FERRAMENTAS TECNOLÓGICAS AUXILIARES NO SEGURO RURAL

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1 CURSO DE COMPROVAÇÃO DE PERDAS AGRÍCOLAS PARA O SEGURO RURAL, PROAGRO E PROAGROMAIS FERRAMENTAS TECNOLÓGICAS AUXILIARES NO SEGURO RURAL Prof. Francisco Edinaldo Pinto Mousinho TERESINA, NOVEMBRO DE 2012

2 1 1. INTRODUÇÃO Para fins de comprovação em campo de perdas agrícolas faz-se necessário a realização de algumas medidas físicas, especialmente as relacionadas a medidas de comprimento, distâncias, ângulos, declividade, áreas, volumes, etc, bem como a sua representação gráfica. Estas medidas e sua representação gráfica podem ser realizadas de diferentes formas, cada uma apresentando vantagens e desvantagens na sua utilização, dada ao nível tecnológico empregado e às condições locais. Neste texto abordaremos as principais formas de obtenção de medidas e levantamentos em campo e sua representação gráfica, considerando as diferentes tecnologias empregadas 2. MEDIDAS E LEVANTAMENTOS EM CAMPO Levantamento a trena: Utilizando-se a trena faz-se a medida direta de distâncias no campo, necessitando percorrer todo o trajeto realizando-se as medidas. Os levantamentos a trena são comumente realizados tendo boa precisão e um custo relativamente baixo, pois necessitam apenas de uma trena manual. Porém, demandam tempo e trabalho, além de apresentarem possibilidade de erros e algumas dificuldades de operacionalização em locais de difícil acesso, devido a problemas de relevo, vegetação ou outro acidente geográfico. Os principais tipos de erros que são ocasionados pelo uso da trena são: a. Erro de catenária - ocasionado pelo peso da trena. Em virtude do peso da trena, a mesma tende a formar uma curva com concavidade voltada para cima. Mede-se nesse caso, um arco em vez de uma corda, originando portanto medidas maiores do que as reais. Para evitá-lo deve-se manter a trena totalmente esticada e usar menores distâncias entre os pontos de medida. Ponto 1 Ponto 2 Trena Figura 1 Erro de Catenária

3 2 b. Falta de horizontalidade da trena: Em terrenos com declive a tendência do operador é segurar a trena junto ao piquete, de forma a medir uma distância diferente da distância horizontal. Esta é uma das maiores fontes de erro. Nesse caso as distâncias podem ser superestimadas, caso não se posicione a trena horizontalmente Ponto 1 Distância real Trena Ponto 2 Figura 2 Falta de horizontalidade da trena c. Falta de verticalidade da baliza: O operador pode inclinar a baliza no ato da medição ocasionando também um erro na medição. A distância pode ser subestimada (B ) ou superestimada (B ), conforme pode-se observar na Figura 3. Trena Figura 3. Falta de verticalidade da baliza ou piquete Um dos maiores problemas que ocorrem nos levantamentos a trena é a medida de ângulos horizontais entre os alinhamentos de forma a possibilitar a sua representação gráfica. Para isto pode-se utilizar a lei dos cossenos (equação 1) para determinar o ângulo horizontal entre dois alinhamentos utilizando-se apenas a trena a c b cos Equação 1 2ac Os segmentos a, b e c, bem como o ângulo alfa estão representados na Figura 4. Na prática, para facilitar a medida do ângulo alfa, adota-se a = c, conforme ilustrado na Figura 4. Exemplo: deseja-se medir o Ângulo entre dois lados de uma área. Mede-se no campo uma distância (a) no primeiro lado, por exemplo 20m. A seguir mede-se outra distância no segundo lado(c), por exemplo 20m. Em seguida mede-se a distância entre as extremidades dos

