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GEOPROCESSAMENTO E TOPOGRAFIA APLICADOS AULA 2 Prof. Francisco Jablinski Castelhano 2 CONVERSA INICIAL Nesta segunda aula nos debruçaremos mais sobre a topografia e suas nuanças, visando trabalhar mais com aspectos técnicos dessa ciência. Começaremos discutindo os passos para realizar um levantamento topográfico. Na sequência, apresentaremos os equipamentos mais usuais e suas funções dentro dos levantamentos topográficos. No Tema 3, traremos as técnicas diretas e indiretas para mensurar as distâncias dentro de estudos topográficos; na sequência, veremos o perfil topográfico, sua conceituação, utilidade e técnicas. Ao final, partimos para a área de goniologia, trazendo conceitos sobre mensuração e representação de ângulos dentro da topografia. TEMA 1 – LEVANTAMENTO TOPOGRÁFICO A fase de levantamento topográfico trata especificamente da ida ao campo e da coleta de dados altimétricos e planimétricos do terreno ou local a ser estudado. Para a execução dos levantamentos topográficos, o topógrafo precisa mensurar duas grandezas básicas: distâncias e ângulos. Inicia-se um levantamento topográfico com base em um ponto específico, denominado ponto de apoio, definido pela Norma Brasileira 13133 como “pontos, convenientemente distribuídos, que amarram ao terreno o levantamento topográfico e, por isso, devem ser materializados por estacas, piquetes, marcos de concreto, pinos de metal, tinta, dependendo da sua importância e permanência” (ABNT, 1994). Figura 1 – Marco topográfico de concreto Fonte: Gary Perkin/Shutterstock. 3 Com base nesse ponto de apoio, o topógrafo mensura as distâncias e ângulos do polígono da área a ser levantada. A representação topográfica planimétrica será baseada em cálculos trigonométricos que se utilizam dessas distâncias e em ângulos, com base nesse ponto de apoio inicial. De forma simplificada, o levantamento altimétrico também se dá utilizando distâncias e ângulos, por meio do suporte de réguas topográficas com aproximadamente 4 metros de altura, que permitem a comparação de cotas entre o ponto de apoio e os demais a serem cotados. Figura 2 – a. Levantamento altimétrico (à esquerda); b. Levantamento planimétrico (à direita) (a) (b) TEMA 2 – EQUIPAMENTOS UTILIZADOS EM LEVANTAMENTOS TOPOGRÁFICOS No Tema 1, falamos sobre a necessidade básica de obtenção de distâncias e ângulos para levantamentos topográficos. Apresentaremos agora alguns equipamentos utilizados por profissionais para obter tais dados durante um levantamento em campo. O primeiro e mais utilizado é o teodolito, equipamento aplicado na mensuração de ângulos tanto horizontais quanto verticais. Ele é posicionado junto ao ponto de apoio, nivelado junto ao solo, mensurando a angulação. A angulação pode ser observada por medidores graduados manuais, ou automaticamente, com mensuradores digitais. As medidas de distância são mensuradas com instrumentos chamados diastímetros. Os diastímetros mais comuns são as trenas manuais tradicionais, com graduações em metros e centímetros. Os diastímetros digitais também são muito utilizados, mensurando distâncias com uma precisão maior. 4 Figura 3 – a. Teodolito tradicional; b. Estação total; c. Trena de fita; d. Diastímetro digital (a) (b) (c) (d) Fonte: FOTOGRIN/Shutterstock; Zoran Photographer/Shutterstock; Jiradet Ponari/Shutterstock; Ivaschenko Roman/Shutterstock. Outro equipamento mais moderno e muito utilizado é a chamada estação total que, de forma geral, pode ser definido como um teodolito eletrônico e um diastímetro digital em um único aparelho. Assim, mensura-se com um único utensílio tanto a distância quanto a angulação do ponto cotado. TEMA 3 – MENSURANDO DISTÂNCIAS DIRETA E INDIRETAMENTE A medição de distância em levantamentos topográficos pode ser realizada por dois métodos: o método direto e o indireto. No caso do método direto, o topógrafo utiliza o diastímetro próximo à superfície do terreno para obter a medida com maior grau de exatidão. Já na medida indireta, faz-se uso de cálculos trigonométricos para estimar a distância entre os pontos, sem a necessidade de realizar medições diretas. 