Descrição

A finalidade deste livro é fornecer uma introdução à geomática para levantamento de ambientes de modo a proporcionar maior interesse de estudantes das áreas: Agronomia, Arquitetura, Engenharia Ambiental e Sanitária, Engenharia Florestal, Engenharia Civíl, Engenharia Elétrica, Geologia, Zootecnia. Alguns capítulos podem ser utilizados como apoio a docentes, estudantes de graduação, estudantes de pós-graduação e técnicos que atuam nas disciplinas: Sensoriamento Remoto, Geoestatística, Geoprocessamento, Agricultura de Precisão, Geomática, Topografia Planimetria, Topografia Altimetria, Sistemas de Posicionamento por Satélites, GNSS, Cartografia, Ajustamento, LiDAR e RaDAR.

Capítulo 1 - Geomática aplicada em levantamentos: a profissão – 27
1.1. Introdução – 27
1.2. Histórico da topografia – 30
1.3. Levantamentos geodésicos e planos – 34
1.4. Importância do levantamento topográfico – 37
1.5. Levantamentos especializados – 38
1.6. Sistemas de informações geográficas – 39
1.7. A profissão – 42
1.8. Segurança em levantamentos – 44
1.9. Agências federais de levantamento e mapeamento – 45
1.10. Organizações profissionais e periódicos – 45
1.11. Topografia na internet – 46
1.12. Desafios futuros da Topografia – 47
1.13. Estudo dirigido – 49
1.14. Exercícios resolvidos – 49
1.15. Referências bibliográficas – 51

Capítulo 2 - Erros de medição em topografia – 53
2.1. Introdução – 53
2.2. Unidades de medida – 54
2.3. Medições diretas e indiretas – 56
2.4. Erros em medições – 57
2.5. Fontes de erros de medições – 57
2.6. Tipos de erro – 57
2.7. Acurácia, precisão e resolução – 58
2.8. Eliminação de enganos e de erros sistemáticos – 60
2.9. Probabilidade – 60
2.10. Valor mais provável – 60
2.11. Resíduos – 61
2.12. Ocorrência de erros aleatórios – 61
2.13. Leis gerais de probabilidade – 65
2.14. Medidas de precisão – 66
2.15. Interpretação do desvio padrão – 68
2.16. Erros de 50%, 90% e 95% – 68
2.17. Propagação do erro – 69
2.17.1. Erro de uma soma – 69
2.17.2. Erro de uma série – 70
2.17.3. Erro de um produto – 70
2.17.4. Erro de uma média – 71
2.18. Aquisição eletrônica de dados – 72
2.19. Exercícios resolvidos – 73
2.20. Referências bibliográficas – 80

Capítulo 3 - Medição direta de distâncias – 81
3.1. Introdução – 81
3.2. Medição de distâncias com trena – 82
3.2.1. Medição com trena em terrenos inclinados ou sobre vegetação – 84
3.2.2. Prolongamento de um alinhamento – 85
3.2.3. Traçado de perpendiculares – 86
3.2.4. Transposição de obstáculos – 87
3.2.4.1. Pontos extremos do alinhamento não intervisíveis – 87
3.2.4.2. Pontos extremos do alinhamento visíveis – 88
3.2.5. Localização de detalhes – 89
3.2.6. Medição de ângulos e levantamento planimétrico por meio de diastímetros – 90
3.2.7. Avaliação da área – 91
3.2.8. Correções de distâncias medidas com trena – 92
3.2.8.1. Calibração de trenas – 92
3.2.8.2. Variações de temperatura – 93
3.2.8.3. Correções de inclinação e de alinhamento horizontal – 93
3.2.8.4. Correções de tensão – 95
3.2.8.5. Correções de catenária – 96
3.2.9. Resumo dos erros causados por levantamento com trena – 96
3.3. Exercícios resolvidos – 97
3.4. Referências bibliográficas – 102

