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5/28/2018 EST TOTAL.pdf

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MDULO II UNIDADE CURRICULAR TOPOGRAFIA III

7.1 Medidores eletrnicos de distncias

7.1.1 Forma de medioA medida eletrnica de distncias baseia-se na emisso/recepo de sinais luminosos

(visveis ou no) ou de microondas que atingem um anteparo ou refletor. A distncia entre oemissor/receptor e o anteparo ou refletor calculada eletronicamente e baseia-se no comprimento

de onda, na freqncia e velocidade de propagao do sinal.

FIGURA 1: Elementos da medio eletrnica de distncias

De acordo com o sinal emitido temos os MED:Infra-vermelho : distancimetros, estaes totais;Laser : distancimetros, estaes totais e trenas eletrnicas;Ultra-snicas : trenas eletrnicas.

Trena Eletrnica Estao TotalLaser Ultra-snica

Distancimetro

FIGURA 2: Instrumentos de medio eletrnica de distncias

CENTRO FEDERAL DE EDUCA O TECNOL GICA DE SANTA CATARINA

UNIDADE DE FLORIANPOLISDEPARTAMENTO ACADMICO DE CONSTRUO CIVILCURSO TCNICO DE GEOMENSURA


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7.1.2 Temperatura e pressoAs variaes nas condies atmosfricas causam um aumento ou diminuio na

velocidade de propagao da onda eletromagntica e provocam, conseqentemente, os errossistemticos nas medidas das distncias. No possvel determinar diretamente a velocidade depropagao da luz no meio, em campo. Em virtude disso, utiliza-se a velocidade de propagao damesma onda no vcuo e o ndice de refrao no meio de propagao, para obter este valor. Estendice de refrao determinado em ensaios de laboratrio durante a fabricao do equipamento,para um determinado comprimento de onda, presso atmosfrica e temperatura.

A distncia exibida s est correta se a correo de escala indicada em ppm (mm/km)corresponder s condies atmosfricas existentes no momento da medio. A correoatmosfrica inclui ajustamentos para presso atmosfrica, temperatura do ar e umidade relativa.

A maioria das estaes totais permite a aplicao desta correo em tempo real obtendo-adas seguintes maneiras:a) utilizando o baco que acompanha o manual do equipamento onde as informaes necessriaspara se obter a correo em parte por milho (ppm) so a temperatura e a presso;b) utilizando as frmulas que acompanham o manual do equipamento, neste caso as informaesnecessrias so a temperatura, presso e umidade relativa;c) utilizando as frmulas adotadas pela UGGI (Unio Geodsica e Geofsica Internacional);d) utilizando as frmulas apresentadas por REGER (1996), para reduo de medidas obtidas emlevantamentos de alta preciso

O sistema de correo atmosfrica do instrumento corrige as condies atmosfricasautomaticamente se o valor da correo definido. Este valor mantido na memria quando oaparelho est desligado.

As seguintes frmulas mostram como calcular valores de correo atmosfrica no sistemamtrico.

O valor da correo atmosfrica (PPM) pode ser introduzido diretamente nas estaes. Ogrfico A calcula o valor de PPM para estaes Topcon e o grfico B calcula os valores de PPMpara estaes Leica.


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Grfico A

O valor da correo atmosfrica obtido facilmente com o grfico de correo atmosfrica.Encontrar a temperatura medida nas linhas horizontais e a presso nas linhas verticais do grfico.Ler o valor da linha diagonal, a qual representa o valor da correo atmosfrica requerida.Exemplo: A temperatura medida de +26C. a presso medida de 760 mmHg. Assim, o valor dacorreo de +10ppm.

Grfico B


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OBS: Nas medies de distncia de alta preciso, os seguintes parmetros devem ser novamentedeterminados, caso seja necessrio que a correo atmosfrica apresente uma preciso igual a 1mm: temperatura do ar para 1; presso atmosfrica para 3 milibars, umidade relativa para 20%.

Se o clima estiver muito quente e mido, a umidade do ar influencia na medio das distncias.Para medies de alta preciso, a umidade relativa deve ser medida e indicada junto com apresso atmosfrica e a temperatura.

7.1.3 Redues de distnciasAs distncias medidas so sempre inclinadas e calculadas pela frmula:Di = Do * ( 1 + ppm * 10-6) + mmOnde : Di = dist/ncia inclinada em metros;

Do = distncia no corrigida;ppm = correo de escala ( mm/Km);mm = constante do prisma (mm).