4 3 pontos marcados (b), 13,68m. Utilizando-se a Lei dos Cossenos chega-se ao valor do ângulo alfa, que neste caso seria 40. a = 20m b=13,68m c = 20m Escala: 1:500 Figura 4 Representação da Lei dos Cossenos Levantamento com Teodolito Um dos equipamentos utilizados para levantamentos e medidas em campo é o teodolito. A taqueometria estuda os processos de levantamentos planialtimétricos realizados com o teodolito. Inicialmente usava-se o Teodolito Vasconcelos que na época apresentavam um erro relativamente grande e muita dificuldade para a realização das leituras. Com o surgimento do teodolito digital os erros foram minimizados, permitindo medidas de ângulos com facilidade e precisão. O teodolito permite a medida de distâncias de forma indireta, além da leitura direta de ângulos horizontais e verticais, permitindo a orientação dos alinhamentos determinando-se os azimutes e os rumos. Atualmente todos os teodolitos são dotados de fios estadimétricos em sua luneta, o que permite a avaliação indireta das distâncias. Com o auxílio de uma mira colocada em um determinado ponto, pode-se fazer as leituras dos fios estadimétricos superior e inferior, e determinar a diferença entre as duas leituras, que é a altura H, representada na Figura 4. Figura 4 Ilustração da imagem de uma luneta de teodolito com indicação dos fios estadimétricos

5 4 Para a medida da distância entre dois pontos utilizando-se o teodolito utiliza-se a expressão a seguir (Equação 2): 2 H cos α DH Equação 2 10 em que DH distancia horizontal entre o ponto onde está localizado o teodolito e a mira, em metros H: diferença entre as leituras dos fios estádimétricos superior e inferior realizadas na mira, em milímetros; : ângulo de inclinação da luneta do teodolito, em graus. Se o ângulo vertical de inclinação da luneta do teodolito for zero, ou seja, a luneta estiver no plano horizontal, a equação se resume a : H DH Equação 3 10 Nos Teodolitos as leituras dos ângulos horizontais e verticais são feitas de forma direta, resultando em informações suficientes para a representação gráfica Levantamento com GPS O GPS (Sistema de Posicionamento Global) foi desenvolvido pelo Departamento de Defesa dos Estados Unidos com finalidade militar. Com o passar do tempo o sinal foi liberado para uso civil. O sistema é composto por uma constelação de satélites que orbitam a Terra 24h por dia permitindo a localização de um ponto em qualquer parte do Globo através da determinação de suas coordenadas (latitude, longitude e altitude). Como o sistema é dinâmico, permite também o cálculo de velocidades e trajetórias. A precisão dos dados obtidos varia com o tipo de receptor utilizado. Os receptores de mão são os mais simples, de menor custo e, conseqüentemente, de menor precisão, 10 a 20m. É importante observar que, com relação à altitude, coordenada Z, o erro pode ser maior. Os modelos de GPS de maior precisão, chamados de DGPS (GPS Diferencial) trabalham com um Posicionamento Relativo. Neste caso, há uma estação fixa, de localização conhecida, tomada como referência para determinação da posição das estações móveis, que são os pontos do terreno que se deseja determinar as coordenadas. Dependendo do método empregado a precisão é menor que 1 cm. Estes são os aparelhos empregados em topografia e geodésia. A vantagem do uso do GPS está na independência entre os pontos (não é necessário que eles sejam visíveis entre si), facilidade de operação, possibilidade de trabalho a qualquer hora do dia e rapidez no levantamento. Por outro lado, a dificuldade de comunicação com os satélites por barreiras físicas ou por problemas técnicos pode prejudicar a realização dos trabalhos.

