Instrumentos e acessório topográficos

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Instrumentos e acessório topográficos 
Introdução 
A topografia é uma área que requer precisão e, para isso, é fundamental estar munido de bons instrumento e acessório para o dimensionamento correto de determinada área. Inicialmente, as medições ocorriam com auxílio da diopra (instrumento colocado num plano horizontal e adotado para a medição de ângulos). Com o avanço tecnológico, após inúmeras adaptações e a criação de novos instrumentos, surge, então, o teodolito. 
O teodolito é um instrumento de precisão óptico que mensura ângulos verticais e horizontais, aplicado em diversos setores como o da navegação, de construção civil, da agricultura, da meteorologia e da topografia. Mas foi nos anos de 1980, que surgiu o instrumento estação total, responsável por revolucionar a topografia. 
 Neste capítulo, você estudará a importância dos instrumentos topográficos e quais os principais acessórios usados para obter medidas diretas, compreendendo de que forma o teodolito e a estação total, principais instrumentos utilizado na topografia, revolucionaram esta área.
Instrumentos topográficos – generalidades 
Silva e Segantine (2015), descrevem que em relação aos instrumentos topográficos, estes variam desde simples aparelhos de medição a instrumentos sofisticados de alta tecnologia. Desta forma, é fundamental conhecer as especificidades de cada um, para que os profissionais desta área possam escolher o instrumento mais adequado para atender as necessidades impostas por uns determinados projetos/trabalhos. Logo, é fundamental saber identificar os aspectos dos instrumentos, visando a escolha mais adequada, sendo que estres instrumentos devem: 
- Garantir que a acurácia dos valores medidos esteja totalmente de acordo com as necessidades dos projetos.
- Proporcionara a estabilidade dos resultados medidos, sem que seja necessário realizar manutenção ou calibrações frequentes. 
- Ser de simples manuseio, além de fornecer todos os recursos que engenheiros necessita para o desenvolvimento de seu trabalho. 
- Suportar o uso em diferentes situações adversas das condições ambientais do trabalho de campo.
- Garantir confiabilidade de armazenamento dos dados coletados e transferência para outras mídias. 
- Apresentar rapidez, eficiência e facilidade para coletar dados estruturados, em campo, de forma a diminuir ao máximo as edições dos dados no escritório.
Fique atento
Dá-se o nome de instrumentos topográficos aos instrumentos e acessório usados em campo para efetuar o levantamento topográficos. Dessa forma, um levantamento topográfico é um processo de medição, que além dos instrumentos e acessórios, inclui uma metodologia de trabalho, as técnicas de medições, os operados e seus auxiliares. Ou seja, é uma suma importância que todos estes parâmetros estejam em equilíbrio para garantir o sucesso do levantamento.
Teodolito eletrônico 
 O teodolito é posicionado em determinado ponto de forma que esteja nivelado com eixo de gravidade do local, onde mira-se com a luneta para um outro ponto e, então, toma-se sua medida angular. É necessário, no mínimo, medidas de três pontos diferentes. Para o cálculo de tais medidas, aplicam-se sistemas der triangulação (método de levantamento baseados na trigonometria). Através desses dados, podem ser confeccionadas cartas ou plantas topográficas e mapas 
Estes equipamentos são utilizados em topografia e geodesia (subdivisão da geofísica que se ocupa da determinação das dimensões e forma da terra, seu campo gravitacional, locação de pontos fixos e sistemas de coordenadas, ou de uma parte de sua superfície), para medição de ângulos verticais e ângulos a;
azimutais. Sendo que o mesmo é 
constituído por: 
Uma parte fixa, denominada de base, qual permite fixar o teodolito com um dispositivo de estacionamento sobre o terreno: tripe ou pilar de estacionamento; 
Parte móvel, designada por alidade, que roda em tono de um eixo, o eixo principal, perpendicular á base.
