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TOPOGRAFIA
Prof. Dr. Daniel Caetano
2017 - 1
ALTIMETRIA: CÁLCULO DE COTAS
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Objetivos
• O que é uma cota
• Como se determina uma cota
• Nivelamento geométrico simples
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Material de Estudo
Material Acesso ao Material
Apresentação http://www.caetano.eng.br/ (Topografia – Aula 4)
Material Didático Topografia – Parte 2 – Págs 86-121
Biblioteca Topografia v.1 (Borges)
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COTA E ALTITUDE
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O que é cota?
• Cota: altura com relação a uma referência fixa – Para as cotas, a referência é um plano horizontal
Plano de Referência
h1
h2
h3
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O que é cota?
• Referência usual: nível do mar – Cota → altitude
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Como medir altitude?
• Em geral estamos longe do mar...
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Cotas Relativas
• Cotas relativa a um ponto arbitrário – Definimos um valor arbitrário para ele
Plano de Referência: RN 0m
h2
h3
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Cotas Relativas para Altitude
• Podemos fazer a conversão... – Se soubermos o valor real da altitude de um dos pontos
0m
h2
h3
768m
Plano de Referência: RN
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768m
Cotas Relativas para Altitude
• Podemos fazer a conversão... – Se soubermos o valor da altitude de um dos pontos (RN)
h2
h3
768m
h2alt = 768 + h2 h3alt = 768 + h3
Plano de Referência: RN
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MEDINDO COTAS E DIFERENÇAS DE COTA
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Medição de Cota
• Como as cotas são relativas... – Sempre temos uma referência!
• Elas são determinadas medindo diferenças
RN: 100m
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Medição de Cota
• Como as cotas são relativas... – Sempre temos uma referência!
• Elas são determinadas medindo diferenças
RN: 100m
Plano Horizontal
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Medição de Cota
• Como as cotas são relativas... – Sempre temos uma referência!
• Elas são determinadas medindo diferenças
RN: 100m
Plano Horizontal
E em terrenos pouco acidentados?
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Medição de Cota
• Como as cotas são relativas... – Sempre temos uma referência!
• Elas são determinadas medindo diferenças
RN: 100m
Plano Horizontal
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Medição de Cota
• Como as cotas são relativas... – Sempre temos uma referência!
• Elas são determinadas medindo diferenças
Plano Horizontal
RN: 100m
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Medição de Cota
• Como as cotas são relativas... – Sempre temos uma referência!
• Elas são determinadas medindo diferenças
Plano Horizontal
Diferença de Cota 5 – 2 = 3
RN: 100m
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Medição de Cota
• Como as cotas são relativas... – Sempre temos uma referência!
• Elas são determinadas medindo diferenças
Plano Horizontal
Diferença de Cota 5 – 2 = 3
100m + 3m = 103m
RN: 100m
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Medição de Cota
• Como as cotas são relativas... – Sempre temos uma referência!
• Elas são determinadas medindo diferenças
Plano Horizontal
Diferença de Cota 5 – 2 = 3
100m + 3m = 103m
RN: 100m
Mas como ter certeza de que estamos medindo
na horizontal?
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APARELHOS DE MEDIDA
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Aparelhos de Medida
• Antes de mais nada... – Precisamos conhecer os instrumentos!
• Para levantamentos mais expeditos... – Nível laser
– Metro de bambu
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Altimetria Expedita
A
B
0,8m 0,4m
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Aparelhos de Medida
• Para levantamentos mais expeditos... (alt) – Mangueira de nível
– 2 Metros de bambu
– 2 Prumos de centro
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Altimetria Expedita (alt)
A
B
0,8m 0,4m
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Altimetria Expedita
• Limitações – Pequenos desníveis (~2m)
– Mangueira: Pequenas distâncias (~10m)
• Vantagens – Precisão relativa
– Equipamentos simples
– Fácil de realizar
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Altimetria em Campo
• Para medir com precisão em campo...
• Precisamos de um nível óptico (ou teodolito) – E de miras (ou réguas)!
