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Topografia I GEO05501 Prof Patricia Scalco Adaptado das notas de aula dos professores do departamento de Geodésia da UFRGS (citados na capa) Universidade Federal do Rio Grande do Sul Instituto de Geociências Departamento de Geodésia Planimetria Adaptado das notas de aula dos Professores Andréa Jelinek Jorge Barbosa Ricardo Baitelli Jair Weschenfelder Prof. Patrícia Andréia Paiola Scalco 2008 1 Topografia I GEO05501 Prof Patricia Scalco Adaptado das notas de aula dos professores do departamento de Geodésia da UFRGS (citados na capa) AZ I M U T E & R U M O A Z I M U T E É o ângulo que o alinhamento forma com a direção norte-sul tendo a ponta norte como origem. O azimute varia de 0° a 360°, contado no sentido horário. N N N N N 1 2 3 4 5 Az 2-3 Az 1-2 Az 3-4 Az 4-5 Az 5-6 6 N N N N N 1 2 3 4 5 Az 2-1 Az 1-2 Az 3-2 Az 4-3 Az 5-4 6 Az 6-5 2 Topografia I GEO05501 Prof Patricia Scalco Adaptado das notas de aula dos professores do departamento de Geodésia da UFRGS (citados na capa) Fórmula para o cálculo do azimute onde: Azn = azimute do alinhamento Azn-1 = azimute do alinhamento anterior an = ângulo horizontal (sentido horário) se Azn-1 + an > 180°⇒ subtrai-se 180° Azn-1 + an < 180°⇒ soma-se 180° Exemplo: Az1-2 = 74°36'12" an = 212°26'39" Az2-3 = ? N N 1 2Az1-2 3 Az2-3 an AZn = Azn-1 + an ± 180° AZ2-3 = Az1-2 + an ± 180° Az2-3 = 74°36'12" + 212°26'39" ± 180° Az2-3 = 287°02'51" - 180° Az2-3 = 107°02'51" Azn = Azn-1 + an ± 180° 3 Topografia I GEO05501 Prof Patricia Scalco Adaptado das notas de aula dos professores do departamento de Geodésia da UFRGS (citados na capa) Quando, no cálculo do azimute, resultar um valor superior a 360°, deve-se subtrair deste valor 360°. Exemplo: Az1-2 = 340°16'43" an = 330°10'14" Az2-3 = ? AZ2-3 = Az1-2 + an ± 180° AZ2-3 = 340°16'43" + 330°10'14" ± 180° AZ2-3 = 670°26'57" - 180° AZ2-3 = 490°26'57" AZ2-3 = 490°26'57" - 360° AZ2-3 = 130°26'57" RU MO O rumo de um alinhamento é o ângulo que este forma com a direção norte ou sul (a que estiver mais próxima). O rumo varia de 0° a 90°, contados a partir do: Norte para a direita → NE (NORDESTE) Norte para a esquerda → NW (NOROESTE) Sul para a direita → SE (SUDESTE) Sul para a esquerda → SW (SUDOESTE) 4 Topografia I GEO05501 Prof Patricia Scalco Adaptado das notas de aula dos professores do departamento de Geodésia da UFRGS (citados na capa) Quadrantes Topográficos N = 0° E = 90° S = 180° W = 270° NW SW NE SE O rumo deverá constar de um valor numérico, de 0° a 90°, e duas letras. A primeira letra deverá ser N ou S que indicará a origem e a segunda letra deverá ser E ou W. 5 Topografia I GEO05501 Prof Patricia Scalco Adaptado das notas de aula dos professores do departamento de Geodésia da UFRGS (citados na capa) A N E S W O R N E S W O B R N E S W O C R N E S W O D R R = 50° NEO-A R = 50° SEO-B R = 50° SWO-C R = 50° NWO-D TRANSFORMAÇÃO DE RUMO EM AZIMUTE e vice-versa Quadrante NE → Rumo = Azimute Azimute = Rumo Quadrante SE → Rumo = 180° - Azimute Azimute = 180° - Rumo Quadrante SW → Rumo = Azimute - 180° Azimute = 180° + Rumo Quadrante NW → Rumo = 360° - Azimute Azimute = 360° - Rumo A seqüência de figuras a seguir, mostra o rumo e o azimute nos diversos quadrantes. 