Capítulo 4 - Medição indireta de distâncias e nivelamento com instrumentos óticos mecânicos e eletrônicos – 103
4.1. Introdução – 103
4.2. Medição indireta com instrumentos óticos mecânicos – 103
4.2.1. Medição indireta em terrenos planos – 104
4.2.2. Medição indireta em terrenos inclinados – 105
4.2.3. Nivelamento estadimétrico – 107
4.2.4. Nivelamento trigonométrico – 109
4.2.5. Nivelamento geométrico simples – 112
4.2.6. Nivelamento geométrico composto – 116
4.2.7. Locação de pontos em nivelamento geométrico – 118
4.2.8. Erro de nivelamento geométrico – 119
4.3. Medição eletrônica de distâncias – 120
4.3.1. Propagação da energia eletromagnética – 121
4.3.2. Princípios de medição eletrônica de distância – 122
4.3.2.1. Método de pulso – 122
4.3.2.2. Método de diferença de fase – 123
4.3.3. Instrumentos eletro-óticos – 126
4.3.4. Instrumentos de estação total – 133
4.3.5. Medição eletrônica de distância sem refletores – 134
4.3.6. Cálculo de comprimentos horizontais a partir de distâncias inclinadas – 135
4.3.6.1. Correção de distância horizontal por diferença de elevação – 135
4.3.6.2. Correção de distância horizontal por ângulos verticais – 136
4.3.6.3. Nivelamento digital – 137
4.3.7. Erros em medição eletrônica de distância – 137
4.3.7.1. Erros humanos em medição eletrônica de distância – 138
4.3.7.2. Erros instrumentais em medição eletrônica de distância – 139
4.3.7.3. Erros naturais em medição eletrônica de distância – 141
4.4. Exercícios resolvidos – 144
4.5. Referências bibliográficas – 154

Capítulo 5 - Medição de ângulos, rumos e azimutes – 155
5.1. Introdução – 155
5.2. Unidades de medidas de ângulos – 156
5.3. Tipos de ângulos horizontais – 156
5.4. Direção de uma linha – 158
5.5. Azimutes – 159
5.6. Rumos – 161
5.7. Comparação de azimutes e rumos – 162
5.8. Cálculo de azimutes em poligonais – 162
5.9. Ângulos verticais – 163
5.10. Sistema de leitura angular de instrumentos óticos mecânicos – 164
5.11. Medição eletrônica de ângulos – 165
5.12. A bússola e o campo magnético da Terra – 168
5.13. Declinação magnética e convergência meridiana – 170
5.14. Fontes de variação temporal da declinação magnética – 170
5.15. Programas de computador para determinar a declinação magnética – 172
5.16. Atração local – 176
5.17. Enganos – 176
5.18. Exercícios resolvidos – 177
5.19. Referências bibliográficas – 182

Capítulo 6 - Poligonação e geometria de coordenadas em levantamentos – 185
6.1. Introdução – 185
6.2. Observação de ângulos e direções em poligonais – 188
6.2.1. Poligonais por ângulos internos – 188
6.2.2. Poligonais por ângulos externos – 188
6.2.3. Poligonais por ângulos de deflexão – 188
6.2.4. Poligonais por azimutes – 188
6.3. Observação de comprimento de poligonais – 189
6.4. Seleção de estações de poligonais – 189
6.5. Referênciamento de estações de poligonais – 190
6.6. Poligonação radial ou irradiação – 190
6.7. Cálculo de poligonais – 190
6.7.1. Balanceamento de ângulos – 191
6.7.2. Cálculo de azimutes ou rumos – 192
6.7.3. Cálculo de latitude e de longitude – 193
6.7.4. Condições de fechamento de latitude e de longitude – 194
6.7.5. Erro de fechamento linear e precisão relativa – 195
6.7.6. Ajustamento de poligonais – 195
6.7.6.1. Regra do compasso (Bowditch) – 196
6.7.7. Coordenadas retangulares – 196
6.7.8. Inversão de coordenadas – 197
6.7.9. Cálculo final de comprimentos e direções de poligonal – 198
6.8. Geometria de coordenadas no cálculo de poligonais – 198
6.8.1. Equações de coordenadas para linhas e círculos – 200
6.8.2. Distância perpendicular de um ponto até uma linha – 202
6.8.3. Interseção de duas linhas conhecendo as direções de ambas as linhas – 203
6.8.4. Interseção de uma linha com um círculo – 204
6.8.5. Interseção de dois círculos – 206
6.8.6. Resseção de três pontos – 208
6.8.7. Transformação de coordenada conformal bi-dimensional – 210
6.8.8. Problema de ponto inacessível – 213
6.8.9. Resseção de dois pontos tridimensionais – 214
6.9. Cálculo de área de poligonal – 216
6.10. Áreas extrapoligonais – 218
6.11. Fontes de erro em poligonação – 222
6.12. Enganos em poligonação e no cálculo de poligonais – 222
6.13. Exercícios resolvidos – 222
6.14. Referências bibliográficas – 238

