Aula 08 Métodos de levantamento

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1 UNIVERSIDADE FEDERAL DA PARAÍBA UFPB CENTRO DE CIÊNCIAS AGRÁRIAS - CCA Departamento de Solos e Engenharia Rural - DSER Laboratório de Topografia Aula 08 Métodos de levantamento Prof. Dr. Guttemberg Silvino

2 O levantamento topográfico pode ser dividido em: Planimétrico e Altimétrico Levantamento topográfico Planimétrico, compreende ao conjunto de operações necessárias para a determinação de pontos e feições do terreno, que serão projetados sobre um plano horizontal de referência através de suas coordenadas X e Y (representação bidimensional). Estes levantamentos, porém, devem ser empregados obedecendo certos critérios e seguindo determinadas etapas que dependem do tamanho da área, do relevo e da precisão requerida pelo projeto que os comporta. 1

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4 Levantamento por Irradiação O Método da Irradiação também é conhecido como método da decomposição em Triângulos ou das Coordenadas Polares. É empregado na avaliação de pequenas superfícies, relativamente planas. De cada triângulo (cujo vértice principal é P) são conhecidos dois lados e um ângulo. Prof. Guttemberg Silvino 2

5 Levantamento por Interseção O Método da Interseção também é conhecido como método das Coordenadas Bipolares. É empregado na avaliação de pequenas superfícies de relevo acidentado. De cada triângulo são conhecidos dois ângulos e um lado. Prof. Guttemberg Silvino 3

6 Levantamento por Caminhamento Este é o método utilizado no levantamento de superfícies relativamente grandes e de relevo acidentado. Requer uma quantidade maior de medidas que os descritos anteriormente, porém, oferece maior confiabilidade no que diz respeito aos resultados. Prof. Guttemberg Silvino 4

7 CÁLCULO DE COORDENADAS NA PLANIMETRIA Nesta fase, será detalhado o desenvolvimento necessário para a determinação das coordenadas planas, ou seja, as coordenadas x e y. A obtenção da coordenada z será discutida quando da apresentação do conteúdo referente à altimetria. As projeções planas são obtidas em função da distância entre os vértices de um alinhamento e o azimute ou rumo, magnético ou geográfico, deste mesmo alinhamento. De uma forma mais simples, pode-se dizer que a projeção em X é a representação da distância entre os dois vértices do alinhamento sobre o eixo das abscissas e a projeção em Y a representação da mesma distância no eixo das ordenadas. Prof. Guttemberg Silvino 5

8 CÁLCULO DE COORDENADAS REFERENCIADAS NA PLANIMETRIA Representação da projeção da distância D em X (ÄX) e em Y (ÄY). Considerando a Figura 4 e utilizando os conceitos de Trigonometria plana, é possível calcular as projeções em X e Y da seguinte forma: Prof. Guttemberg Silvino 6

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10 O QUE É UM DADO GEORREFERENCIADO? Coordenação de Topografia O dado é georrerefenciado quando sua localização é determinada sobre a superfície da terra através de suas coordenadas. Sistema de coordenadas geográficas (geodésicas) Sistema de coordenadas projetadas (exemplo: UTM)

11 Coordenação de Topografia PARALELOS E MERIDIANOS

12 Coordenadas Geográficas (f,l): é o nome dado aos valores de latitude e longitude que definem a posição de um ponto na superfície terrestre. Estes valores dependem do elipsóide de referência utilizado para a projeção do ponto em questão. Coordenação de Topografia Latitude(f): de um ponto da superfície terrestre é o ângulo formado entre o paralelo deste ponto e o plano do equador. Sua contagem é feita com origem no equador e varia de 0 a 90, positivamente para o norte (N) e negativamente para o sul (S). Longitude(l): de um ponto da superfície terrestre é o ângulo formado entre o meridiano de origem, conhecido por Meridiano de Greenwich (na Inglaterra), e o meridiano do lugar (aquele que passa pelo ponto em questão). Sua contagem é feita de 0 a 180, positivamente para oeste (W ou O) e negativamente para leste (E ou L).