A frmula de converso de distncia inclinada em distncias horizontal e vertical so asseguintes quando as correes de refrao e curvatura da Terra no so aplicadas.

Dh = Di * sen Z

Dv = Di *cos Z

Z = ngulo verticalDh = distncia horizontalDv = distncia verticalDi = distncia inclinada

FIGURA 3 :Representao das distncias .

7.1.4 Coeficiente do prisma

A devoluo do sinal de medida, emitido pelo MED pode ser feita de duas maneiras:reflexo total (por prismas) e reflexo difusa (sem prismas).

A reflexo total empregada em prismas para produzir o desvio dos feixes de luz em180, logo um feixe incidente na face diagonal ir, aps a reflexo total, retornar em uma direoparalela ao do raio incidente. Este prisma concebido de tal forma que qualquer feixe de luzincidente sobre as suas superfcies, retorne na mesma direo.

padro mini-prisma 360 adesivoFIGURA 4 : Prismas de reflexo total.

Na reflexo difusa os feixes de luz divergem (espalham) de maneira proporcional com oaumento da distncia em relao fonte emissora. A medio sem prisma utilizada emequipamentos que emitem Laser que uma fonte de luz coerente com incidncia bem localizada,isto permite que uma parte dos raios incidentes retorne ao MED.


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FIGURA 5: Reflexo difusa e medio sem prisma.

Definindo o valor da constante do prisma.A utilizao dos prismas nas medies eletrnicas deve ser precedida da verificao da

constante destes para a correo das distncias observadas.A chamada constante do prisma que informada no instrumento resultante da constante

do instrumento (normalmente zero) mais a constante do prisma, que variam com o tipo, ofabricante e o suporte do prisma.

FIGURA 6: Constantes de prismas para estaes Leica.

Quando se utilizam prismas que no que no se conhece a constante, necessrio definiro valor da correo da constante do prisma para uma marca de prisma especifica. Uma vezcolocado este valor, este retido quando o aparelho est desligado.


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A verificao e ajuste das constantes do instrumento devem ser efetuadas em uma linhabase com distncia conhecida, isenta de movimentos e com sistema de centragem forada. Se noexiste tal local, estabelea sua prpria linha base de 20m e compare os dados medidos com os do

instrumento novo.Em ambos casos, a constante do prisma, erro de colimao, correo atmosfrica e acorreo da refrao e curvatura devem estar perfeitamente configurados.

Se a linha base usada dentro de um edifcio, a diferena de temperatura pode alterar apreciso da medio.

Se a diferena da distncia medida em relao a linha base for superior a 5mm, altere asconstantes aplicando o seguinte procedimento.

1) Numa linha de 100m, estacione o instrumento no ponto A. Mea os pontos AB, AC e BC.

FIGURA 7: Linha de medio.

2) Repita o passo 1 vrias vezes para calcular a constante do instrumentoConstante do instrumento = AC+BC-AB3)Se houver discrepncia entre a constante original do instrumento e a calculada, consulte oCaptulo 17.4 Configurao do Valor da Constante do Instrumento.4) Uma vez mais, mea e calibre a linha base e compare os resultados.

Se estiver utilizando o procedimento acima e no encontrar nenhuma diferena naconstante do instrumento da fbrica ou a diferena achada for maior que 5mm, necessrioencaminhar o equipamento a assistncia tcnica.

7.1.5 Equipamentos

7.1.5.1 Distancimetro7.1.5.1.1 TiposDe acordo com o sinal emitido temos:Infra-vermelhoMicro ondas;Laser ;Ultra-snicas.

7.1.5.1.2 Classificao ABNTOs distancimetros so classificados pela NBR 13133 de acordo com o desvio padro,

segundo a tabela:Classes de estaes

totais

Desvio padro

Preciso linear1- preciso baixa ( 10mm + 10ppm x D )2- preciso mdia ( 5mm + 5ppm x D )3- preciso alta ( 3mm + 2ppm x D )

D = distncia medida em Kmppm = parte por milho

7.1.5.1.3 Acessrios- Baliza e basto, para materializar a vertical de um ponto.


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- Prumos esfricos, para auxiliar operaes de nivelamento ou verticalizao dosacessrios.

- Prismas, para auxiliar a medio de distncias por meio de ondas eletromagnticas.

