, Diagramação e Produção: Centro Universitário Leonardo da Vinci – UNIASSELVI Ficha catalográfica elaborada na fonte pela Biblioteca Dante Alighieri UNIASSELVI – Indaial. Impresso por: Y11p Yabiku, Vitor Motoaki Práticas de topografia. / Vitor Motoaki Yabiku. – Indaial: UNIASSELVI, 2020. 192 p.; il. ISBN 978-85-515-0431-4 1. Topografia. - Brasil. II. Centro Universitário Leonardo Da Vinci. CDD 526.98 III aPresentação Caro acadêmico! Bem-vindo ao Livro Didático de Práticas de Topografia. Ele é dividido em três unidades: Unidade 1 – Relembrando conceitos da topografia; Unidade 2 – Projeto geométrico rodoviário e a Unidade 3 – Geoprocessamento, desenho técnico e uso de softwares. A Unidade 1 é um feedback dos conceitos utilizados em topografia e também métodos para utilização dos equipamentos topográficos. Ela é iniciada pela apresentação de equipamentos topográficos e seus componentes, avançando para métodos de usos e aplicação da estação total e GPS em levantamentos. A Unidade 2 aborda o levantamento topográfico empregado a mapeamentos rodoviários e métodos de cálculos de volume e áreas através de softwares e de forma manual. Esta unidade tem como objetivo preparar o estudante para diversas áreas na atuação profissional, tanto para engenharias quanto arquitetura. A Unidade 3 aborda o desenvolvimento de serviços de geoprocessamento, desenho técnico e o uso dos softwares de Sistema de Informação Geográfica no planejamento urbano e atividades técnicas para atividades de grande escala. A atividade prática não exclui qualquer tipo de leitura realizada neste e outros livros, entretanto, somente empregando a teoria é possível uma prática perfeita. Boa leitura e bons estudos! Prof. Vitor Motoaki Yabiku IV Você já me conhece das outras disciplinas? Não? É calouro? Enfim, tanto para você que está chegando agora à UNIASSELVI quanto para você que já é veterano, há novidades em nosso material. Na Educação a Distância, o livro impresso, entregue a todos os acadêmicos desde 2005, é o material base da disciplina. A partir de 2017, nossos livros estão de visual novo, com um formato mais prático, que cabe na bolsa e facilita a leitura. O conteúdo continua na íntegra, mas a estrutura interna foi aperfeiçoada com nova diagramação no texto, aproveitando ao máximo o espaço da página, o que também contribui para diminuir a extração de árvores para produção de folhas de papel, por exemplo. Assim, a UNIASSELVI, preocupando-se com o impacto de nossas ações sobre o ambiente, apresenta também este livro no formato digital. Assim, você, acadêmico, tem a possibilidade de estudá-lo com versatilidade nas telas do celular, tablet ou computador. Eu mesmo, UNI, ganhei um novo layout, você me verá frequentemente e surgirei para apresentar dicas de vídeos e outras fontes de conhecimento que complementam o assunto em questão. Todos esses ajustes foram pensados a partir de relatos que recebemos nas pesquisas institucionais sobre os materiais impressos, para que você, nossa maior prioridade, possa continuar seus estudos com um material de qualidade. Aproveito o momento para convidá-lo para um bate-papo sobre o Exame Nacional de Desempenho de Estudantes – ENADE. Bons estudos! NOTA V VI Olá, acadêmico! Iniciamos agora mais uma disciplina e com ela um novo conhecimento. Com o objetivo de enriquecer seu conhecimento, construímos, além do livro que está em suas mãos, uma rica trilha de aprendizagem, por meio dela você terá contato com o vídeo da disciplina, o objeto de aprendizagem, materiais complementares, entre outros, todos pensados e construídos na intenção de auxiliar seu crescimento. Acesse o QR Code, que levará ao AVA, e veja as novidades que preparamos para seu estudo. Conte conosco, estaremos juntos nesta caminhada! LEMBRETE VII UNIDADE 1 - RELEMBRANDO CONCEITOS DE TOPOGRAFIA ...............................................1 TÓPICO 1 - LEVANTAMENTO TOPOGRÁFICO ..............................................................................3 1 INTRODUÇÃO .......................................................................................................................................3 2 EQUIPAMENTOS TOPOGRÁFICOS – USOS PRÁTICOS ..........................................................3 2.1 ESTAÇÃO TOTAL .............................................................................................................................4 2.1.1 Estação total prismática ...........................................................................................................4 2.1.2 Estação total não prismática ....................................................................................................8 2.2 TEODOLITO .....................................................................................................................................10 2.3 EQUIPAMENTO GPS (GLOBAL POSITIONING SYSTEM) .....................................................11 2.3.1 Base ...........................................................................................................................................11 2.3.2 Rover .........................................................................................................................................15 2.4 INSTALAÇÃO DO TRIPÉ ..............................................................................................................18 2.5 USO DO BASTÃO ...........................................................................................................................20 2.6 PRISMA .............................................................................................................................................21 2.6.1 Prisma simples ........................................................................................................................21 2.6.2 Miniprisma ..............................................................................................................................22 2.6.3 Prisma 360° ..............................................................................................................................23 2.6.4 Prisma triplo ............................................................................................................................24 2.7 NÍVEL GEOMÉTRICO ....................................................................................................................25 2.8 ACESSÓRIOS ....................................................................................................................................26 2.8.1 Mira ...........................................................................................................................................26 2.8.2 Bipé ...........................................................................................................................................27 2.8.3 Trena de fibra de vidro e trena de aço .................................................................................28 2.8.4 Nivelamento com mangueira................................................................................................30 2.8.5 Nivelamento com nível a laser ..............................................................................................31 2.8.6 Bússola ......................................................................................................................................33 2.9 PLANILHAS DE CHECKLIST .......................................................................................................34 3 APLICAÇÃO DOS MÉTODOS DE LEVANTAMENTO – ESTAÇÃO TOTAL .......................35 3.1 POLIGONAL FECHADA E DELIMITAÇÃO DE ÁREAS URBANAS ....................................36 3.2 POLIGONAÇÃO PARA DETERMINAÇÃO DE PERFIL LONGITUDINALRODOVIÁRIO ..... 37 3.3 ESTAÇÃO LIVRE E CAPTAÇÃO DE DADOS PARA INTERPOLAÇÃO ..............................38 3.4 DICAS DE LEVANTAMENTO COM ESTAÇÃO TOTAL .........................................................39 3.4.1 Inserindo coordenadas de ré .................................................................................................39 3.4.2 Centragem do tripé .................................................................................................................40 3.4.3 Estabilização do tripé e altura da base ................................................................................40 4 APLICAÇÃO DOS MÉTODOS DE LEVANTAMENTO – GPS ..................................................41 4.1 CAPTAÇÃO DE DADOS COM GPS PÓS-PROCESSADO .......................................................42 RESUMO DO TÓPICO 1........................................................................................................................47 AUTOATIVIDADE .................................................................................................................................48 TÓPICO 2 - GEORREFERENCIAMENTO .........................................................................................49 1 INTRODUÇÃO .....................................................................................................................................49 2 CADASTRO AMBIENTAL RURAL ..................................................................................................49 sumário VIII 3 CADASTRO TÉCNICO URBANO ...................................................................................................51 4 ZONEAMENTO PORTUÁRIO E AEROPORTUÁRIO ................................................................52 5 LOCAÇÃO DE OBRA COM GPS RTK ............................................................................................53 LEITURA COMPLEMENTAR ...............................................................................................................55 RESUMO DO TÓPICO 2........................................................................................................................64 AUTOATIVIDADE .................................................................................................................................65 UNIDADE 2 - PROJETO GEOMÉTRICO RODOVIÁRIO, IMPLANTAÇÃO E NORMAS ....71 TÓPICO 1 - PROJETO RODOVIÁRIO ...............................................................................................73 1 INTRODUÇÃO .....................................................................................................................................73 2 PROJETO GEOMÉTRICO RODOVIÁRIO .....................................................................................73 2.1 LEVANTAMENTO DE MODELO DIGITAL DE ELEVAÇÃO COM DRONE .......................74 2.2 PROGRAMAÇÃO PARA EXECUÇÃO DE SERVIÇO TOPOGRÁFICO RODOVIÁRIO .....77 2.3 ESCOLHA DO EQUIPAMENTO A SER EMPREGADO ...........................................................77 2.4 ESCOLHA DA EQUIPE PARA DESENVOLVIMENTO DE ATIVIDADES E ATRIBUIÇÕES ..... 