Estação Total e GPS/GNSS: Fundamentos e Medição de Distância

Medição Eletrônica de Distância (MED)

A Medição Eletrônica de Distância (MED) é obtida por meio de instrumentos que utilizam o comprimento de onda do espectro eletromagnético (como a Estação Total) ou através de sinais de satélite (GPS/GNSS).

Princípio da MED

O princípio baseia-se no cálculo do tempo que uma onda eletromagnética leva para percorrer uma distância (DH).

Estação Total

A Estação Total é um teodolito digital equipado com medidor eletrônico (distanciômetro), processador, memória, coletores de dados, programas e dispositivos de transferência de dados (estação-computador).

Especificações Técnicas (Exemplo: FOIF RTS 105 R5)

• Série: RTS 105 R5 (precisão angular 5”, medição de distância sem prisma, até 500 metros).
• Peso: 5,1 kg (incluindo baterias).
• Baterias: 3400 mAh Li-ion Recarregável, 7,4 V DC. Autonomia de 9 horas (medição de ângulos e distâncias). Tempo de carga = 4 horas (110/220V).
• Prumo Laser: Precisão (1 mm / 1,5 m). Tamanho do ponto laser/brilho ajustável. Comprimento da onda laser: 635 nm (nanômetros). Significado: 1,0 nm = 1×10⁻⁹ metro.
• Telescópio: Comprimento 156 mm, abertura da objetiva (diâmetro = 45 mm), ampliação 30x, foco mínimo = 1,0 m.

Medições da Estação Total

• Medida de Ângulo: Unidade (360º / 400 g, selecionável), leitura mínima = 1”, precisão 5”.
• Medida de Distância: Sem prisma (até 500 m), fita refletiva (até 800 m), prisma (até 3000 m).
• Precisão Linear: Sem prisma (3 mm, distâncias de 1 a 200 m; 5 mm, em distâncias > 200 m).
• Tempo de Medição: 1 a 1,5 s (com prisma); 1,5 s (fita refletiva); 1,5 a 5,0 s (sem prisma). Tentativas de no máximo 20 s.

Memória e Interface

• Memória: 128 MB, 60.000 pontos (total de 20 obras). Cartão SD opcional (incluso com cartão de 4,0 GB).
• Interface: USB (para descarregar dados no computador), Bluetooth (opcional).
• Teclado: Alfanumérico ou standard. A tecla Shift (SFT) é usada para alternar entre letras maiúsculas, minúsculas e números, e para escolher medição com prisma, sem prisma ou fita refletiva.

Precauções com o Instrumento

• Não colime a lente objetiva diretamente contra o sol.
• Não opere o instrumento em temperaturas muito baixas (< -20ºC) ou muito altas (> 50ºC – temperatura máxima de operação).
• Caso haja muita diferença de temperatura entre o local de trabalho e o local de exposição do equipamento, mantenha-o na caixa até que o mesmo se adeque à temperatura do ambiente.
• Recomenda-se o uso de guarda-sol para trabalhar em dias muito quentes.
• Verifique o nível de carga da bateria antes de iniciar os trabalhos de medição.
• Somente retire a bateria com o instrumento desligado, pois, estando ligado, é possível que todos os dados armazenados sejam apagados.
• O instrumento é resistente à água, porém não se recomenda o trabalho debaixo de chuva. Caso molhe, guarde o instrumento com o estojo aberto para evaporar a água.
• Para menor vibração e maior precisão, dê preferência em fixar o instrumento em tripé de madeira ao invés de tripé de alumínio.
• Caso o instrumento não seja usado por um longo tempo, remova a bateria. A bateria deve ser recarregada uma vez por mês.

Treinamento e Manuseio do Teclado

• POWER (botão vermelho): Liga e desliga o instrumento.
• ESC: Volta ao menu anterior.
• SHIFT (SFT): Alterna letras (maiúsculas e minúsculas) e números.
• BS: Nível eletrônico. Liga o prumo laser (F4). Apaga da direita para a esquerda.
• Space: Altera a altura do alvo (prisma) e a altura do instrumento (AI), pressionando F1 e confirmando com Enter (ENT).
• Func: Muda a página do menu principal (3 páginas).
• ©: Liga ou desliga a iluminação do display, diminui ou aumenta o contraste.
• CFG (F4): Altera a configuração.

Configurações do Menu Principal

Página 1

1. Condição de Medição: Coordenadas N, E, Z; resolução ângulo 1”, unidade mínima 1 mm.
2. Configuração do Instrumento: Desliga após 30 min.
3. Ajuste de Comunicação: Velocidade 9600 bytes/s.
4. Unidade: Temperatura (ºC ou ºF), pressão (mmHg, psi), ângulo (grau, grado ou gon, mil), distância (metro, ft).

