UD II - Instrumentos Topográficos

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UD II – Instrumentos Topográficos 
1 – INSTRUMENTOS ÓTICOS 
1.1 – TEODOLITO 
 Equipamento utilizado para medir ângulos horizontais e verticais (diretamente) 
 Pode medir distâncias indiretamente (calculadas a partir dos ângulos) 
o Taqueômetros: teodolitos adaptados para medir distâncias, por métodos 
indiretos 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 1 - Trânsito 
 
 
Figura 2 - Teodolito T2 
 
Figura 3 - Teodolito T1 
 
 
Figura 4 - Teodolito T3 
 
 
Figura 5 - Teodolito T4 
 
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1.1.1 PARTES FUNDAMENTAIS DOS TEODOLITOS 
 Luneta: 
o seu eixo ótico materializa as direções visadas, medindo ângulo em um 
sistema 3D, com movimentos em torno de eixos horizontal e vertical; 
o constituída de um tubo em cujas extremidades se situam a objetiva e a 
ocular; 
o objetiva: sistema de lentes com a função de fornecer a imagem do objeto 
visado 
o ocular: lente cuja função é aumentar as dimensões do objeto. Na 
extremidade da ocular estão alojados os retículos, formados por dois fios 
ortogonais: um é o colimador (fio vertical) e o outro é o nivelador (fio 
horizontal). 
 Limbos Circulares Graduados: 
o círculos graduados que contém o padrão de medida angular (transferidores); 
o possibilitam a medição dos ângulos horizontal e vertical; 
o seus pontos centrais estão contidos nos eixos horizontal e vertical do 
instrumento. 
 
 
 
 
 
 
 
 Vernier: 
o componente para subdivisão da menor unidade de medida do limbo 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 6 - Limbos Horizontal e Vertical de um Teodolito 
 
 
Figura 7 - Vernier de um Teodolito 
 
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 Alidade: 
o parte superior do aparelho, com comando subordinado à base; 
o componentes: luneta, limbo vertical, níveis do limbo vertical, parafuso de 
calagem do nível vertical, parafuso micrométrico do movimento vertical e do 
horizontal. 
 Base: 
o parte inferior do aparelho, com comando próprio e que fixa o teodolito ao 
tripé; 
o componentes: placa de fixação, parafusos calantes, munhões, corpo da base 
onde se situa o limbo horizontal, parafuso micrométrico do movimento 
horizontal. 
 Níveis: 
o regra geral: um teodolito dispõe de dois níveis tubulares de bolha; 
o horizontalização da base do aparelho (eixo vertical na perpendicular a vertical 
do lugar) e outro de calagem do limbo vertical. 
 Acessórios: 
o Ocular de cotovelo: cria condições para pontarias nas proximidades do 
zênite; 
o Sistema de iluminação: ilumina os limbos, os vernies e o campo da luneta 
o Níveis de Horrebow e Cavalete: complementam a verificação do nivelamento 
do aparelho; 
o Placa Base com pino de centragem forçada: possibilita o estacionamento do 
teodolito sobre pilares geodésico; 
o Prisma de astrolábio: possibilita observações astronômicas. 
1.1.2 EIXOS FUNDAMENTAIS DE UM TEODOLITO 
1. Vertical ou Principal: linha imaginária, que partindo do Zênite, passa pelo centro do 
aparelho, contém o ponto estação e se perde no Nadir. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 8 - Esfera Celeste 
 