78 2.5 PROCESSAMENTO DE DADOS ..................................................................................................79 2.5.1 Dimensionamento de projeto ................................................................................................82 2.5.1.1 Estudos topográficos ..................................................................................................84 2.5.1.2 Estaqueamento e tangentes .......................................................................................85 2.5.1.3 Curva circular e espiral ..............................................................................................86 2.5.1.4 Curvas verticais ..........................................................................................................89 2.5.1.5 Faixa de domínio ........................................................................................................90 2.5.1.6 Seções transversais .....................................................................................................91 2.5.1.7 Dispositivos de drenagem .........................................................................................98 2.5.1.8 Locação.......................................................................................................................101 3 CÁLCULO DE VOLUME ..................................................................................................................102 RESUMO DO TÓPICO 1......................................................................................................................107 AUTOATIVIDADE ...............................................................................................................................108 TÓPICO 2 - NORMAS 1 INTRODUÇÃO ...................................................................................................................................111 2 NBR 13.133 – EXECUÇÃO DE LEVANTAMENTO TOPOGRÁFICO ......................................111 2.1 NBR 10.582 – APRESENTAÇÃO DA FOLHA PARA DESENHO TÉCNICO ......................114 2.2 NBR 14.166 – REDE DE REFERÊNCIA CADASTRAL ............................................................114 2.3 NBR 10.068 – FOLHA DE DESENHO: LEIAUTE E DIMENSÕES .........................................115 2.4 NORMA TÉCNICA PARA GEORREFERENCIAMENTO DE IMÓVEIS RURAIS – INCRA .....116 2.4.1 Vértice tipo “M” ....................................................................................................................117 2.4.2 Vértice tipo “P” .....................................................................................................................118 2.4.3 Vértice tipo “V” .....................................................................................................................119 2.4.4 Precisões .................................................................................................................................119 LEITURA COMPLEMENTAR .............................................................................................................120 RESUMO DO TÓPICO 2......................................................................................................................127 AUTOATIVIDADE ...............................................................................................................................128 UNIDADE 3 - GEOPROCESSAMENTO, DESENHO TÉCNICO E USO DE SOFTWARES .......131 TÓPICO 1 - SOFTWARE GIS E AUTOMAÇÃO TOPOGRÁFICA .............................................133 1 INTRODUÇÃO ...................................................................................................................................133 2 SOFTWARES DE SISTEMA DE INFORMAÇÃO GEOGRÁFICA (SIG) ...............................133 2.1 SELEÇÃO POR ATRIBUTOS COM CAD ..................................................................................134 2.2 KML .................................................................................................................................................136 https://drive.google.com/open?id=1HdgtbqSaDTdxWqz0qwR1anv4KFNU7tf- http://desktop.arcgis.com/en/arcmap/10.3/map/working-with-layers/using-select-by-location.htm http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0100-69162004000200023 http://www.ufjf.br/petcivil/files/2009/02/Autocad-apostila.pdf https://www.qgis.org/pt_BR/site/about/index.html IX 2.2.1 Google Earth Pro ..................................................................................................................137 2.3 QGIS .................................................................................................................................................139 2.3.1 Baixando o QGIS ...................................................................................................................140 2.3.2 Iniciando e abrindo arquivos vetoriais no QGIS ..............................................................1442.4 ARCGIS ...........................................................................................................................................147 2.4.1 Inserindo dados vetoriais e raster no ArcGIS ...................................................................147 2.4.2 Alteração de simbologia no ArcGIS ...................................................................................149 2.4.3 Tabela de atributos do ArcGIS ............................................................................................150 2.4.4 Seleção espacial no ArcGIS ..................................................................................................155 2.5 GERA MEMORIAL .......................................................................................................................158 RESUMO DO TÓPICO 1......................................................................................................................166 AUTOATIVIDADE ...............................................................................................................................167 TÓPICO 2 - DESENHO TÉCNICO EM CAD...................................................................................169 1 INTRODUÇÃO ...................................................................................................................................169 2 DESENHO TÉCNICO ASSISTIDO POR COMPUTADOR .......................................................169 2.1 COMANDOS ..................................................................................................................................170 2.2 IDENTIFICAÇÃO DE COORDENADAS GEORREFERENCIADAS ....................................171 2.3 ALTERNANDO TIPOS DE COORDENADAS NO GOOGLE EARTH PRO ........................172 2.4 PONTOS DE REFERÊNCIA .........................................................................................................174 2.5 CONFIGURAÇÃO DE IMPRESSÃO ..........................................................................................176 2.5.1 Plot Setup Manager ..............................................................................................................176 LEITURA COMPLEMENTAR .............................................................................................................183 RESUMO DO TÓPICO 2......................................................................................................................187 AUTOATIVIDADE ...............................................................................................................................188 REFERÊNCIAS .......................................................................................................................................190 X 1 UNIDADE 1 RELEMBRANDO CONCEITOS DE TOPOGRAFIA OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM PLANO DE ESTUDOS A partir do estudo desta unidade, você deverá ser capaz de: • identificar tipos de equipamentos distintos para o serviço de campo; • qualificar os tipos de equipamentos de acordo com a atividade a ser de- senvolvida; • avaliar serviços topográficos antigos e compatibilizar com unidades de medida atuais; • interpretar e avaliar uma planta topográfica quanto a sua finalidade; • distinguir equipamentos de acordo com suas funcionalidades. Esta unidade está dividida em dois tópicos. No decorrer da unidade você encontrará autoatividades com o objetivo de reforçar o conteúdo apresentado. TÓPICO 1 – LEVANTAMENTO TOPOGRÁFICO TÓPICO 2 – GEORREFERENCIAMENTO Preparado para ampliar seus conhecimentos? Respire e vamos em frente! Procure um ambiente que facilite a concentração, assim absorverá melhor as informações. CHAMADA 2 3 TÓPICO 1 UNIDADE 1 LEVANTAMENTO TOPOGRÁFICO 1 INTRODUÇÃO O levantamento topográfico é uma das primeiras atividades a ser executada em campo quando a atividade é relacionada a obras civis. Além da sua empregabilidade em obras, a topografia também