6 5 O GPS permite localizar pontos, realizar medidas de distâncias em linha reta, denominadas de ROTAS, bem como as distâncias no terreno considerando as curvas, denominadas de TRAJETOS (Ver manual do aparelho GPS MAP 76). Com os pontos, rotas e trajetos é possível o cálculo de áreas, declives, etc. Além da possibilidade de realização destas medidas no próprio receptor, com visualização na tela, o sistema permite a transferências dos dados para programas de computador onde pode-se editar e manipular os dados, realizando-se cálculos de distâncias e áreas. Um dos programas mais utilizados para a manipulação de dados do GPS é o TrackMaker (ver manual do Programa), que também permite exportar os dados para outros programas como o AutoCAD e o Google Earth, permitindo inclusive a sobreposição do levantamento feito com imagens aéreas do terreno. O custo de um levantamento utilizando receptores GPS é diretamente proporcional à precisão requerida. Assim, receptores de baixo custo (R$ 500,00 ) proporcionam precisão de 10 m a 150 m, enquanto receptores de alto custo ( R$ ,00 ) proporcionam precisão de 1 mm a 1 cm. 3. CÁLCULO DE ÁREAS E REPRESENTAÇÃO GRÁFICA DOS LEVANTAMENTOS DE CAMPO A representação gráfica de levantamentos realizados no campo, independentemente da forma como o mesmo foi realizado pode ser feita de diversas formas, desde a representação feita a lápis em papel milimetrado, a representações usando programas de computador. Nos dias atuais as tecnologias baseadas no uso do computador estão bastante difundidas e desta forma não trataremos aqui da representação manual em papel. As ferramentas CAD (Desenho assistido por computador) permitem não só a representação gráfica dos levantamentos realizados no campo, mas também permitem a realização de cálculos, dentre os quais a determinação do perímetro, áreas, ângulos, etc. de melhorando a precisão, permitindo um processamento e análise mais rápida. Existem no mercado vários programas que possibilitam isto, dentre os quais o AUTOCAD, que é um dos mais completos e mais utilizados no mundo. USO DO AUTOCAD COMO FERRAMENTA PARA DESENHO E CÁLCULO DE ÁREAS PARA ESTIMATIVAS DE PERDAS 3.1 Iniciando o AutoCAD 2011 Ao iniciar o AutoCAD pela primeira vez será aberta uma Tela de Boas-vindas, conforme ilustrado na Figura 5. Nesta tela são apresentadas algumas opções de vídeos e informações sobre o uso dos comandos do AutoCAD. Caso não tenha interesse em obter mais informações você deve fechar esta Janela. No canto Inferior esquerdo desta Janela aparece a opção para você escolher se deseja mostrar esta tela toda vez que iniciar o AutoCAD. Caso não deseje abrir esta tela a cada inicialização do AutoCAD você deve desmarcar esta opção.

7 6 Figura 5. Tela de Boas-vindas do AutoCAD 2011 Após fechar a Tela de boas-vindas, você visualizará a tela principal do AutoCAD Conhecendo o ambiente Auto CAD Desde 2009 a AutoDesk, empresa desenvolvedora do AutoCAD adotou o sistema Ribbon, semelhante ao adotado por outros programas como o Word, Excel, etc. Nele os comandos estão divididos em painéis de comandos de mesma função (Desenho, Modificações, etc) contendo ícones para a realização de comandos. Clicar em um dos ícones adiciona um comando na Caixa de comando.

8 Opção de modificação da visualização 7 Interface Ribbon do AutoCAD 2011 Figura 6. Tela principal do AutoCAD 2011, estilo Desenho e Anotação 2D A Visualização da Tela principal pode também ser modificada no botão localizado na parte superior esquerda da Tela principal. Alterando para a opção AutoCAD clássico, tem-se uma nova interface, Figura 7. Caixa de Comando - Na Figura 7 pode-se visualizar a Caixa de comando que é uma interface de comunicação entre o usuário e o programa, onde o usuário pode inserir comandos através da digitação do mesmo. Na Figura 7, tem-se um exemplo de um comando utilizado para desenhar uma linha. Barra de ferramentas as barras de ferramentas possuem botões que permitem o acesso rápido aos comandos disponíveis no AutoCAD. Estas barras de ferramentas agrupam botões com funções similares. Na Figura 7 visualiza-se a Barra de ferramentas desenho. Para mais informações sobre Barras de Ferramentas disponíveis no AutoCAD, utilize a Ajuda do AutoCAD Barra de Status - situa-se na parte inferior da Janela e contêm informações como as coordenadas do cursor e botões do funcionamento do AutoCAD que podem estar ativos (AZUL) ou inativos (CINZA) Área de desenho é onde o usuário irá realizar o desenho. Pode-se optar pelo estilo Modelo ou Papel, conforme a necessidade, utilizando o botão correspondente existente na Barra de Status

9 8 Barra de ferramentas Desenho Área de desenho Barra de Status Caixa de comando Figura 7 Tela principal do AutoCAD 2011, estilo AutoCAD Clássico Agora que você já conhece um pouco da interface do AutoCAD 2011, iremos abordar as principais funções necessárias para a realização de desenho e medidas de distâncias e áreas que irão auxiliar nos trabalhos de comprovação de perdas agrícolas. 3.3 PRINCIPAIS COMANDOS AutoCAD 2011 Comando Linha desenha uma linha reta, especificando o seu comprimento e o ângulo de inclinação em relação ao plano horizontal Exemplo: desenhar uma linha de 20m com um ângulo de 30 graus em relação à horizontal. Procedimento: Clique com o botão esquerdo do mouse no botão linha, e em seguida na área de desenho clique em um ponto (ponto inicial) e depois especifique na tela de entrada os valores da dimensão e do ângulo, conforme a Figura 8. OBS para alternar entre os campos de comprimento e Ângulo use a tecla TAB no seu teclado.

