Topografia

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Uma mulher segurando um caderno agacha-se ao lado de um teodolito em um tripé.  O instrumento é instalado em um banco em uma floresta.
Um topógrafo usando uma estação total
Um aluno usando um teodolito em campo

Topografia ou agrimensura é a técnica, profissão, arte e ciência de determinar as posições terrestres ou tridimensionais de pontos e as distâncias e ângulos entre eles. Um profissional de agrimensura é chamado de agrimensor . Esses pontos estão geralmente na superfície da Terra e são frequentemente usados ​​para estabelecer mapas e limites de propriedade , localizações, como as posições projetadas de componentes estruturais para construção ou a localização da superfície de recursos subterrâneos, ou outros fins exigidos pelo governo ou direito civil, como vendas de propriedades.

Os pesquisadores trabalham com elementos de geometria , trigonometria , análise de regressão , física , engenharia, metrologia , linguagens de programação e direito. Eles usam equipamentos, como estações totais , estações totais robóticas, teodolitos , receptores GNSS , retrorefletores , scanners 3D , sensores LiDAR, rádios, inclinômetro , tablets portáteis, níveis ópticos e digitais , localizadores de subsuperfície, drones, GIS e software de levantamento.

A topografia tem sido um elemento no desenvolvimento do ambiente humano desde o início da história registrada . O planejamento e a execução da maioria das formas de construção assim o exigem. Ele também é usado em transporte, comunicações, mapeamento e na definição de limites legais para propriedade de terras, e é uma ferramenta importante para pesquisa em muitas outras disciplinas científicas.

Definição [ editar ]

A International Federation of Surveyors define a função de agrimensura da seguinte forma: [1]

Um agrimensor é um profissional com as qualificações acadêmicas e conhecimentos técnicos para realizar uma ou mais das seguintes atividades;

  • determinar, medir e representar terrenos, objetos tridimensionais, campos de pontos e trajetórias;
  • para reunir e interpretar terras e informações geograficamente relacionadas,
  • usar essas informações para o planejamento e administração eficiente da terra, do mar e de quaisquer estruturas sobre eles; e,
  • para conduzir pesquisas sobre as práticas acima e desenvolvê-las.

História [ editar ]

História antiga [ editar ]

consulte a legenda
Uma regra de prumo do livro Cassells 'Carpentry and Joinery

A topografia ocorre desde que os humanos construíram as primeiras grandes estruturas. No antigo Egito , uma maca de corda usava geometria simples para restabelecer os limites após as enchentes anuais do rio Nilo . A quadratura quase perfeita e a orientação norte-sul da Grande Pirâmide de Gizé , construída c. 2700 AC, afirma o comando dos egípcios de agrimensura. O instrumento groma originou-se na Mesopotâmia (início do primeiro milênio aC). [2] O monumento pré-histórico em Stonehenge (c. 2500 aC) foi construído por topógrafos pré-históricos usando geometria de estacas e cordas. [3]

O matemático Liu Hui descreveu maneiras de medir objetos distantes em seu trabalho Haidao Suanjing ou The Sea Island Mathematical Manual , publicado em 263 DC.

Os romanos reconheceram a agrimensura como uma profissão. Eles estabeleceram as medidas básicas sob as quais o Império Romano foi dividido, como um registro de impostos das terras conquistadas (300 DC). [4] Os topógrafos romanos eram conhecidos como Gromatici .

Na Europa medieval, ultrapassar os limites mantinha os limites de uma vila ou freguesia. Esta era a prática de reunir um grupo de residentes e caminhar pela freguesia ou aldeia para estabelecer uma memória comum dos limites. Meninos foram incluídos para garantir que a memória durasse o maior tempo possível.

Na Inglaterra, Guilherme , o Conquistador, encomendou o Domesday Book em 1086. Ele registrava os nomes de todos os proprietários de terras, a área de terra que possuíam, a qualidade da terra e informações específicas sobre o conteúdo e os habitantes da área. Não incluía mapas com localizações exatas.

Era moderna [ editar ]

Imagem impressa do equipamento de levantamento.
Tabela de Topografia, 1728 Cyclopaedia

Abel Foullon descreveu uma mesa plana em 1551, mas acredita-se que o instrumento já estava em uso, pois sua descrição é de um instrumento desenvolvido.

A corrente de Gunter foi introduzida em 1620 pelo matemático inglês Edmund Gunter . Ele permitiu que lotes de terra fossem levantados com precisão e plotados para fins legais e comerciais.

Leonard Digges descreveu um teodolito que mede ângulos horizontais em seu livro Uma prática geométrica chamada Pantometria (1571). Joshua Habermel ( Erasmus Habermehl ) criou um teodolito com bússola e tripé em 1576. Johnathon Sission foi o primeiro a incorporar um telescópio em um teodolito em 1725. [5]

No século 18, técnicas e instrumentos modernos de levantamento começaram a ser usados. Jesse Ramsden introduziu o primeiro teodolito de precisão em 1787. Era um instrumento para medir ângulos nos planos horizontal e vertical. Ele criou seu grande teodolito usando um mecanismo de divisão preciso de seu próprio projeto. O teodolito de Ramsden representou um grande avanço na precisão do instrumento. William Gascoigne inventou um instrumento que usava um telescópio com uma cruz instalada como dispositivo de destino, em 1640. James Wattdesenvolveu um medidor óptico para medição de distância em 1771; mediu o ângulo paralático a partir do qual a distância até um ponto poderia ser deduzida.