é imprescindível para a organização e regularização de lotes urbanos e rurais. Os conhecimentos empregados nessa atividade permeiam diversas áreas do conhecimento, como arquitetura, engenharia civil, geografia, cartografia, além dos conhecimentos empregados sobre gerenciamento, tecnologia e recursos humanos. A atividade de levantamento topográfico modificou-se durante os anos devido à melhoria da tecnologia empregada. Os teodolitos ficaram no passado com a chegada de novos equipamentos que trouxeram produtividade em campo e os cálculos manuais foram dinamizados através de softwares que automatizaram o cálculo de coordenadas através dos ângulos e distâncias. Outra grande novidade da topografia atual em relação à topografia clássica é o emprego do GPS em diversos métodos: RTK, pós-processado, stop- and-go, entre outros. O emprego dessa tecnologia possibilitou um cadastro de imóvel de forma georreferenciada e também a locação de obras de grandes distâncias, com erros que giram na casa dos décimos de centímetros, gerando maior confiabilidade no serviço e resultados rápidos para entrega de produtos. Este tópico apresentará conceitos já estudados da topografia e empregá- los em trabalhos de campo e escritório. É válido lembrar que os trabalhos de processamento de dados e desenho técnico também são trabalhos práticos, tendo em vista a existência de profissões especializadas nessas atividades, portanto, não sendo menos importantes que os trabalhos de campo, mas complementares. 2 EQUIPAMENTOS TOPOGRÁFICOS – USOS PRÁTICOS A topografia, como já dito na introdução, evoluiu muito com o passar dos anos. Os equipamentos empregados tiveram melhorias em relação aos softwares embutidos e facilidades de conexão com computador e até mesmo bluetooth. Em alguns momentos, a inclusão desses elementos eletrônicos não influencia de maneira significativa a produtividade em campo, mas em situações de difícil acesso, vegetação densa e dificuldades de visada, a utilização dessas novas tecnologias aumenta a produtividade. UNIDADE 1 | RELEMBRANDO CONCEITOS DE TOPOGRAFIA 4 Além dos equipamentos mais conhecidos, como estação total e GPS, existem acessórios e opcionais que são importantes para o levantamento topográfico, além de processos gerenciais que devem ser levados em consideração em campo para um resultado de boa qualidade e sem necessidades de retrabalho. Os itens a seguir apresentarão equipamentos e planilhas que facilitarão a organização do trabalho em campo. 2.1 ESTAÇÃO TOTAL A estação total é um dos equipamentos mais utilizados atualmente e, como já citado anteriormente, não é substituída pela presença dos equipamentos GPS. As estações totais têm o objetivo da medição de ângulos e distâncias, sendo melhor empregada em obras de implantação e controle em comparação a um equipamento GPS que, apesar de muito atual, não possui grande empregabilidade quando o assunto são cotas. O uso da estação total varia de acordo com as marcas e capacidades do hardware, podendo ser empregadas técnicas em campo para que sejam resolvidos problemas de escritório diretamente em campo. Algumas das estações totais possuem aplicativos internos para cálculos de volume, área, prolongamento e identificação de alinhamentos paralelos, facilitando e dinamizando os serviços a serem entregues. Para conhecer alguns tipos de equipamentos e suas respectivas funções são apresentados os subtópicos a seguir. 2.1.1 Estação total prismática A estação total prismática é o mais tradicional dos equipamentos topográficos atualmente. É adquirido a preços moderados (em 2019 é possível encontrar estações totais usadas de boa qualidade e acurácia por valores aproximados de R$ 10.000,00) e podem ser empregadas para levantamentos planialtimétricos e planimétricos de terrenos e locação de obras, por isso é muito comum encontrar esses tipos de estações totais em empresas de engenharia. A limitação da estação total prismática é a captação de dados em locais inacessíveis como, por exemplo, bases de pontes, copas de árvorese telhados. As estações não prismáticas não podem captar dados onde não existe um elemento refletor para que o laser possa retornar. Para que a estação total, que necessita de prisma, funcione é necessário que esteja colimada e mirada sobre o elemento refletor. A luneta fica como o apresentado a seguir: TÓPICO 1 | LEVANTAMENTO TOPOGRÁFICO 5 FIGURA 1 – VISADA ATRAVÉS DA LUNETA FONTE: O autor Para uma boa operacionalização da estação total é sempre importante o operador seguir algumas etapas que lhe conferirão produtividade ou uma qualidade adequada aos produtos que serão desenvolvidos. A seguir são elencadas algumas dicas para a execução desses serviços. • Conferência de prumo de bastão Durante o uso da estação total prismática, uma das necessidades é que o conjunto de prisma e bastão estejam no prumo. Caso esse conjunto esteja fora do prumo, a acurácia das coordenadas captadas pode ser comprometida, representando posteriormente em planta valores de distância e ângulos errados entre pontos. Para que o operador da estação total consiga identificar se o bastão está no prumo, existe uma dica que vale a pena ser mantida como um padrão para todos os serviços de campo prestados: 1. Mirar com a luneta na base do bastão, onde está sua ponta. 2. Travar o eixo horizontal com o parafuso de chamada. 3. Subir vagarosamente a luneta com o eixo vertical até mirar no centro prismático. 4. Caso o bastão saia de centro da visada, significa que está fora do prumo, sendo necessário aprumar antes de realizar a medição do ponto. UNIDADE 1 | RELEMBRANDO CONCEITOS DE TOPOGRAFIA 6 FIGURA 2 – PRUMAGEM ERRADA DE BASTÃO E PRISMA DEMONSTRADA PELA LUNETA DA ESTAÇÃO TOTAL FONTE: O autor A imagem representa como é identificada pelo operador da estação total a necessidade de prumagem do conjunto bastão e prisma, quando da leitura do ponto a ser medido. À esquerda da imagem é apresentado como a luneta é focada e mirada na base do bastão. Em seguida, na imagem à direita, a luneta é travada no eixo horizontal e levantada, sendo possível perceber que o centro do prisma não fica centralizado em relação ao centro da luneta e evidenciando que o prumo não está centralizado. A solução para isso é simples e um bipé poderá ser empregado para que a instabilidade transmitida pelo auxiliar de campo ao nível de bolha não ocorra. • Upload e download de dados Uma das dificuldades atualmente para a operação das estações totais está no upload e download de dados a partir do equipamento. O maior problema está no fato de que os equipamentos disponíveis e mais acessíveis são antigos em relação aos avanços dos computadores atualmente. A incompatibilidade com Windows 10 e a necessidade do uso de porta serial em diversos equipamentos de GPS e Estações Totais faz com que muitos profissionais mantenham computadores antigos para descarregar dados de equipamentos. Quando o profissional não consegue realizar a conexão da estação total para o computador ainda existem duas alternativas de acordo com o trabalho a ser executado: ᵒ Coleta de dados: realizar o levantamento e copiar os dados do equipamento através do visor (manualmente) e escrevê-los numa tabela em computador. ᵒ Locação: digitar manualmente os dados para dentro da memória do equipamento. TÓPICO 1 | LEVANTAMENTO TOPOGRÁFICO 7 A resolução desses problemas geralmente pode ser efetuada através da aquisição de novos cabos (sim, existe um cabo específico para descarregar cada equipamento de acordo com a versão do Windows) e softwares que, quando pirateados, não conseguem descarregar dados do equipamento. A imagem a seguir demonstra um tipo de cabo serial, ainda muito empregado em serviços com estações totais antigas, para descarregar e carregar dados de campo para o equipamento. FIGURA 3 – CABO SERIAL DE ESTAÇÃO TOTAL FONTE: <https://produto.mercadolivre.com.br/MLB-1299752174-cabo-serial-para-estaco-total- sokkia-ou-topcon-_JM#position=2&type=item&tracking_id=80542c1b-0d23-42b3-9040- d791ebe82dc8>. Acesso em: 25 nov. 2019. Existe a possibilidade de empregar adaptadores de entradas seriais para USB, entretanto, o transtorno e dificuldade de configurações de hardware e software para a interpretação dessas configurações faz com que muitos profissionais optem por carregar e descarregar dados manualmente ou com equipamentos antigos. Os equipamentos atuais possuem formas diversificadas para que o usuário possa acessar os dados coletados ou a serem implantados em campo. O bluetooth, a entrada USB e o uso de pen drives são muito mais comuns hoje e facilitam os trabalhos, assim os equipamentos são mais facilmente compatibilizados em diversas plataformas utilizadas em computadores de forma independente de suas versões. https://produto.mercadolivre.com.br/MLB-1299752174-cabo-serial-para-estaco-total-sokkia-ou-topcon-_JM#position=2&type=item&tracking_id=80542c1b-0d23-42b3-9040-d791ebe82dc8 https://produto.mercadolivre.com.br/MLB-1299752174-cabo-serial-para-estaco-total-sokkia-ou-topcon-_JM#position=2&type=item&tracking_id=80542c1b-0d23-42b3-9040-d791ebe82dc8 https://produto.mercadolivre.com.br/MLB-1299752174-cabo-serial-para-estaco-total-sokkia-ou-topcon-_JM#position=2&type=item&tracking_id=80542c1b-0d23-42b3-9040-d791ebe82dc8 UNIDADE 1 | RELEMBRANDO CONCEITOS DE TOPOGRAFIA 8 As estações totais prismáticas são as mais utilizadas no mercado desse tipo de equipamento, entretanto, lembre-se de que superfícies verticais e quinas de paredes, por exemplo, não pode ser medidas diretamente e com precisão por ele. IMPORTANT E 2.1.2 Estação total não prismática A estação total não prismática, como o próprio nome diz, não faz uso do conjunto bastão e prisma para até determinadas distâncias. É opcional não usar o prisma, sendo que o limite de leitura de dados sem o seu uso é limitado de acordo com a marca do equipamento. É comum encontrar equipamentos que possam realizar leituras