Topografo Aparelho?
Topografo aparelho, você acabou de colocar suas 2 mãos em um artigo definitivo a respeito do tema.
Com a leitura do mesmo você aprenderá quais são:
- Os aparelhos clássicos;
- Os aparelhos modernos e;
- A classificação dos mesmos e;
- As precisões.
No caso, estou ranqueando este artigo para o termo topografo aparelho. Por causa disso, algumas frases vão ficar um pouco esquisitas.
Os 2 tipos de topografo aparelho existentes
Dê uma espiadinha no mapa mental abaixo:
Perceba que quando se fala em topografo aparelho, podemos dividir os mesmos em 2 categorias:
- Equipamentos clássicos e;
- Equipamentos modernos.
No caso, os equipamentos clássicos são:
- Gnomom;
- Dioptra;
- Chorobates;
- Astrolábio (antecessor do teodolito)
- Grafômetro;
- Grafômetro óptico;
- Corrente de Agrimensor;
- Trenas e balisas.
Já os equipamentos de topografia modernos são:
As diferentes ciências envolvidas na obtenção de dados
E talvez você esteja pensando:
Mas professor Adenilson, você se esqueceu de adicionar receptores GNSS, Laser Scanners, drones e sensores lidar.
Cuidado, quando se fala na obtenção de dados, existem diferentes ciências envolvidas, sendo que além da Topografia, as outras ciências existentes são:
Com isso, a Topografia e a Cartografia são como se fossem as fundações da obtenção de dados.
Por exemplo, na NBR 13.133 existe a definição dos 6 diferentes métodos de levantamento topográfico utilizados na Topografia.
Métodos estes cujos produtos finais também são produzidos no Posicionamento pelo GNSS e na topografia com drones.
Porém, enquanto que os equipamentos topográficos se baseiam na ciência da Topografia, Receptores GNSS se baseiam nas ciências da Geodésia e do Posicionamento Pelo GNSS.
Da mesma maneira, a topografia com drones, se baseia na utilização das ciências do sensoriamento remoto e da fotogrametria. Utilizando pontos de controle obtidos com receptores GNSS.
Ou seja, também utiliza as ciências do posicionamento pelo GNSS e da Geodésia.
Como disse, neste artigo eu focarei em mostrar os equipamentos que utilizam a ciência da Topografia.
Caso deseje aprender sobre os outros equipamentos utilizados na obtenção de dados Geoespaciais é só clicar nos links existentes acima.
Dividirei este artigo em 2 seções, onde que primeiramente mostrarei os topografo aparelho antigos.
Em seguida, mostrarei os aparelhos modernos.
Topografo aparelho – Equipamentos antigos
Vamos fazer uma deliciosa viajem na história, conhecendo os topografo aparelho antigos. Isso porque não podemos deixar a historia da Topografia se perder.
Gnomom
O Gnomom foi desenvolvido em 560 a.C.. O mesmo era uma estrutura, a qual permitiu realizar medições através da incidência do sol.
Topografo aparelho – Dioptra
A Dioptra foi um topografo aparelho muito utilizado em sua época.
A mesma é formada por um tubo de observação preso a um suporte no qual são fixados a transferidores que possibilitam a medição de ângulos horizontais e verticais.
Este equipamento topográfico remete muito aos princípios do teodolito.
Topografo aparelho – Chorobates
O Chorobates foi um equipamento de topografia que antecedeu o que conhecemos hoje como nível.
Este equipamento consistia de uma viga de madeira de 6 metros de comprimento, a qual era sustentada por pilares sendo estes travados por duas hastes diagonais com entalhes esculpidos.
Tal equipamento possuía duas linhas de prumos em cada uma das extremidades, assim, os entalhes correspondentes às linhas de prumo combinavam em ambos os lados, mostrando que o feixe estava nivelado.
Na parte superior da viga havia uma ranhura onde se colocava água para usa-la como nível.