- Termmetro, instrumento usado para a medio da temperatura.- Barmetro, instrumento usado para a medio da presso atmosfrica.- Trip e bip, utilizados para a sustentao de outros acessrios.- Rdio de comunicao.- Trena para medio de alturas.- Base nivelante- Baterias

7.1.5.1.4 ErrosNas operaes de medio de distncias, desde a materializao do ponto a ser medido

at a leitura do mesmo, uma srie de erros podem ocorrer. Dentre as principais fontes que doorigem a erros, destacam-se aquela devida centralizao e nivelamento do instrumento e doprisma nos pontos, as condies ambientais, a preciso na pontaria e as condies de fabricaoe manuteno do equipamento.

Os principais erros so:- Constante do prisma- Temperatura e presso- Centragem do instrumento e do basto- ngulo vertical- Excentricidade vertical- Colimao- Erro de ndice (constante aditiva)- Erro cclico (amplitude e fase)- Erro de escala (variao na freqncia da onda portadora do sinal de medida)

7.1.5.1.5 Medies em campo

7.1.5.2 Estao Total7.1.5.2.1 Tipos7.1.5.2.2Classificao ABNTAs estaes totais so classificadas pela NBR 13133 de acordo com os desvios padro

angular e linear, segundo a tabela:Classes de estaes

totaisDesvio padro

Preciso angularDesvio padroPreciso linear

1- preciso baixa 30 ( 5mm + 10ppm x D )2- preciso mdia 07 ( 5mm + 10ppm x D )3- preciso alta 02 ( 5mm + 10ppm x D )

D = distncia medida em Kmppm = parte por milho

7.1.5.2.3Acessrios- Baliza e basto, para materializar a vertical de um ponto.- Prumos esfricos, para auxiliar operaes de nivelamento ou verticalizao dos

acessrios.- Prismas, para auxiliar a medio de distncias por meio de ondas eletromagnticas.- Estacas , piquetes e pinos, para materializar pontos de apoio.- Termmetro, instrumento usado para a medio da temperatura.- Barmetro, instrumento usado para a medio da presso atmosfrica.- Trip e bip, utilizados para a sustentao de outros acessrios.- Rdio de comunicao.- Trena para medio de alturas.- Base nivelante.


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- Baterias.

7.1.5.2.4ErrosNas operaes de medio angular e linear, desde a materializao do vrtice do nguloat a leitura do mesmo, uma srie de erros podem ocorrer. Dentre as principais fontes que do

origem a erros, destacam-se aquela devida centralizao e nivelamento do instrumento e doprisma nos pontos, as condies ambientais, a preciso na pontaria e as condies de fabricaoe manuteno do equipamento..

Os principais erros so:1) Falta de verticalidade do eixo principal;2) Falta da horizontalidade do eixo secundrio; eliminado atravs da mdia de observaes conjugadas (direta e inversa).3) Erro da colimao horizontal; eliminado atravs da mdia de observaes conjugadas (direta e inversa).4)M graduao do limbo; eliminado atravs da mdia de observaes eqidistantes sobre o limbo mtodo da

reiterao ou repetio.5) Erro de ndice;Resulta da falta de verticalidade da linha formada pela referncia de leitura e o centro do

limbo zenital, provocado pela desretificao do nvel ou pela m calagem da bolha. eliminado atravs da mdia de observaes conjugadas (direta e inversa).6) Erros de excentricidade7) Refrao;8) Erros do operador:- A pontaria a principal fonte de erros do operador (colimao);- Leitura e registro figuram como erros grosseiros;- Centragem do instrumento e do basto.- Constante do prisma- Temperatura e presso9) Erros do distancimetro:

- Erro de ndice (constante aditiva)- Erro cclico (amplitude e fase)- Erro de escala (variao na freqncia da onda portadora do sinal de medida)

A norma NBR 13133 da ABNT recomenda os seguintes cuidados para atenuar os erros demedio angular:

- Nas operaes de campo, cuidados especiais devem ser tomados quanto scentralizaes dda estao e do sinal a ser visado, pois os erros de centralizao resultam namaior fonte de erro de medio de ngulos nos vrtices das poligonais. Estes erros so tantomaiores quanto mais curtos forem os lados das poligonais. Nos casos de lados curtos, querequeiram maior rigor nas medidas angulares, recomendado o emprego da centragem foradaconhecida tambm como mtodo dos trs trips.