sem prisma em torno de 200 metros ou até mais, mas para alcançar grandes distâncias é sempre necessário o uso de prismas. Através da estação total não prismática é possível realizar medições sem que seja necessário que o auxiliar de campo se desloque ao ponto desejado para a medição, sendo muito mais dinâmico o serviço de campo e precisa a coleta de informações. O uso desse tipo de estação total torna-se mais caro devido ao preço do equipamento ser mais elevado, entretanto, sua produtividade de campo é muito mais alta devido à falta de necessidade de deslocamento do auxiliar em campo e também à precisão dos dados. Mas como a precisão dos dados é afetada por esse equipamento? Numa estação total convencional o prisma fica sobreposto a um bastão e também possui abas laterais que facilitam a visada do operador da estação total quando em grandes distâncias. O conjunto prisma e bastão funciona para que seja refletido o laser da estação total e a altura empregada no bastão seja descontada da leitura para que a coordenada e cota sejam projetadas para o ponto de leitura no chão. O uso do conjunto prisma e bastão impossibilita a captação de pontos direto sobre uma superfície vertical, por exemplo, e também quinas de paredes, forçando o desenhista a aplicar uma distância para a representação da realidade. A imagem a seguir demonstra o prisma com seu suporte para rosquear, o qual contém as abas laterais que impossibilitam que o dado captado fique aderente a uma superfície vertical ou quina de parede. TÓPICO 1 | LEVANTAMENTO TOPOGRÁFICO 9 FIGURA 4 – PRISMA E SUPORTE COM SUAS ABAS LATERAIS PARA FACILITAR VISADA DO OPERADOR FONTE: O autor Esse tipo de problema é solucionado com o uso de uma estação total não prismática porque ela capta a informação sobre a superfície onde o laser é apontado, facilitando a representação de superfícies verticais e adensando a malha de coordenadas para a criação de um Modelo de Superfície. O software interno das estações totais que não empregam prisma para leitura de pontos é muito similar aos queempregam, variando de acordo com a marca do equipamento. A diferença é que para as estações não prismáticas não existe a configuração de offset aplicado ao prisma. As estações totais não prismáticas são ótimas para a produtividade, mas não conseguem ler grandes distâncias sem o uso de prismas. Lembre-se disso antes de ir a campo, porque um prisma pode ser necessário de acordo com a distância a ser medida. IMPORTANT E UNIDADE 1 | RELEMBRANDO CONCEITOS DE TOPOGRAFIA 10 2.2 TEODOLITO O teodolito é um equipamento já, muitas vezes, ultrapassado. O fato de ser um equipamento pouco usado atualmente não é uma grande justificativa para o técnico ou engenheiro responsável não conhecer seu uso. A justificativa ainda para o conhecimento desse equipamento é que muitos trabalhos foram realizados empregando-o, sendo necessário ainda conhecimento para a interpretação dos dados e identificação de possíveis erros cometidos no passado. A maior parte dos erros são basicamente cálculos de distâncias horizontais e verticais, sendo atualmente fácil a sua correção com o uso de planilhas automatizadas. Para o cálculo de distâncias horizontais a partir de visadas inclinadas é utilizada a seguinte equação: Declividade horizontal ( )= − 2100 * *DH FS FI cos α Sendo: DH: distância horizontal; 100: constante empregada na maioria dos equipamentos teodolitos no mercado brasileiro; FS: fio estadimétrico superior, possível ver na luneta no momento da visada e acima do fio médio; FI: fio estadimétrico inferior, possível ver na luneta no momento da visada e abaixo do fio médio; Cos²α: cosseno do ângulo de inclinação da luneta, ao quadrado. Essa equação também é possível empregar quando se utiliza equipamentos que são fixos a 90°, como os níveis geométricos. Como citado anteriormente, é comum observar documentos gerados a partir de equipamentos antigos como o teodolito, portanto, para fazer a “prova-real” das informações é necessário o emprego dessa equação. Para mais conferências, também é possível o cálculo da diferença de nível entre o ponto de base e a visada através da seguinte equação: Declividade Vertical ou Diferença de Nível (DN) ( )= + − −250 * *DN hi FS FI sen mα Sendo: DN: diferença de nível; Hi: altura do instrumento; 50: constante vertical aplicada à maioria dos equipamentos desse tipo no Brasil; FS: fio estadimétrico superior, possível ver na luneta no momento da visada e acima do fio médio; FI: fio estadimétrico inferior, possível ver na luneta no momento da visada e abaixo do fio médio; TÓPICO 1 | LEVANTAMENTO TOPOGRÁFICO 11 Sen²α: seno do ângulo de inclinação da luneta, ao quadrado; m: fio médio estadimétrico. O teodolito é um equipamento fora de uso atualmente, mas não se engane. Conhecer o seu uso e métodos de cálculos é um diferencial para quem pretende fazer análises de documentos antigos referentes a posses de propriedades e medições de áreas. NOTA 2.3 EQUIPAMENTO GPS (GLOBAL POSITIONING SYSTEM) Os equipamentos baseados na tecnologia GPS são muito mais empregados atualmente do que quando comparado há 20 anos. A evolução desse tipo de tecnologia vai desde os mapeamentos topográficos até o cotidiano das pessoas indo ao trabalho ou fazendo um pedido de pizza para receber na porta da sua casa. Na topografia, a tecnologia GPS veio de forma dinâmica, fornecendo dados de posicionamento em tempo real e, no caso dos mapeamentos, com correções sendo executadas simultaneamente ao levantamento realizado. Isso trouxe uma grande facilidade no mapeamento de grandes áreas, especialmente aquelas que não possuem intervisibilidade entre vértices ou com obstruções verticais devido a variações altimétricas do terreno. Existem diferentes formas de realizar o levantamento, entretanto, somente em uma delas existem diferenças de equipamento: o método Real Time Kinect (RTK). Esse é o método mais produtivo atualmente para, em campo, realizar o levantamento topográfico utilizando equipamentos GPS. O próximo subtópico abordará como esse levantamento deve ser realizado quanto à disposição dos equipamentos. 2.3.1 Base No uso do método RTK são necessários dois equipamentos: o Base e o Rover. O Base é o equipamento que fica estático no terreno, em local alto e de menor obstrução física possível para que possa se comunicar com o outro equipamento que percorrerá o terreno junto ao técnico que captará os dados. Essa Base deve ser montada de forma semelhante à estação total, com um tripé e nivelado através de bolha, entretanto, para o equipamento GPS é necessário um outro elemento chamado “Base nivelante”, demonstrada a seguir: UNIDADE 1 | RELEMBRANDO CONCEITOS DE TOPOGRAFIA 12 FIGURA 5 – BASE NIVELANTE PARA BASE DE GPS FONTE: O autor Nessa figura, do lado esquerdo, é demonstrada a parte inferior da base nivelante. Essa parte inferior é importante porque nela existe uma rosca na qual é realizada a fixação dessa peça ao tripé. A existência da rosca é plausível devido à possibilidade de movimentação dessa base nivelante sobre a superfície da mesa do tripé, sendo mais maleável para a centragem do equipamento sobre o ponto em campo. Na parte superior da base nivelante é apresentada a rosca para o equipamento GPS. Tanto o equipamento Base quanto o Rover possuem uma rosca que é compatível com essa base nivelante. Segue a base de um GPS em que é demonstrada a rosca para o encaixe da base nivelante: TÓPICO 1 | LEVANTAMENTO TOPOGRÁFICO 13 FIGURA 6 – BASE NIVELANTE PARA BASE DE GPS FONTE: O autor Além da rosca centralizada no GPS, também é apresentada na imagem a bateria de alimentação do equipamento e sua antena de comunicação. Essa antena é responsável pela comunicação entre o equipamento Base e o Rover e sem ela não é possível a aplicação do método RTK em serviço. Além dessa importância é recomendado pelos fabricantes e revendedores que o equipamento não seja ligado sem essa antena, por risco de queima de placas internas. Vale ressaltar que essa rosca existe tanto em equipamentos que serão utilizados para a função de Base quanto para os que serão empregados na função de Rover. Além do uso da base nivelante, o equipamento também requisita um alongador para manter o GPS alto em relação ao tripé, mantendo a antena em segurança. Junto a esse alongador é, em muitas marcas, colocada uma bateria externa para que seja possível realizar mais tempo de serviço de campo. Em algumas marcas é possível adaptar uma bateria de moto no plug da bateria externa, entretanto, existem também algumas mais elaboradas, como a demonstrada na imagem a seguir. UNIDADE 1 | RELEMBRANDO CONCEITOS DE TOPOGRAFIA 14 FIGURA 7 – BASE NIVELANTE PARA BASE DE GPS FONTE: O autor A bateria externa apresentada é conectada diretamente ao GPS através do pino de conexão empregando um cabo, não sendo possível realizar a transmissão de energia diretamente pelo bastão ou alongador. Ao final, o conjunto fica com altura considerável para que supere os dois metros, favorecendo a transposição de alguns obstáculos e aumentando as possibilidades de comunicação entre os receptores GPS. Ao final, o conjunto todo fica como o demonstrado na figura a seguir. TÓPICO 1 | LEVANTAMENTO TOPOGRÁFICO 15 FIGURA 8 – BASE RTK FONTE: O autor O equipamento Base GPS fica rastreando dados de satélites por horas e comunica-se ao Rover durante o levantamento. Não esqueça de levar baterias extras para o serviço de campo, mas em caso de o equipamento parar de funcionar durante o levantamento por falta de bateria não se preocupe quanto aos dados coletados. Eles não se perderão e serão armazenados na memória do equipamento. ATENCAO 2.3.2 Rover Como citado anteriormente, o equipamento Rover deve se comunicar diretamente com o equipamento configurado como Base. Isso ocorre porque o método RTK faz a correção do posicionamento em tempo real através do posicionamento do equipamento Base e para que eles se comuniquem é