Capítulo 7 - Sistemas de posicionamento global por satélites – 241
7.1. Introdução – 241
7.2. Sistema GPS – 244
7.3. O sinal GPS – 246
7.4. Sistemas de coordenadas de referência – 250
7.4.1. Sistemas de coordenadas de referência do satélite – 252
7.4.2. Sistema de coordenadas geocêntrico – 257
7.4.3. Sistema de coordenadas geodésico – 258
7.5. Fundamentos de posicionamento por satélite – 262
7.5.1. Correspondência de código – 263
7.5.2. Medidas de mudança de fase da portadora – 265
7.6. Erros em observações – 266
7.6.1. Viés do relógio – 266
7.6.2. Refração – 266
7.6.3. Outras fontes de erro – 268
7.6.4. Geometria de satélites observados – 271
7.6.5. “Antispoofing” e disponibilidade seletiva – 273
7.7. Outros sistemas de posicionamento por satélite – 274
7.7.1. O sistema GLONASS – 274
7.7.2. O sistema Galileo – 275
7.7.3. O sistema Compass – 276
7.8. O futuro – 276
7.9. Exercícios resolvidos – 277
7.10. Referências bibliográficas – 280

Capítulo 8 - Levantamento topográfico com GNSS – 281
8.1. Introdução – 281
8.2. Posicionamento diferencial – 281
8.3. Posicionamento cinemático – 284
8.4. Posicionamento relativo – 285
8.4.1. Diferença simples – 287
8.4.2. Diferença dupla – 287
8.4.3. Diferença tripla – 288
8.5. Procedimentos de campo em levantamentos por satélite – 289
8.5.1. Levantamento relativo estático – 289
8.5.2. Levantamento relativo estático rápido – 290
8.5.3. Levantamento pseudocinemático – 290
8.5.4. Levantamento cinemático – 291
8.6. Estações de referência – 291
8.7. Realização de levantamento estático – 296
8.7.1. Processamento e análise dos dados – 296
8.7.2. Especificações para levantamento estático – 298
8.7.3. Análise de medidas de linhas de base fixas em levantamento estático – 298
8.7.4. Análise de medidas de linhas de base repetidas em levantamento estático – 298
8.7.5. Análise de fechamento de poligonais em levantamento estático – 299
8.7.6. Ajustamento das linhas de base em levantamento estático – 299
8.7.7. Relatório do levantamento estático – 300
8.7.8. Fontes de erro em levantamento estático – 300
8.7.8.1. Erros instrumentais em levantamento estático – 300
8.7.8.2. Erros Naturais em levantamento estático – 300
8.7.8.3. Erros humanos em levantamento estático – 300
8.7.8.4. Enganos em levantamento estático – 300
8.8. Realização de levantamento cinemático – 301
8.8.1. Inicialização do levantamento cinemático – 301
8.8.2. Equipamentos utilizados em levantamento cinemático – 302
8.8.3. Métodos utilizados em levantamento cinemático – 303
8.8.4. Pós-processamento de dados de levantamento cinemático – 306
8.8.5. Comunicação em levantamento cinemático em tempo real – 308
8.8.6. Redes em tempo real – 308
8.8.7. Controle de máquina – 309
8.8.8. Fontes de erros em levantamento cinemático – 310
8.8.8.1. Enganos – 310
8.9. Exercícios avaliativos – 310
8.10. Referências bibliográficas – 313