6 Topografia I GEO05501 Prof Patricia Scalco Adaptado das notas de aula dos professores do departamento de Geodésia da UFRGS (citados na capa) N E S W O B R N E S W O C R N E S W O D R Quadrante SW Quadrante NE Quadrante SE Quadrante NW Az A N E S W O R Az Az Az Exemplos: Converter em AZIMUTE os seguintes RUMOS (a) 49°56'33" NW Az = 360° - Rumo Az = 360° - 49°56'33" Az = 310°03'27" 7 Topografia I GEO05501 Prof Patricia Scalco Adaptado das notas de aula dos professores do departamento de Geodésia da UFRGS (citados na capa) (b) 36°29'48" SE Az = 180° - Rumo Az = 180° - 36°29'48" Az = 143°30'12" (c) 21°19'38" SW Az = 180° + Rumo Az = 180° + 21°19'38" Az = 201°19'38" Converter em RUMO os seguintes AZIMUTES (a) 310°03'27" 270° à 360° ⇒ Quadrante NW R = 360° - Azimute R = 360° - 310°03'27" R = 49°56'33" NW (b) 143°30'12" 90° à 180° ⇒ Quadrante SE R = 180° - Azimute R = 180° - 143°30'12" R = 36°29'48" SE 8 Topografia I GEO05501 Prof Patricia Scalco Adaptado das notas de aula dos professores do departamento de Geodésia da UFRGS (citados na capa) Ex. Ângulo Interno EST. PV ÂNGULO HORIZONTAL DISTÂNCIA HORIZONTAL 1 2 90º14’00” 139,460 m 2 3 89º44’40” 31,170 m 3 4 90º04’40” 137,510 m 4 1 89º54’40” 29,870 m Soma dos ângulos internos: ∑Ai = 180º.(n-2) No nosso exemplo: n = 4 , então ∑Ai = 360º. 9 Topografia I GEO05501 Prof Patricia Scalco Adaptado das notas de aula dos professores do departamento de Geodésia da UFRGS (citados na capa) Universidade Federal do Rio Grande do Sul Instituto de Geociências Departamento de Geodésia Topografia Levantamento Planimétrico Notas de aula adaptadas das apostilas dos Professores: Andréa Jelinek Ricardo Baitelli Jair Weschenfelder Prof. Patrícia Andréia Paiola Scalco 2008 10 Topografia I GEO05501 Prof Patricia Scalco Adaptado das notas de aula dos professores do departamento de Geodésia da UFRGS (citados na capa) Levantamento Planimétrico Levantamento planimétrico é o conjunto de operações que tem por objeto a determinação da posição relativa de feições naturais ou artificiais na superfície terrestre destinada à determinação da projeção horizontal. Nos levantamentos planimétricos pode-se considerar duas fases distintas. A inicial é constituída pelos trabalhos de campo. A outra é formada pelos trabalhos de escritório incluindo entre outras operações a elaboração de um planejamento do trabalho a realizar, a elaboração dos cálculos, a elaboração de plantas e a elaboração de relatórios. Na fase dos trabalhos de campo, nos levantamentos planimétricos, deve-se considerar o instrumental a ser utilizado no levantamento, os métodos existentes de levantamento e o problema da orientação do trabalho. Métodos de levantamento planimétrico Os levantamentos planimétricos, de um modo geral, tem por objetivo: a) determinar a situação de determinados detalhes na configuração do terreno; b) a sinalização ou a locação de pontos ou de distâncias e azimutes de alinhamentos dados, que haverão de servir de base para o projeto de certas obras. Pode ser que um mesmo levantamento planimétrico satisfaça aos dois objetivos anteriores. São em número de três os métodos usados para o levantamento planimétrico de um polígono topográfico: - método do caminhamento perimétrico - método das coordenadas polares ou irradiação; - método das coordenadas bipolares ou intersecção; . 11 Topografia I GEO05501 Prof Patricia Scalco Adaptado das notas de aula dos professores do departamento de Geodésia da UFRGS (citados na capa) Métododo caminhamento perimétrico O método do caminhamento perimétrico consiste em percorrer o polígono efetuando-se a medida de cada um dos lados, e dos ângulos horizontais em cada um dos vértices. Quanto à forma as poligonais podem ser classificadas em: (a) poligonais fechadas, que iniciam e finalizam nos mesmos pontos. Estas poligonais são controladas com erro angular e linear, podendo ter as coordenadas dos vértices ajustadas; (b) poligonais apoiadas ou fechadas em bases diferentes, partem de pontos com coordenadas conhecidas e chegam em pontos com coordenadas também conhecidas; (c) poligonais abertas, aquelas que partem de pontos conhecidos por suas coordenadas e terminam em pontos de coordenadas não conhecidas. Quanto à precisão, as poligonais são classificadas como: (a) principal: é a que constitui o arcabouço do levantamento, geralmente posicionada nos limites da área a ser levantada. (b) Secundária: são poligonais apoiadas ou que se desenvolvem entre dois vértices da poligonal principal. 