empregado o rádio interno ao equipamento junto à antena conectada emambos. A presença de árvores ou grandes desníveis entre os dois equipamentos gera quebras de UNIDADE 1 | RELEMBRANDO CONCEITOS DE TOPOGRAFIA 16 comunicação, por isso é tradicional também empregar nos levantamentos com o Rover um bastão de altura elevada, podendo alcançar oito metros de modo retrátil. Para que o técnico possa interpretar dados e analisar a situação de campo não existe um visor diretamente no GPS, mas um equipamento chamado controladora. Essa controladora apresenta diversas informações, como: • quantidade de satélites captados; • status da qualidade de comunicação entre equipamentos através do rádio; • método de captação de dados: PP ou RTK; • piquetagem para locação de obras ou limites de áreas; • aplicativos para cálculos de volume, área e determinação de interseções entre alinhamentos etc. A figura seguinte demonstra uma controladora ao lado esquerdo e ao lado direito uma imagem aproximada do seu visor. FIGURA 9 – CONTROLADORA RTK E VISOR DE DADOS FONTE: O autor É na controladora que é possível subir e realizar download dos dados de campo. Através dela é possível inserir dados através de arquivos em formato .csv para fazer locação de obras e também é possível visualizar o mapa de posicionamento do equipamento e dos locais para piquetagem. Sem esse item o equipamento GPS torna-se inviável para o uso em método RTK, sendo possível realizar medições em método pós-processado. TÓPICO 1 | LEVANTAMENTO TOPOGRÁFICO 17 O equipamento Rover não necessita de uma base nivelante. Ele é rosqueado diretamente sobre o bastão que pode ser de diferentes alturas. Junto a ele, muitas vezes é empregado o bipé para que o equipamento fique no prumo para registro fotográfico em monografias. A figura a seguir demonstra a aparência de um equipamento Rover montado e pronto para leitura de coordenadas. FIGURA 10 – EQUIPAMENTO ROVER FONTE: O autor O equipamento Rover é o que se mantém em movimento pelo terreno durante o serviço. Quando empregado o método RTK não esqueça que configurações devem ser feitas na controladora constantemente, caso esqueça de informar dados no momento da coleta de dados, faça isso na etapa de processamento de dados. ATENCAO UNIDADE 1 | RELEMBRANDO CONCEITOS DE TOPOGRAFIA 18 2.4 INSTALAÇÃO DO TRIPÉ A instalação do tripé é o primeiro passo a ser executado para a instalação de equipamentos GPS e estação total. A instalação desse item é difícil e leva tempo para os profissionais que não têm prática, mas quando já existe certa experiência é rápido, independentemente da forma do terreno. Para que a instalação do tripé seja feita, as etapas são variáveis de acordo com a marca do aparelho, entretanto, todos possuem ao menos: • pé retrátil; • mesa; • borboleta. A mesa é a superfície triangular onde fica situado o equipamento sobre o tripé e o elemento que integra as três pernas do tripé. Para que o tripé seja retrátil e também possua uma fixação boa para a estabilidade no solo são usadas as borboletas, que são, em alguns casos, presilhas e em outros, parafusos. Essas borboletas fixam a parte superior e inferior da perna e no limite da parte inferior existe uma garra na qual é possível pisar para que exista uma melhor fixação na superfície de trabalho. O nivelamento do equipamento sofre a influência da geometria na qual o tripé é alocado. O ideal é que ele esteja posicionado na forma de um triângulo equilátero, entretanto, alguns terrenos ou situações não permitem isso. O nivelamento do tripé é geralmente feito de modo grosseiro numa primeira etapa do trabalho, depois de colocado o equipamento sobre a mesa é feito o ajuste fino da bolha nivelante no tripé. Na sequência é demonstrado o modo mais eficaz e que fornece maior controle para o nivelamento dos pés do tripé. FIGURA 11 – FORMA MAIS EFICAZ DE MANUSEIO DOS PÉS DO TRIPÉ FONTE: O autor TÓPICO 1 | LEVANTAMENTO TOPOGRÁFICO 19 Do lado esquerdo da figura é apresentada uma forma errada de manuseio do tripé quando a intenção é fazer um ajuste fino dele. A falta de um apoio fixo para as mãos faz com que os movimentos sejam bruscos, dessa forma, a imagem do lado direito da figura demonstra o dedão do operador facilitando a movimentação do equipamento. Outra informação que agiliza e facilita a instalação do equipamento é que o parafuso de fixação na mesa do tripé é móvel, de forma que seja possível fixar e desafixar o equipamento da mesa. Esse ato de afrouxar o parafuso entre a mesa e o equipamento é favorável para que o operador possa posicionar corretamente o equipamento sobre o ponto desejado. Vale ressaltar que esse parafuso é vazado para que seja possível a visualização do ponto no qual está sendo instalado o equipamento, em solo. FIGURA 12 – PARAFUSO VAZADO E MÓVEL NA MESA DO TRIPÉ FONTE: O autor Não se esqueça de travar bem a borboleta e a base do tripé no solo para que não ocorram deslocamentos do equipamento durante o serviço. Isso assegurará que as coordenadas se mantenham fixas num mesmo ponto durante todo o levantamento. ATENCAO UNIDADE 1 | RELEMBRANDO CONCEITOS DE TOPOGRAFIA 20 2.5 USO DO BASTÃO Apesar de ser um equipamento comum nos levantamentos, tanto com uso de estação total quanto de GPS, o bastão pode ser um diferencial num trabalho de campo. Tanto para a estação total, que exige intervisibilidade, quanto para o GPS, que precisa de uma certa clareza na comunicação entre rádios, a altura do bastão auxilia essas atividades. Existe um bastão que é o mais tradicional para a execução dos levantamentos topográficos, que é o retrátil de 3,6 m de altura. Além deste também está disponível maiores no mercado, como por exemplo, o que pode alongar-se até 8 m de altura. A dificuldade nesse bastão que pode alongar-se tanto é mantê- lo no prumo para que a coordenada captada seja exatamente a do ponto desejado. A seguir são demonstrados os dois tipos de bastão. FIGURA 13 – À ESQUERDA: BASTÃO DE 3,6 M. À DIREITA: BASTÃO DE 8 M FONTE: O autor A altura do bastão precisa ser indicada na estação total e também no GPS. Quando modificar sua altura não esqueça de configurar o equipamento no qual está sendo realizado o levantamento. ATENCAO TÓPICO 1 | LEVANTAMENTO TOPOGRÁFICO 21 2.6 PRISMA O levantamento topográfico com estação topográfica exige a utilização de prisma, com exceção daquelas denominadas não prismáticas, que possuem um limite para leituras sem esse item. Uma curiosidade que pode ser útil em campo é saber que outros elementos refletem o laser da estação total. Exemplos são: placas veiculares e adesivos prismáticos de caminhão que podem ser colados diretamente nas superfícies verticais ou quinas de paredes e locais de difícil acesso ao prisma devido as suas dimensões. Esses dois exemplos podem salvar um levantamento no qual foi esquecido de levar o equipamento refletivo. Além do prisma mais tradicional existem outros que possuem funções de acordo com a distância a ser empregada. A seguir são apresentados os tipos de prismas existentes. 2.6.1 Prisma simples O prisma tem a função de refletir o laser emitido pela estação total e possui uma rosca em sua parte posterior, para que seja possível fixa-lo à moldura. Nessa moldura é possível rosquear o prisma nos dois lados, tanto no que está escrito OFF SET 30 mm quando no lado posterior, que está escrito OFF SET 0 mm. A informação desses offsets necessita ser descrita na estação total porque através desses valores o cálculo de coordenada faz a compensação para o centro do bastão e, consequentemente, o ponto no qual este está posicionado. A seguir é apresentada uma figura do prisma com sua moldura descrita, o offset de 30 milímetros. FIGURA 14 – PRISMA E MOLDURA FONTE: O autor UNIDADE 1 | RELEMBRANDO CONCEITOS DE TOPOGRAFIA 22 Ao empregar o prisma, verifique se ele está com Offset = 30 ou Offset = 0 e não esqueça de configurar a estação total para que esteja com o mesmo valor. Caso o valor esteja errado, ocorrerá um erro sistemático. IMPORTANTE 2.6.2 Miniprisma Muito empregado para locação de obras, o miniprisma é mais raro de ser encontrado no mercado e possui valor superior, sendo possível encontrar esse acessório com valores entre US$ 120,53 a US$ 168,74. A precisão conferida a ele tem como justificativa a sua altura diminuta que pode ser de somente 30 centímetros, portanto, gerando erros horizontais por conta de erros de prumo muito menores. Como consequência do seu tamanho e também por ser retrátil, sua facilidade de transporte é ainda maior, sendo possível levá-lo em mochilas para realizar serviços de locação de obras e captação de dados de campo para desenvolvimento de levantamentos planialtimétricos. A figura a seguir demonstra um miniprisma. FIGURA 15 – MINIPRISMA FONTE: <https://www.lhgeo.com.br/mini-prisma->. Acesso em: 25 nov. 2019. TÓPICO 1 | LEVANTAMENTO TOPOGRÁFICO 23 A constante de um mini prisma é diferente dos prismas tradicionais. Lembre-se de verificar sua constante para configurar na estação total. Além disso, não se esqueça de que a altura de mini prismas não são convencionais, sendo possível ficar abaixo de 1,5 m, que é a altura mínima do bastão padrão. IMPORTANT E 2.6.3 Prisma 360° Mais uma variedade dos prismas é o Prisma de 360°. Esse prisma reflete em todos os lados nos quais ele recebe o laser, sendo mais produtiva a execução do serviço em campo e também nele não existe a necessidade de alterar a constante prismática, sendo fixa em 0 mm o Offset. Outra vantagem no uso desse item é que ele não possui a moldura empregada nos prismas tradicionais, sendo que o mapeamento de áreas menores com este torna-se mais preciso devido à distância entre o centro do bastão e o limite da moldura. No levantamento de grandes distâncias, o emprego desse equipamento também é mais útil devido à maior reflectância nele existente. Um equipamento desse torna-se um fardo orçamentário para empresas de pequeno porte ou as que