Aparelhos topográficos: O Guia definitivo…

Publicado por Adenilson Giovanini em 2021-07-192021-07-19

Quais os diferentes aparelhos topográficos existentes, quais suas classificações e características.

Isso que você aprenderá com a leitura deste artigo.

Os 2 tipos de aparelhos topográficos existentes

Podemos dividir os aparelhos topográficos em 2 categorias:

• Aparelhos topográficos clássicos e;
• Aparelhos topográficos modernos.

Vamos conhecer cada um dos mesmos.

Aparelhos topográficos clássicos

Aparelhos topográficos clássicos são aqueles aparelhos que eram utilizados a algumas centenas e até mesmo dezenas de anos atrás. Porém, que não são mais utilizados profissionamente no dia a dia dos escritórios da área.

São eles:

• Gnomom;
• Dioptra;
• Chorobates;
• Astrolábio (antecessor do teodolito)
• Grafômetro;
• Grafômetro óptico;
• Corrente de Agrimensor;
• Trenas e balisas.

Vamos conhecer melhor estes aparelhos topográficos, pois 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.

Aparelhos topográficos – Dioptra

A Dioptra foi um instrumento muito utilizado na topografia. 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 remete muito aos princípios do teodolito.

Aparelhos topográficos – Chorobates

O Chorobates foi um equipamento 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, era um equipamento muito usado 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 instrumento munido de alidades e pínulas como órgão de visada, assim como uma bússola.

Tal instrumento era utilizado para medição de ângulos horizontais.

Aparelhos topográficos – 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, também temos as trenas e balizas, que normalmente são utilizadas em aulas práticas de topografia.

Aparelhos topográficos modernos

Nesta seção do artigo eu trarei os aparelhos topográficos mais modernos. Incluirei nesta categoria todos os tipos de teodolitos e níveis existentes, pois desta maneira será mais fácil de explicar.

Os aparelhos topográficos modernos são:

• Níveis;
• Teodolitos e;
• Estações totais.

Lembrando que este artigo é sobre instrumentos topográficos. Ou seja, equipamentos que se baseiam na utilização do plano topográfico local.

Sendo assim, não podemos adicionar receptores GNSS, Laser Scanners, drones e sensores lidar, pois estes equipamentos se baseiam no posicionamento pelo GNSS, na Geodésia e no sensoriamento remoto.

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.

Aparelhos topográficos – Nível topográfico

O nível topográfico é um aparelho topográfico que possui como objetivo a determinação da diferença de nível existente entre 2 pontos.

Quais os diferentes tipos de níveis topográficos existentes?

De acordo com Brum, E. V. P., existem 3 diferentes tipos de níveis topográficos no mercado:

• Níveis ópticos;
• Níveis digitais e;
• Níveis laser.

Vamos conhecer melhor os mesmos.

Segue texto adaptado a partir do original existente na dissertação de mestrado de autoria de Brum, E. V. P.

Aparelhos topográficos – Níveis óticos

Os níveis óticos podem ser classificados em níveis ópticos mecânicos e em níveis ópticos automáticos.

Aparelhos topográficos – 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.

Aparelhos topográficos – 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 possui uma série de sistemas. São eles:

• Sistema óptico;
• Sistema de suspensão e;
• Sistema de amortecimento.

Aparelhos topográficos – 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.

Aparelhos topográficos – 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.

Aparelhos topográficos – 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.

Aparelhos topográficos – Níveis de um teodolito

Os níveis de bolha podem ser esféricos (com menor precisão), tubulares, ou digitais (nos equipamentos mais recentes).

Aparelhos topográficos – Operação de um teodolito

Ambos os eixos de um teodolito eletrônico estão equipados com círculos graduados, que podem ser lidos através de lentes de aumento.

O círculo vertical que se move sobre o eixo horizontal deve estar a 90° quando o eixo horizontal é visto.

Aparelhos topográficos – Estação total

A estação total, também conhecida como taqueômetro eletrônico é um instrumento 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.

Aparelhos topográficos – 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.

Vídeo a respeito do assunto.

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