Astrolábio (antecessor do teodolito)
O Astrolábio, foi um topografo aparelho muito utilizado no meio naval, para determinar o posicionamento das embarcações através da medida da distância das estrelas em relação ao horizonte.
Grafômetro
A bússola teve seu invento no século I na China, sendo aperfeiçoada no século III pelo italiano Flavio Gioia, o qual adicionou a rosa dos ventos.
Com os avanços, surgiu o Grafômetro, um topografo aparelho munido de alidades e pínulas como órgão de visada, assim como uma bússola.
Tal instrumento era utilizado para medição de ângulos horizontais.
Topografo aparelho – Grafômetro óptico
Algum tempo depois, surge o primeiro equipamento “óptico-mecânico” o qual consistia de uma adaptação do Grafômetro, no qual foi introduzido uma luneta.
Com isso era possível além de medir ângulos horizontais, medir ângulos verticais, isso porque tornou-se viável inclinar o semicírculo graduado até a posição de um plano vertical.
Corrente de Agrimensor
A corrente de Agrimensor era utilizada para a realização de medidas lineares. Uma mesma é dotada de 100 fuzis de metal inoxidável, reunidos de dois a dois por meio de elos do mesmo metal.
A distância de anel a anel é de 20 cm. Deste modo, a cada 5 fuzis e respectivos anéis, temos 1 metro. A cada metro, temos junto ao elo uma placa numerada, para facilitar a medição.
Fonte das fotos: http://www.fec.unicamp.br/~museuLTG/equipamentos/corrente.htm
Artigo no qual me baseei para escrever esta seção do artigo:
Vídeo mostrando como um Agrimensor de 1.848 trabalhava.
Trenas e balisas
Além destes equipamentos de topografia, também temos as trenas e balizas, que normalmente são utilizadas em aulas práticas de topografia.
Topografo aparelho – Equipamentos modernos
Nesta seção do artigo eu trarei os topografo aparelhos mais modernos. Incluirei nesta categoria todos os tipos de teodolitos e níveis existentes, pois desta maneira será mais fácil de explicar.
Lembrando que além dos equipamentos topográficos, também temos instrumentos topográficos. Os principais deles são:
- Trena de vidro;
- Piquetes;
- Estacas testemunhas;
- Balizas;
- Nível de cantoneira e;
- Mira falante.
Neste artigo eu falo a respeito dos mesmos.
Topografo aparelho – Nível topográfico
O nível topográfico é um topografia aparelho que possui como objetivo a determinação da diferença de nível existente entre 2 ou mais pontos.
Quais os diferentes tipos de níveis topográficos existentes?
Dê uma olhadinha no mapa mental abaixo:
Produzi o mesmo a partir do conteúdo existente na dissertação produzida por Brum, E. V. P..
Segundo o mesmo, existem 3 diferentes tipos de níveis topográficos no mercado. São eles:
- Níveis ópticos;
- Níveis digitais e;
- Níveis laser.
Vamos conhecer melhor estes diferentes tipos de níveis.
Segue texto adaptado a partir do original existente na dissertação de mestrado de autoria de Brum, E. V. P.
Topografo aparelho – Níveis óticos
Os níveis óticos podem ser classificados em níveis ópticos mecânicos e em níveis ópticos automáticos.
Topografo aparelho – Níveis ópticos mecânicos
Nos níveis ópticos mecânicos, o nivelamento “fino ou calagem” do equipamento é realizado com o auxilio de níveis de bolha bi-partida.
Os níveis ópticos mecânicos, por sua vez, podem ser classificados em 2 tipos:
- Níveis de plano e;
- Níveis de linha.
Níveis de plano
São aqueles que uma vez estacionado o instrumento, seu eixo de colimação descreve um plano horizontal em torno do eixo principal.
Níveis de linha
São aqueles que, em cada nivelada é preciso horizontalizar a luneta, para assegurar que a visada realizada seja horizontal. Possui um movimento da luneta no sentido do eixo vertical, através de um parafuso nivelador.