12 Topografia I GEO05501 Prof Patricia Scalco Adaptado das notas de aula dos professores do departamento de Geodésia da UFRGS (citados na capa) É o método de levantamento de poligonais mais utilizado na prática, por ser o mais preciso. Quando a poligonal é eletrônica, ou seja, a medição das distâncias é feita pelo distanciômetro eletrônico, a precisão do levantamento aumenta consideravelmente. Método das coordenadas polares ou irradiação O método consiste na escolha de um ponto de situação dominante, que seja intervisível a partir de todos os vértices da poligonal. Este ponto será a estação (0), e será ligado a todos os vértices da estação. A partir da estação medem-se dois lados e o ângulo por eles compreendido, pois o método baseia-se na decomposição da área em triângulos. O ponto estação pode ser fora ou dentro da área a ser levantada. Assim, tem-se como observações, considerando a figura, as distâncias dos alinhamentos OA, OB, OC, OD e OE e os ângulos AÔB, BÔC, CÔD, DÔE e EÔA. 13 Topografia I GEO05501 Prof Patricia Scalco Adaptado das notas de aula dos professores do departamento de Geodésia da UFRGS (citados na capa) É um método de levantamento simples, empregado para pequenas áreas e relativamente planas, apresentando precisão razoavelmente boa, mas considerando que não permite controle dos erros que possam ocorrer, fica na dependência da experiência e cuidados do operador. Tem como inconveniente gerar polígonos descobertos e impedir o controle dos resultados com verificação. Se houver necessidade de calcular o comprimento dos lados do polígono pode-se conseguir com o teorema de Carnot, onde: AB2 = OA2 + OB2 - 2.OA.OB.cos AÔB obtém-se, por exemplo, o quadrado do lado AB. Para o cálculo das coordenadas de cada um dos pontos pode-se obter por: XA = XO + OB.sen AzOA YA = YO + OB.cos AzOA que fornece as coordenadas do ponto A, desde que se conheça ou arbitre as coordenadas do ponto O e o azimute do alinhamento OA. Método das coordenadas bipolares ou intersecção 14 Topografia I GEO05501 Prof Patricia Scalco Adaptado das notas de aula dos professores do departamento de Geodésia da UFRGS (citados na capa) 15 Topografia I GEO05501 Prof Patricia Scalco Adaptado das notas de aula dos professores do departamento de Geodésia da UFRGS (citados na capa) O método de intersecção é o único método que se pode utilizar quando alguns vértices da poligonal são inacessíveis. É um método que também não apresenta a possibilidade de controle de erros. O método tem seu princípio de funcionamento baseado na construção de um triângulo em que se conhecem um lado e seus dois ângulos adjacentes. A representação da posição do ponto topográfico é determinada pela intersecção das direções determinadas pelos dois ângulos formados. A condição de aplicação do método é que se escolham dois pontos dentro ou fora da área a ser levantada, o alinhamento AB pode ser também um dos lados do polígono ou uma diagonal), a partir dos quais se possa visar todos os vértices da poligonal. Deve-se conhecer a distância entre estes dois pontos e a sua orientação. A distância entre esses dois pontos deve ser proporcional ao tamanho da área, para que a direção dos vértices obtenha uma boa condição de intersecção. Assim, considerando-se a figura, mede-se uma base AB, e a partir de cada um dos vértices da base se medem os ângulos gerados com o alinhamento formado entre o vértice da base e o ponto que se pretende levantar. Desta forma, os pontos a levantar representam o vértice de um triângulo que se conhece uma base e os seus ângulos adjacentes. Neste tipo de levantamento planimétrico deve-se evitar ângulos inferiores a 30º e superiores a 150º. Em tais circunstâncias, mesmo que as observações sejam de alta precisão, pode gerar valores errados. O processo de intersecção constitui o método básico de levantamento geodésico em triangulações de 1ª, 2ª e 3ª ordens. Para o cálculo da área do polígono, os triângulos devem ser re- arranjados em função dos lados conhecidos. Procedimentos de campo Para realizar um caminhamento perimétrico com medição dos ângulos internos, deve-se orientar o caminhamento da poligonal no sentido contrário a graduação do limbo, a fim de se ter a leitura direta dos ângulos. 