O matemático holandês Willebrord Snellius (também conhecido como Snel van Royen) introduziu o uso sistemático moderno da triangulação . Em 1615 ele pesquisou a distância de Alkmaar a Breda , aproximadamente 72 milhas (116 km). Ele subestimou essa distância em 3,5%. A pesquisa foi uma cadeia de quadriláteros contendo 33 triângulos ao todo. Snell mostrou como as fórmulas planas podem ser corrigidas para permitir a curvatura da Terra. Ele também mostrou como ressecarou calcule a posição de um ponto dentro de um triângulo usando os ângulos lançados entre os vértices no ponto desconhecido. Eles podiam ser medidos com mais precisão do que a orientação dos vértices, que dependia de uma bússola. Seu trabalho estabeleceu a ideia de pesquisar uma rede primária de pontos de controle e, posteriormente, localizar pontos subsidiários dentro da rede primária. Entre 1733 e 1740, Jacques Cassini e seu filho César empreenderam a primeira triangulação da França. Eles incluíram um novo levantamento do arco meridiano , levando à publicação em 1745 do primeiro mapa da França construído em princípios rigorosos. Nessa época, os métodos de triangulação estavam bem estabelecidos para a elaboração de mapas locais.

Mapa da rede de triangulação cobrindo a Índia.
Um mapa da Índia mostrando o Grande Levantamento Trigonométrico, produzido em 1870

Foi apenas no final do século 18 que pesquisas detalhadas de redes de triangulação mapearam países inteiros. Em 1784, uma equipe de General William Roy 's levantamento topográfico da Grã-Bretanha começou a triangulação principal da Grã-Bretanha . O primeiro teodolito Ramsden foi construído para esta pesquisa. A pesquisa foi finalmente concluída em 1853. O Grande Levantamento Trigonométrico da Índia começou em 1801. O levantamento indiano teve um enorme impacto científico. Foi responsável por uma das primeiras medições precisas de uma seção de um arco de longitude e por medições da anomalia geodésica. Ele nomeou e mapeou o Monte Evereste os outros picos do Himalaia. A topografia tornou-se uma ocupação profissional com alta demanda na virada do século 19 com o início da Revolução Industrial . A profissão desenvolveu instrumentos mais precisos para auxiliar seu trabalho. Projetos de infraestrutura industrial usaram topógrafos para projetar canais , estradas e ferrovias.

Nos Estados Unidos, o Ordenamento Fundiário de 1785 criou o Sistema de Levantamento de Terras Públicas . Ele formou a base para dividir os territórios ocidentais em seções para permitir a venda de terras. O PLSS dividiu os estados em redes de municípios que foram posteriormente divididas em seções e frações de seções.

Napoleão Bonaparte fundou o primeiro cadastro da Europa continental em 1808. Ele reuniu dados sobre o número de parcelas de terra, seu valor, uso da terra e nomes. Este sistema logo se espalhou pela Europa.

Uma equipe de levantamento de estradas de ferro em Russel's Tank, Arizona , na década de 1860

Robert Torrens introduziu o sistema Torrens na Austrália do Sul em 1858. Torrens pretendia simplificar as transações de terras e fornecer títulos confiáveis ​​por meio de um registro de terras centralizado. O sistema Torrens foi adotado em várias outras nações do mundo de língua inglesa. A topografia tornou-se cada vez mais importante com a chegada das ferrovias no século XIX. A topografia foi necessária para que as ferrovias pudessem planejar rotas viáveis ​​do ponto de vista técnico e financeiro.

Século 20 [ editar ]

Soldado ao lado de um instrumento telescópico em um tripé.
Um engenheiro alemão pesquisando durante a Primeira Guerra Mundial , 1918

No início do século, os topógrafos haviam aprimorado as correntes e cordas mais antigas, mas ainda enfrentavam o problema da medição precisa de longas distâncias. O Dr. Trevor Lloyd Wadley desenvolveu o Tellurometer durante os anos 1950. Ele mede longas distâncias usando dois transmissores / receptores de micro-ondas. [6] Durante o final dos anos 1950, a Geodimeter introduziu o equipamento de medição eletrônica de distância (EDM). [7] As unidades EDM usam uma mudança de fase multifrequencial de ondas de luz para encontrar uma distância. [8] Esses instrumentos evitaram a necessidade de dias ou semanas de medição em cadeia medindo pontos a quilômetros de distância de uma vez.

Os avanços na eletrônica permitiram a miniaturização do EDM. Na década de 1970 surgiram os primeiros instrumentos combinando medição de ângulo e distância, passando a ser conhecidos como estações totais . Os fabricantes adicionaram mais equipamentos aos poucos, trazendo melhorias na precisão e na velocidade de medição. Os principais avanços incluem compensadores de inclinação, gravadores de dados e programas de cálculo integrados.

O primeiro sistema de posicionamento por satélite foi o sistema TRANSIT da Marinha dos EUA . O primeiro lançamento bem-sucedido ocorreu em 1960. O objetivo principal do sistema era fornecer informações de posição aos submarinos de mísseis Polaris . Os topógrafos descobriram que podiam usar receptores de campo para determinar a localização de um ponto. A escassa cobertura de satélites e grandes equipamentos tornaram as observações trabalhosas e imprecisas. O principal uso foi estabelecer benchmarks em locais remotos.

A Força Aérea dos Estados Unidos lançou o primeiro protótipo de satélites do Sistema de Posicionamento Global (GPS) em 1978. O GPS usou uma constelação maior de satélites e melhorou a transmissão do sinal para fornecer mais precisão. As primeiras observações de GPS exigiam várias horas de observações por um receptor estático para atingir os requisitos de precisão do levantamento. Melhorias recentes para satélites e receptores permitem levantamento Cinemático em Tempo Real (RTK). Os levantamentos RTK obtêm medições de alta precisão usando uma estação base fixa e uma segunda antena móvel. A posição da antena móvel pode ser rastreada.

21st Century [ editar ]

O teodolito , a estação total e o levantamento GPS RTK continuam sendo os principais métodos em uso.

O sensoriamento remoto e as imagens de satélite continuam a melhorar e se tornam mais baratos, permitindo um uso mais comum. Novas tecnologias proeminentes incluem digitalização tridimensional (3D) e uso de lidar para levantamentos topográficos. A tecnologia UAV junto com o processamento fotogramétrico de imagens também está aparecendo.

Equipamento [ editar ]

Hardware [ editar ]

Teodolito.
Estação total.
Nível óptico.
Estação GPS de pesquisa.
Equipamento de topografia. No sentido horário a partir do canto superior esquerdo: teodolito óptico, estação total robótica, estação base RTK GPS, nível óptico.