10 9 Figura 8. Representação do desenho de uma linha Utilize esta ferramenta para desenhar outras linhas, de diversos tamanhos e Ângulos de inclinação NOTA: Para excluir uma linha basta selecioná-la com o mouse e usar a tecla DELETE no teclado Verificando as dimensões de uma linha (ou outro objeto) Para verificar o tamanho e inclinação de uma linha basta posicionar o ponteiro do mouse em uma das extremidades da linha, Figura 9.

11 10 Figura 9. Obtendo as dimensões de uma linha na tela Comando polilinha Este comando difere da linha por permitir desenhar vários segmentos de reta conectados que irão compor um mesmo desenho. Assim ao desenhar um polígono qualquer usando a polilinha estas formarão um único objeto. o Para o desenho informe o tamanho e o ângulo de cada segmento. NOTA: O ângulo sempre é dado em referência à linha horizontal. Utilize outros botões na barra de ferramentas para desenhar retângulos, círculos, etc. Para mais opções de comando consulte a Ajuda do AutoCAD. Exemplo: Desenhe um polígono conforme o croqui a abaixo.

12 11 25m m 18,62m Escala 1: m Figura 10. Croqui da area Procedimento: Como no AutoCAD o ângulo de inclinação das linhas é baseada na referencia horizontal, precisa-se transformar os respectivos ângulos internos para a realização do desenho. Assim, para o desenho, os ângulos em relação ao plano horizontal são os especificados na Figura Escala 1: Figura 11 Transformação dos ângulos internos do polígono em ângulos relativos ao plano horizontal (padrão AutoCAD)

13 12 Desenho no AutoCAD - De posse das medidas de cada lado do polígono e dos respectivos ângulos em relação ao plano horizontal pode-se proceder a elaboração do desenho usando o comando POLILINHA, especificando os seguintes comprimentos e ângulos: Obs. Após inserir a dimensão e ângulo de cada segmento tecle ENTER. O desenho resultante está apresentado na Figura 12 Lado 1 18,62m e 70 Lado 2 25m e 30 Lado 3 30m e 90 Lado 4 28m e 180 Figura 12- Croqui da área elaborado de acordo com as dimensões e ângulos INSERINDO COTAS (Dimensões) Após elaborar o desenho (Figura 12), pode-se obter as dimensões dos lados do polígono na Tela (basta posicionar o ponteiro do mouse em cada canto que as dimensões serão exibidas na tela). Todavia estas dimensões servem apenas para a observação na tela. Caso se deseje inserir as dimensões dos lados no desenho deve-se usar o comando inserir COTA, presente no Menu ANOTAÇÃO.

14 13 Procedimento: Clique com o botão esquerdo do mouse no Menu Anotação, Cota alinhada. Em seguida selecione o lado, tecle enter e posicione a Anotação movimentando o Mouse e soltando o ponteiro esquerdo quando a anotação estiver na posição desejada. Realizando este procedimento em todos os lados, tem-se a Figura 13. Figura 13. Croqui da área, com informações das dimensões OBS: Pode-se fazer o mesmo procedimento inserindo cotas angulares (ângulos entre os alinhamentos) CALCULANDO A ÁREA E O PERÍMETRO DO POLÍGONO Com o desenho do polígono na área de desenho do AutoCAD, na Guia Utilitário, comando Medir Área, pode-se medir a área do polígono, conforme ilustrado na Figura 14 Procedimento: Guia Utilitários Medir- área, selecione com o mouse o polígono, e em seguida tecle ENTER. A área e o perímetro do polígono serão medidos conforme ilustrado na Figura 15.