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Altimetria em Campo
• O princípio da medida é o mesmo – Mangueira de nível → Nível
– Metro de bambu → Mira
• É possível usar prumos – Garantir a posição vertical da régua
– Tripés e nível de cantoneira
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Altimetria em Campo
A
B
1,875m 0,145m
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Como Ler a Mira
• A mira é projetada para ser lida à distância
1m 2m 3m
5 cm
Início do Decímetro
I – 1,000m II – 2,000m III – 3,000m
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Como Ler a Mira
• A mira é projetada para ser lida à distância
1m 2m 3m
5 cm
Início do Decímetro
I – 1,000m II – 2,000m III – 3,000m
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Como Ler a Mira
• Outro tipo de mira:
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EXERCÍCIOS RESOLVIDOS
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1. As seguintes cotas foram medidas, com o referencial de nível admitido na cota 200,00m:
Quais seriam as cotas se, mais adiante, se verificasse que o RN está, na realidade, a 745m?
Exercícios Resolvidos
Estação Cota (m)
RN 200,00
1 215,30
2 217,95
3 192,10
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As seguintes cotas foram medidas, com o referencial de nível admitido na cota 200,00m:
PASSO 1: Determinação da diferença
ΔV = RNreal - RNsuposto
ΔV = 745 – 200 = 545
PASSO 2: Soma-se a diferença a todas as cotas
Exercícios Resolvidos
Estação Cota (m)
RN 200,00
1 215,30
2 217,95
3 192,10
Estação Cota (m)
RN 745,00
1 760,30
2 762,95
3 737,10
Quais seriam as cotas se, mais adiante, se verificasse que o RN está, na realidade, a 745m?
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2. Quais os valores lidos nas réguas abaixo:
Exercícios Resolvidos
A
B
C
D
E
F
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2. Quais os valores lidos nas réguas abaixo:
Exercícios Resolvidos
A
B
C
D
E
F
A: 1,381
B: 1,410
C: 1,295
D: 0,902
E: 0,955
E: 1,045
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LIDANDO COM ERROS SISTEMÁTICOS
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Fontes de Erros Sistemáticos • Há duas grandes fontes de erros sistemáticos
– Curvatura da Terra
– Refração da luz no ar
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Corrigindo os Erros Sistemáticos
• Considerando – Terra esférica
– Lei de Biot
• Chega-se à seguinte correção:
CR = 0,00007 . S2
• Ou, tradicionalmente:
CR = 70 . S2
Tudo em km!
S: km CR: mm
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Evitando os Erros Sistemáticos
• Em campo: podemos evitar o efeito
• Nível exatamente no meio dos dois pontos
Essa forma corrige bem para distância A-AP-B não maior
que 70m
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EVITANDO ERROS GROSSEIROS
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Evitando Erros Grosseiros
• Tenha a certeza de que o nível está nivelado!
• Confira uma medida que ficar muito diferente
• Calibre o equipamento com frequência
• Evite distâncias maior que 70m
• Nunca meça entre distância maior que 100m
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Evitando Erros Grosseiros
• A distância não é a medida em linha entre os pontos extremos!
R V
AP
Distância R-V na diferença de cota: 70m!
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PAUSA PARA O CAFÉ!
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LIDANDO COM ERROS ACIDENTAIS
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Lidando com Erros Acidentais
• A melhor forma de “corrigir” erros acidentais – Aqueles que são inevitáveis
– Inerentes às medidas
• É por meio da média
• Repete-se várias vezes a mesma medida – Leitura por pessoas diferentes
– Com equipamento em posição ligeiramente diferente
– Girando a lente (corrige efeitos de inclinação do aparelho)
• Ao final, tira-se a média dos valores lidos
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Lidando com Erros Acidentais
• É possível determinar o erro da média
• Se há xi < M – 2,5.eq
• ou xi > M + 2,5.eq
– Eliminá-los e refazer a média e o erro quadrático
𝑣𝑖 = 𝑥𝑖 −𝑀 𝑒𝑞 = 𝑣𝑖
2
𝑛 − 1
𝑒𝑚 =𝑒𝑞
𝑛 𝑥 = 𝑀 ± 𝑒𝑚
𝑀 = 𝑥𝑖𝑛
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EXERCÍCIO RESOLVIDO
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Exercício Resolvido
• Calcule o valor provável com essas medidas:
• 37, 35, 24, 39, 29
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Exercício Resolvido
• Calcule o valor provável com essas medidas:
• 37, 35, 24, 39, 29
• Solução:
• M = 37+35+24+39+29 / 5 = 32,8
• Vis = 4,2; 2,2; -8,8; 6,2; -3,8
• Soma Vis2 = 152,8
• eq = (152,8/4)0,5 = 6,18
• 2,5. eq = 15,5
• em = eq/(n)0,5 = 6,18 / 2.236 = 2,76
𝒙 = 𝟑𝟐, 𝟖 ± 𝟐, 𝟖
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PLANILHAS DE MEDIDA
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Planilhas para Levantamento Simples
• O topógrafo usa muitas planilhas (ainda?)