Os principais instrumentos de levantamento em uso em todo o mundo são o teodolito , fita métrica , estação total , scanners 3D , GPS / GNSS , nível e haste . A maioria dos instrumentos aparafusa-se a um tripé quando em uso. As fitas métricas são freqüentemente usadas para medir distâncias menores. Scanners 3D e várias formas de imagens aéreas também são usados.

O teodolito é um instrumento para medição de ângulos. Ele usa dois círculos separados , transferidores ou alidadespara medir ângulos no plano horizontal e vertical. Um telescópio montado em munhões é alinhado verticalmente com o objeto alvo. Toda a seção superior gira para alinhamento horizontal. O círculo vertical mede o ângulo que o telescópio faz em relação à vertical, conhecido como ângulo zenital. O círculo horizontal usa uma placa superior e inferior. Ao iniciar o levantamento, o topógrafo aponta o instrumento em uma direção conhecida (rumo) e fixa a placa inferior no lugar. O instrumento pode então girar para medir o rumo a outros objetos. Se nenhum rumo for conhecido ou a medição direta do ângulo for desejada, o instrumento pode ser definido como zero durante a visão inicial. Em seguida, ele lerá o ângulo entre o objeto inicial, o próprio teodolito e o item com o qual o telescópio se alinha.

O giroteodolito é uma forma de teodolito que usa um giroscópio para se orientar na ausência de marcas de referência. É usado em aplicações subterrâneas.

A estação total é um desenvolvimento do teodolito com um dispositivo eletrônico de medição de distância (EDM). Uma estação total pode ser usada para nivelamento quando definida para o plano horizontal. Desde a sua introdução, as estações totais mudaram de dispositivos óptico-mecânicos para dispositivos totalmente eletrônicos. [9]

As estações totais modernas de última geração não precisam mais de um refletor ou prisma para retornar os pulsos de luz usados ​​para medições de distância. Eles são totalmente robóticos e podem até enviar dados de pontos por e-mail para um computador remoto e se conectar a sistemas de posicionamento de satélite , como o Sistema de Posicionamento Global . Os sistemas de GPS cinemático em tempo real aumentaram significativamente a velocidade de levantamento e agora têm precisão horizontal de 1 cm ± 1 ppm em tempo real, enquanto na vertical é atualmente cerca de metade disso para 2 cm ± 2 ppm. [10]

O levantamento GPS difere de outros usos de GPS no equipamento e métodos usados. O GPS estático usa dois receptores colocados em posição por um período de tempo considerável. O longo intervalo de tempo permite que o receptor compare as medições à medida que os satélites orbitam. As mudanças à medida que os satélites orbitam também fornecem à rede de medição uma geometria bem condicionada. Isso produz uma linha de base precisaque pode ter mais de 20 km de comprimento. O levantamento RTK usa uma antena estática e uma antena móvel. A antena estática rastreia as mudanças nas posições dos satélites e nas condições atmosféricas. O agrimensor usa a antena móvel para medir os pontos necessários para o levantamento. As duas antenas usam um link de rádio que permite que a antena estática envie correções para a antena móvel. A antena móvel então aplica essas correções aos sinais de GPS que está recebendo para calcular sua própria posição. O levantamento RTK cobre distâncias menores do que os métodos estáticos. Isso ocorre porque as condições divergentes mais distantes da base reduzem a precisão.

Os instrumentos topográficos possuem características que os tornam adequados para determinados usos. Teodolitos e níveis são freqüentemente usados ​​por construtores ao invés de agrimensores em países de primeiro mundo. O construtor pode realizar tarefas simples de levantamento usando um instrumento relativamente barato. As estações totais são um burro de carga para muitos topógrafos profissionais porque são versáteis e confiáveis ​​em todas as condições. As melhorias de produtividade de um GPS em levantamentos de grande escala os tornam populares para grandes projetos de infraestrutura ou coleta de dados. Estações totais guiadas por robô de uma pessoa permitem que os topógrafos façam medições sem funcionários extras para mirar o telescópio ou registrar dados. Uma maneira rápida, mas cara de medir grandes áreas é com um helicóptero, usando um GPS para registrar a localização do helicóptero e um scanner a laser para medir o solo. Para aumentar a precisão,lugar de topógrafosbalizas no solo (cerca de 20 km (12 milhas) de distância). Este método atinge precisões entre 5–40 cm (dependendo da altura do vôo). [11]

Os topógrafos usam equipamentos auxiliares, como tripés e suportes de instrumentos; aduelas e faróis usados ​​para fins de mira; PPE ; equipamento de limpeza de vegetação; escavar implementos para encontrar marcadores de pesquisa enterrados ao longo do tempo; martelos para colocação de marcadores em várias superfícies e estruturas; e rádios portáteis para comunicação em longas linhas de visão.

Software [ editar ]

Agrimensores, profissionais da construção e engenheiros civis que usam estação total , GPS , scanners 3D e outros dados de coletor usam o Software de Levantamento de Terras para aumentar a eficiência, a precisão e a produtividade. O software de levantamento de terras é um produto básico do levantamento topográfico contemporâneo. [12]

Normalmente, muito se não toda a elaboração e alguns da concepção de planos e plats da propriedade pesquisados é feito pelo agrimensor, e quase todos os que trabalham na área de elaboração de hoje (2021) utiliza CAD software e hardware tanto no PC, e mais e mais em coletores de dados de nova geração no campo também. [13] Outras plataformas de computador e ferramentas comumente usadas hoje por pesquisadores são oferecidas online pelo governo federal dos EUA e outras agências de pesquisa governamentais, como a National Geodetic Survey e a rede CORS , para obter correções e conversões automatizadas para dados coletadosDados GPS e os próprios sistemas de coordenadas de dados .

Técnicas [ editar ]

Uma bússola com miras extras para medição de orientação.
Uma bússola Brunton Geo padrão , ainda usada comumente hoje por geógrafos, geólogos e topógrafos para medições baseadas em campo

Os topógrafos determinam a posição dos objetos medindo ângulos e distâncias. Os fatores que podem afetar a precisão de suas observações também são medidos. Eles então usam esses dados para criar vetores, orientações, coordenadas, elevações, áreas, volumes, planos e mapas. As medições são freqüentemente divididas em componentes horizontais e verticais para simplificar o cálculo. GPS e medições astronômicas também precisam de medição de um componente de tempo.