não requisitem grandes precisões em seus levantamentos. O valor desse equipamento atualmente (2019) gira em torno de US$ 650,00 e esse investimento deve ser muito específico para atender a uma necessidade, portanto, é algo raro de se encontrar no mercado de trabalho, sendo geralmente substituído por prismas simples ou também prismas triplos. FIGURA 16 – PRISMA 360° FONTE: <https://www.allcomp.com.br/index.php?route=product/product&product_id=1539>. Acesso em: 25 nov. 2019. https://www.allcomp.com.br/index.php?route=product/product&product_id=1539 UNIDADE 1 | RELEMBRANDO CONCEITOS DE TOPOGRAFIA 24 O prisma 360° é pouco usado no mercado, entretanto, confere uma boa precisão para serviços de campo, além de manter a sua constante sempre em 0 mm. NOTA 2.6.4 Prisma triplo O prisma triplo é muito mais acessível financeiramente em relação ao de 360°. Seu valor pode ser encontrado no mercado em torno de US$ 85,00 e sua função é ser um alvo fácil para grandes distâncias, geralmente, superiores a 1 quilômetro. Nessa distância torna-se muito difícil para o operador da estação total visualizar um prisma simples ou até mesmo o de 360°, portanto, para que se torne um alvo maior e também mantenha a característica refletiva é empregado esse conjunto de três prismas numa mesma moldura para que também seja facilitada a reflexão do laser para a estação total. Esse equipamento é de difícil aquisição e uso no mercado topográfico brasileiro. Isso se deve pelo fato do uso de tecnologias GPS para a medição de grandes distâncias atualmente e também pelo fato da falta de precisão nas leituras de grandes distâncias pela estação total com esse conjunto prismático, entretanto, este ainda é um equipamento que pode ser empregado em áreas caracterizadas pela vegetação de copa alta e gramíneas, porque nesse tipo de situação o sinal de satélites e rádio sofre interferências pelas obstruções físicas existentes, mas a intervisibilidade de pontos pode ocorrer facilmente. A seguir é demonstrada uma figura para exemplificar como é um prisma triplo utilizado em serviços topográficos. FIGURA 17 – PRISMA TRIPLO FONTE: <http://twixar.me/JDlT>. Acesso em: 25 nov. 2019. TÓPICO 1 | LEVANTAMENTO TOPOGRÁFICO 25 O prisma triplo é um equipamento pouco utilizado atualmente devido à menor precisão alcançada em grandes distâncias com a estação total, entretanto, seu uso pode conferir grande produtividade devido à capacidade de reflexão para visadas de longo alcance, refletindo em poligonais mais longas. NOTA 2.7 NÍVEL GEOMÉTRICO O nível geométrico é o equipamento empregado quando se deseja alcançar uma grande precisão em relação à altitude e diferenças altimétricas verticais em campo. Equipamentos antigos desse tipo não superam atualmente o que algumas estações totais e GPS conseguem fazer, entretanto, os novos conseguem entregar uma boa precisão para desenvolvimento de projetos hidráulicos e mapeamentos planialtimétricos. Esse equipamento é um dos mais baratos para a aquisição na aplicação do setor da topografia. O valor deste chega próximo aos US$ 241,00 e uma das maiores aplicações atualmente é no setor rodoviário, através da captação de cotas de bueiros para “as built”, projetos de recapeamento ou até mesmo refinamento de um levantamento planialtimétrico executado para o projeto geométrico. A seguir é apresentado um modelo de nível geométrico empregado para aulas em curso de engenharia civil e arquitetura e também nas atividades profissionais de nivelamento rodoviário. FIGURA 18 – NÍVEL GEOMÉTRICO FONTE: O autor UNIDADE 1 | RELEMBRANDO CONCEITOS DE TOPOGRAFIA 26 O nível geométrico é uma porta de entrada para o profissional recém-formado devido ao seu valor de aquisição, mas a operação desse equipamento requer muita precisão e experiência para a leitura de informações. Não se engane quanto à simplicidade de botões. Quem contrata um serviço de nivelamento geométrico requisita alta precisão e, consequentemente, a responsabilidade aumenta. ATENCAO 2.8 ACESSÓRIOS Os equipamentos apresentados a seguir são descritos como acessórios, mas isso não diminui a importância deles num levantamento topográfico. O uso desses acessórios confere maior qualidade e facilidade ao desenvolvimento dos trabalhos e, sem alguns deles, não é possível executar a atividade. 2.8.1 Mira É um equipamento que, sem seu uso, não é possível realizar o nivelamento geométrico de uma área. Existem miras retráteis de alumínio e também algumas antigas de madeira, mas é incomum encontrar esta última citada devido ao peso que dificulta sua movimentação em campo. As miras de alumínio são as mais empregadas em serviço atualmente e é esta mira que deve ser observada através da luneta de um nível geométrico. Para diferenciar as cotas na mira é feita uma diferenciação das cores vermelha e preta ou, em alguns casos, é colocado um pequeno ponto ao lado direito da mira para indicar a metragem. Uma bolinha indica um metro, duas bolinhas indicam dois metros, três bolinhas indicam três metros e assim por diante. Além de ser possível distinguir os metros por cores também é possível identificar pelo lado da plotagem da mira. Quando o lado da representação da metragem é alterado significa que são adicionados 10 centímetros. Na figura seguinte é demonstrado um exemplo de mira de alumínio empregada para nivelamento geométrico. TÓPICO 1 | LEVANTAMENTO TOPOGRÁFICO 27 FIGURA 19 – MIRA EMPREGADA NO NIVELAMENTO GEOMÉTRICO FONTE: O autor A mira é um equipamento fundamental para o nivelamento geométrico. Sua interpretação requer prática do operador para que não se confunda quando olhar pela luneta, anotando errado o valor da metragem. ATENCAO 2.8.2 Bipé É um acessório que não impede a execução de nenhum serviço, entretanto, confere maior acurácia nos pontos coletados. O bipé é um apoio para o bastão do prisma ou também do GPS. Seu uso é pequeno quando é feito uso da estação total, mas muito grande quando empregado o equipamento GPS, especialmente aqueles quenão têm a função RTK disponível. Os equipamentos GPS que não fazem leituras com a técnica RTK precisam coletar dados através do método PP (Post-processing) e para captar dados dessa forma é necessário manter o equipamento estático por um longo período, sendo um grande fardo para o auxiliar de campo. Para que o equipamento fique estático e no prumo por esse longo período é empregado geralmente um bipé para suporte, fazendo com que sobre tempo para desenvolver croqui e realizar análises do espaço ao redor. A figura seguinte demonstra um bipé empregado em levantamentos topográficos. UNIDADE 1 | RELEMBRANDO CONCEITOS DE TOPOGRAFIA 28 FIGURA 20 – BIPÉ FONTE: O autor O bipé é um forte aliado na qualidade de um levantamento topográfico e seu preço é baixo quando comparado ao restante dos equipamentos utilizados no trabalho (aproximadamente US$ 120,00), justificando sua compra pela qualidade e facilidade na dinâmica dos serviços. Um elemento negativo nele é a fragilidade das suas pernas, requisitando sempre que o operador tenha cuidado com o seu manuseio. IMPORTANT E 2.8.3 Trena de fibra de vidro e trena de aço Apesar dos equipamentos topográficos serem destinados à medição de distâncias, a utilização de trenas ainda é imprescindível para o desenvolvimento de serviços. Isso porque algumas informações devem ser inseridas na configuração dos equipamentos para que sejam iniciadas as atividades, por exemplo, altura do equipamento e também altura do bastão. Sem as informações iniciais de altura dos equipamentos não é possível calcular com precisão as cotas do terreno, as built ou implantação, e essa informação primária deve ser obtida através de uma trena. Para isso é possível empregar alguns tipos de trenas, dentre as mais utilizadas estão a trena de fibra de vidro e a trena de aço. TÓPICO 1 | LEVANTAMENTO TOPOGRÁFICO 29 Para ambas as trenas existem erros provenientes do material com que são produzidas ou senão erros oriundos do manuseio em campo. Na figura a seguir é apresentado um exemplo de trena de fibra de vidro. FIGURA 21 – TRENA DE FIBRA DE VIDRO FONTE: <https://www.lojadomecanico.com.br/produto/117096/31/271/trena-fibra-de-vidro- aberta-50m-x-13mm-brasfort-8127>. Acesso em: 25 nov. 219. A trena de fibra de vidro possui a característica de precisar ser esticada para diminuir a catenária entre os dois pontos a serem medidos. A catenária é o “embarrigamento” que se mantém caso esta não seja devidamente esticada, mas essa ação de puxar a trena faz com que ela se estique com o decorrer do tempo, gerando erros de medição porque uma distância será representada numericamente por um valor inferior ao real. É possível ver essa catenária nos fios que ligam os postes de luz residenciais. Além da trena de fibra de vidro também é empregada a trena de aço, muito comum ser encontrada em canteiros de obra e seu tamanho reduzido facilita o transporte para a aquisição somente da altura dos equipamentos. É muito empregada na topografia pela versatilidade e também por não precisar ser esticada como a trena, que foi o exemplo anterior, mas possui o problema da dilatação do seu material. Para resolver esse problema é necessário empregar o coeficiente de dilatação, fornecido pelo fabricante, para diminuir ou aumentar do valor obtido em campo. A figura a seguir apresenta uma trena de aço. https://www.lojadomecanico.com.br/produto/117096/31/271/trena-fibra-de-vidro-aberta-50m-x-13mm-brasfort-8127 https://www.lojadomecanico.com.br/produto/117096/31/271/trena-fibra-de-vidro-aberta-50m-x-13mm-brasfort-8127 UNIDADE 1 | RELEMBRANDO CONCEITOS DE TOPOGRAFIA 30 FIGURA 22 – TRENA DE AÇO FONTE: <https://oximaq.com.br/5501-large_default/trena-em-aco-3m-x-125mm- vonder.jpg>. Acesso em: 25 nov. 2019. Catenária é um problema quando são utilizadas trenas maleáveis como a de fibra de vidro. Para diminuir esse problema é comum esticar a trena ao máximo, entretanto, isso ocasiona outro problema, que