15 14 Figura 14. Acesso ao Menu Utilitários, Comando Medir- Medir área Figura 15. Medida da área e perímetro de um polígono

16 15 SALVANDO O DESENHO A opção salvar permite salvar o arquivo, tendo as mesmas especificidades dos programas em ambiente Windows IMPRIMINDO O DESENHO Após a elaboração do desenho a impressão do mesmo requer a prévia configuração da página e impressora. Nesta etapa é onde se insere a Escala de impressão. Clique no Botão, localizado no canto superior esquerdo da Janela do AutoCAD. Em seguida clique em imprimir, escolhendo a opção configuração da página, conforme a Figura 16. Figura 16. Acesso ao comando IMPRIMIR Configuração de página

17 16 Insira uma nova configuração, atribuindo um nome (Print1) e clique em OK (Figura 17) Figura 17. Janela Nova Configuração de página Em seguida especifique a impressora, Tamanho do papel, etc. Na escala de plotagem, especifique a escala da impressão. Como nós usamos a dimensão do desenho em metros, neste caso a escala 1:1, do AutoCAD, representaria uma escala real de 1:1000. Como nós desejamos imprimir em uma escala de 1:500, então no AutoCAD deveremos inserir a escala 1mm para 0.5 unidades. Na opção o que plotar, escolhendo Janela, você delimitará o desenho circundando-o com uma janela através do mouse. Em seguida marque a opção centralizar plotagem, e orientação do papel retrato, conforme a Figura 18, a seguir

18 17 Figura 18. Janela Configurar página Clicando no botão visualizar, você irá visualizar a plotagem em escala.(figura 19) Figura 19. Janela Visualização da impressão Agora é só fazer a legenda, carimbo, etc. e imprimir a sua plotagem

19 18 4. ABRINDO ARQUIVOS DO TRACKMAKER NO AUTOCAD O Programa TrackMaker permite a transferência de informações do GPS para o Computador, podendo visualizá-los e inclusive efetuar algumas operações como edição de pontos, cálculo de área, etc. CONHECENDO O TRACKMAKER BARRA DE FERRAMENTAS - HORIZONTAL Novo Arquivo Fecha o arquivo que está aberto e fica com a tela limpa. 2- Abrir Arquivo Fecha o arquivo que está aberto e abre um novo arquivo. 3- Unir Arquivo Mantém o arquivo aberto e uni com o novo arquivo. 4- Salvar Arquivo Salva o arquivo com o nome do primeiro arquivo aberto Cuidado Usar : Salvar Como 5- Imprimir a tela 6-Visão Geral Zoom mínimo. 7- Ferramenta Zoom 8- Zoom - Aproximar. 9- Zoom - Afastar. 10-Opção de exibição 11-Ver trilhas por cores. A trilha fica na cor original e com linha fina. 12-Perfil de altitude. 13-Velocidade da trilha. 14-Cartográfico. 15-Fragmentar trilhas. 16-Inverter trilhas e rotas. 17-Inverter pontos selecionados. 18-Selecionar pontos pelos ícones. 19-Selecionar trilhas por estilo. 20-Modificar Waypoints selecionados. 21-Modificar estilo da trilha. 22-Ferramenta de Waypoint repetido. 23-Selecionar trilhas/rotas repetidos. 24-Redutor de trilhas. 25-Inserir imagem de mapa.

20 19 26-Abrir catalogo de imagem. 27-Visão 3 D no Google Earth. 28-Abrir mapa na Internet. 29-Ajuda. 30-Escala. 31-Selecionar mapas. 32-Mapa em branco e preto. 33-Pesquisar waypoints. 34-Mostrar coordenadas. BARRAS DE FERRAMENTAS - VERTICAL 1 - Detectar elementos ( deve ficar ligado ) 2 - Abrir janela quando criar novo elemento 3 - Arrastar vértices ou waypoints. 4 - Selecionar dados 5 - Trazer para frente 6 - Enviar para traz 7 - Ferramenta lápis 8 - Criar Rotas 9 - Desenho a mão livre 10 - Linha continua 11 - Retângulo 12 - Retângulo com borda arredondada 13 - Elipse 14 - Triângulo 15 - Pentágono 16 - Hexágono 17 - Octógono CONFIGURANDO O TRACKMAKER 1 Abra o programa, clicando no ícone correspondente. 2 - Clique em Ferramentas, depois em Opções (Figura 20)

21 20 Figura 20. Janela do Menu Ferramentas Marque as opções conforme a Figura 21 Figura 21 Janela Opções de configuração ABA Geral