• Para a altimetria simples, a planilha é simples
• O levantamento simples pressupõe – Um ponto base (Aparelho)
– Muitos pontos de medida (Rés/Vantes)
AP
1
2 3
4
5 6
7
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Planilhas para Levantamento Simples
Ré/Vante R (Ré) Vante Diferença
1 / 2
2 / 3
3 / 4
4 / 5
5 / 6
6 / 7
7 / 8
8 / 9
9 / 10
10 / 11
11 / 12
...
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Planilhas para Levantamento Simples
Ré/Vante R (Ré) Vante Diferença
1 / 2 1,82 0,70
2 / 3
3 / 4
4 / 5
5 / 6
6 / 7
7 / 8
8 / 9
9 / 10
10 / 11
11 / 12
...
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Planilhas para Levantamento Simples
Ré/Vante R (Ré) Vante Diferença
1 / 2 1,82 0,70 1,12
2 / 3 0,70 0,30
3 / 4
4 / 5
5 / 6
6 / 7
7 / 8
8 / 9
9 / 10
10 / 11
11 / 12
...
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Planilhas para Levantamento Simples
Ré/Vante R (Ré) Vante Diferença
1 / 2 1,82 0,70 1,12
2 / 3 0,70 0,30 0,40
3 / 4 0,3 1,72
4 / 5
5 / 6
6 / 7
7 / 8
8 / 9
9 / 10
10 / 11
11 / 12
...
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Planilhas para Levantamento Simples
Ré/Vante R (Ré) Vante Diferença
1 / 2 1,82 0,70 1,12
2 / 3 0,70 0,30 0,40
3 / 4 0,3 1,72 -1,42
4 / 5 1,72 1,50
5 / 6
6 / 7
7 / 8
8 / 9
9 / 10
10 / 11
11 / 12
...
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Planilhas para Levantamento Simples
Ré/Vante R (Ré) Vante Diferença
1 / 2 1,82 0,70 1,12
2 / 3 0,70 0,30 0,40
3 / 4 0,3 1,72 -1,42
4 / 5 1,72 1,50 0,22
5 / 6
6 / 7
7 / 8
8 / 9
9 / 10
10 / 11
11 / 12
...
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CONCLUSÕES
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Resumo • Altitudes são medidas por diferenças de cota
• O cálculo é simples, mas há fontes de erro
• Atenção com os erros acidentais e grosseiros
• Posicione o equipamento sempre no “centro”
– Evite pontos distantes mais que 35m do aparelho
• Instrumentos: variam em precisão/ praticidade
• E quando tem algo entre o aparelho e o ponto?
• E quando a área é muito grande?
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PERGUNTAS?
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EXERCÍCIOS
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Atividade – 1/3 (Quartetos/Entrega Individual)
• Escolha algum elemento da sala de aula – Lousa, carteira, cadeira/mesa do professor etc.
• Escolha um método de medida – Meça 8 vezes a altura do elemento (2x cada aluno)
– Alterne entre os membros do grupo para cada media
• Calcule o erro da média
• Indique o valor mais provável da medida
Média ± Erro da Média
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Atividade – 2/3 (Quartetos/Entrega Individual)
• A planilha abaixo se refere ao diagrama:
1 2 3 4 5
A
Ré/Vante Ré Vante Diferença
1 / 2 2,754 1,534
2 / 3 2,664 1,268
3 / 4 2,567 1,012
4 / 5 1,002 2,752
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Atividade – 3/3 (Individual)
• Questão a ser respondida (teste)