Capítulo 9 - Ajustamento por mínimos quadrados – 315
9.1. Introdução – 315
9.2. Fundamentos do método de mínimos quadrados – 316
9.3. Ajustamento por mínimos quadrados pelo método de equação de observação – 317
9.4. Métodos matriciais em ajustamento por mínimos quadrados – 317
9.5. Equações matriciais para calcular a precisão de variáveis ajustadas – 318
9.6. Ajustamento de circuitos de nivelamentos por mínimos quadrados – 319
9.7. Propagação de erros – 320
9.8. Ajustamento de vetores de linha de base GNSS por mínimos quadrados – 320
9.9. Ajustamento de levantamento plano horizontal por mínimos quadrados – 323
9.9.1. Linearização de equações não lineares – 324
9.9.2. Equação de observação de distância – 326
9.9.3. Equação de observação de azimute – 327
9.9.4. Equação de observação de ângulo – 328
9.10. Erro de elipse – 329
9.11. Outras medidas de precisão para estações horizontais – 330
9.12. Exemplo de cálculo de poligonal com programa de computador – 332
9.12.1. Pré-ajustamento – 333
9.12.2. Sequência de cálculo do teste qui-quadrado da forma quadrática do erro de fechamento – 335
9.12.3. Ajustamento das observações – 338
9.12.3.1. Equações de observação de distância – 339
9.12.3.2. Equação de observação de Azimute – 341
9.12.3.3. Equação de observação de ângulo – 342
9.12.3.4. Representação matricial das equações de observação – 344
9.12.4. Qualidade dos ajustamentos – 367
9.12.4.1. Detecção de “Outlier” e localização de erros grosseiros – 367
9.12.4.1.1. Teste “Data Snooping” – 368
9.12.4.2. Elipses de erro – 369
9.13. Exercícios resolvidos – 378
9.14. Referências bibliográficas – 391

Capítulo 10 - Levantamento topográfico com LiDAR – 393
10.1. Introdução – 393
10.2. Princípios do escaneamento laser – 394
10.2.1. Alcance laser – 399
10.2.1.1. Método de tempo do pulso – 399
10.2.1.2. Método de comparação de fase – 404
10.2.2. Perfil laser – 408
10.2.3. Mecanismo de escaneamento laser – 409
10.3. Escaneamento laser terrestre – 410
10.3.1. Escaneamento laser terrestre estático – 410
10.3.2. Escaneamento laser terrestre dinâmico – 414
10.4. Escaneamento laser aéreo e orbital – 416
10.4.1. Perfilador laser aéreo – 416
10.4.2. Perfilador laser orbital – 418
10.4.3. Escaneamento laser aéreo – 419
10.5. Medição, calibração e produto final de LiDAR – 420
10.5.1. Transmissor laser – 424
10.5.2. Receptor – 425
10.5.3. Ótica – 426
10.5.4. Avaliação do sinal – 427
10.5.5. Dispositivos de escaneamento – 431
10.5.5.1. Dispositivos de escaneamento com reflexão – 432
10.5.5.2. Tecnologia de escaneamento com fibra ótica – 433
10.5.6. Unidade de controle e amostragem de dados – 435
10.5.7. Sistema de posicionamento e orientação – 436
10.5.8. Sincronização – 437
10.5.9. Registro e calibração – 438
10.5.9.1. Registro – 439
10.5.9.2. Calibração – 442
10.5.10. Do planejamento de voo ao produto final – 444
10.5.10.1. Planejamento de voo – 444
10.5.10.2. Instalação do equipamento embarcado na aeronave – 449
10.5.10.3. Levantamento – 449
10.5.10.4. Processamento sequencial e calibração – 450
10.5.10.5. Geração do modelo de elevação digital – 450
10.6. Aplicações do LiDAR em silvicultura de precisão – 451
10.7. Exercícios resolvidos – 455
10.8. Referências bibliográficas – 456