16 Topografia I GEO05501 Prof Patricia Scalco Adaptado das notas de aula dos professores do departamento de Geodésia da UFRGS (citados na capa) A medida dos ângulos, geralmente é feita pelo método do ângulo duplo ou da reiteração, sempre no sentido horário. A medida das distâncias é normalmente feita de forma direta, com a trena, ou então com distanciômetro eletrônico. É necessário, ainda, orientar um dos alinhamentos da poligonal. Orientar um alinhamento é assegurar sua posição em respeito a alguma direção inicial. As linhas que representam a direção inicial em topografia são as linhas do meridiano verdadeiro e do meridiano magnético, assim como a imagem de um meridiano central de um fuso. Um meridiano verdadeiro é a linha traçada sobre a superfície da Terra por um plano passando ao longo de um ponto dado e o eixo de rotação da Terra. Um meridiano magnético é dado por um plano vertical através dos pólos da agulha magnética em um ponto dado. Um meridiano central é o que passa através do meio do fuso. A linha do meridiano verdadeiro é estabelecida a partir de observações astronômicas. Alternativamente pode ser encontrada fazendo-se uso de teodolitos giroscópios, desde que se conheçam suas constantes de calibração. A linha do meridiano magnético é estabelecida pelo eixo da agulha de uma bússola. Os meridianos verdadeiro e magnético em um mesmo ponto da superfície terrestre dificilmente coincidem, e formam entre si um ângulo δ denominado de declinação magnética. A declinação magnética será negativa se o meridiano magnético deflete a oeste do verdadeiro e será positiva em caso contrário. Para que um trabalho fique orientado, torna-se necessário determinar o azimute de um alinhamento. O azimute pode ser medido em relação ao meridiano verdadeiro ou magnético, devendo ser acrescido esses termos à palavra azimute. Assim, pode-se ter azimute verdadeiro ou azimute magnético. Cálculo de poligonais Poligonal aberta 17 Topografia IGEO05501 Prof Patricia Scalco Adaptado das notas de aula dos professores do departamento de Geodésia da UFRGS (citados na capa) O cálculo analítico de uma poligonal aberta consiste em calcular o azimute, projeções e coordenadas; a partir dos ângulos horizontais e distâncias horizontais, que são extraídos da caderneta de campo. As fórmulas são: (a) Azimute: Azn = Azn-1 ± Ai ± 180º onde: Azn é o azimute do alinhamento; Azn-1 é o azimute do alinhamento anterior; e Ai é o ângulo interno. Se o caminhamento for à direita ou no sentido anti-horário: Azn = Azn-1 + Ai ± 180º Se o caminhamento for à esquerda ou no sentido horário: Azn = Azn-1 - Ai ± 180º Se Azn-1 ± Ai < 180º Azn = Azn-1 + Ai + 180º Se Azn-1 ± Ai > 180º Azn = Azn-1 + Ai - 180º (b) Projeções: As projeções são calculadas da seguinte forma: ∆Y = DH.cos Az 18 Topografia I GEO05501 Prof Patricia Scalco Adaptado das notas de aula dos professores do departamento de Geodésia da UFRGS (citados na capa) ∆X = DH.sen Az Onde: ∆Y é a projeção no eixo y; ∆X é a projeção no eixo x; e Az é o azimute do alinhamento. (c) Coordenadas: As coordenadas são obtidas por soma algébrica das projeções, partindo das coordenadas do ponto inicial: Xn = Xn-1 + ∆X Yn = Yn-1 + ∆Y Onde: Xn é a abcissa do ponto; Yn é a ordenada do ponto; Xn-1 é a abcissa do ponto anterior; Yn-1 é a ordenada do ponto anterior; ∆X é a projeção compensada no eixo x; e ∆Y é a projeção compensada no eixo y. Poligonal fechada Para o cálculo de uma poligonal fechada são necessários os seguintes elementos: ângulo interno (horizontal); distância horizontal; azimute do alinhamento inicial e coordenadas do ponto inicial. Roteiro de cálculo: 19 Topografia I GEO05501 Prof Patricia Scalco Adaptado das notas de aula dos professores do departamento de Geodésia da UFRGS (citados na capa) (a) Erro angular: O erro angular é determinado pela fórmula: ε = ∑Ai - [ 180.