Medição de distância [ editar ]

Uma mulher com uma mochila segurando um telêmetro a laser, um GPS portátil e um computador Tablet.
Exemplo de equipamento moderno de levantamento topográfico ( tecnologia Field-Map ): GPS , telêmetro a laser e computador de campo permitem levantamento topográfico e também cartografia (criação de mapa em tempo real) e coleta de dados de campo.

Antes dos dispositivos a laser EDM (Electronic Distance Measurement), as distâncias eram medidas usando uma variedade de meios. Isso incluía correntes com elos de comprimento conhecido, como uma corrente de Gunter , ou fitas métricas feitas de aço ou invar . Para medir distâncias horizontais, essas correntes ou fitas foram esticadas para reduzir a flacidez e a folga. A distância teve que ser ajustada para expansão de calor. Também seriam feitas tentativas de manter o nível do instrumento de medição. Ao medir um declive, o topógrafo pode ter que "quebrar" (quebrar a cadeia) a medição - usar um incremento menor que o comprimento total da cadeia. Carrinhos de bebê , ou rodas de medição, eram usados ​​para medir distâncias mais longas, mas não com um alto nível de precisão.Taqueometria é a ciência de medir distâncias medindo o ângulo entre duas extremidades de um objeto com um tamanho conhecido. Foi algumas vezes usado antes da invenção do EDM, onde o terreno acidentado tornava a medição da cadeia impraticável.

Medição do ângulo [ editar ]

Historicamente, os ângulos horizontais eram medidos usando uma bússola para fornecer um rumo magnético ou azimute. Posteriormente, discos riscados mais precisos melhoraram a resolução angular. A montagem de telescópios com retículos no topo do disco permitiu uma visão mais precisa (ver teodolito ). Níveis e círculos calibrados permitiram a medição dos ângulos verticais. Verniers permitia medições em uma fração de grau, como no trânsito da virada do século .

A mesa plana fornecia um método gráfico de registro e medição de ângulos, o que reduzia a quantidade de matemática necessária. Em 1829, Francis Ronalds inventou um instrumento refletor para registrar ângulos graficamente, modificando o octante . [14]

Ao observar a direção de cada vértice de uma figura, um topógrafo pode medir ao redor da figura. A observação final será entre os dois primeiros pontos observados, exceto com uma diferença de 180 °. Isso é chamado de fechamento . Se o primeiro e o último rolamentos forem diferentes, isso mostra o erro no levantamento, chamado de erro de fechamento angular . O agrimensor pode usar essas informações para comprovar que o trabalho atende aos padrões esperados.

Nivelamento [ editar ]

Uma mulher montando um nível óptico em um tripé.
O membro da equipe do Centro de Produtos e Serviços Oceanográficos Operacionais conduz o nivelamento da estação de maré em apoio ao Corpo de Engenheiros do Exército dos EUA em Richmond, Maine.

O método mais simples para medir a altura é com um altímetro  usando pressão de ar para encontrar a altura. Quando medições mais precisas são necessárias, meios como níveis precisos (também conhecidos como nivelamento diferencial) são usados. No nivelamento preciso, uma série de medições entre dois pontos são feitas usando um instrumento e uma haste de medição. As diferenças de altura entre as medições são adicionadas e subtraídas em uma série para obter a diferença líquida na elevação entre os dois pontos finais. Com o Sistema de Posicionamento Global (GPS), a elevação pode ser medida com receptores de satélite. Normalmente, o GPS é um pouco menos preciso do que o nivelamento preciso tradicional, mas pode ser semelhante em longas distâncias.

Ao usar um nível óptico, o ponto final pode estar fora da faixa efetiva do instrumento. Pode haver obstruções ou grandes mudanças de elevação entre os pontos finais. Nessas situações, configurações extras são necessárias. Virar é um termo usado para se referir a mover o nível para tirar uma foto de elevação de um local diferente. Para "virar" o nível, deve-se primeiro fazer uma leitura e registrar a elevação do ponto em que a barra está localizada. Enquanto a haste é mantida exatamente no mesmo local, o nível é movido para um novo local onde a haste ainda é visível. Uma leitura é feita a partir da nova localização do nível e a diferença de altura é usada para encontrar a nova elevação do canhão de nível, razão pela qual este método é conhecido como nivelamento diferencial. Isso é repetido até que a série de medições seja concluída. O nível deve ser horizontal para obter uma medição válida. Por causa disso, se a mira horizontal do instrumento for mais baixa do que a base da haste, o agrimensor não será capaz de ver a haste e obter uma leitura. A haste geralmente pode ser elevada a até 25 pés (7,6 m) de altura, permitindo que o nível seja definido muito mais alto do que a base da haste.

Determinando a posição [ editar ]

A principal forma de determinar a posição de alguém na superfície da Terra quando nenhuma posição conhecida está próxima é por meio de observações astronômicas. As observações do sol, da lua e das estrelas podem ser feitas usando técnicas de navegação. Uma vez que a posição do instrumento e o rumo para uma estrela são determinados, o rumo pode ser transferido para um ponto de referência na terra. O ponto pode então ser usado como base para outras observações. Posições astronômicas precisas em levantamentos eram difíceis de observar e calcular e, portanto, tendiam a ser uma base a partir da qual muitas outras medições eram feitas. Desde o advento do sistema GPS, as observações astronômicas são raras, pois o GPS permite que posições adequadas sejam determinadas sobre a maior parte da superfície da Terra.

Redes de referência [ editar ]

Um diagrama de marcadores de pesquisa ao longo de uma linha costeira.
Um levantamento usando medidas transversais e de deslocamento para registrar a localização da linha costeira mostrada em azul. Linhas pretas tracejadas são medidas transversais entre pontos de referência (círculos pretos). As linhas vermelhas são deslocamentos medidos em ângulos retos com as linhas transversais.