Capítulo 11 - Levantamento de controle e reduções geodésicas – 459
11.1. Introdução – 459
11.2. Geoide e elipsoide – 460
11.3. O polo terrestre convencional – 464
11.4. Posição geodésica e raio de curvatura elipsoidal – 465
11.5. Ondulação geoidal e deflexão da vertical – 467
11.6. Redes de referência – 469
11.6.1. Córrego Alegre – 469
11.6.2. Astro Datum Chuá – 470
11.6.3. Datum Sul Americano de 1969 (SAD69) – 471
11.6.4. Sistema de Referência Geocêntrico para as Américas (SIRGAS) – 473
11.6.5. Transformação de coordenadas entre diferentes redes de referência (datums) – 475
11.7. Padrões de acurácia e especificações para levantamentos de controle – 480
11.8. O sistema de referência espacial – 481
11.9. Hierarquia de rede de controle horizontal – 481
11.10. Hierarquia de rede de controle vertical – 482
11.11. Descrição dos pontos de controle – 482
11.12. Procedimentos de campo para controle horizontal tradicional – 483
11.12.1. Triangulação – 484
11.12.2. Poligonal precisa – 485
11.12.3. Trilateração – 487
11.12.4. Redes combinadas – 488
11.13. Procedimentos de campo para levantamentos de controle vertical – 488
11.14. Reduções de observações de campo para valores geodésicos – 491
11.14.1. Redução de observações de distância por meio de elevações – 491
11.14.2. Redução de observações de distância por meio de ângulos verticais – 493
11.14.3. Redução de direções e ângulos – 495
11.14.4. Nivelamento e altitudes ortométricas – 496
11.15. Cálculos de posição geodésica – 499
11.15.1. Problema geodésico direto – 499
11.15.2. Problema geodésico inverso – 501
11.16. Sistema de coordenadas geodésica local – 502
11.17. Cálculos de coordenadas tridimensionais – 503
11.18. Exercícios resolvidos – 506
11.19. Referências bibliográficas – 513

Capítulo 12 - Projeções cartográficas e sistema de coordenadas planas – 515
12.1. Introdução – 515
12.2. Representação cartográfica – 516
12.3. As projeções cartográficas – 517
12.4. Classificação das projeções cartográficas – 518
12.4.1. Classificação quanto ao método – 518
12.4.2. Classificação quanto às deformações – 518
12.4.3. Classificação quanto à localização do ponto de vista – 518
12.4.4. Classificação quanto ao tipo de superfície de projeção – 518
12.4.5. Classificação quanto à posição da superfície de projeção – 519
12.4.6. Classificação quanto à situação da superfície de projeção – 519
12.5. As projeções cartográficas esféricas – 519
12.6. Projeções cartográficas planas – 520
12.7. Projeção conformal cônica de Lambert – 526
12.8. Projeção transversa de Mercator – 527
12.9. A projeção Universal Transversa de Mercator – 528
12.10. Coordenadas planas em relação a um datum de referência – 531
12.11. Cálculos de coordenadas geodésicas no sistema conformal cônica de Lambert – 532
12.11.1. Constantes de zonas – 532
12.11.2. O problema direto – 534
12.11.3. O problema inverso – 534
12.12. Cálculos de coordenadas geodésicas no sistema transversa de Mercator – 535
12.12.1. Constantes de zonas – 535
12.12.2. O problema direto – 536
12.12.3. O problema inverso – 537
12.13. Cálculos de coordenadas geodésicas no sistema Universal Transversa de Mercator (UTM) – 539
12.13.1. O problema direto – 539
12.13.2. O problema inverso – 541
12.13.3. Convergência meridiana a partir de coordenadas geodésicas – 542
12.13.4. Convergência meridiana a partir de coordenadas da grade – 543
12.13.5. Fator de escala a partir de coordenadas geodésicas – 543
12.13.6. Fator de escala a partir de coordenadas da grade – 544
12.14. Reduções de distâncias e ângulos para grades de sistemas de coordenadas planas – 544
12.14.1. Redução de distâncias de grade – 545
12.14.2. Redução de azimutes e ângulos – 547
12.15. Cálculos de coordenadas planas de estações de poligonais – 551
12.16. Levantamentos de uma zona a outra – 552
12.17. Cálculos de projeções cartográficas em programas de computador – 552
12.18. Medições em cartas topográficas impressas – 553
12.19. Exercícios resolvidos – 554
12.20. Referências bibliográficas – 561