Nadir 
Zênite 
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2. Horizontal ou Secundário: linha imaginária que passa pelo centro da luneta, 
perpendicular ao eixo vertical, e contêm o centro de rotação do limbo vertical. 
3. Colimação ou Visada: linha imaginária que parte da vista do operador, passa pelo 
centro da ocular, pelo cruzamento dos retículos, pelo centro da objetiva e finaliza no 
ponto visado. 
1.1.3 PRECISÃO DOS TEODOLITOS 
o A precisão de um instrumento depende de sua capacidade de indicar 
variações de grandezas tão pequenas quanto necessário para o fim a 
que se destina a medida. 
o Nos instrumentos topográficos essa sensibilidade é dada pela precisão 
do aparelho, ou seja, a menor grandeza que o instrumento pode medir 
(minuto, segundo, décimo de segundo). 
o Em função da precisão, os teodolitos classificam-se em: 
 Topográficos: 
o instrumentos que fornecem a leitura direta dos ângulos com precisão do 
minuto inteiro até sua terça parte (20 segundos). As frações são obtidas por 
estima; 
o exemplos: WILD T-16, T-1 e T-1A, KERN DKM-1, ZEISS Th-IV e 
Vasconcelos TV-M1. 
o aplicações: poligonais topográficas, nivelamento taqueométricos, exploração 
e locação de estradas, triangulação de 4a ordem, interseções topográficas, 
abertura de minas e túneis e determinações astronômicas expeditas. 
 Geodésicos: 
o instrumentos que fornecem leitura direta de ângulos com precisão do 
segundo e sua décima parte (décimo de segundo). 
o exemplos: WILD T-2, T-3 e T-4, KERN DKM-2 e ZEISS Th-2; 
o aplicações: triangulações de 1a e 2a ordens, determinações astronômicas de 
2a ordem, nas poligonais eletrônicas, etc. 
1.1.4 ESTACIONAMENTO DO TEODOLITO (INSTALAÇÃO, CENTRAGEM E NIVELAMENTO 
Método do Curso de Topografia/Escola de Logística (Exército Brasileiro) 
1) Preparar o tripé para receber o teodolito, tendo suas pernas a mesma extensão, 
aproximadamente. 
2) Fixar o teodolito ao tripé, tendo o cuidado de manter os 3 parafusos calantes numa 
mesma posição intermediária. 
3) Identificar a estaca (ou ponto) sobre a (o) qual vai estacionar. 
4) A partir desse ponto, imagine um triângulo equilátero formado pelas três pernas do 
tripé. 
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5) Assim teremos formado uma pirâmide triangular, ou o vértice superior deverá 
coincidir de forma bem aproximada com a vertical que passa pela estaca e pelo 
centro do teodolito (com o eixo principal). NOTA: O conjunto tripé-teodolito ainda 
não fixado ao solo. 
6) Usando o prumo ótico do teodolito, verifica-se a estaca está sendo abrangida pelo 
campo ótico do prumo. Se isto não estiver acontecendo, então a condição de 
formar-se o triângulo equilátero com o centro da estaca, não esta sendo observada. 
7) Isto feito e, em caso positivo, o operador fixará firmemente o conjunto ao solo, tendo 
o cuidado de não bater com o pé na ponteira do tripé, para não transmitir choques 
ao teodolito. 
8) Agindo nos parafusos calantes e, observando o prumo, fará a exata coincidência do 
centro do aparelho com o centro da estaca. 
9) A partir daí executar o nivelamento grosseiro do teodolito, com o auxílio da extensão 
das pernas do tripé, calaremos a bolha do nível esférico. 
10) Em seguida, tonaremos a checar a coincidência do centro ótico do aparelho com o 
centro da estaca. Se a coincidência não estiver sendo satisfeita, repetir a operação 
nos parafusos calantes. 
11) Com o centro do aparelho coincidindo com o centro da estaca e o nível esférico em 
reparo, passaremos então ao nivelamento fino, ou se a, calar a bolha do nível tórico. 
12) Tomar 2 parafusos calantes como base e girar a alidade até que o eixo do nível 
tórico fique paralelo à direção formada pelos dois parafusos. Assim feito, 
movimenta-se estes dois parafusos em sentidos contrários, procurando imprimir a 
eles a mesma rotação, até centrar a bolha. 
13) Girar a alidade de 90o e, centrar a bolha do nível nesta posição, agindo no 3o 
parafuso calante. 
14) Voltar à posição anterior e corrigir qualquer desvio, se for o caso. 
15) Após isso, girar a alidade 180o e verificar se o nível continua em reparo e, se 
acontecer qualquer desvio, corrigir agindo nos parafusos calantes. 
16) Girar a alidade suavemente ao longo dos 360o e, nesse giro, o deslocamento da 
bolha do nível tórico não deve ultrapassar um divisão do nível. 
17) Assim sendo, o conjunto poderá ser considerado como nivelado e pronto para as 
observações. 
1.1.5 PONTARIA E FOCALIZAÇÃO 
1) Focalizar os fios do retículo, agindo na ocular da objetiva para o olho do operador. 
2) Destravar a luneta e a alidade. 
3) Apontar a luneta para o ponto a ser visado, através da massa de mira (pontaria 
grosseira).Após isto o ponto deverá estar dentro do campo ótico da luneta e, em 
caso positivo, fixar a alidade e a luneta. 
4) Depois, agindo nos parafusos micrométricos dos movimentos vertical e horizontal 
levar os fios vertical e horizontal do retículo para o centro ou a base do ponto, 
conforme o caso. 
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1.1.6 ERROS INSTRUMENTAIS 
1.1.6.1 Erro de Verticalidade (Eixo Principal) 
 Por construção: eixo principal é perpendicular ao limbo horizontal 
 Verticalizar o eixo principal, portanto corresponde a horizontalizar o limbo 
horizontal o que se consegue por intermédio dos parafusos calantes e o nível 
tubular de bolha da alidade. 
 Correção: nivelar rigorosamente o instrumento 
1.1.6.2 Erro de Colimação (Eixo de Colimação) 
 O eixo de colimação é a reta que liga o cruzamento dos retículos e o centro 
da objetiva. O eixo de colimação, por construção deve ser perpendicular ao 
eixo secundário. A falta dessa perpendicularidade causa o erro de colimação 
c. 
 Determinação do erro de colimação: 
o Verticalizar aproximadamente o eixo principal 
o Visar um ponto P, distante 200 ou 300 metros, com a mesma altura do 
instrumento 
o Ler o valor do limbo horizontal na posição CE e após, na posição CD 
o Calcular c = 0,5 (CD – CE). 
 Correção: realizar a leitura conjugada (CE + CD), e anular o erro de 
colimação. 
1.1.6.3 Erro de Inclinação (Eixo Secundário) 
 O eixo secundário é, por construção do instrumento, perpendicular ao eixo 
principal 
 Quando isso não ocorre, o aparelho está com erro de inclinação ou de 
perpendicularidade 
 Determinação do erro de inclinação: 
o Nivelar o instrumento 
o Corrigir o erro de colimação 
o Visar um ponto P sobre um fio a prumo (parte superior e inferior) 
o Baixa-se a luneta até a horizontal. Não havendo erro de inclinação, o 
cruzamento dos retículos percorrerá o fio, havendo o cruzamento dos 
retículos se afastará do fio. 
 Correção:leitura conjugada nas duas posições do círculo (CE e CD) 
 
