Pesquisa Topografia Coordenadas UTM

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ARQUITETURA E URBANISMO
MARIANA AKEMI HIGA
RA: D066BA-3
Coordenadas Geográficas
UTM - Universal Transversa de Mercator
SANTOS / SP
2018
	
Sistema de Coordenadas
Os sistemas de referência, são utilizados para descrever as posições e identificar uma determinada informação na superfície da Terra, obtidas através do Sistemas de Referência Terrestres ou Geodésicos. Associados a uma superfície que mais se aproxima da forma da Terra, e sobre a qual são desenvolvidos todos os cálculos das suas coordenadas. Em uma superfície esférica recebem a denominação de coordenadas geodésicas e em uma superfície plana recebem a denominação da projeção às quais estão associadas, como por exemplo, as coordenadas planas UTM.
As coordenadas referidas aos Sistemas de Referência Geodésicos são normalmente apresentadas em três formas: cartesianas, geodésicas (ou elipsoidais) e planas.
Coordenadas Cartesianas
É caracterizado dentro de um espaço 3D, por um conjunto de traçados (x,y e z), denominados de eixos coordenados, mutuamente perpendiculares. Associado à um Sistema de Referência Geodésico, recebe a denominação de Sistema Cartesiano Geodésico (CG).  O eixo X, coincidente ao plano equatorial, positivo na direção de longitude 0°; O eixo Y coincidente ao plano equatorial, positivo na direção de longitude 90°; O eixo Z é paralelo ao eixo de rotação da Terra e positivo na direção norte.
As coordenadas localizadas no centro de massas da Terra são denominadas de geocêntricas, usualmente utilizadas no posicionamento à satélites, como é o caso do WGS84. 
Coordenadas Planas
Representadas no plano através do Norte e Leste e são o tipo de coordenadas encontradas em mapas. Para representar as feições de uma superfície curva em plana são necessárias formulações matemáticas chamadas de Projeções Cartográficas. Diferentes projeções poderão ser utilizadas na confecção de um mapa.
Coordenadas Geográficas ou Geodésicas
Coordenadas Geográficas são um conjunto de linhas imaginárias traçadas sobre a superfície terrestre. É através da intersecção das linhas que se define a localização de um determinado ponto no globo terrestre. A partir de uma figura geométrica regular, muito próxima da forma e dimensões da Terra, a qual permite, mediante a um sistema coordenado, posicionar espacialmente as diferentes entidades topográficas. Esta figura recebe à denominação de elipsoide.
As linhas imaginárias são denominadas paralelas e meridiano, em que se é obtido os valores de latitude e longitude, respectivamente. Sendo a unidade de medida em graus, minutos e segundos.
A linha do Equador é um plano horizontal traçado perpendicular ao eixo terrestre, e determina o paralelo zero, dividindo a Terra no Hemisfério Norte e Hemisfério Sul, chamada de latitude. Quanto mais próximos dos polos, menor é o diâmetro da circunferência, que varia de 0º a 90º para o norte ou sul. 
Complementando a coordenada anterior, longitude são linhas verticais (meridiano) que cruzam os paralelos. A partir do meridiano de Greenwich, que corresponde a 0º, divide o planeta verticalmente no Hemisfério Oeste ou Ocidental e hemisfério Leste ou Oriental. Identificados por sua distância em relação ao meridiano de Greenwich, variando 0º a 180º a leste e para oeste.
Coordenadas UTM
A projeção de Mercator utiliza o desenvolvimento do cilindro. Foi concebida pelo cartógrafo belga Gerhard Kremer (1512-1594), mais conhecido pelo seu nome latinizado Mercator, em que o cilindro é paralelo ao eixo de rotação da Terra esférica.
Diferentemente das coordenadas geográficas ou geodésica, o sistema UTM não se baseia na curvatura da Terra, por isso é considerada um sistema de coordenadas planas. É baseado na projeção cilíndrica transversa proposta nos Estados Unidos em 1952 com o objetivo de abranger todas as longitudes, pois o cilindro é perpendicular ao eixo de rotação da Terra elipsoidal.
O sistema de coordenadas Universal Transversa Mercator, utiliza coordenadas cartesianas bidimensionais (x e y) para obter a localização no plano terrestre, sendo longitude e latitude, e sua unidade de medida definida em metros. 
A localização é obtida a partir do par de coordenadas que podem estar localizadas em um dos 60 fusos diferentes, com amplitude longitudinal de 6º. Cada fuso é chamado de Zona UTM, estas numeradas de 1 a 60, tendo como origem o Equador (coordenadas N ou Norte) e o Meridiano Central (coordenadas E ou Leste). Quanto a latitude é limitada pelos paralelos 84ºN e 80ºS, pois não há muitas deformações significativas no volume.
No hemisfério Sul, o sistema possui o valor 10.000.000,00 m no Equador para a coordenada Norte, decrescendo para o Sul. E o valor 500.000,00 m no Meridiano Central para a coordenada Leste, decrescendo para Oeste e crescendo para Leste. 
No hemisfério Norte o sistema difere apenas na coordenada Norte, possuindo o valor de 0,00 m no Equador, crescendo para o Norte. As Coordenadas UTM definem posições bidimensionais e horizontais.
As zonas UTM possuem identificadores para regiões de 8 graus ao norte e ao sul do Equador. Iniciando em 80° sul e seguindo para o norte, 20 faixas são identificadas com as letras de C até X, omitindo I e O. Essas faixas possuem o tamanho de 8° em latitude excetuando a X que possui 12° (entre 72-84 N). 
 