Poucas posições de pesquisa são derivadas dos primeiros princípios. Em vez disso, a maioria dos pontos de pesquisas são medidos em relação aos pontos medidos anteriormente. Isso forma uma rede de referência ou controle onde cada ponto pode ser usado por um agrimensor para determinar sua própria posição ao iniciar um novo levantamento.

Os pontos de pesquisa são geralmente marcados na superfície da Terra por objetos que variam de pequenos pregos cravados no solo a grandes faróis que podem ser vistos a longas distâncias. Os topógrafos podem configurar seus instrumentos nesta posição e medir os objetos próximos. Às vezes, uma característica alta e distinta, como uma torre ou antena de rádio, tem sua posição calculada como um ponto de referência em relação ao qual os ângulos podem ser medidos.

A triangulação é um método de localização horizontal preferido nos dias anteriores à medição de EDM e GPS. Ele pode determinar distâncias, elevações e direções entre objetos distantes. Desde os primeiros dias de levantamento, este foi o principal método para determinar as posições precisas de objetos paramapas topográficos de grandes áreas. Um topógrafo precisa primeiro saber a distância horizontal entre dois dos objetos, conhecida como linha de base . Então, as alturas, distâncias e posição angular de outros objetos podem ser derivadas, desde que sejam visíveis de um dos objetos originais. Trânsitos ou teodolitos de alta precisão foram usados ​​e as medidas dos ângulos foram repetidas para aumentar a precisão. Veja também Triangulação em três dimensões .

A compensação é um método alternativo para determinar a posição de objetos e costumava ser usada para medir características imprecisas, como margens de rios. O agrimensor marcaria e mediria duas posições conhecidas no solo aproximadamente paralelas ao recurso e marcaria uma linha de base entre elas. Em intervalos regulares, uma distância foi medida em ângulos retos da primeira linha ao recurso. As medições podem então ser plotadas em um plano ou mapa, e os pontos nas extremidades das linhas de deslocamento podem ser unidos para mostrar o recurso.

Traversing é um método comum de levantamento de áreas menores. O topógrafo começa a partir de uma marca de referência antiga ou posição conhecida e coloca uma rede de marcas de referência cobrindo a área de levantamento. Eles então medem os rumos e as distâncias entre as marcas de referência e os recursos de destino. A maioria das travessias forma um padrão de loop ou link entre duas marcas de referência anteriores para que o topógrafo possa verificar suas medições.

Sistemas de coordenadas Datum e [ editar ]

Muitos levantamentos não calculam posições na superfície da terra, mas medem as posições relativas dos objetos. No entanto, muitas vezes os itens pesquisados ​​precisam ser comparados com dados externos, como linhas de limite ou objetos de pesquisas anteriores. A maneira mais antiga de descrever uma posição é por meio da latitude e longitude e, geralmente, da altura acima do nível do mar. À medida que a profissão de agrimensor cresceu, ela criou sistemas de coordenadas cartesianas para simplificar a matemática para pesquisas em pequenas partes da Terra. Os sistemas de coordenadas mais simples assumem que a Terra é plana e mede a partir de um ponto arbitrário, conhecido como 'datum' (forma singular de dados). O sistema de coordenadas permite fácil cálculo das distâncias e direções entre objetos em pequenas áreas. Grandes áreas se distorcem devido à curvatura da Terra.O norte é freqüentemente definido como o norte verdadeiro no datum.

Para regiões maiores, é necessário modelar a forma da Terra usando um elipsóide ou geóide. Muitos países criaram grades de coordenadas personalizadas para diminuir o erro em suas áreas do planeta.

Erros e precisão [ editar ]

Um princípio básico de levantamento é que nenhuma medição é perfeita e que sempre haverá uma pequena quantidade de erro. [15] Existem três classes de erros de pesquisa:

  • Erros grosseiros ou asneiras: Erros cometidos pelo agrimensor durante a pesquisa. Perturbar o instrumento, errar na mira de um alvo ou anotar uma medição errada são erros grosseiros. Um grande erro bruto pode reduzir a precisão a um nível inaceitável. Portanto, os topógrafos usam medições redundantes e verificações independentes para detectar esses erros no início da pesquisa.
  • Sistemático: Erros que seguem um padrão consistente. Os exemplos incluem efeitos da temperatura em uma corrente ou medição de EDM, ou um nível de bolha mal ajustado causando um instrumento inclinado ou poste de destino. Erros sistemáticos que têm efeitos conhecidos podem ser compensados ​​ou corrigidos.
  • Aleatório: erros aleatórios são pequenas flutuações inevitáveis. Eles são causados ​​por imperfeições no equipamento de medição, visão e condições. Eles podem ser minimizados por redundância de medição e evitando condições instáveis. Erros aleatórios tendem a se cancelar, mas verificações devem ser feitas para garantir que eles não se propaguem de uma medição para a próxima.

Os topógrafos evitam esses erros calibrando seus equipamentos, usando métodos consistentes e com um bom projeto de sua rede de referência. Medições repetidas podem ser calculadas e quaisquer medições discrepantes descartadas. Verificações independentes, como medir um ponto de dois ou mais locais ou usar dois métodos diferentes, são usadas e os erros podem ser detectados comparando os resultados de duas ou mais medições, utilizando assim redundância .

Uma vez que o agrimensor tenha calculado o nível dos erros em seu trabalho, ele é ajustado . Este é o processo de distribuição do erro entre todas as medições. Cada observação é ponderada de acordo com quanto do erro total é provável que tenha causado e parte desse erro é alocado a ela de forma proporcional. Os métodos mais comuns de ajuste são o método Bowditch , também conhecido como regra da bússola, e o método do princípio dos mínimos quadrados .

O topógrafo deve ser capaz de distinguir entre exatidão e precisão . Nos Estados Unidos, topógrafos e engenheiros civis usam unidades de pés em que um pé de levantamento se divide em décimos e centésimos. Muitas descrições de ações contendo distâncias são frequentemente expressas usando essas unidades (125,25 pés). No que diz respeito à precisão, os topógrafos costumam ser considerados como um padrão de um centésimo de pé; cerca de 1/8 de polegada. As tolerâncias de cálculo e mapeamento são muito menores, onde se deseja obter fechamentos quase perfeitos. Embora as tolerâncias variem de projeto para projeto, no campo e no dia a dia, o uso além de 30 centímetros costuma ser impraticável.