Topografo aparelho – Níveis ópticos automáticos
De acordo com WOLF, GUILANI (2002, p. 861) em 1950, aproximadamente, houve a introdução dos níveis automáticos. Estes são níveis de linha, que possuem um sistema de horizontalização automática da linha de visada.
Um nível óptico é um topografo aparelho que possui uma série de sistemas. São eles:
- Sistema óptico;
- Sistema de suspensão e;
- Sistema de amortecimento.
Topografo aparelho – Níveis digitais
Segundo BARBOSA (1996, p. 21), o primeiro nível digital foi lançado pela empresa Leica, no ano de 1991.
Estes são níveis automáticos, cujas leituras são efetuadas de forma digital em uma mira gravada com códigos de barra.
Estes níveis consistem da adição de 2 novos elementos aos níveis automáticos: a mira com código de barras e um dispositivo CCD (charged- coupled device) que faz o papel do olho do observador, “fotografando” a leitura da mira.
Com estes dois elementos, é possível efetuar a leitura da mira para obtenção do plano definido pelo nível e, em função disto, o desnível entre os pontos, bem como obter a distância da mira ao equipamento.
Nível topográfico – Níveis laser
Existem no mercado diversos tipos de níveis laser, porém de acordo com MOSCOSO (2000, p. 244) eles se dividem em três tipos:
- Nível de plano;
- Nível de linha e;
- Adaptador ocular laser.
Classificação dos níveis quanto a precisão
Quanto a precisão, a NBR 13.133 classifica os níveis em 4 classes. Segue uma imagem com as mesmas.
No caso, os níveis são classificados segundo desvio-padrão de 1 km de duplo nivelamento (nivelamento e contra-nivelamento).
Topografo aparelho – Teodolito
O teodolito é um equipamento topográfico destinado à medição de ângulos, horizontais ou verticais, objetivando a determinação dos ângulos internos ou externos de uma poligonal, bem como a posição de determinados detalhes necessários ao levantamento (Veiga. Et. Al, 2007).
Classificação dos teodolitos
Atualmente existem diversas marcas e modelos de teodolitos, os quais podem ser classificados.
Pela finalidade:
- Topográficos;
- Geodésicos e;
- Astronômicos.
Quanto à forma:
- Teodolito ópticos-mecânico e;
- Teodolito eletrônico.
Quanto a precisão, a NBR 13133 classifica os teodolitos segundo o desvio padrão de uma direção observada em duas posições da luneta, conforme mostrado na tabela abaixo.
Para saber a precisão de um teodolito, você precisa consultar o manual do mesmo. Na figura abaixo você pode ver um print tirado do manual de um teodolito Leica, que mostra a precisão do mesmo.
Elementos que constituem um teodolito eletrônico
Como elementos principais que constituem a estrutura física de um teodolito eletrônico, mecânico ou automático, podemos citar:
- Sistema de eixos;
- Círculos graduados ou limbos;
- Luneta de visada e;
- Níveis.
Topografo aparelho – Sistema de eixos de um teodolito
Na figura abaixo você pode ver o sistema eixos de um teodolito eletrônico.
O eixo móvel é fixado pelos parafusos de pressão. O limbo horizontal permite o travamento em qualquer posição, realizando leitura de graus, como também de minutos e segundos.
Um erro que pode acontecer é de com o tempo, por causa de impacto mecânicos, acontecer um desalinhamento dos eixos, o que provoca erros durante o processo de obtenção de dados.
Círculos graduados de um teodolito
Quanto aos círculos graduados para leituras angulares, os mesmos podem ter escalas demarcadas de diversas maneiras, como, por exemplo:
- Tinta sobre plástico;
- Ranhuras sobre metal;
- Traços gravados sobre cristal.
Luneta de visada de um teodolito
Dependendo da aplicação do instrumento a capacidade de ampliação pode chegar a até 80 vezes (teodolito astronômico WILD T4). Na Topografia normalmente utilizam-se lunetas com poder de ampliação de 30 vezes.