- As medies angulares horizontais devem ser efetuadas pelo mtodo das direes em

sries de leituras conjugadas.- Em levantamentos de pequena exatido tolerada a medio angular horizontal,utilizando somente a posio direta da estao, desde que seja aplicada a correo de colimaoobtida pela mdia dos valores de leituras conjugadas realizadas no incio e no fim de cada jornadade trabalho.

7.1.5.2.5Programas internosa- O Programa de Elevao Remota (inacessvel) calcula a distncia vertical (altura) de um

objeto remoto relativo a um prisma e a sua altura desde um ponto sobre a terra, (sem a altura doprisma). Quando se utiliza a altura de um prisma, a medio da elevao remota iniciar no prisma(ponto de referncia). Se no utiliza nenhuma altura do prisma, a medio da elevao remotainiciar em qualquer ponto de referncia no qual est estabelecido um ngulo vertical. Em ambosprocedimentos, o ponto de referncia deve ser perpendicular ao objeto remoto


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Aplicaes:Clculo de alturas de pontos inacessveis, como postes, torres, etc.Dados Requeridos:

Altura do Prisma.Dados Coletados:Distncia da estao ao ponto e ngulo vertical do ponto inacessvel.Processamento:Equaes trigonomtricas bsicas.

FIGURA 8: Elementos da medio Elevao Remota.

b- O programa para o clculo de rea pode ser utilizado para:1) Clculo da rea do Arquivo de Dados Coordenados2) Clculo da rea dos Dados MedidosO nmero de pontos usados para calcular ilimitado.AplicaoClculo de rea entre pontos visveis de uma estao.Dados RequeridosCoordenadas dos pontos.

Dados ColetadosCoordenadas dos pontos visados.ProcessamentoUtilizao do mtodo de Gauss.

FIGURA 9: Elementos da medio para clculo da rea.

c- Programa de medio ponto reta usado para obter as coordenadas de pontosreferenciados a origem A(0,0,0) e a linha AB, ou seja, cria a partir do ponto A um novo sistema decoordenadas.

AplicaoPosicionamento atravs de pontos coordenados.


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Dados RequeridosAltura do prisma e do instrumento.Dados Coletados

Coordenadas dos pontos visados.ProcessamentoClculo analtico de coordenadas.

FIGURA 10: Elementos da medio ponto reta.

d- O programa de medio Excntrico realiza medies com deslocamentos, que podeser por: ngulo ou distncia.

AplicaesCadastramento de postes, rvores, cantos com preciso, ou qualquer elemento que seu

centro no seja acessvel.Dados RequeridosCoordenadas da estao e r.Dados ColetadosDistncia da estao at o prisma colocado ao lado do ponto, e o ngulo at o ponto.ProcessamentoRebatimento da distncia sobre a direo at o ponto.

FIGURA 11: Elementos da medio de ponto excntrico.

e- O programa de medio Distncia e Desnvel entre pontos calcula a distnciahorizontal, a distncia vertical e a distncia inclinada entre dois pontos. Que pode ser:

Mtodo 1: Calcula a distncia de referncia do ponto (A) aos pontos (B,C,D, etc.) (A-B,A-C)


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Mtodo 2: Calcula a distncia desde o primeiro ponto de referncia (A) e usa o ltimoponto medido (B) como ponto de referncia para o prximo ponto (A-B, B-C,C-D).

Aplicaes

Calcular distncia, desnvel, azimute e declividade entre pontos onde impossvel instalaro instrumento, como cantos de muro, postes, casas, etc.Dados RequeridosNenhumDados ColetadosDistncia entre os pontos e a estao e ngulos formados.ProcessamentoUtilizao de equaes trigonomtricas bsicas.

FIGURA 12: Elementos da medio de ponto excntrico.

7.1.5.2.6Medies em campo


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7.1.5.2.7Formato de arquivosFormato do Arquivo ASCII do Coletor de Dados da Topcon GTS-210(*.M21)

O arquivo da coleta de dados da Estao Total Topcon srie GTS-210, possui diversos caracteresseparadores que compem uma linguagem prpria. Neste tipo de arquivo no existem informaessobre o trabalho, como nome da obra, nome do operador etc.