Tipos [ editar ]

Organizações locais ou órgãos reguladores classificam as especializações de agrimensura de diferentes maneiras. Os grupos amplos são:

  • Levantamento As-built : um levantamento que documenta a localização de elementos recentemente construídos de um projeto de construção. Pesquisas as-built são feitas para fins de registro, avaliação de conclusão e pagamento. Um levantamento executado também é conhecido como 'funciona como levantamento executado'. As pesquisas construídas são freqüentemente apresentadas em vermelho ou vermelho e colocadas sobre os planos existentes para comparação com as informações do projeto.
  • Levantamento cadastral ou limite : um levantamento que estabelece ou restabelece os limites de uma parcela usando uma descrição legal . Envolve a fixação ou restauração de monumentos ou marcadores nos cantos ou ao longo das linhas da parcela. Eles assumem a forma de barras de ferro, canos ou monumentos de concreto no solo, ou pregos fixados no concreto ou asfalto. O ALTA / ACSM Land Title Survey é um padrão proposto pela American Land Title Association e pelo American Congress on Surveying and Mapping . Ele incorpora elementos de levantamento de limites, levantamento de hipotecas e levantamento topográfico.
  • Levantamento de controle : levantamentos de controle estabelecer pontos de referência para o uso como posições de partida para pesquisas futuras. A maioria das outras formas de levantamento conterá elementos de levantamento de controle.
  • Levantamento de construção
  • Levantamento de deformação : um levantamento para determinar se uma estrutura ou objeto está mudando de forma ou se movendo. Primeiro, as posições dos pontos em um objeto são encontradas. Um período de tempo é permitido e as posições são então medidas novamente e calculadas. Em seguida, é feita uma comparação entre os dois conjuntos de posições.
  • Levantamento de controle dimensional : Este é um tipo de levantamento realizado em ou em uma superfície não nivelada. Comum na indústria de petróleo e gás para substituir tubos velhos ou danificados em uma base similar, a vantagem da pesquisa de controle dimensional é que o instrumento usado para conduzir a pesquisa não precisa ser nivelado. Isso é útil na indústria off-shore, pois nem todas as plataformas são fixas e, portanto, estão sujeitas a movimento.
  • Levantamento de engenharia: levantamentos topográficos, de layout e as-built associados ao projeto de engenharia. Freqüentemente, eles precisam de cálculos geodésicos além da prática normal de engenharia civil.
  • Pesquisa da fundação : uma pesquisa feita para coletar os dados posicionais em uma fundação que foi derramada e está curada. Isso é feito para garantir que a fundação foi construída no local e na elevação, autorizada na planta do terreno , planta do local ou planta de subdivisão .
  • Levantamento hidrográfico : levantamento realizado com o objetivo de mapear a orla e o leito de um corpo d'água. Usado para fins de navegação, engenharia ou gerenciamento de recursos.
  • Nivelamento : encontra a elevação de um determinado ponto ou estabelece um ponto em uma determinada elevação.
  • Levantamento LOMA : Levantamento para mudar a linha de inundação de base, removendo propriedade de uma área especial de risco de inundação SFHA .
  • Levantamento medido  : um levantamento predial para produzir plantas do edifício. essa pesquisa pode ser realizada antes das obras de renovação, para fins comerciais ou no final do processo de construção.
  • Levantamento de mineração : O levantamento de mineração inclui o direcionamento da escavação de poços e galerias de minas e o cálculo do volume de rocha. Ele usa técnicas especializadas devido às restrições para fazer o levantamento da geometria, como eixos verticais e passagens estreitas.
  • Pesquisa de hipotecas: uma pesquisa de hipotecas ou pesquisa física é uma pesquisa simples que delineia os limites do terreno e os locais dos edifícios. Ele verifica se há invasão , construindo restrições de recuo e mostra as zonas de inundação próximas. Em muitos lugares, uma pesquisa hipotecária é uma pré-condição para um empréstimo hipotecário.
  • Levantamento de controle fotográfico : Um levantamento que cria marcas de referência visíveis do ar para permitira retificação de fotografias aéreas .
  • Piquetagem, layout ou locação : um elemento de muitos outros levantamentos onde a posição calculada ou proposta de um objeto é marcada no solo. Isso pode ser temporário ou permanente. Este é um componente importante da engenharia e levantamento cadastral.
  • Levantamento estrutural : uma inspeção detalhada para relatar a condição física e a estabilidade estrutural de um edifício ou estrutura. Ele destaca qualquer trabalho necessário para mantê-lo em bom estado.
  • Subdivisão : Um levantamento de limite que divide uma propriedade em duas ou mais propriedades menores.
  • Levantamento topográfico : levantamento que mede a elevação dos pontos em um determinado terreno e os apresenta como curvas de nível em um terreno.
  • Condições existentes : semelhante a um levantamento topográfico, mas em vez disso concentra-se mais na localização específica dos principais recursos e estruturas como existem naquele momento dentro da área pesquisada, em vez de focar principalmente na elevação, muitas vezes usado junto com desenhos arquitetônicos e projetos para localizar ou colocar estruturas de construção.
  • Levantamento subaquático : um levantamento de um local, objeto ou área subaquático.

Avião e levantamento geodésico [ editar ]

Com base nas considerações e na verdadeira forma da Terra, o levantamento é amplamente classificado em dois tipos.