Capítulo 13 - Geoestatística aplicada ao levantamento topográfico – 563
13.1. Introdução – 563
13.2. Seleção de dados apropriados – 564
13.3. Interpolação manual – 564
13.4. Interpolação automatizada – 564
13.4.1. Triangulação – 564
13.4.2. Inverso da distância – 566
13.4.3. Krigagem – 567
13.4.3.1. Semivariância e o semivariograma – 568
13.4.3.2. Interpolação por krigagem – 570
13.5. Critério para selecionar o método de interpolação – 573
13.6. Limitações de métodos de interpolação automatizados – 573
13.7. Simbolização – 573
13.8. Aplicações de geoestatística em levantamento topográfico – 574
13.9. Exercícios resolvidos – 576
13.10. Referências bibliográficas – 580

Capítulo 14 - Levantamento topográfico com RaDAR – 581
14.1. Introdução – 581
14.2. História do sensoriamento remoto por micro-ondas ativas (RADAR) – 582
14.3. Componentes do sistema ativo de micro-ondas – 583
14.4. Geometria de imagens de RaDAR – 586
14.4.1. Determinação de alcance inclinado e alcance de terreno – 586
14.4.2. Determinação da resolução do alcance – 587
14.4.3. Determinação da resolução de azimute – 588
14.4.4. Efeitos de variação do relevo no RaDAR – 589
14.5. Sistemas de RaDAR de abertura sintética – 590
14.6. Equação de RaDAR – 592
14.7. Efeitos ambientais no RaDAR – 594
14.7.1. Características da rugosidade superficial – 594
14.7.2. Características elétricas e a relação com o teor de umidade – 595
14.7.3. Resposta da vegetação à energia de micro-ondas – 596
14.7.4. Resposta da água à energia de micro-ondas – 598
14.7.5. Resposta da estrutura urbana à energia de micro-ondas – 598
14.8. Interferometria de RADAR – 598
14.9. Sensoriamento remoto por micro-ondas passivas – 603
14.10. Exercícios resolvidos – 604
13.11. Referências bibliográficas – 606

Capítulo 15 - Geomática na agricultura de precisão – 607
15.1. Introdução – 607
15.2. Informação – 607
15.3. Tecnologia – 608
15.3.1. Sistemas de posicionamento por satélite em agricultura de precisão – 609
15.3.2. Superelevação nas curvas – 613
15.3.3. Controle de insumos em taxa variável – 616
15.3.3.1. Semeadura em taxa variável – 620
15.3.3.2. Controle de organismos praga em taxa variável – 621
15.3.3.2.1. Sistemas de controle baseados em fluxo – 622
15.3.3.2.2. Sistemas de injeção química direta – 622
15.3.3.2.3. Sistemas de injeção química com controle de fluxo – 623
15.3.3.2.4. Sistemas de controle em bico pulverizador modulado – 624
15.3.3.3. Controle com sistema baseado em sensor – 626
15.3.4. Monitoramento de produtividade – 626
15.3.5. Determinação da condutividade elétrica do solo – 632
15.4. Apoio à decisão (Manejo) – 635
15.5. Exercícios resolvidos – 636
15.6. Referências bibliográficas – 638

GLOSSÁRIO – 639

Autores: Marcelo de Carvalho Alves e Fábio Moreira da Silva
Ano: 2016
Número de Páginas: 650
Tamanho: 20,5 x 27 cm
Editora: Ufla
Acabamento: Brochura
ISBN: 978-85-8127-047-0