(n-2) ] Onde: ε é o erro angular; ∑Ai é o somatório dos ângulos internos lidos; [ 180.(n-2) ] é o somatório dos ângulos internos (calculado); n é o número de vértices da poligonal; e Ai é o ângulo interno. (b) Distribuição do erro angular: Normalmente o erro angular é distribuído por vértice, em quantidades iguais, embora a prática tem demostrado que nas maiores distâncias os erros angulares são menores. (c) Ângulo compensado: O ângulo compensado é determinado pela adição ou subtração do erro no ângulo lido. O somatório do erro por vértice deverá ser igual ao erro total da poligonal. O sinal da correção deverá ser contrário ao do erro. (d) Azimute: Azn = Azn-1 ± Ai ± 180º fórmula esta já conhecida do cálculo da poligonal aberta. 20 Topografia I GEO05501 Prof Patricia Scalco Adaptado das notas de aula dos professores do departamento de Geodésia da UFRGS (citados na capa) (e) Projeções calculadas: ∆X’ = DH.sen Az ∆Y’ = DH.cos Az (f) Erro linear: O erro linear é determinado pela fórmula: ______________ EL = √ (∑∆X’)2 + (∑∆Y’)2 onde: EL é o erro linear; ∑∆X’ é o somatório das projeções do eixo x; e ∑∆Y’ é o somatório das projeções do eixo y. (g) Precisão: A precisão é determinada pela fórmula: PRECISÃO = PERÍMETRO / EL (h) Correção: A correção do erro linear, nos eixos x e y, é dada pela fórmula: CX = DH.∑∆X’ / perímetro CY = DH.∑∆Y’ / perímetro Onde: 21 Topografia I GEO05501 Prof Patricia Scalco Adaptado das notas de aula dos professores do departamento de Geodésia da UFRGS (citados na capa) DH é a distância horizontal do alinhamento; e ∑∆X’ e ∑∆Y’ são os somatório das projeções nos eixos x e y. O sinal da correção é contrário ao sinal do erro. (i) Projeção compensada: A projeção compensada é calculada adicionando ou subtraindo o erro na projeção calculada: ∆X = ∆X’ + CX ∆Y = ∆Y’ + CY (j) Coordenadas: As coordenadas são calculadas por soma algébrica das projeções compensadas, partindo das coordenadas do ponto inicial: Xn = Xn-1 + ∆X Yn = Yn-1 + ∆Y Onde: Xn é a abcissa do ponto; Yn é a ordenada do ponto; Xn-1 é a abcissa do ponto anterior; Yn-1 é a ordenada do ponto anterior; ∆X é a projeção compensada no eixo x; e ∆Y é a projeção compensada no eixo y. Verificação: 22 Topografia I GEO05501 Prof Patricia Scalco Adaptado das notas de aula dos professores do departamento de Geodésia da UFRGS (citados na capa) A planilha é calculada em etapas, cada qual com a sua devida verificação. (a) Ângulo compensado: A soma dos ângulos compensados deverá satisfazer a condição: ∑Ai = 180º.(n-2) (b) Azimute: O azimute final deverá ser igual ao azimute inicial. (c) Correções lineares: O somatório das correções deverá ser igual ao erro, com sinal contrário. (d) Projeções compensadas: O somatório das projeções compensadas deverá ser igual a zero. (e) Coordenadas: As coordenadas finais deverão ser iguais as coordenadas iniciais. Exemplo: Supondo-se um poligonal de vértices 1,2,3 e 4, onde foi realizado um levantamento planimétrico pelo método do caminhamento perimétrico à direita, os cálculos desenvolvidos até obter-se as coordenadas dos vértices da poligonal são: 23 Topografia I GEO05501 Prof Patricia Scalco Adaptado das notas de aula dos professores do departamento de Geodésia da UFRGS (citados na capa) 1) Transcrição da caderneta de campo: EST. PV ÂNGULO HORIZONTAL DISTÂNCIA HORIZONTAL 1 2 90º14’00” 139,460 m 2 3 89º44’40” 31,170 m 3 4 90º04’40” 137,510 m 4 1 89º54’40” 29,870 m Azimute inicial: Az12 = 346º23’53” 2) Soma dos ângulos internos: ∑Ai = 180º.