é o seu alongamento devido ao material flexível pela qual é composta. Esse alongamento acaba representando valores inferiores à realidade, gerando impactos sistemáticos para o levantamento. IMPORTANT E 2.8.4 Nivelamento com mangueira Uma das técnicas para realizar o nivelamento em pequenas áreas é o uso de uma mangueira transparente (ou translúcida) cheia de água. Através do uso dessa mangueira é possível encher o nível de água até o ponto no qual se deseja para ambos os lados da mangueira, sendo a partir disso possível identificar a cota igual em ambos os lados somente empregando a gravidade. Essa técnica é muito empregada em obras e, além de mais econômica, é mais precisa que muitos serviços de topografia ofertados no mercado. Isso porque a captação de cotas com equipamentos topográficos depende de muitas variáveis, como a conservação do equipamento, inserção de dados corretamente no software interno e também a precisão do manuseio por parte do operador. Todas essas variáveis fazem com que os trabalhadores da área civil, quando em serviços de pequenas áreas, prefiram empregar o nivelamento por mangueira. A figura a seguir demonstra como uma mangueira flexível é utilizada para o nivelamento de uma área do terreno somente demarcada por piquetes ou gabarito de obra. TÓPICO 1 | LEVANTAMENTO TOPOGRÁFICO 31 FIGURA 23 – NIVELAMENTO COM MANGUEIRA FONTE: <https://construfacilrj.com.br/profissao-pedreiro-nocoes-basicas/>. Acesso em: 25 nov. 2019. Altura definidah x e A B Terreno Altura nivelada Diferença das alturas Ponto de partida Ponto nivelado h x e A B Linha de nivelamento Mangueira Água Nível da água O nivelamento com mangueira é a técnica mais barata para nivelar obras em pequenas áreas, sendo uma forma precisa e adaptável a qualquer terreno. É até mais empregada do que o nivelamento geométrico pela sua facilidade e precisão que não dependem de mão de obra especializada. IMPORTANT E 2.8.5 Nivelamento com nível a laser Assim como existe levantamento topográfico para áreas externas de edificações, também existe esse tipo de trabalho para áreas internas às construções. Isso pode ocorrer para a identificação de recalques de edificações (no caso de identificação de diferenças de cotas) ou também para mapeamentos de detalhes em áreas internas. Através de uma estação total é possível desenhar o modelo tridimensional de toda área interna de uma edificação, mas o uso desse equipamento para a finalidade de identificação de recalques torna-se improdutivo pelo fato dos dados UNIDADE 1 | RELEMBRANDO CONCEITOS DE TOPOGRAFIA 32 necessitarem ser processados para a exibição dos valores, portanto, atualmente adota-se o nível a laser para fazer essa tarefa. Esse equipamento torna-se ideal para áreas internas porque seu uso em alta iluminação torna-se inviável, pois o operador não consegue observar a luz emitida pelo equipamento. Com o nível a laser o operador segue a mesma metodologia de um nível geométrico, sendo necessário saber a altura na qual o equipamento está sendo instalado do chão para que possa ser comparado com o ponto desejado no local. A figura a seguir demonstra um exemplo de nível a laser linear GLL 2 da marca Bosch. FIGURA 24 – NÍVEL A LASER FONTE: <https://www.aecweb.com.br/prod/e/nivel-a-laser-linear-gll-2_9935_14320#gallery-2>. Acesso em: 25 nov. 2019. Como pode ser percebido, além de ser possível a identificação de recalques em áreas internas também é possível a verificação do prumo devido à projeção também de um alinhamento vertical, sendo uma ótima ferramenta para conferência de obras. TÓPICO 1 | LEVANTAMENTO TOPOGRÁFICO 33 O nível a laser é uma ótima ferramenta para conferência de cotas e prumos e, dependendo da iluminação do dia, pode até ser empregado em áreas externas. O equipamento é leve e gera melhores resultados que diversas estações totais devido à facilidade de manuseio. NOTA 2.8.6 Bússola A bússola deixou de ser um equipamento imprescindível para a execução de um levantamentotopográfico. A precisão fornecida por uma bússola é baixa, sendo possível distinguir pelo operador somente os graus e praticamente nada dos minutos e segundos. Além disso, ela é referenciada somente a partir do norte magnético que é variável através dos anos, portanto, muito inconstante. Apesar de ser um equipamento pouco usado para o desenvolvimento de mapas topográficos atualmente, ela é uma boa opção para orientação em vegetação onde não existe intervisibilidade entre pontos lá locados. Um exemplo é encontrar vértices já materializados em vegetação de mata atlântica utilizando azimutes presentes em planta e direcionando a bússola para o ponto. Na sequência é demonstrada uma bússola geológica empregada também em serviços topográficos. FIGURA 25 – BÚSSOLA GEOLÓGICA EMPREGADA EM SERVIÇOS TOPOGRÁFICOS FONTE: O autor UNIDADE 1 | RELEMBRANDO CONCEITOS DE TOPOGRAFIA 34 A bússola é um equipamento pouco utilizado atualmente, entretanto, através dela é possível obter direcionamentos de azimutes para alcançar locais previamente locados, mas sem intervisibilidade para a estação total. NOTA 2.9 PLANILHAS DE CHECKLIST Não menos importante está a organização do serviço a ser executado. Nesse item de checklist são apresentadas duas propostas de listagem de equipamentos e atividades a serem executados em campo. A razão da existência desses checklists, além do próprio gerenciamento, é a quantidade de tarefas e itens a serem considerados no trabalho, fazendo com que o técnico acabe esquecendo de ações importantes para o serviço. • Checklist de equipamentos QUADRO 1 – CHECKLIST DE EQUIPAMENTOS FONTE: O autor TÓPICO 1 | LEVANTAMENTO TOPOGRÁFICO 35 • Checklist de procedimentos QUADRO 2 – CHECKLIST DE PROCEDIMENTOS FONTE: O autor Os quadros de checklists apresentados são aplicáveis a levantamentos com equipamentos GPS, mas estas podem ser alteradas para levantamentos a serem feitos com estação total ou até mesmo outros tipos. Esses checklists são muito importantes para serviços de longa duração nos quais o desgaste do operador e auxiliares é muito grande, fazendo com que passem despercebidas algumas etapas relevantes para conferência de qualidade. A consulta às planilhas de checklist antes e durante o serviço topográfico são cruciais para a qualidade do resultado. Existem muitas equipamentos, acessórios e etapas de um levantamento topográfico, portanto, depender somente da mente num ambiente quente e hostil pode ser um “tiro no pé”. IMPORTANT E 3 APLICAÇÃO DOS MÉTODOS DE LEVANTAMENTO – ESTAÇÃO TOTAL A estação total é o equipamento mais empregado na topografia quando o assunto é obra civil. Através da estação total é possível realizar mapeamentos planimétricos, planialtimétricos, locação de obras e cálculos de volume. O georreferenciamento, apesar de muito importante para a organização urbana e rural, não se faz necessário para controle de obras e locação de estacas, por isso para UNIDADE 1 | RELEMBRANDO CONCEITOS DE TOPOGRAFIA 36 o uso da estação total o operador deve entender de geometria e também possuir organização nas atividades do trabalho, também sendo um bom arquivador de dados nos quais serão obtidas as informações do serviço a ser executado. 3.1 POLIGONAL FECHADA E DELIMITAÇÃO DE ÁREAS URBANAS A poligonal fechada é uma das maneiras de ter controle dos erros, mas sem ter coordenadas conhecidas previamente ao levantamento de campo. Para isso o equipamento deve fazer leituras finais nos mesmos pontos de início do levantamento que, na teoria, deveriam ser iguais, mas na prática raramente acontecem. Afinal, por que isso nunca acontece na prática? Isso ocorre devido a erros implícitos ao trabalho de campo, como erros do manuseio do equipamento pelo operador ou pela refração atmosférica. Todos os erros, grosseiros, sistemáticos ou acidentais são contabilizados nas coordenadas finais do levantamento de uma poligonal fechada. O emprego dessa técnica muitas vezes é necessário para mapeamentos de lotes urbanos. A seguir são apresentadas algumas características do uso desse método nessas situações: • Não ter a necessidade de uma coordenada georreferenciada para cálculo de erro. • Existem prefeituras que ainda aceitam levantamentos sem georreferenciamento, portanto, torna-se um serviço mais barato para execução porque não tem a necessidade de um GPS geodésico. • A falta de espaço para manusear o equipamento é um problema em lotes urbanos, sendo necessário mover a estação total para fazer vários pontos de base. • Quanto mais alterações de pontos de base, maior a precisão do operador no momento da instalação do tripé e leitura do prisma. • Lotes urbanos costumam possuir pequenas áreas, portanto, a largura de muro pode influenciar bastante o resultado final. Converse com o cliente antes de realizar o serviço para identificar se o mapeamento deve ser feito por fora do muro ou por dentro. Existem casos em que o muro é feito em parceria com o vizinho, sendo necessário captar os pontos de vértices sobre as quinas. TÓPICO 1 | LEVANTAMENTO TOPOGRÁFICO 37 3.2 POLIGONAÇÃO PARA DETERMINAÇÃO DE PERFIL LONGITUDINAL RODOVIÁRIO O perfil longitudinal é representado através de um plano cartesiano em que o eixo Y (ordenada) apresenta os valores de cota e o eixo X (abcissa) apresenta os valores de distância a partir da origem. É a partir desse perfil longitudinal que são traçados os eixos rodoviários e também cálculos de volume para terraplanagem. É incomum empregar a poligonal fechada para fazer mapeamentos rodoviários e mapeamentos de grandes obras, portanto, para esses tipos de serviços são empregadas: • Poligonais enquadradas: o uso desse tipo de poligonal para mapeamentos rodoviários resulta em maior produtividade porque o técnico e o equipamento não precisam voltar ao ponto inicial para calcular o erro relativo do levantamento. Além disso, são necessários dois pontos de coordenadas conhecidas no início e fim do levantamento, para que através destes seja possível a identificação dos erros lineares e angulares. • Poligonais abertas: o emprego dessas poligonais para mapeamentos de longas distâncias não gera cálculos de erro, entretanto, dependendo do operador da estação total é possível realizar o trabalho. A acurácia e experiência do operador pode resultar nos mesmos erros existentes numa poligonal enquadrada, entretanto, esse valor não é passível de cálculo e apresentação, não resultando em garantias qualitativas para o produto. O gráfico a seguir demonstra como é um perfil longitudinal de uma distância de 105 m. GRÁFICO 1 – PERFIL LONGITUDINAL FONTE: O autor UNIDADE 1 | RELEMBRANDO CONCEITOS DE TOPOGRAFIA 38 3.3 ESTAÇÃO LIVRE E CAPTAÇÃO DE DADOS PARA INTERPOLAÇÃO O método da estação livre é o mais fácil para ser executado em campo. Através deste o operador só precisa instalar o equipamento, fornecer o ângulo de ré e iniciar o serviço captando pontos de irradiação para vértices ou elementos que deseja identificar em planta. Os itens a seguir são os passos para realizar essa atividade: 1) Demarcar ponto no solo no qual a estação total será sobreposta. Essa demarcação pode ser com chapas metálicas, tinta ou cola colorida. 