 A alidade de um teodolito é composta por: 
1. Círculo graduado, que fica no centro do teodolito quando ele está estacionado, que é possível fixar á baseado após a orientação da origem (zero);
2. Círculo graduado, cuja origem (zero) é orientada segundo a direção da vertical, geralmente para zênite; 
3. Luneta, dotada de reticula para pontaria optica, que gira em torno do eixo principal e de um eixo horizontal, o qual é designado de eixo secundário ou eixo de báscula;
4. Associado ao eixo secundário, encontra-se um nível tórico, de precisão, o qual melhora a verticalização do eixo principal em cada pontaria;
5. parafuso de pequenos movimentos horizontais e verticais 
fique atento 
 o teodolito e estação total possuem funções muitos parecidas, sendo que ambos podem fazer medições, tanto horizontais quanto vertical. Porém, o teodolito registra apenas os ângulos de uma área, sendo necessário que serão calculados manualmente. Esse equipamento, apesar de não ser muito prático extremamente preciso, e muitos profissionais ainda o preferem. A precisão dele pode chegar a 3 segundos por quilômetros, isto é, uma falha de no máximo 0.0008 graus no ângulo por quilometro.
Os teodolitos opticos- mecânicos utilizados antigamente eram designados de taqueômetros. Uma classe especial de teodolito é constituída pelos giro-teodolito, que são teodolito com um giroscópio integrado. O giroscópio é usado para materializar a direção norte-sul natural e permite orientar a origem (zero) do círculo azimutal naturais. Os giros teodolitos são muito utilizados em obras subterrâneas, por exemplo, na perfuração de um túnel. Geralmente, junto do teodolito é usado uma bussola para medir os ângulos formados pela posição no terreno em que está realizado o levantamento topográfico/geodésico, com a direção do meridiano magnético. 
Estação total
Durante muitos anos, os instrumentos mais usados na área da topografia foram os teodolitos. Com isto, era, possível a medição de ângulos, e caso fosse necessário medir distancias, era necessário o uso de trenas. As anotações eram feitas em cadernetas em campo, e quando o profissional chegava ao escritório, ele passava estas anotações para uma planilha de cálculo ou para um programa de computador. Porém, a partir do advento de instrumentos com a capacidade para medição eletrônica de distância, denominados distanciometros ou EDM (electronic Distance Meter), esta situação começou a mudar. Inicialmente, estes equipamentos eram acoplados na luneta do teodolito, permitindo desta forma, que as medições angulares e as medições de distancias fossem feitas quase que simultaneamente. Na década de 80, os distanciometros foram inseridos no interior da luneta do teodolito, formando um conjunto único para as medições angulares e de distância.
Com o passar do tempo, este novo instrumento passou também a gravar os dados medidos em campo numa memória interna do instrumento, sendo finalmente denominada de estação total.
 
 Fique atento 
Os instrumentos mais importantes para um levantamento topográficos são os níveis (ou níveis de luneta) e as Estações totais, os quais são destinados aos trabalhos de rotinas da engenharia. Um nível é essencialmente constituído por uma luneta que pode ser rotacionada ao redor de um eixo vertical; ele é usado para criar uma linha de visada horizontal de maneira a permitir a determinação de diferença de altitudes e a realização de locações de pontos. 
 O nível topográfico, também chamado de nível optico ou equialtimetro é um instrumento que visa medir as lacunas entre os pontos que estão em diferentes alturas ou movendo dimensões de um ponto conhecido para outro desconhecido.
Para fazer a medição com auxílio de uma estação total, é necessário posicionar a estação num local livre de obstáculos e mirar até o prisma. O prisma (ou refletor) fica sobre uma “vara” metálica e deve ser colocado sobre o ponto onde se quer medir. A estação total então emite um feixe de laser que reflete no prisma e retorna ao equipamento. Pelo tempo de resposta e o ângulo de rotação da luneta da estação e computador interno cálculoos ângulos e distância armazenando os pontos em sua memória interna. Após pegar todos os pontos necessário para a medição, basta baixar os dados em um computador e desenhar o terreno ou construção aferida.
 De acordo com Silva e Segantine (2015), as estações totais podem ser classificadas em: 
- Estações totais para obras de construção civil: as estações totais para obras de construção civil possuem alcance e precisão inferiores as demais estações, porém, são mais robustas e resistentes à água e a poeira. Além disso, elas possuem programas inferiores dedicados para a implantação de obras de construção civil. 
- Estações totais para levantamentos topográficos gerais: estas estações medem distancias e cerca de 3.000 a 3.500 metros e devem possuir precisões angulares entre 3’’ e 5’’ e lineares de 2mm + 2ppm.