(n-2) No nosso exemplo: n = 4 , então ∑Ai = 360º. 3) Erro angular: ε = ∑Ai - [180º.(n-2)] ε = 359º58’00” - 360º ε = - 02’ Distribuição do erro angular: ε / n = -02’ / 4 = 30” por vértice 4) Cálculo do ângulo compensado: ângulo compensado = ângulo lido + erro 5) Cálculo do azimute: Azn = Azn-1 ± Ai ± 180º 24 Topografia I GEO05501 Prof Patricia Scalco Adaptado das notas de aula dos professores do departamento de Geodésia da UFRGS (citados na capa) Az23 = Az12 + Ai ± 180º Az23 = 346º23’53” + 90º14’30” ± 180º = 256º09’03” Az34 = 256º09’03” + 89º45’10” ± 180º = 166º14’13” Az41 = 166º14’13” + 90º05’10” ± 180º = 76º09’23” Az12 = 76º09’23” + 89º55’10” ± 180° = 346°23’53” 6) Cálculo das projeções: ∆X’ = DH.sen Az ∆Y’ = DH.cos Az ∆X’12 = DH12.sen Az12 = 139,460.sen 346º23’53” = - 32,797 ∆Y’12 = DH12.cos Az12 = 139,460.cos 346º23’53” = 135,548 ∆X’23 = 31,170.sen 256º09’03” = - 30,264 ∆Y’23 = 31,170.cos 256º09’03” = - 7,461 ∆X’34 = 137,510.sen 166º14’13” = 32,715 ∆Y’34 = 137,510.cos 166º14’13” = - 133,562 ∆X’41 = 29,870.sen 76º09’23” = 29,002 ∆Y’41 = 29,870.cos 76º09’23” = 7,147 7) Soma das projeções: ∑∆X’ = - 1,344 25 Topografia I GEO05501 Prof Patricia Scalco Adaptado das notas de aula dos professores do departamento de Geodésia da UFRGS (citados na capa) ∑∆Y’ = 1,672 8) Erro linear: ______________ EL = √ (∑∆X’)2+ (∑∆Y’)2 ∑∆X’ = - 1,344 EL = 2,145 ∑∆Y’ = 1,672 9) Precisão: P = perímetro / EL (perímetro = ∑DH) P = 338,010/ 2,145 → P = 1: 157,58 A precisão indica o perímetro de levantamento para se obter o erro de um metro. 10) Cálculo das correções: Cx = DH.∑∆X’ / perímetro Cx12 = 139,460.(- 1,344) / 338,010 = - 0,554 Cx23 = 31,170.(- 1,344) / 338,010 = - 0,124 Cx34 = 137,510.(- 1,344) / 338,010 = - 0,547 Cx41 = 29,870.(- 1,344) / 338,010 = - 0,119 ∑Cx = - 1,344 Cy = DH.∑∆Y’ / perímetro Cy12 = 139,460.1,672 / 338,010 = 0,690 26 Topografia I GEO05501 Prof Patricia Scalco Adaptado das notas de aula dos professores do departamento de Geodésia da UFRGS (citados na capa) Cy23 = 31,170.1,672 / 338,010 = 0,154 Cy34 = 137,510.1,672 / 338,010 = 0,680 Cy41 = 29,870.1,672 / 338,010 = 0,148 ∑Cy = 1,672 11) Projeção compensada: ∆X = ∆X’ + Cx ∆Y = ∆Y’ + Cy Deve-se no cálculo das projeções compensadas, observar o sinal das projeções e do erro. ∆X12 = - 32,797 + (- 0,554) = - 32,243 ∆X23 = - 30,264 + (- 0,124) = - 30,140 ∆X34 = 32,715 + (- 0,547) = 33,262 ∆X41 = 29,002 + (- 0,119) = 29,121 ∑∆X = 0,000 ∆Y12 = 135,548 - 0,690 = 134,858 ∆Y23 = - 7,461 - 0,154 = - 7,615 ∆Y34 = - 133,562 - 0,680 = - 134,242 ∆Y41 = 7,147 - 0,148 = 6,999 ∑∆Y = 0,000 12) Cálculo das coordenadas: Xn = Xn-1 + ∆X Yn = Yn-1 + ∆Y 27 Topografia I GEO05501 Prof Patricia Scalco Adaptado das notas de aula dos professores do departamento de Geodésia da UFRGS (citados na capa) As coordenadas X1 e Y1, quando não possuem valores conhecidos, pode-se arbitrar um valor qualquer, neste exemplo, arbitrou-se X1 = 0,000 e Y1 = 0,000: X2 = X1 + ∆X12 = 0,000 + (- 32,243) = - 32,243 Y2 = Y1 + ∆Y12 = 0,000 + 134,858 = 134,858 X3 = - 32,243 + (- 30,140) = - 62,383 Y3 = 134,858 + (-7,615) = 127,243 X4 = - 62,383 + 33,262 = - 29,121 Y4 = 127,243 + (- 134,242) = - 6,999 X1 = - 29,121 + 29,121 = 0,000 Y1 = - 6,999 + 6,999 = 0,000 Métodos combinados de levantamento Para a representação em planta, de uma área onde devem figurar os acidentes nela existentes, não é possível a utilização de um único método de levantamento planimétrico, mas sim a combinação de vários métodos. Em geral, o contorno da área é definido por uma poligonal fechada onde aplica-se o método