Topografia Levantamentos Topográficos. Sistema de Referência. Coordenadas Geodésicas (j, l, h) Projecção Cartográfica

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1 LEVANTAMENTOS TOPOGRÁFICOS OBJECTIVO O objectivo desta disciplina é a aprendizagem de métodos e técnicas de aquisição de dados que possibilitem a determinação das coordenadas cartográficas de um conjunto de pontos que representem geometricamente uma parcela da superfície do terreno, com rigor e aproximação necessários. Representação Geométrica do Terreno -Determinação das coordenadas cartogr áficas (M,P) dos elementos sobre a superfície - Determinação do relevo da superfície através da coordenada altimétrica C=C(M,P) de um conjunto representativo de pontos 1/19 Sistemas de Referência Sistema de Referência Elips óide posicionado e orientado Coordenadas Geodésicas (j, l, h) Rede de vértices geodésicos Datum altimétrico Cota (C) Projecção Cartográfica Coordenadas Cartográficas (M, P) GEODESIA CARTOGRAFIA FOTOGRAMETRIA TOPOGRAFIA Altimetria Planimetria Planta 2/19

2 Métodos de Levantamento Método topográficos: áreas pequenas e escalas grandes (= 1/500); método clássico que recorre à medição directa no terreno usando os instrumento topográficos (teodolito, distanciómetro, níveis e GPS). Método fotogramétrico: áreas grandes e escalas pequenas (< 1/500); método remoto que recorre à medição indirecta sobre modelos fotográficos adquiridos por avião (necessita de Pontos Fotogramétricos coordenados pela Topografia). Factores que influenciam a escolha: economia, tempo e recursos (relação custo/benefício;) 3/19 Referenciais Para se obter as coordenadas (M, P, C) é necessário recorrer a um conjunto de pontos de referência - vértices geodésicos, com coordenadas já conhecidas e que pertencem a uma rede fundamental. Redes - Geodésicas e topográficas (vértices) - Nivelamento geométrico (marcas) - 1ª Ordem - 2ª Ordem - 3ª Ordem - Alta Precisão - Média Precisão Sistema de Referencia Topográfico Referencial topográfico Rede Geodésica Plano Cartográfico 4/19

3 Adensamento de Redes 1ª Ordem 2ª Ordem 3ª Ordem É indispensável, porque não representa por si o terreno e porque não permite alcançar (visar) todo o pormenor da superfície topográfica. 1ª Ordem Topográfica 5/19 Redes Geodésicas 1ª Ordem Cobertura geral do Território Lados de Km (ev. 100 Km) Torres encimadas por pilares 2ª Ordem Adensamento intermédio Lados de Km Pilares circulares ou marcos ("Bolembreanas") moinhos, depósitos de água e terraços, etc 9 m 1,2 m 3ª Ordem Adensamento local Lados de 4-5 Km (ev. 10 Km) Bolembreanas torres de igrejas, antenas, etc. 6/19

4 Redes de Triangulação Topográfica ou Cadastral 1ª Ordem Adensamento topográfico Lados de 1,5 a 2 Km pequenos marcos ao nível do solo ou sobre construções (torres de igrejas, antenas, etc.) T.L. 18 cm 2ª Ordem Lados de 0,5 a 1,5 Km; marcos provisórios, ou estaca ou marcas cravadas no solo. 7/19 Encadeamento Topográfico Processo que permite obter um levantamento perfeitamente referenciado e enquadrado em qualquer sistema cartográfico. Redes Fundamentais Redes Auxiliares, intermédias ou de apoio Apoio Local + Pontos de pormenor 8/19

5 Materialização das Redes de Apoio Redes Geodésicas - marcos geodésicos - elementos proeminentes em construções; - marcos ao nível do solo; Apoio local - marcas provisórias no solo; - pontos not áveis do terreno ou de estacionamento momentâneo (sem sinalização específica) Esqueleto do Levantamento: pontos de apoio existentes; materialização de novos pontos de apoio; definição de visadas 9/19 Campo Topográfico Superfície terrestre em torno de um ponto onde a esfera local pode ser aproximadamente identificada ao plano tangente nesse ponto Plano Horizontal D i D h D s < σ T Esfera D h D s Não é necessário qualquer correcção de redução aos comprimentos 10/19