Exemplo de um fuso do Sistema UTM
	Equipamentos para medição topográfica
	Na topografia existem medidas lineares, angulares e coordenadas UTM. Para medição de distâncias há dois processos, direto e indireto. O processo direto de medição é aquele em que a distância é obtida percorrendo-se efetivamente o alinhamento a ser medido com um instrumento comparativo de medida, denominado de diastímetro, os mais utilizados são as trenas, fitas de aço e corrente de agrimensor. No processo indireto obtemos as distâncias com o auxílio dos cálculos trigonométricos.
	Existem três tipos de erros que podem afetar os resultados de um levantamento topográfico, são eles:
Operacionais: relacionado aos sentidos (visão e tato) do operador, pois nem sempre são perfeitos, falta de um treinamento adequado para operar o equipamento; 
Instrumentais: relacionado às falhas nos instrumentos utilizados que podem não estar bem ajustados ou aferidos, com tempo de uso eles têm um desgaste natural que podem ocasionar erros nas medições;
Naturais: são causados pelos efeitos da variação de temperatura, ventos, umidade, variações magnéticas etc. 
A Trena é o aparelho utilizado para medições lineares, são constituídas de diversos tipos de materiais. As mais utilizadas são aquelas constituídas de aço ou fibra de vidro. Os levantamentos realizados com este tipo de material fornecem maior precisão, por isso são mais confiáveis. Seu comprimento varia de 20 a 50m (com invólucro) e de 20 a 100m (sem invólucro). Os principais acessórios utilizados em levantamentos utilizando-se trenas são: 
1. Piquetes: que tem como objetivo materializar um ponto topográfico, sendo cravado no solo, ficando de 3 a 5 cm para fora, sem possíveis movimentos laterais;
Figura 1: Modelos de trenas. Figura 2: Marcação com piquete.
2. Estacas testemunhas: É utilizada para facilitar a localização de piquetes, indicando a sua posição aproximada, sendo cravado próximo ao piquete.
 
Figura 3: Estaca testemunha. Figura 4: Balizas
3. Balizas: São utilizadas para verticalizar os pontos topográficos (piquetes), mantendo o alinhamento na medição entre os pontos, quando é necessário executar vários lances. Este acessório é constituído de hastes metálicas ou de madeira de seção transversal circular ou oitavado, com 2 m de comprimento, diâmetro de 16 a 20 m, pintadas de branco e vermelho ou branco e preto alternadamente em faixas de 50 cm permitindo sua visualização à distância e, terminadas em pontas de ferro. Devem ser mantidas na posição vertical, sobre o ponto marcado no piquete, com auxílio de um nível de cantoneira.
4. Nível de cantoneira:É um equipamento em forma de cantoneira dotado de bolha circular que permite ao auxiliar segurar a baliza na posição vertical sobre o piquete ou alinhamento a ser medido.
Figura 5: Nível de cantoneira Figura 6: medição com trena em diferença de nível.
A qualidade das medições obtidas irá depender da utilização de acessórios adequados a cada tipo de levantamento, não se deve utilizar trenas de aço para levantamentos em subestações, cuidados tomados durante a operação.
Deve-se procurar fazer as medidas em terrenos inclinados e/ou locais com diferença desnível sempre de forma a manter a horizontalidade da trena, de modo a obter a projeção no plano horizontal.
Figura 7: Medição com trena em diferença de nível com mais de um lance.
Quando não é possível fazer a medição da distância entre dois pontos utilizando somente uma medição com a trena dividimos a distância a ser medida em partes, chamadas de lances. A distância final entre os dois pontos será o somatório das distâncias de cada lance.
O balizeiro de ré (posicionado em A) orienta o balizeiro intermediário, cuja posição coincide com o final da trena, mantendo o alinhamento AB.
Depois de executado o lance, o balizeiro intermediário marca o final da trena com uma ficha (haste metálica com uma das extremidades em forma de cunha e a outra em forma circular). O balizeiro de ré, então, ocupa a posição do balizeiro intermediário, e este por sua vez, ocupará nova posição ao final da trena, repetindo o processo até chegar ao ponto B.
Dentre os erros que podem ser cometidos em levantamentos diretos de distâncias, destaca-se o erro relativo ao comprimento nominal da trena. Os diatímetros são aferidos a uma determinada temperatura, num levantamento em local com uma temperatura diferente daquela que o equipamento foi aferido pode haver uma dilatação ou contração do instrumento, de acordo a variação da temperatura, o que irá ocasionar erros nas medições, que em grandes distâncias podem ser significativos se não for feita nenhuma correção. 
 	