do caminhamento perimétrico. As coordenadas compensadas dos seus vértices garantem a precisão desejada para sua representação em planta. O levantamento de detalhes, tais como rios, lagos, florestas, lavouras, obras de engenharia, planos industriais, urbanísticos e viários, acidentes naturais, etc. é feito a partir dos vértices da poligonal principal; pelos métodos de irradiação e intersecção. Contudo, pelas características particulares de cada método, em certas situações particulares uns são mais indicados que outros. Se o ponto de interesse é inacessível, o processo da intersecção é o mais indicado; quando os elementos de interesse se distribuem em torno de um ponto central, com visibilidade garantida, sem dúvida o processo da irradiação deve ser utilizado. O método do caminhamento perimétrico é utilizado também no levantamento 28 Topografia I GEO05501 Prof Patricia Scalco Adaptado das notas de aula dos professores do departamento de Geodésia da UFRGS (citados na capa) de detalhes, principalmente quando os elementos de interesse se encontram afastados do local do levantamento. Há situações em que se faz necessário o uso de métodos combinados para a determinação do detalhe. É interessante frisar que, na prática, muitas vezes o bom censo do profissional definirá qual o melhor procedimento a ser adotado. Um problema comum, é ter de realizar o levantamento de um prédio, estando ele já construído. Como os vértices da poligonal de interesse são inacessíveis (os limites do prédio), cria-se uma poligonal de apoio, que deverá ter os seus alinhamentos aproximadamente paralelos aos da poligonal de interesse. Por exemplo, na figura, sendo os limites do prédio, a poligonal ABCD, criou-se a poligonal de apoio 1234. Neste caso, as medidas de ângulos horizontais e distâncias serão feitos sobre a poligonal de apoio. E ainda, deverá ser realizada a leitura dos ângulos horizontais 1, 2, 3 e 4 e as distâncias dos 29 Topografia I GEO05501 Prof Patricia Scalco Adaptado das notas de aula dos professores do departamento de Geodésia da UFRGS (citados na capa) vértices da poligonal de apoio até os vértices da poligonal de interesse (1A, 2B, 3C e 4D) para futuros cálculos. As coordenadas dos vértices 1, 2, 3 e 4 da poligonal de apoio são obtidos pelo cálculo analítico da planilha para poligonais fechadas. Após isto, para obter-se as coordenadas dos vértices da poligonal de interesse (A, B, C e D), realizam-se os seguintes cálculos: Dados: ângulos 1, 2, 3 e 4; e distâncias 1A, 2B, 3C e 4D. (a) Cálculo do azimute: Azn = Azn-1 ± Ain ± 180º Az1A = Az41 ± Ai1 ± 180º Az2B = Az12 ± Ai2 ± 180º Az3C = Az23 ± Ai3 ± 180º Az4D = Az34 ± Ai4 ± 180º (b)Cálculo das projeções: ∆X1A = D1A.sen Az1A ∆Y1A = D1A.cos Az1A ∆X2B = D2B.sen Az2B ∆Y2B = D2B.cos Az2B ∆X3C = D3C.sen Az3C ∆Y3C = D3C.cos Az3C ∆X4D = D4D.sen Az4D ∆Y4D = D4D.cos Az4D c) Cálculo das coordenadas: XA = X1 + ∆X1A XC = X3 + ∆X3C YA = Y1 + ∆Y1A YC = Y3 + ∆Y3C XB = X2 + ∆X2B XD = X4 + ∆X4D YB = Y2 + ∆Y2B YD = Y4 + ∆Y4D 30 Topografia I GEO05501 Prof Patricia Scalco Adaptado das notas de aula dos professores do departamento de Geodésia da UFRGS (citados na capa) Reconstituição de poligonais É possível, a partir das coordenadas dos vértices de uma poligonal, calcular os seus elementos: (a) Cálculo da distância horizontal: _________________ DH12 = √ (X2 - X1)2 + (Y2 - Y1)2 (b) Cálculo de azimutes: arc tg R12 = (X2 - X1) / (Y2 - Y1) Definição do quadrante: +/+ → NE Az = R +/- → SE Az = 180º - R -/- → SW Az = 180º + R -/+ → NW Az = 360º - R Após a definição do quadrante, transforma-se o rumo em azimute. (c) Cálculo dos ângulos internos: Azn = Azn-1 ± Ai ± 180º Ai = Azn - Azn-1 ± 180º Tolerância e precisão No Brasil, o Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística estabelece na resolução presidencial nº 22 de 21/07/1983 que as especificações para poligonação para fins topográficos deve ser: (a) Valor máximo para o erro padrão em coordenadas após a compensação em azimute deve ser: __ 0,8 m.