13 A localização de um ponto sobre a Terra é feita através de um par de coordenadas de latitude e longitude. Os valores das coordenadas são normalmente expressos em graus, minutos e segundos. É usual indicar-se primeiro a latitude e depois a longitude (por exemplo: S; W). Y X - Y + X + Y + Além da conversão para valores decimais, é necessário ainda indicar o quadrante em que se localizam estas coordenadas, substituindo respectivamente as letras referentes a Sul (S), Norte (N), Leste (E) e Oeste (W) pelos sinais "-" (S), "+" (N), "+" (E) e "-" (W). Assim, as coordenadas acima após devidamente convertidas ficariam: Dados X - Y - Brasil X + Y - X

14 Coordenadas UTM (E,N)/Planas: é o nome dado aos valores de abcissa (E) e ordenada (N) de um ponto sobre a superfície da Terra, quando este é projetado sobre um cilindro tangente ao elipsóide de referência. O cilindro tangencia o Equador, assim dividido em 60 arcos de 6 (60 x 6 = 360 ). Cada arco representa um fuso UTM e um sistema de coordenadas com origem no meridiano central ao fuso, que para o hemisfério sul, constituise dos valores de m para (E) e m para (N). A figura ao lado mostra um fuso de 6, o seu meridiano central e o grid de coordenadas UTM. A origem do sistema UTM se encontra no centro do fuso. Para o Hemisfério Norte as ordenadas variam de 0 a km enquanto para o Hemisfério Sul variam de a 0 km. As abscissas variam de 500 a 100 km à Oeste do Meridiano Central e de 500 a 700 km a Leste do mesmo.

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16 GNSS (Global Navigation Satelitte System) GNSS-1: Ampliação do GPS e GLONASS GNSS-2: Implantação do GALILEO e modernização do GPS

17 GLONASS Global'naya Navigatsionnaya Sputnikovaya Sistema Global Navigation Satellite System Glonass is a Soviet space-based navigation system comparable to the American GPS system. The operational system contains 21 satellites in 3 orbital planes, with 3 on-orbit spares. Glonass provides 100 meters accuracy with its C/A (deliberately degraded) signals and meter accuracy with its P (military) signals

18 Galileo will be Europe s own global navigation satellite system, providing a highly accurate, guaranteed global positioning service under civilian control. It will be inter-operable with GPS and GLONASS, the two other global satellite navigation systems. The fully deployed Galileo system consists of 30 satellites (27 operational + 3 active spares), positioned in three circular Medium Earth Orbit (MEO) planes at km altitude above the Earth, and with each orbital plane inclined at 56 degrees to the equatorial plane. Topografia GALILEO 13 January 2006 ESA PR After the successful launch of the GIOVE-A satellite on 28 December 2005 and the acquisition of the first 'Galileo' signal on 12 January 2006, 18

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28 NAVSTAR-GPS é uma sigla em inglês que identifica um Sistema de Posicionamento Global que possibilita a Navegação por Satélites através do uso de tempo e/ou distâncias.

29 Uma busca muito antiga! Desde que o Homem tornou-se um ser bípede e começou a vagar sobre a terra, ele busca uma forma de representar esse deslocamento, seu caminho, sua trajetória e os lugares por onde passa de forma simples. Este é o problema básico, e que realmente deu e até hoje ainda dá muito trabalho ao Homem. Os primeiros viajantes, provavelmente levavam pilhas de pedras para marcar o caminho, mas isso dava certo apenas ao redor de seu próprio acampamento, o que acontecia quando nevava ou chovia e as marcas eram arrastadas ou encobertas?

30 O que é GPS? Topografia Quando o Homem começou a explorar os oceanos, o problema ficou ainda pior. Não havia como colocar marcas de pedra e nem marcas terrestres para referência. A única coisa com que se podia contar, eram as estrelas. Infelizmente, as estrelas estão muito distante e independente de onde se olhe, é praticamente a mesma coisa. Assim, o único jeito é fazer medidas muito cuidadosas, e obviamente à noite e em noites de céu limpo.

31 E na água? Topografia Até mesmo com os melhores instrumentos de navegação celestial, pode-se determinar a posição apenas de forma aproximada ( 1800 m), o que não era aceitável, principalmente quando se está tentando encontrar um porto à noite. O Homem moderno com todas as suas engenhocas eletrônicas tem tentado conseguir que novos sistemas, mas até estes tem seus problemas. Se você for um marinheiro, certamente já ouviu falar de LORAN e DECCA. Eles são sistemas que funcionam bem no litoral, onde existem cadeias de estações LORAN e DECCA.

32 Resolvemos o problema então? Ocorre que esses sistemas não cobrem o resto da terra e ainda sofrem variação na exatidão do posicionamento dependendo de interferências elétricas e variações geográficas. Um outro sistema que usava satélites como o GPS é TRANSIT. Digamos que o sistema TRANSIT ou SAT-NAV como também era conhecido, foi o antecessor direto do sistema GPS.