6 Operações Topográficas O Levantamento Topográfico consiste nas seguintes operações de campo: 1 Reconhecimento, escolha, implementação da rede local; 2 Ligação da rede local à rede geodésica; 3 Medição da rede local de apoio ao levantamento; 4 Levantamento de pormenor apoiado na rede local. 5 Elaboração da Planta desenho gráfico num CAD A operação 2 e 5 são as únicas onde a altimetria pode estar separada da planimetria. 11/19 Medições Distâncias - inclinadas; - horizontais; - verticais ou desníveis; Ângulos - verticais ou zenitais; - horizontais ou azimutais H X α z α Az D I D H D V Medi ções - directas; - indirectas Y 12/19

7 Visadas Segmento recta definido no espaço, entre o ponto estação (E) e o ponto visado (P) ou alvo. Ponto estação de estacionamento do instrumento de medida O visada visada natural P Ponto visado materializado por alvos naturais ou artificiais E segmento verdadeiro P Alvos: Naturais marco, construção existente, chaminé, para-raios, etc.; Artificiais dispositivos estacionado sobre o ponto no terreno. 13/19 Equipamento Instrumentos - Teodolitos ou goniómetros; - Distanciómetros e taqueómetros; - Níveis; - Estações totais; - Receptores GPS Acessórios - Tripés; - Alvos, reflectores e prismas; - Bastões ou varas de pontaria; - Réguas ou miras; - Bases de centragem; - Nivelas tóricas e circulares; - Fitas métricas; - Etc. 14/19

8 Precisão do Levantamento ε L ε t = ε g N Exemplos (ε g = 0.1mm) N=1000; ε L = 10cm N=500; ε L = 5cm N=250; ε L = 2.5cm O limite imposto para o erro de levantamento obriga a uma escolha adequada do equipamento. Critérios: ), com σ = p D q, ou 2) εl = 2, 6 σ D ε = max σ L {, σ } M i P i D + ε L = 2,6 σα rad D Em 1) para E=1/500, tem-se εl = 05cm σ D 1,9cm ou σα 40" 15/19 Referenciais Topográficos Topocêntrico-horizontal: (sistema triortogonal associado ao ponto estação) Z Vertical X Norte Cartográfico Plano primário: plano horizontal; Plano secundário: plano vertical do meridiano de lugar; Primeiro eixo horizontal: direcção do Norte Cartográfico; Segundo eixo horizontal: normal ao plano secundário, formando um sistema angular dextrógiro; Y Este Instrumental: (sistema triortogonal associado ao instrumento de medida) Plano primário: plano perpendicular ao eixo principal; Eixo principal: eixo de rotação da alidade; Plano secundário : plano que contém o eixo principal e o plano de referência azimutal; 16/19

9 Referenciais Topográficos Instrumental: Plano primário: plano perpendicular ao eixo principal; Eixo principal: eixo de rotação da alidade; Plano secundário : plano que contém o eixo principal e o plano de referência azimutal; H Z Z O X X As condições ideais são as que fazem coincidir o referencial do instrumento com o referencial local de origem no ponto estação. Y E Y OZ EZ; X OY XEY; OX EX O E; OZ // EZ; OX // EX 17/19 Estacionamento dos Instrumentos Estacionar: É colocar o referencial do instrumento o mais próximo possível do referencial topocêntrico do ponto estação, e por fim determinar a sua posição relativa (excêntrica). Z Z Na prática, é executar com precisão necessária 3 rotações e 3 translações com o sistema de eixos do instrumento. O X H Y E X Y Não sendo possível colocar o centro do instrumento sobre o ponto, tem que se medir sempre a sua altura sobre a direcção vertical. 18/19

10 Fases de Estacionamento Fases Principais: 1º Horizontalização do plano XOY (verticalizar o eixo principal); 2º Centragem - fazer coincidir a origem com a vertical do ponto; 3º Orientação rodar o instrumento (alidade) tornando os eixos horizontais paralelos H Y Z Z O E X X Y Execução prática: 1ºCentragem grosseira do tripé c/ mirada; 2º Calagem aproximada c/ nivela esférica; 3º Centragem aproximada c/ prumo óptico; 4º Calagem rigorosa c/ nivela tórica; 5º Centragem rigorosa c/ prumo óptico; 6º Verificação e correcção da calagem 7º Verificação da centragem 19/19