Topografo aparelho – Níveis de um teodolito
Os níveis de bolha podem ser esféricos (com menor precisão), tubulares, ou digitais (nos equipamentos mais recentes).
Topografo aparelho – Estação total
A estação total, também conhecida como taqueômetro eletrônico é um topografo aparelho que mede ângulos e distâncias
Na realidade, as estações totais nada mais são do que equipamentos derivados da evolução tecnológica. Isso porque uma estação total nada mais é do que o resultado da união de um teodolito com um distanciômetro eletrônico em um único equipamento.
Além disso, toda estação total possui um software interno, sendo que com isso, as mesmas conseguem armazenar dados e executar alguns cálculos com os mesmos.
Partes de uma estação total
Na imagem abaixo você pode ver uma estação DTM-652 da nikon. Na mesma é possível ver as diferentes partes que compõem uma estação total. 
Vamos analisar cada uma das diferentes partes e ver quais que são as funções das mesmas. Para isso, vamos começar pela parte superior esquerda da tela do computador e avançar em sentido horário.
1 – Teclas de montagem da bateria: como o próprio nome diz, servem para a montagem da bateria.
2 – Marca de alinhamento: serve para alinhar a estação total.
3- Chamada vertical: também conhecido como “parafuso de chamada da vertical”. O mesmo serve para fazer o ajuste fino do equipamento na vertical, colocando-se o mesmo bem sobre o prisma.
4 – Trava da vertical: serve para uma vez que o equipamento esteja bem sobre o ponto, travar o mesmo.
5 – Trava da base: serve para travar e destravar a base, possibilitando que a estação total seja retirada da mesma, ficando-se apenas com a base de nivelamento. Nem todas as marcas e modelos de estação total possibilitam a separação da estação de sua base.
6 – Marca de alinhamento: serve para alinhar a estação total.
7 – Tela e teclado na face 1: possibilita a configuração interna do equipamento e a obtenção de dados.
8 – Bolha tabular: a mesma serve para fazer-se o nivelamento da estação total. Além desta bolha, a estação total também possui um nível de cantoneira em sua base de nivelamento.
9 – Cobertura do retículo: como o próprio nome diz, serve para a cobertura do retículo da estação total.
10 – Anel de dioptrias: possibilita o ajuste do foco do equipamento.
11 – Ocular da luneta: possibilita a visualização do prisma.
12 – Anel de focalização: é utilizado no processo de focalização do prisma.
13 – Mira óptica (buscador): possibilita a colocação do equipamento mais ou menos sobre o ponto, facilitando o processo de obtenção de dados.
Como funciona uma estação total?
Para a obtenção de dados a estação total utiliza um feixe de raios lazer, o qual é emitido, bate em um prisma e volta até a estação total.
O tempo que o raio demora entre sua emissão e a chegada de volta na estação total e o ângulo de rotação da mesma possibilitam que o computador interno calcule o ângulo e a distância do ponto.
Uma vez que o usuário tenha obtido os dados de todos os pontos de interesse é só o mesmo transferir os dados para um computador, levar os mesmos para um ambiente CAD e fazer os desenhos e cálculos necessários.
Topografo aparelho – Os diferentes tipos de estações totais existentes
Com o passar do tempo e com os avanços tecnológicos, as estações totais se dividiram em uma vasta gama de equipamentos. Desta maneira, temos, por exemplo, estações totais que realizam medições com e sem prisma.
Uma segunda classificação das estações totais é se as mesmas são robóticas ou não.
E ainda temos equipamentos mais novos, que estão vindo com um scanner laser acoplado. Os mesmos possibilitam realizar-se o mapeamento de até 26 mil pontos por segundo.
Naturalmente, o preço varia muito, existindo equipamentos que custam menos de R$ 10.000,00 reais, até equipamentos que custam no entorno de R$ 100.000,00 reais.
Classificação das estações totais quanto a precisão
A NBR 13.133 classifica as estações totais em 3 classes de precisão.
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