O levantamento de avião assume que a Terra é plana. A curvatura e a forma esferoidal da Terra são desprezadas. Neste tipo de levantamento, todos os triângulos formados pela união de linhas de levantamento são considerados triângulos planos. É empregado para pequenos trabalhos de levantamento onde os erros devidos ao formato da Terra são pequenos demais para fazer diferença. [16]

No levantamento geodésico, a curvatura da Terra é levada em consideração durante o cálculo de níveis, ângulos, direções e distâncias reduzidos. Este tipo de levantamento é geralmente empregado para grandes trabalhos de levantamento. As pesquisas de até 100 milhas quadradas (260 quilômetros quadrados) são tratadas como planas e além disso são tratadas como geodésicas. [17] No levantamento geodésico, as correções necessárias são aplicadas aos níveis reduzidos, rolamentos e outras observações. [18]

Profissão [ editar ]

Retrato da cabeça e ombros de Nain Singh Rawat.
O crítico cartógrafo Nain Singh Rawat (século 19) recebeu uma medalha de ouro da Royal Geographical Society em 1876, por seus esforços em explorar o Himalaia para os britânicos
Quatro mulheres posam com um teodolito, uma mesa plana e duas aduelas de nivelamento.
Uma equipe de topografia feminina em Idaho , 1918

Os princípios básicos da agrimensura mudaram pouco com o passar dos anos, mas as ferramentas usadas pelos agrimensores evoluíram. A engenharia, especialmente a civil, muitas vezes precisa de topógrafos.

Os topógrafos ajudam a determinar a localização de estradas, ferrovias, reservatórios, barragens, dutos , muros de contenção , pontes e edifícios. Eles estabelecem os limites das descrições jurídicas e divisões políticas. Eles também fornecem conselhos e dados para sistemas de informação geográfica (GIS) que registram características e limites da terra.

Os topógrafos devem ter um conhecimento profundo de álgebra , cálculo básico , geometria e trigonometria . Eles também devem conhecer as leis que tratam de pesquisas, imóveis e contratos.

A maioria das jurisdições reconhece três níveis diferentes de qualificação:

  1. Assistentes de pesquisa ou auxiliares de serviço geralmente são trabalhadores não qualificados que ajudam o agrimensor. Eles colocam refletores de alvo, encontram marcas de referência antigas e marcam pontos no solo. O termo 'chainman' deriva do uso anterior de cadeias de medição . Um assistente moveria a outra extremidade da corrente sob a direção do agrimensor.
  2. Os técnicos de pesquisa geralmente operam instrumentos de pesquisa, fazem pesquisas no campo, fazem cálculos de pesquisas ou elaboram planos. Um técnico geralmente não tem autoridade legal e não pode certificar seu trabalho. Nem todos os técnicos são qualificados, mas as qualificações no nível de certificado ou diploma estão disponíveis.
  3. Pesquisadores licenciados, registrados ou fretados geralmente possuem um diploma ou qualificação superior. Freqüentemente, eles precisam passar em exames adicionais para ingressar em uma associação profissional ou obter o status de certificado. Os topógrafos são responsáveis ​​pelo planejamento e gerenciamento dos levantamentos. Eles devem garantir que suas pesquisas, ou pesquisas realizadas sob sua supervisão, atendam aos padrões legais. Muitos diretores de empresas de agrimensura têm esse status.

Profissões relacionadas incluem cartógrafos , hidrógrafos , geodesistas , fotogrametristas e topógrafos , bem como engenheiros civis e engenheiros geomáticos .

Licenciamento [ editar ]

Os requisitos de licenciamento variam com a jurisdição e são geralmente consistentes dentro das fronteiras nacionais. Os pesquisadores em potencial geralmente precisam receber um diploma em agrimensura, seguido por um exame detalhado de seus conhecimentos da legislação e dos princípios agrários específicos da região em que desejam praticar, e passam por um período de treinamento no trabalho ou construção de portfólio antes de recebem uma licença para praticar. Os inspetores licenciados geralmente recebem um cargo nominal , que varia dependendo de onde eles se qualificaram. O sistema substituiu os sistemas de aprendizagem mais antigos.

Um agrimensor licenciado geralmente é obrigado a assinar e selar todos os planos. O estado dita o formato, mostrando seu nome e número de registro.

Em muitas jurisdições, os agrimensores devem marcar seu número de registro nos monumentos de levantamento ao definir os cantos dos limites. Os monumentos assumem a forma de barras de ferro com tampa, monumentos de concreto ou pregos com arruelas.

Instituições de levantamento [ editar ]

Grupo uniformizado posa com teodolitos, pautas de nível e octante.
Pesquisando alunos com seu professor na Universidade de Tecnologia de Helsinque no final do século 19

Os governos da maioria dos países regulamentam pelo menos algumas formas de levantamento topográfico. Suas agências de pesquisa estabelecem regulamentos e padrões. Precisão de controle de padrões, levantamento de credenciais, monumentação de limites e manutenção de redes geodésicas . Muitas nações delegam essa autoridade a entidades regionais ou estados / províncias. Os levantamentos cadastrais tendem a ser os mais regulamentados devido à permanência da obra. Os limites dos lotes estabelecidos por levantamentos cadastrais podem durar centenas de anos sem modificação.

A maioria das jurisdições também possui uma forma de instituição profissional que representa os agrimensores locais. Esses institutos geralmente endossam ou licenciam pesquisadores em potencial, bem como estabelecem e aplicam padrões éticos. A maior instituição é a International Federation of Surveyors (abreviatura de FIG, para francês: Fédération Internationale des Géomètres ). Eles representam a indústria de pesquisas em todo o mundo.

Construção de levantamento [ editar ]

A maioria dos países de língua inglesa considera a construção de uma profissão distinta. Eles têm suas próprias associações profissionais e requisitos de licenciamento. Um inspetor de edifícios pode fornecer conselhos técnicos de construção sobre edifícios existentes, novos edifícios, projeto, conformidade com regulamentos como planejamento e controle de construção. Um agrimensor normalmente atua em nome de seu cliente, garantindo que seus interesses permaneçam protegidos. A Royal Institution of Surveyors (RICS) é um órgão regulador mundialmente reconhecido para aqueles que trabalham em ambientes construídos. [19]

Levantamento cadastral [ editar ]

Uma das principais funções do agrimensor é determinar os limites da propriedade no terreno. O agrimensor deve determinar onde os proprietários de terras adjacentes desejam colocar a fronteira. O limite é estabelecido em documentos legais e planos preparados por advogados, engenheiros e agrimensores. O agrimensor então coloca monumentos nos cantos da nova fronteira. Eles também podem encontrar ou pesquisar novamente os cantos da propriedade monumentados por pesquisas anteriores.