Figura 8: Erro devido à catenária. Figura 9: Falta de verticalidade da baliza.
Falta de verticalidade da baliza quando posicionada sobre o ponto do alinhamento a ser medido, o que provoca encurtamento ou alongamento deste alinhamento.
Figura 10: Falta de horizontalidade do diastímetro.
Outro erro devido à horizontalidade do diastímetro que se não for bem posicionado pode ficar desalinhado. Também, pode haver erro devido a tensão: a trena tem um comprimento exato para uma tensão padrão.
Dispositivo medidor eletrônico de distância, é um aparelho que transmite um sinal portador de energia eletromagnética de sua posição atual para um receptor localizado em outra posição. O sinal é devolvido do receptor para o instrumento de tal forma que a distância entre eles é medida duas vezes.
Os MEDs não substituem completamente as medições a trena, mas eles são muito utilizados pela maioria dos topógrafos, tendo diversas vantagens sobre outros métodos de medições como: distâncias de difícil acesso, estradas muito movimentadas, áreas agrícolas permanentes e assim por diante. Em grandes distâncias uma medição com trena que poderia levar horas com estes instrumentos podem ser feitas em minutos.
Os teodolitos são equipamentos destinados a medição de ângulos, horizontais ou verticais, objetivando a determinação de ângulos internos e externos de uma poligonal, bem como a posição de determinados detalhes necessários ao levantamento. Podem ser classificados em pela finalidade: topográficos, geodésicos e astronômicos; Quanto à forma: ópticos-mecânicos ou eletrônicos; Como elementos principais que constituem os teodolitos mecânicos ou automáticos, ópticos ou digitais, podemos citar: sistema de eixos, círculos graduados ou limbos, luneta de visada e níveis.
Figura 11: Teodolito.
Descrição dos sistemas de eixos:
Eixo vertical, principal ou de rotação do teodolito (V): é aquele eixo que em torno do qual o instrumento gira num plano horizontal coincidindo com a vertical do lugar;
Eixo de colimação ou linha de visada (Z): definido pela linha que une o centro ótico da ocular e da objetiva;
Eixo secundário ou de rotação da luneta (K): eixo que em torno do qual gira a luneta.
Os principais passos a serem adotados em campo antes de iniciar um trabalho com teodolito são: estacionamento, nivelamento e zeragem dos limbos.
Estação total é um dispositivo composto de um teodolito e um MED junto a um computador ou um microprocessador embutido, com capacidade de fazer leitura dos ângulos horizontais, verticais e distância automaticamente, calcula as componentes horizontais e verticais de distâncias inclinadas, assim como a diferença de cotas e coordenadas de pontos visados. 
Figura 12: Estação total.
Este equipamento também permite realizar correções no momento da obtenção das medições ou até realizar uma programação prévia para aplicação automática de determinados parâmetros como: condições ambientais (temperatura e pressão atmosférica); configurar o instrumento em função das necessidades do levantamento, alterando valores de altura do instrumento; altura do refletor; unidade de medida angular; unidade de medida de distância (metros, pés); origem da medida do ângulo vertical (zenital, horizontal, nadiral, etc.). 
	
Referências Bibliográficas
ALMEIDA, Regis. Coordenadas Geográficas. Disponível em: <https://mundoeducacao.bol.uol.com.br/geografia/coordenadas-geograficas.htm> Acesso em: 20 set. 2018
Coordenadas Geográficas. Disponível em: <http://www.sogeografia.com.br/Conteudos/GeografiaFisica/coordenadas_geo/>. Acesso em: 20 set. 2018
VELA, João. Coordenadas Geográficas. Disponível em: <https://www.infoescola.com/geografia/coordenadas-geograficas/>. Acesso em: 20 set. 2018
SILVA, C. H. S. et al. Coordenadas topográficas x coordenadas UTM. Disponível em: <https://mundogeo.com/blog/2013/06/05/coordenadas-topograficas-x-coordenadas-utm/>. Acesso em: 23 set. 2018
AGUIAR, F. A. D. et al. Artigo: Transformação de coordenadas UTM para topográficas com software comercial. Disponível em: <https://mundogeo.com/blog/2017/06/02/artigo-transformacao-de-coordenadas-utm-para-topograficas-utilizando-software-comercial/>. Acesso em: 23 set. 2018
PERNA, Marco. O sistema UTM. Disponível em: <http://www.carto.eng.uerj.br/cgi/index.cgi?x=utm.htm>. Acesso em: 23 set. 2018
Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Transformação de Coordenadas. Disponível em: <http://www.ufrgs.br/engcart/Teste/coord_exp.html>. Acesso em: 23 set. 2018
OTONI, Teófilo. Aparelhos Topográficos. Disponível em: <http://www.ebah.com.br/content/ABAAAftasAG/aparelhos-topograficos>. Acesso em: 23 set. 2018