 
 
 
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1.1.6.4 Erro de Excentricidade do Limbo 
 Por construção os teodolitos possuem seus eixos principal e secundário 
perpendiculares 
 Assim, o eixo principal deve conter o centro geométrico do limbo horizontal e o eixo 
secundário o do limbo vertical. Quando isso não acontece aparece o erro de 
excentricidade 
 Correção: uso de leituras conjugadas nas duas posições do círculo (CE e CD). 
 
1.2 NÍVEL DE LUNETA 
 Empregado nos levantamentos altimétricos de alta precisão 
 Componentes básicos de um nível: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Exemplos de Nível de Luneta: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 9 - Nível de Luneta (componentes principais) 
 
 
Figura 11 - Nível Wild 
 
 
Figura 10 - Nível Wild Runner (Automático) 
 
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 Um nível de luneta sempre é utilizado em conjunto com as miras falantes. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Dependendo do equipamento, seu nivelamento (“horizontalização”) pode ser manual 
(por meio de níveis de bolha) ou automático (compensadores) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 12 - Nivelamento Geométrico 
 
 
Figura 13 - Nível de Bolha 
 
 
Figura 14 - Compensador Automático 
 
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1.3 DISTANCIÔMETRO ELETRÔNICO 
 Equipamento eletrônico para medir distâncias 
 Inventado por E. Bergstran (Suécia) em 1943 (geodímetros) 
 Aperfeiçoado pelos Sulafricanos na década e 1950 (telurômetro) 
 Principio: 
o medição de distâncias com o emprego de ondas eletromagnéticas (OEM) ou 
feixes de luz; 
o mede-se o tempo entre a emissão e a recepção pelo sensor – distância entre 
o instrumento e o alvo (ida e volta); 
o Necessidade de refletor 
 Infravermelho e micro-ondas: necessita de prismas para refletir a OEM 
 LASER: não necessitara de alvos específicos 
o É normalmente utilizado acoplado a um teodolito; 
 Alcance: 
o dezenas a milhares de metros; 
o Para aumentar o alcance do instrumento, normalmente, aumenta-se o 
número de prismas refletores; 
o Por exemplo, para o Wild DI-4L o alcance varia de: 
 1000 m, com um prisma; 
 a 2500 m com três prismas. 
o sofre influência direta das condições atmosféricas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1.4 ESTAÇÃO TOTAL 
 Quando se acopla um distanciômetro eletrônico com um teodolito, tem-se uma 
estação total. Ou seja, tem-se um instrumento capaz de medir ângulos (horizontais e 
verticais) e distâncias; 
 
Figura 15 - Distanciômetro Leica 3000s 
 
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 O avanço da eletrônica faz com que as estações totais possuam inúmeras funções 
automatizadas e acessórias, tais como, nivelamento eletrônico, limbos eletrônicos, 
cálculos de ângulos automatizados, controle das medições, bolhas eletrônicas, 
prumos LASER, exportação de medições no formato CAD, etc.; 
 Existem estações totais que utilizam o infravermelho e o LASER como tecnologia de 
medição de distancias, e, em sua grande maioria, possuem coletores de dados 
externos; 
 As estações eletrônicas possuem um microprocessador que controla o conjunto de 
operações possíveis numa estação total, permitindo que os cálculos topográficos 
sejam realizados em tempo real por meio de programas existentes em sua memória, 
e o armazenamento de grandes quantidades de dados. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1.6 ACESSÓRIOS 
1.6.1 PRISMA 
 O prisma é um espelho circular, de faces cúbicas, utilizado acoplado a uma haste de 
metal, ou bastão, e que tem por finalidade refletir o sinal emitido pelo aparelho na 
mesma direção em que foi recebido 
 O sinal refletor (bastão + prismas) deve ser posicionado sobre o ponto, na posição 
vertical (com auxílio de um nível de bolha circular ou em um tripé). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 16 - Estação Total Geodetic G5 
 
 
Figura 17 - Estação Total Trimble S6 
 
 
Figura 18 - Prismas Sokia 
 
 
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1.6.2 OUTROS ACESSÓRIOS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 19 - Bastão Telescópico com 
nível esférico 
 
 
Figura 20 - Tripé 
 
 
Figura 21 - Réguas graduadas (miras falantes) 
 
 
 
 
 
Figura 22 - Trenas (roda, fita e mão)