- Estações totais para o levantamento para medições de distância de até 3.500 metros com um prisma, embora, nos trabalhos de precisão, raríssimas vezes, seja necessário medir distancias superiores a 2.500 metros. A precisão máxima de uma estação total desta classe é de 0.5’’ e a precisão linear é igual a 0,6mm+ 1 ppm.
 - Estações totais robóticas: este equipamento gira automaticamente em torno do seu eixo vertical e a luneta em torno do eixo secundário, além disso, apresentam capacidade de reconhecimento e o seguimento automáticos de prismas.
Um instrumento de fundamental importância para as estações totais são as miras graduadas, ou miras falantes. Estas geralmente são fabricadas em madeira ou alumínio e com um comprimento de 3 a 4 metros, sendo que uma das faces é pintada com uma graduação centimétrica invertida a cada 5 centímetros, visando facilitar as leituras em campo. Normalmente, estas mirais são fabricadas em duas partes dobráveis ou em várias partes, quais se encaixam umas nas outras. Porém, para trabalhos que exigem elevada precisão, é recomendado evitar-se este tipo de mira. 
Fique atento 
As miras graduadas são graduadas são réguas colocadas verticalmente nos pontos a nivelar e nas quais se mede a intersecção do plano horizontal traçado pelo nível. Sua menor celular gráfica é o cm, porém, são numeradas de decímetros em decímetros, sendo que os metros são indicados por pontos ou números romanos. Um nível de cantoneira ou nível de bolha junto á mesma facilita sua verticalidade. Podem ser extensíveis ou dobráveis. Sempre se lê 4 dígitos: metro, decímetro, centímetro e milímetro.
Coordenadas UTM e GPS
O sistema de coordenadas UTM, tem como base o plano cartesiano (eixo x,y) e sua unidade de mediada de distância e o metro, na superfície da terra através determinando assim a posição de qualquer objeto. Dessa forma, os sistemas de navegação por satélites são capazes de estabelecer o posicionamento geoespacial de um objeto. Dessa forma, os sistemas de navegação por satélite são capazes da terá através do uso de satélites artificiais que orbitam ao redor do planeta. Atualmente, o sistema global de navegação por satélite mais conhecidos mundialmente é o GPS.
Com auxílio do GPS- Global Posistioning System (sistema global de posicionamento). É possível obter em tempo real a posição de alguma entidade, seja ela uma pessoa ou veículo. A partir do recebimento do sinal de quatro ou mais satélite, o receptor instalado no equipamento começará a calcular a posição através de uma triangulação. Quando o equipamento estiver recebendo sinal de mais de quatro satélites, normalmente entre cinco e doze, ele selecionará continuamente os melhores para a determinação do seu posicionamento.
 
Acessório topográficos
A qualidade dos acessórios é fundamental a importância para alcançar alto rendimento e precisão nos trabalhos topográficos. Não adiante utilizar instrumentos de altíssima qualidade e precisão se os acessórios forem correspondentes. Neste contexto, serão apresentados a seguir os principais acessórios topográficos, sendo estres: tripé, refletor e bastão.
Em relação aos tripes, silva e segantine (2015) descrevem que são fabricados em madeira, fibra de vidro ou alumínio, e que pode ser dividido em: 
Leve: fabricados na grande maioria dos casos com alumínio e indicados para equipamentos que pesam menos de 5kg.
Pesado: quando seu peso for superior a 5,5kg, e pode suportar um instrumento topográfico de até 15kg. Normalmente, estes tripes são fabricados com madeira ou fibra de vidro. 
É comum, muitas vezes, os operadores preferirem utilizar tripes leves, pois são mais fáceis de manusear e transportar. Porém, em trabalhos de precisão, a estabilidade do conjunto instrumento/ tripe é essencial, logo, a rigidez e a robustez do tripé é um fator importante que deve ser considerado.
Fique atento 
É comum com passar do empo, os tripes perderem rigidez de sues componentes, pois as conexões acabam se soltando. Desta forma, é aconselhável que o operador realize constantes monitoramento, pois este é um fator fundamental na qualidade de precisão topográfica.