3.1 Medição direta A medição direta em topografia utiliza diastímetros tradicionais, como as trenas. As trenas próprias para uso em topografia possuem habitualmente entre 20 e 50 metros. Costuma-se fixar a ponta da trena junto ao solo com o uso de uma pequena estaca ou grampo, de onde se percorre o segmento a ser mensurado. A medida direta é mais usual em terrenos menores; deve-se tomar alguns cuidados para evitar irregularidades nas medidas: certificar-se de que a trena está totalmente tensionada e alinhada, evitando a presença da chamada “barriga”, que pode prejudicar a medida; observar que as diferenças de 5 temperatura podem expandir ou retrair o material da trena, o que também pode levar a erros. Para evitar isso, é fundamental analisar as condições de temperatura indicadas para o material utilizado. 3.2 Medição indireta A medida indireta, também chamada de taqueometria, se dá por meio do uso de teodolitos e da medição de ângulos. Com base nos ângulos observados junto ao teodolito e ao tamanho do equipamento, pode-se, por meio de cálculos trigonométricos, chegar a distâncias horizontais e verticais. Esse método carece de mais tempo e de técnicas específicas, todavia, é ideal para o cálculo de valores em terrenos de maior extensão. TEMA 4 – TRAÇANDO UM PERFIL TOPOGRÁFICO O perfil topográfico consiste em uma técnica cartográfica para representar a Topografia de um terreno de maneira simplificada. A construção de um perfil topográfico inicia-se com um mapa topográfico, do qual se pode obter informações relativas à altitude de cada cota do terreno a ser analisado. Com base nesse mapa, traça-se uma linha reta por meio da qual a topografia do local será representada graficamente, de forma bidimensional. As cartas topográficas fornecem ao topógrafo um valor chamado de equidistância, que seria a diferença de nível entre cada curva de nível. Figura 4 – Passos para elaboração de um perfil topográfico: a. segmento na carta topográfica; b. medidas e elaboração da escala vertical; c. representação do perfil (a) (b) (c) Fonte: Adaptado de Campos, 2018. 6 O desenhista deve levar em conta as medidas entre as cotas para manter sua representação o mais próximo da realidade. Todavia, é comum em perfis topográficos diferenciar as escalas horizontais e verticais. Se ambas fossem iguais, provavelmente as feições verticais seriam pouco percebidas; assim, costuma-se deixar a escala vertical maior que a horizontal, facilitando a observação das feições do terreno, algo que se denomina exagero vertical. O resultado final será algo parecido com um gráfico, de modo que o eixo Y trará as cotas altimétricas e, o eixo X, as distâncias horizontais. Um perfil topográfico deve sempre estar acompanhado da carta topográfica na qual foi baseado, apresentando o segmento representado pelo perfil, de modo a facilitar a comunicação e a interpretação das feições representadas pelo perfil. TEMA 5 – GONIOLOGIA A goniologia é a porção da topografia que se encarrega dos processos relativos à mensuração e à avaliação de ângulos por meio de teodolitos. Dentro da goniologia temos ainda a goniografia, que se encarrega da representação gráfica dos ângulos, e a goniometria, que se encarrega dos processos relativos à mensuração dos ângulos em campo. Os ângulos estudados pela goniologia, dentro da topografia, podem ser divididos entre horizontais e verticais. 