√ L 31 Topografia I GEO05501 Prof Patricia Scalco Adaptado das notas de aula dos professores do departamento de Geodésia da UFRGS (citados na capa) onde L é o comprimento da poligonal em km. (b) Erro padrão relativo máximo aceitável entre quaisquer duas estações após o ajustamento deve ser 1 / 5.000. A diretoria do Serviço Geográfico em seu Manual Técnico intitulado “Normas Gerais para operações geodésicas, astronômicas, topográficas, fotogramétricas e cartográficas” estabelece e diz que as organizações cartográficas nacionais ficam obrigadas, por lei, ao fiel cumprimento das referidas normas. E, parapoligonais topográficas estabelece: (a) Tolerância linear e = L / 500; __ (b) Tolerância angular εa = 1,5’.√ n onde L representa o desenvolvimento total da poligonal, em metros, e n o número de estações da poligonal. Independentemente do que se apresente em termos de tolerâncias e precisões para poligonais topográficas, deve-se ter presente que a precisão de uma poligonal depende de dois fatores primordiais: a precisão nominal dos instrumentos utilizados nas medições da poligonal e a geometria da poligonal implantada. Quanto às tolerâncias de uma poligonal, deve-se considerar que elas resultam da aplicação das leis de propagação de erros estabelecendo os limites toleráveis. O estabelecimento de especificações técnicas deveria, contudo, resultar no projeto próprio do experimento, isto é, a escolha da técnica de observação, instrumentos usados e geometria do problema conduziriam aos limites da tolerância permitida. É usual requerer que as especificações sejam prescritas em um caminho como encontrar os limites de tolerância com uma probabilidade de aproximadamente 0,99. Espera-se que os erros acidentais sigam uma função de densidade de probabilidade Gaussiana, os resultados atuais corresponderiam a uma tolerância: T ≤ 3.σ onde T é a tolerância e σ representa o erro médio quadrático obtido pela lei de propagação dos erros ou da matriz variância-covariância para as condições do experimento. 32 Topografia I GEO05501 Prof Patricia Scalco Adaptado das notas de aula dos professores do departamento de Geodésia da UFRGS (citados na capa) Croqui para anotações – aula prática - CÁLCULO ANALÍTICO DAS COORDENADAS DOS VÉRTICES DA POLIGONAL (PRÉDIO) E CÁLCULO DE ÁREA Planilha cedida pelo Prof Jorge Barbosa 33 Topografia I GEO05501 Prof Patricia Scalco Adaptado das notas de aula dos professores do departamento de Geodésia da UFRGS (citados na capa) Exercício: CÁLCULO ANALÍTICO DAS COORDENADAS DOS VÉRTICES DA POLIGONAL E ÁREA Dados: 34 Topografia I GEO05501 Prof Patricia Scalco Adaptado das notas de aula dos professores do departamento de Geodésia da UFRGS (citados na capa) PLANILHA PARA O CÁLCULO ANALÍTICO DAS COORDENADAS DOS VÉRTICES DA POLIGONAL PLANILHA CEDIDA PELOS PROFESSORES RICARDO BAITELLI E JAIR WESCHENFELDER ELEMENTOS ANGULARES DISTÂNCIAS VÉRTICES PONTOS ÂNGULOS INTERNOS AZIMUTES MEDIDAS (m) VISADOS LIDOS CORREÇÃO COMPENSADOS CALCULADOS ( L ) I II III IV V VI - - - - - - G M S - - - G M S G M S - - - SOMATÓRIOS - - - - - - - - - PROJEÇÕES DIRETAS OU NATURAIS PROJEÇÕES SOBRE O EIXO X SOBRE O EIXO Y CORREÇÕES (m) COMPENSADAS COORDENADAS x' = L × SEN AZ (m) y' = L × COS AZ (m) EIXO x EIXO y ABSCISSAS ORDENADAS VII VIII IX X E (+) W (-) N (+) S (-) Cx Cy E(+) W(-) N(+) S(-) X Y Σ = Σ = Σ = Σ = Σ = Σ = Σ = Σ = - - - - - - ÁREA = m 2 1 Topografia I GEO05501 Prof Patricia Scalco Adaptado das notas de aula dos professores do departamento de Geodésia da UFRGS (citados na capa) 2 Planimetria RUMO Converter em AZIMUTE os seguintes RUMOS Converter em RUMO os seguintes AZIMUTES