'_'MA1_(E_)1.590'_' Identifica que os dados so da estao

MA1 Nome da estao1.590 Altura do instrumento de 1,590m

_+MAO_ ?+00068425m0905348+1574641d+00068417t60+07+00110_*R_,1.500Ponto visado de nome MA0 com distncia inclinada de 68,425m ,ngulo vertical 9053'48",ngulohorizontal 15746'41",distncia horizontal 68,417m, compensador ativado,corrigida a medio em07ppm,constante do prisma 0mm,trata-se de um ponto r posio direta e a altura do prisma de1,50m.

_+ Identifica que um ponto visadoMA0 Nome do Ponto

? Identifica que foi feita a medio de ngulos e Distncia Inclinada

00068425 Distncia inclinada de 68,425mm Unidade em metros. Se for f a unidade ps

0905348 ngulo vertical zenital de 9053481574641 ngulo horizontal de 1574641

d Unidade em graus. Se for g a unidade grados00068417 Distncia horizontal de 68,417m

t Identifica que o compensador lquido estava ligado durante a medio.Se estiverligado ter um *

60 O nmero o valor do nvel do sinal de retorno..+07 Correo de +07ppm em funo da temperatura e presso+00 Constante do prisma de 0mm110 Caractere de verificao interna do sistema (Block Check Character BCC)

R Descrio do ponto1.500 Altura do prisma de 1,500m na descrio que se identifica que tipo de visada se est efetuando:

R Identifica que a visada r na posio diretaRI Identifica que a visada r na posio invertidaV Identifica que a visada vante na posio diretaVI Identifica que a visada vante na posio invertidaA Identifica que a visada num ponto auxiliar na posio direta

AI Identifica que a visada num ponto auxiliar na posio invertida< Identifica que foi feita a medio somente de ngulos vertical e horizontal

0782116 ngulo vertical zenital de 7821161534212 ngulo horizontal de 1534212


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' A crase significa que a informao foi alterada em campo (diretamente na EstaoTotal)

Ex.:

MF`CO

Significa que a medio foi feita com a descrio MF e em seguida alterada para

CO

O caractere logo aps o nome do ponto, indica que tipo de medio est configurada. Como jvimos o ? informa que estamos armazenando ngulos e Distncia Inclinada. J vimos tambmque o caractere < Identifica que foi feita a medio somente de ngulos vertical e horizontal. Estecaractere ainda pode ser:

U Armazena coordenadas norte, este, cota, ngulo horizontal e Altura do prisma/ Armazena coord. norte, este, cota, ngulo horizontal, Altura do prisma com 9 digitos

W Armazena alm de ngulos e Distncia Inclinada e tambm as coordenadas N, E eZ.

R Armazena ngulos, Distncia Horizontal e Desnvel.

Formato do Arquivo ASCII do Coletor de Dados da Leica TPS-300(*.TCL - Manfra)O arquivo de coleta de dados criado com a mscara de sada MANFRA possui a configuraoconforme imagem abaixo. As estaes Leica sempre trabalham com coordenadas. Portanto se olevantamento de ngulos e distncias, as coordenadas no interessaro, no exigindo assim quea orientao em campo seja com azimute. Na primeira linha, esto o nome da obra, nome dooperador, data do levantamento, horrio de incio, o modelo da estao total e seu nmero desrie.

Os dados so dispostos em linhas e os primeiros caracteres identificam o tipo de dados referente linhaEst : 2 Estao 2HI: 1.532 Altura do Instrumento de 1,532m

RE : 1 Ponto de Orientao 1AZRE : 0.0002 Azimute de orientao de 00002COD : [RE ] Cdigo do ponto. Este cdigo identifica que tipo de leitura ser feita

para os prximos pontos visados ou a descrio do ponto. Os cdigosque identificam os tipos de leitura so:

COD : [RE ] Cdigo do ponto para visada rCOD : [VANTE ] Cdigo do ponto vanteCOD : [AUXILIAR ] Cdigo para visada em ponto auxiliar.Qualquer outro cdigo ser tratado como ponto irradiado.PV : 1 Ponto Visado 1HZ= 0.0012 ngulo Horizontal 00012VT= 92.0854 ngulo Vertical 920854


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DI : 47.847 Dist. Incl. de 47,847mHP=1.445 Altura do Prisma de 1,445mPPM=17 Correo de 17ppm em funo da temperatura e presso

MM=0 Constante do Prisma de 0mm

Apostila elaborada pelos professores:Cesar Rogrio CabralMarkus HasenackRovane Marcos de Frana

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