5.1 Ângulos horizontais Existem dois tipos de ângulos horizontais: os azimutais e os goniométricos. O ângulo azimutal do ponto indicará sua direção em relação ao eixo Norte-Sul. Trata-se do ângulo obtidopor meio da relação entre o segmento Norte-Sul e o segmento referente ao ponto cotado. Ele indicará a direção de cada ponto em relação a um primeiro ponto de apoio. Sua medida se inicia no Norte e varia em sentido horário de 0 a 360. Os ângulos goniométricos dizem respeito aos ângulos formados pelo alinhamento dos pontos internos ao polígono estudado, fornecendo informações para o cálculo da área do terreno, por exemplo. 7 Figura 5 – Ângulos internos (goniométricos) e azimutal a partir do ponto de apoio 5.2 Ângulos verticais A medição dos ângulos verticais, assim como dos horizontais, se dá com base na definição de um ponto de apoio pelo topógrafo, sendo formado junto ao plano horizontal desse ponto. Sua função é determinar diferenças de níveis, inclinação de planos e também distâncias horizontais quando da utilização dos métodos indiretos de medição. Eles podem ser mensurados em três formas, a depender do equipamento utilizado: zenital, inclinação e nadiral. As informações obtidas por esses métodos serão as mesmas; sua diferença encontra-se nos pontos de referência. A forma zenital inicia sua contagem tendo o zênite como grau 0, passando pelo centro do equipamento e chegando ao grau 180 na direção do centro da Terra (nadir). O método de inclinação inicia a contagem dos graus de inclinação a partir do centro do equipamento, indicando no zênite o valor de 90 positivo e, no nadir, 90 negativo. Por fim, o método nadiral inicia a contagem dos graus a partir do Nadir como 0, crescendo até o zênite como 180. Figura 6 – Medições de ângulos verticais. Da esquerda para a direita: zenital; inclinação; nadiral 8 NA PRÁTICA Observe a imagem a seguir. Com base nessa carta, trace um perfil topográfico do relevo retratado. Utilize uma régua para mensurar a distância horizontal do ponto A para o ponto B. Observe que essa imagem não possui escala, cabendo a você a definição de uma escala adequada. Em seguida, utilize uma folha de papel milimetrado para traçar o perfil. Defina uma escala horizontal para designar a distância entre os pontos na folha. Em seguida, defina também uma escala vertical, a fim de saber quantos quadradinhos do papel milimetrado representarão as diferenças de altitude. Não se esqueça de inserir os eixos X e Y para definir ambas as distâncias. Figura 7 – Carta topográfica FINALIZANDO Nesta aula pudemos nos debruçar mais sobre alguns aspectos importantes da topografia. Iniciamos a aula apresentando questões do levantamento topográfico, assim como de seus componentes; falamos sobre levantamento altimétrico, relativo ao plano vertical, e planimétrico, que diz respeito ao plano horizontal. Em seguida, foram apresentados os equipamentos utilizados para tais práticas. Pudemos observar que um levantamento topográfico se dá por meio da medição e do cálculo de distâncias e ângulos. Discutimos também os ângulos mensurados e as formas de medir distâncias, além de apresentar o perfil topográfico como ferramenta-chave da topografia, resultado das medidas de distâncias horizontais e verticais. 9 REFERÊNCIAS ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 13133. Execução de levantamento topográfico. Disponível em: <http://www.carto.eng.uerj.br/cdecart/ download/NBR13133.pdf>. Acesso em: 23 out. 2018. CAMPOS, A. C. Perfil topográfico: tipos de relevo. Disponível em: <http://www.cesadufs.com.br/ORBI/public/uploadCatalago/11211704042012Ca rtografia_Basica_Aula_18.pdf>. Acesso em: 23 out. 2018. CONVERSA INICIAL TEMA 1 – LEVANTAMENTO TOPOGRÁFICO TEMA 2 – EQUIPAMENTOS UTILIZADOS EM LEVANTAMENTOS TOPOGRÁFICOS TEMA 3 – MENSURANDO DISTÂNCIAS DIRETA E INDIRETAMENTE 3.1 Medição direta