22 21 Clique na ABA Unidades, visualizando a Janela mostrada na Figura 22. Escolha as opções conforme ilustrado na Figura. Figura 22 Janela Opções de configuração ABA Unidades Clique na ABA Coordenadas e escolha Grades retangulares, UTM (Universal Transversal Mercator) que são coordenadas planas, em metros (Figura 23). Figura 23. Janela Opções de configuração BA Coordenadas

23 22 Clique na ABA Datum e mude o Datum para SAD 69 Brazil(IBGE), conforme a Figura 24. OBS o Datum deve ser o mesmo utilizado no GPS Figura 24 Janela Opções de Configuração ABA Datum As Abas restantes deixar conforme o padrão do programa. Clique em OK. TRANSFERINDO DADOS DO GPS PARA O TRACKMAKER Após conectar o GPS ao Computador e abrir o programa TrackMaker Clique em Interface ( na barra superior ), aparecendo a Janela ilustrada na Figura 25. Escolha a interface do seu GPS ( por exemplo interface Garmin ). Abrirá uma janela GPS TrackMaker Interface Garmin. Clique em Identificar. Olhe no quadro preto, deverá aparecer a identificação do seu GPS. Caso isso não ocorra, é que a conexão não foi feita e você deverá verificar o problema.

24 23 Figura 25 Janela GPS TrackMaker Interface Garmin Se você desejar enviar dados dotrackmaker para o GPS Clique em Enviar dados ao GPS e em Waypoints. A transferência será feita em alguns segundos. Clique em Sair. Verifique no GPS se os pontos estão na memória USER. Da mesma forma você poderá transferir rotas, trilhas, waypoins,..., tudo, do GPS para o computador (Capturar dados do GPS). Clique em sair TRABALHANDO COM O TRACKMAKER Após a transferência dos dados, os mesmos aparecerão na Tela Principal do Track Maker (Figura 26), podendo serem editados, mudar cores, exibis somente pontos, exibir rotas, exibir trajetos (Ver Menu Exibir e faça as alterações que desejar)

25 24 Figura 26. Tela Principal do TrackMaker mostrando o polígono formado por 5 pontos adicionados com o uso do GPS Para mais opções de configuração, edição, etc. consulte o Manual do Programa Track Maker. Calculando áreas no TrackMaker Com o botão esquerdo do mouse, selecione todas as linhas divisórias do polígono. Em seguida clique no Menu Ferramentas Calcular área- área topográfica Usar altitude média única para a região e clique em OK. Aparecerá a Janela de Relatório mostrando a área calculada (Figura 27), bem como a área do polígono hachurada Figura 28., bem como a área Figura 27. Janela de Relatório com informações da área do polígono

26 25 Figura 28. Visualização da área do polígono cuja área foi calculada Para mais opções de cálculo, exibição, edição, etc. consulte o Manual do Programa Track Maker. SALVANDO ARQUIVOS DO TRACKMAKER NO FORMATO COMPATÍVEL COM O AUTOCAD O programa também permite salvar os arquivos gerados no formato compatível com o AutoCAD (DXF). Para isto use a opção salvar como, conforme ilustração a seguir na Figura 29. Especifique o nome do arquivo, a pasta onde este será salvo e escolha o formato arquivo DXF do AutoCAD.

27 26 Figura 29. Opção salvar como do TRACKMAKER Em seguida escolha a opção exportar com Coordenadas retangulares UTM, conforme a Figura 30. Figura 30 Janela Exportar para AutoCAD DXF

28 27 ABRINDO O ARQUIVO DXF GERADO PELO TRACKMAKER NO AUTOCAD No Menu do AutoCAD, ABRIR ARQUIVO, escolha o arquivo gerado pelo TrackMaker e na opção arquivo do tipo, selecione DXF. O arquivo salvo aparecerá na Janela. Aí é só selecioná-lo e escolher a opção abrir, conforme a Figura 31 a seguir. Figura 31. Janela Selecionar arquivo, para abrir no AutoCAD O AutoCAD abrirá o arquivo,conforme ilustrado na Figura 32 podendo serem realizadas todas comandos e operações disponíveis no AutoCAD como cálculo de dimensões, áreas e plotagem.

29 Figura 32. Tela principal do AutoCAD, mostrando o polígono transferido do TrackMaker 28