2) Instalar o tripé preferencialmente com os pés equidistantes. 3) Colocar a estação total sobre a mesa do tripé. 4) Nivelar o equipamento através da bolha circular e a linear. 5) Verificar no prumo ótico ou laser se o ponto em solo coincide com o centro da estação total. 6) Caso o equipamento não fique centralizado com a demarcação em solo, solte o parafuso do tripé (abaixo da mesa) e mova o equipamento todo até o local da marcação em solo, controlando através do prumo. a. Caso não seja possível mover a estação até o centro da marcação em solo mesmo desrosqueando o parafuso da mesa, refaça as etapas anteriores de instalação do tripé para que ele esteja mais centralizado em relação ao demarcado. 7) Com o equipamento centralizado e no prumo, ligue-o e configurea obra. Configurar obra significa inserir os dados iniciais para que o equipamento fique orientado no plano cartesiano. 8) Insira as coordenadas de estação. No caso de as coordenadas serem arbitrárias, coloque valores altos para que não seja necessário trabalhar em escritório com valores negativos. Caso as coordenadas já sejam conhecidas e georreferenciadas, insira-as no mesmo local. 9) Insira as coordenadas de ré. Caso sejam conhecidas ou georreferenciadas, insira-as. As etapas para a instalação do equipamento são um padrão para quase todos os métodos de poligonação. A estação livre é a mais simples e produtiva e, dessa forma, emprega-se mais tempo para a captação de dados de campo, adensando a malha triangular para geração de curvas de nível. Esse adensamento confere maior precisão no cálculo de volume e também na representação da drenagem, como demonstrado na seguinte figura: TÓPICO 1 | LEVANTAMENTO TOPOGRÁFICO 39 FIGURA 26 – CURVAS DE NÍVEL EM TRÊS DIMENSÕES FONTE: O autor 3.4 DICAS DE LEVANTAMENTO COM ESTAÇÃO TOTAL Após certa prática de trabalho, os profissionais geram um conhecimento extracurricular para os serviços de campo e escritório. Através desses conhecimentos os trabalhos são agilizados e eficientes, mas nem todos os conhecimentos práticos são repassados em aulas de graduação, por isso os subtópicos a seguir elencam algumas dicas para os levantamentos a serem feitos profissionalmente. 3.4.1 Inserindo coordenadas de ré Em todas as estações totais é necessária a inserção de coordenadas de estação, mas a coordenada de ré é algo que algumas conseguem inserir automaticamente (após indicar que será empregado um método com coordenadas arbitrárias) e outras precisam que essas coordenadas sejam indicadas manualmente (a maioria das estações totais são assim). Para aquelas que precisam ser orientadas manualmente pelas coordenadas da ré, existe uma forma simplificada de fazer isso para não perder muito tempo em campo raciocinando sobre o plano cartesiano. Siga as seguintes etapas: 1) Forneça as coordenadas X: 1000 e Y: 1000 para o ponto de estação (ou base). 2) Após configurar esse ponto de estação, faça a leitura instantânea ao ponto de ré, para identificar a distância entre ele e o local do equipamento. 3) Acrescente essa distância para as coordenadas X ou Y. UNIDADE 1 | RELEMBRANDO CONCEITOS DE TOPOGRAFIA 40 A adição dessa distância para as coordenadas X ou Y representará que o alinhamento inicial (entre a estação e a ré) estará alinhado com a horizontal ou vertical, sendo necessário em escritório posteriormente rotacionar se assim for desejado. 3.4.2 Centragem do tripé O tripé é um dos itens de maior dificuldade inicialmente para uso por alunos de graduação. Isso acontece justamente pela dificuldade de centragem dele no ponto indicado em solo, mas existe algo que pode ajudar nessa atividade. Para conseguir ter uma referência no momento de posicionar o tripé no solo, realize as seguintes etapas em campo: 1) Com o tripé fechado, abra-o sobre o ponto cravado ou demarcado em solo. 2) Posicione o parafuso de fixação do equipamento, presente na mesa do tripé, na área central. 3) Coloque a cabeça o mais perpendicular possível sobre a mesa e mire, de forma grosseira, para o ponto demarcado em solo. 4) Rotacione o tripé de forma que dois pés toquem o solo quase simultaneamente. 5) Após posicionar dois pés no solo, baixe o terceiro, afrouxando a borboleta. 6) Crave bem os pés no solo e coloque o equipamento sobre a mesa. 7) Com o prumo, faça a centragem. Através dessas dicas a possibilidade de não precisar refazer essas etapas de instalação do tripé são muito maiores que a olho nu, evitando retrabalhos. 3.4.3 Estabilização do tripé e altura da base Quando realizada a instalação do tripé para a estação total, duas coisas são esquecidas: a altura do equipamento em relação ao operador e a estabilização do tripé. É possível que estes dois não pareçam ser importantes, mas são responsáveis por qualidade e agilidade no trabalho por fornecer maior conforto para o operador digitar e ler rapidamente as informações. No momento da instalação do tripé já foi citado que é desejável que as pernas formem um triângulo equilátero, entretanto, para maior estabilidade é necessário abrir mais as pernas. Essa estabilização é necessária para que o operador consiga teclar facilmente o painel alfanumérico e o equipamento não saia do prumo. Para a altura do equipamento deve-se colocar a mesa na altura dos ombros para que depois da instalação do equipamento a luneta fique na altura dos olhos. Isso deve ocorrer para que o operador não precise ficar na ponta dos pés ou abaixado para realizar leituras de pontos. Isso conferirá maior produtividade em campo e evitará dores indesejadas nas costas. TÓPICO 1 | LEVANTAMENTO TOPOGRÁFICO 41 4 APLICAÇÃO DOS MÉTODOS DE LEVANTAMENTO – GPS Os métodos de levantamento de GPS já foram demonstrados no livro Fundamentos de Topografia. Os métodos mais empregados são: • Método estático: com esse método o equipamento pode ser de frequência L1 ou dupla frequência (L1 e L2 simultâneos), mas de qualquer forma, o equipamento mantém-se estático durante um período para a aquisição de precisão através da captação de dados de satélites. O quadro a seguir demonstra a precisão esperada através desse método de levantamento. QUADRO 3 – PRECISÃO ESPERADA PARA LEVANTAMENTO COM O MÉTODO ESTÁTICO FONTE: IBGE (2017, p. 16) Nesse levantamento a produtividade é baixa quando comparada a outros métodos, entretanto, ainda é bem utilizado devido ao preço do equipamento e à finalidade dos serviços. Quando é mais adequado o mapeamento com estação total devido à dificuldade de captação de sinais de satélite ou acesso às áreas, o método estático é empregado para georreferenciamento de coordenadas de início e fim de poligonal. • Estático rápido: através desse método é uma variação do estático. Com ele a leitura é mais rápida do que a empregada no método citado anteriormente, entretanto, a precisão alcançada não é tão alta. É um método suficientemente empregado em mapeamentos cadastrais que não requisitam acurácia, se preocupando mais com a produtividade. • Stop and Go: nesse método são necessários dois equipamentos GPS para que um sirva como controle horizontal e vertical para o que estará mapeamento de maneira dinâmica o terreno. Esse método, de acordo com o INCRA (2013), é uma forma intermediária entre o estático rápido e o método cinemático, sendo muitas vezes confundido com este último citado. • Real Time Kinematic (RTK): o método RTK é o mais preciso e rápido atualmente. O significado de cinemático em tempo real traduz sua atividade em campo porque no mesmo tempo em que o levantamento é realizado a sua precisão já pode ser adquirida através da controladora. UNIDADE 1 | RELEMBRANDO CONCEITOS DE TOPOGRAFIA 42 Os métodos mais empregados são estes citados e são variações do método estático e cinemático, portanto, agora serão abordados itens para realização de atividades em campo. 4.1 CAPTAÇÃO DE DADOS COM GPS PÓS- PROCESSADO Para os serviços, atualmente, que requisitam produtividade, especialmente em serviços de engenharia civil é comum esse equipamento ser empregado somente para captação de início e fim de poligonal, como já citado anteriormente. A seguir são demonstrados quais são os botões que precisarão ser empregados no uso do equipamento em campo. FIGURA 27 – FUNÇÕES DE BOTÕES DO GPS DA MARCA TOPCON PARA LEVANTAMENTO DE CAMPO FONTE: O autor TÓPICO 1 | LEVANTAMENTO TOPOGRÁFICO 43 A Figura 27 é referente ao equipamento da marca Topcon, entretanto, as funções dos botões podem ser encontradas em outras marcas com disposição diferente. Para esse equipamento, os botões destacados através de números na imagem realizam as seguintes funções: 1. Rosca da antena: não ligue o equipamento sem a antena conectada. Isso pode gerar problemas internamente ao equipamento, queimando sua placa