O refletor é outro acessório de suma importância na topografia. Ele consiste em refletir o raio eletromagnético emite pelo distanciômetro eletrônico durante a medição de uma distância. É muito comum estes equipamentos serem preços nas extremidades de um bastão, conhecido como offset, entre o centro de reflexão do raio eletromagnético e o eixo do bastão. Existem vários tipos de refletores, sendo que para cada um, os fabricantes indicam diferentes aplicações. 
 O bastão de prima é acessório usado em conjunto com o prisma e que tem a função de suportar o prisma mantendo- o alinhado com a linha vertical que passa pelo ponto cuja distância deve ser medida. Ele é fabricado em metal ou em fibra de vidro e possui comprimento variável, dependendo do fabricante. 
A manutenção da verticalidade do seu eixo é feita por intermédio de um nível de bolha circular preso na lateral do corpo do bastão. Considerando que ele e prolongamento do eixo do prisma até o ponto no terreno, logicamente, é imprescindível que seu eixo seja retilíneo e coincidente com o centro das duas extremidades. 
Instrumentos topográficos para obter medidas diretas 
Antes de começarmos a falar dos principais instrumentos usados na topografia, é fundamental entender o que são medidas diretas e indiretas. Quando se obtém o valor da distância com auxílio do cálculo trigonométrico, através de teodolitos/estação total, dá-se o nome e medida indireta. Porém, quando o instrumento de medida é aplicado diretamente sobreo terreno, este recebe o nome de medida direta. Desta forma, os instrumentos mais usados para medição direta são diastímetros e os piquetes.
Fique atento 
Os diastímetros são todos e qualquer instrumentos destinados a medição direta de distância. Os mais usuais na área da topografia são: trenas e correntes do agrimensor.
As trenas podem ser confeccionadas com diferentes tipos de materiais, apresentando vários tamanhos e diferentes fabricantes. Além disso, elas podem ser graduadas em metros, centímetros ou milímetros, sendo encontradas normalmente nos tamanhos de 5,10,15,30,60,100 e 150 metros. Entre os materiais mais usuais para fabricação destes instrumentos, destacam-se a fibra de vidro e de aço. As trenas de fibra de vidro apresentam como vantagens com a mudanças de temperatura e umidade. Em relação as trenas de aço, estas são mais fortes caso sejam mantidas esticadas, mas se forem dobradas, acabam quebrando com facilidade.
Em relação á corrente de agrimensor, ela encontra-se desuso devido á pouca precisão e praticidade. Este aparelho consistia em barras de ferro ligadas por elos, dois em cada extremidade, para facilitar a articulação. Cada barra, com elo de cada lado, mede 20 cm e a corrente toda é de 20m. A cada metro, encontra-se presa uma medalha onde está gravado o número de metros desde o início da corrente. Nas extremidades, existem manoplas que permitem a extensão, visando eliminar a catenária (curvatura que o peso da própria corrente ocasiona).
 Durante a medição de uma distância utilizando uma trena, é comum o uso de alguns acessórios, como: piquetes, estacas testemunhas, balizase níveis de cantoneira. Os piquetes, de acordo com Veiga, Zanetti e Faggion (2012), são utilizados para marcar convenientes os extremos do alinhamento a ser medido. Entre as principais características, destacam-se: 
- São fabricados de madeira roliça ou de seção quadrada com a superfície no topo plana;
- Na parte superior são marcados com tachinhas de cobre, pregos ou outras formas de marcações que sejam permanentes;
- Apresentam comprimento variável de 15 a 30 cm (depende do tipo de terreno em que será realizada a medição);
- o diâmetro varia de 3 a 5cm;
- São cravados no solo, porém, parte dele (cerca de 3 a 5cm) deve permanecer visível, sendo que sua principal função é a materialização de um ponto topográfico no terreno.
As estacas testemunhas são utilizadas para facilitar a localização dos piquetes, indicando sua posição aproximada. Já as balizas, são utilizadas para manter o alinhamento, na medição entre pontos, quando há necessidade de se executar vários lances. Os níveis de cantoneiras, são equipamentos em forma de cantoneiras e dotado de bolha circular que permite ao auxílio segurar a baliza na posição vertical sobre o piquete ou sobre o alinhamento a medir.