33 Finalmente, o DoD, Departamento de Defesa americano, desenvolveu um sistema que realmente funciona bem, o GPS. Baseado em uma constelação de 24 (28) satélites artificiais que orbitam a Terra. Talvez possamos chamá-los de estrelas feitas pelo Homem para substituir as estrelas inicialmente usadas na navegação.custo de implantação: U$$ 12 billion

34 GPS Km Os satélites GPS estão alto o bastante para evitar os problemas encontrados pelos sistemas terrestres de posicionamento; Acurácia suficiente para posicionamento pontual; Disponibilidade 24 horas por dia; Atualmente, pode conseguir precisões de cerca de 10 m (modo absoluto) e até poucos mm (modo relativo fase). 34

35 Agora sim!! Topografia Transporte; Veículos autônomos; Segurança; Monitoramento de transporte (aéreo, terrestre e marítimo); Geodésia; Topografia (cadastro urbano e rural); Sistemas de informações Geográficas; Controle ambiental (queimadas, desmatamento, demarcação de áreas indígenas e parques); Controle de deslocamento de grandes estruturas; Sensoriamento Remoto e Fotogrametria e outros. ( N, E, h ) ( X, Y, Z ) ( f,, h ) 35

36 Pra que serve esse tal GPS? O GPS é um sistema de multipropósitos, que permite aos usuários determinar suas posições expressas em latitude, longitude e altura geométrica ou elipsoidal; em função das coordenadas cartesianas X,Y,Z em relação ao centro de massa da Terra. Quando se faz a determinação da posição de um ponto por GPS, as coordenadas são referenciadas em relação ao elipsóide WGS84.

37 Segmentos GPS, o que são? Espacial Usuários (Civis e militares) Colorado Springs Uchôa Controle (USA) 1. Colorado Springs 2. Diego Garcia 3. Havai 4. Ascension Is. 5. Kwajalein

38 Sistema de Posicionamento Global (GPS) e suas Aplicações na Engenharia Topografia 2 24 satélites operacionais 2 6 Planos com inclinação de 60º (Em cada plano 4 satélites) 2 Órbita com aprox Km

39 Sistema de Posicionamento Global (GPS) e suas Aplicações na Engenharia Topografia

40 Sistema de Posicionamento Global (GPS) e suas Aplicações na Engenharia Topografia

41 Sistema de Posicionamento Global (GPS) e suas Aplicações na Engenharia Topografia 5 Estações de rastreio e 1 estação de controle principal a)recebem sinais de todos os satélites b) Atualizam as posições dos satélites c)transmitem dados para o MCS d)calibram e sincronizam os relógios dos satélites e) Determina a órbita de cada satélite e prever sua trajetória nas próximas 24 h.

42 Sistema de Posicionamento Global (GPS) e suas Aplicações na Engenharia Topografia Os serviços de posicionamento fornecidos pelo GPS são: SPS - Standard Positioning Service (Padrão) Código utilizado é C/A (Usuário civil) PPS - Precise Positioning Service (Preciso) Código utilizado é P (Usuário militar ou Autorizado)

43 Sistema de Posicionamento Global (GPS) e suas Aplicações na Engenharia Topografia SPS - Standard Positioning Service Topografia Digital SIG s Levantamentos geodésicos Reflorestamento Monitoramento de veículos Orientação de máquinas Navegação terrestre e marlítima Cadastro Polícia Mapeamento Reconhecimento Hidrografia Serviços

44 Sistema de Posicionamento Global (GPS) e suas Aplicações na Engenharia Topografia Trilhas/Recreação

45 Sistema de Posicionamento Global (GPS) e suas Aplicações na Engenharia Topografia Mapeamento/GIS

46 Sistema de Posicionamento Global (GPS) e suas Aplicações na Engenharia Topografia PPS - Precise Positioning Service Serviço Militar Americano (Marinha, Exército e Aeronáutica) Serviços Autorizazdos (Pesquisa Científica)

47 Sistema de Posicionamento Global (GPS) e suas Aplicações na Engenharia Topografia Pesquisa geodésicas/estudos científicos

48 Sistema de Posicionamento Global (GPS) e suas Aplicações na Engenharia Topografia SATÉLITE2 SATÉLITE4 SATÉLITE3 SATÉLITE1 R2 R3 R4 R1

49 Sistema de Posicionamento Global (GPS) e suas Aplicações na Engenharia Topografia GARMIN 45 GPS 60 GPS 76 GEKO_201 ETREX geko_201

50 Sistema de Posicionamento Global (GPS) e suas Aplicações na Engenharia Topografia gpsmap_76csx gpsmap_276c gpsmap_60csx gpsmap_60cx

51 Sistema de Posicionamento Global (GPS) e suas Aplicações na Engenharia Topografia

52 Laboratório de Topografia Prof. Dr. Guttemberg Silvino Campus II - Areia - PB Rodovia PB 079 km 12 Cep.: Tel./Fax: (83) ramal 239 guttemberg@cca.ufpb.br 15