Os agrimensores cadastrais são licenciados pelos governos. O ramo de levantamento cadastral do Bureau of Land Management (BLM) realiza a maioria dos levantamentos cadastrais nos Estados Unidos. [20] Eles consultam o Serviço Florestal , o Serviço de Parques Nacionais , o Corpo de Engenheiros do Exército , o Escritório de Assuntos Indígenas , o Serviço de Pesca e Vida Selvagem , o Escritório de Recuperação e outros. O BLM costumava ser conhecido como General Land Office (GLO).

Nos estados organizados pelo Sistema de Levantamento de Terras Públicas (PLSS), os agrimensores devem realizar levantamentos cadastrais BLM sob esse sistema.

Os topógrafos cadastrais geralmente precisam contornar as mudanças na terra que obliteram ou danificam os monumentos de fronteira. Quando isso acontecer, eles devem considerar evidências que não estão registradas na escritura de propriedade. Isso é conhecido como evidência extrínseca. [21]

Agrimensores notáveis [ editar ]

Três dos quatro presidentes dos EUA no Monte Rushmore eram agrimensores. George Washington , Thomas Jefferson e Abraham Lincoln pesquisaram territórios coloniais ou de fronteira antes de servirem ao cargo.

David T. Abercrombie praticada agrimensura antes de iniciar um outfitter loja de excursão bens. O negócio mais tarde se tornaria uma loja de roupas de estilo de vida Abercrombie & Fitch .

Percy Harrison Fawcett foi um agrimensor britânico que explorou as selvas da América do Sul tentando encontrar o Lost City of Z . Sua biografia e expedições foram contadas no livro The Lost City of Z e posteriormente adaptadas para a tela do cinema .

Inō Tadataka produziu o primeiro mapa do Japão usando técnicas modernas de levantamento a partir de 1800, aos 55 anos.

Veja também [ editar ]

Referências [ editar ]

  1. ^ "Definição" . fig.net . Retirado em 17 de fevereiro de 2016 .
  2. ^ Hong-Sen Yan & Marco Ceccarelli (2009), Simpósio Internacional sobre História de Máquinas e Mecanismos: Procedimentos de HMM 2008 , Springer , p. 107, ISBN 978-1-4020-9484-2
  3. ^ Johnson, Anthony, resolvendo Stonehenge: A chave nova para um enigma antigo . (Thames & Hudson, 2008) ISBN 978-0-500-05155-9 
  4. ^ Lewis, MJT (23 de abril de 2001). Instrumentos Topográficos da Grécia e de Roma . Cambridge University Press. ISBN 9780521792974. Retirado em 30 de agosto de 2012 .
  5. ^ Turner, Gerard L'E. Nineteenth Century Scientific Instruments , Sotheby Publications, 1983, ISBN 0-85667-170-3 
  6. ^ Sturman, Brian; Wright, Alan. "A História do Telurômetro" (PDF) . Federação Internacional de Pesquisadores . Retirado em 20 de julho de 2014 .
  7. ^ Cheves, Marc. "Geodímetro - o primeiro nome em EDM" . Arquivado do original em 10 de março de 2014 . Retirado em 20 de julho de 2014 .
  8. ^ Mahun, Jerry. "Medição Eletrônica de Distância" . Jerrymahun.com . Arquivado do original em 29 de julho de 2014 . Retirado em 20 de julho de 2014 .
  9. ^ Key, Henk; Lemmens, Mathias. "Estações Totais Robóticas" . GIM International . GIM International . Página visitada em 17 de outubro de 2020 .
  10. ^ "Cinemática em tempo real (RTK): Capítulo 5 - Resolvendo erros" . Hexágono . Hexágono . Retirado em 5 de setembro de 2021 .
  11. ^ Toni Schenk, Suyoung Seo, Beata Csatho: Estudo de precisão de dados de varredura a laser transportados pelo ar com fotogrametria , p. 118 Arquivado em 25 de março de 2009 na Wayback Machine
  12. ^ "Ver DigitalGlobe Imagery Solutions @ Geospatial Forum" . 4 de junho de 2010.
  13. ^ "CAD para Topografia" . Tutorgram . Tutorgram . Retirado em 9 de setembro de 2020 .
  14. ^ Ronalds, BF (2016). Sir Francis Ronalds: Pai do Telégrafo Elétrico . Londres: Imperial College Press. ISBN 978-1-78326-917-4.
  15. ^ Kahmen, Heribert; Faig, Wolfgang (1988). Topografia . Berlim: de Gruyter. p. 9. ISBN 3-11-008303-5. Retirado em 10 de agosto de 2014 .
  16. ^ BC Punmia (2005). Topografia por BC Punmia . p. 2. ISBN 9788170088530. Retirado em 9 de dezembro de 2014 .
  17. ^ NN Basak (2014). Topografia e nivelamento . p. 542. ISBN 9789332901537. Retirado em 28 de julho de 2016 .
  18. ^ BC Punmia (2005). Topografia por BC Punmia . p. 2. ISBN 9788170088530. Retirado em 9 de dezembro de 2014 .
  19. ^ "Construindo Surveyors London - ZFN Chartered Surveyors" . ZFN . Página visitada em 12 de março de 2021 .
  20. ^ Uma história do sistema de avaliação retangular por C. Albert Branco, 1983, Bar: Washington, CC: Departamento dos EU do Interior, Departamento da administração da terra: Para a venda por Supt. of Docs., USGPO,
  21. ^ Richards, D., & Hermansen, K. (1995). Uso de evidências extrínsecas para auxiliar na interpretação de atos. Journal of Surveying Engineering, (121), 178.

Outras leituras [ editar ]

  • Public Land Survey System Foundation (2009) Manual de instruções de topografia para o levantamento das terras públicas dos Estados Unidos . www.blmsurveymanual.org

Ligações externas [ editar ]