Página 2

1. Data e Hora.
2. Tecla Função: Ajustar teclas, salvar teclas (definir usuários 1 e 2), retornar tecla.

Sistemas de Posicionamento Global (GPS/GNSS)

GPS (Global Positioning System)

O GPS foi desenvolvido pelas Forças Armadas e Marinha dos EUA (década de 1960) inicialmente para fins bélicos (Guerra Fria). A primeira versão foi o NavStar (após 25 anos de pesquisa). Foi liberado para uso civil em 1980.

• Constelação: 30 satélites (a 20.200 km de altitude).
• Órbita: Duas voltas por dia em torno da Terra.
• Visibilidade: Dos 30 satélites, até 13 são visíveis pelo usuário. Pelo menos 4 satélites são visíveis em qualquer ponto da Terra em 95% do tempo.

Receptores e Sistemas

• Receptor GPS: Recebe sinal apenas do sistema Navstar (EUA).
• Receptor GNSS (Global Navigation Satellite System): Recebe sinal da constelação Navstar (EUA) e do sistema Glonass (Rússia) ou ainda do sistema Galileo (União Europeia), obtendo melhor transmissão do sinal e maior precisão no receptor.

Sistema Glonass (Rússia)

• Constelação: 27 satélites (sendo 3 reservas).
• Órbita: 19.100 km de altitude. Orbitam em 3 círculos, equidistantes 120º entre si.
• Tempo de Circulação: 11 horas e 15 minutos para circular o planeta.

Segmentos dos Sistemas de Orientação por Satélites

1. Segmento Espacial: 30 satélites artificiais (24 operacionais e 6 sobressalentes). Até 13 satélites visíveis.
2. Segmento de Controle: 5 estações de monitoramento de dados (Havaí e Colorado Springs, Ilhas Ascensão, Diego Garcia e Kwajalein). Elas mantêm os satélites em funcionamento, calculam correções em relógios e monitoram a rota dos satélites.
3. Segmento do Usuário: Usuários que utilizam receptor com antena. Os receptores atuais apresentam acurácia de poucos metros a alguns milímetros. Também estão presentes em máquinas e implementos agrícolas.

Fontes de Erro no GPS/GNSS

A precisão de 3,0 m nas medidas de distância está sujeita às seguintes fontes de erros:

• No Satélite: Instabilidade na geração de sinal, instabilidade do satélite em sua órbita (posição na ionosfera).
• No Trajeto do Sinal até a Antena do Receptor: Refração ionosférica (por conter cargas de íons - elétrons) e na troposfera (nuvens), reflexões e bloqueio de sinal.
• No Receptor/Antena: Antena dentro de construção (sob telhado), sob vegetação alta (área de cerrado ou mata), atraso eletrônico, erro de centragem e calibração de bússola.

Processamento e Armazenamento de Dados

Semelhante a um celular, o receptor GPS/GNSS possui:

• Entrada de Dados: Recepção do satélite ou via interface USB.
• Processamento e Armazenamento: Possui processador, memória e executa um programa (software).
• Saída de Dados: Envio para o computador.

Procedimento para Baixar Dados

1. Conectar o cabo do GPS na porta USB do computador.
2. Ligar o GPS.
3. Abrir o software Garmin BaseCamp.
4. Acessar a opção Dispositivo > Receber de dispositivo.
5. Salvar arquivo no formato .gbd.

OBSERVAÇÃO: Para medição de área, apenas arquivos .dxf e .dwg são abertos no AutoCAD.

Formatos de Arquivos Salvos e Datum

Para salvar arquivos, acesse Menu Arquivo > Salvar Como, e especifique o Nome do Arquivo e o Tipo de Arquivo.

Datum (plural data, do latim dado): Em cartografia, refere-se ao modelo matemático teórico da representação da superfície da Terra ao nível do mar, utilizado pelos cartógrafos numa carta ou mapa.

Memorial Descritivo e Matrícula

O Memorial Descritivo é a descrição do perímetro (poligonal) de um imóvel rural ou urbano, incluindo sua localização, área, dimensões, divisas (confrontações) e caracterização do uso e ocupação do solo.

Todo imóvel (propriedade rural) possui um número de Matrícula registrado em Cartório de Registro de Imóveis:

• Matrícula: Descreve todo o histórico do imóvel – proprietários anteriores e atual, área, e se há alguma pendência (ITR, hipoteca, penhora).

Erros nas Medidas Indiretas de Distância

Erros na Utilização da Régua

• Pela distância entre o teodolito e a régua.
• Pela falta de capacidade de aproximação da luneta.
• Pelo meio ambiente (refração da luz, ventos, má iluminação).
• Pela falta de experiência do operador.

Erros na Leitura de Ângulos

• Verticalidade da baliza e da mira.
• Erro linear de centragem do teodolito.
• Erro de nivelamento do teodolito.

Fontes de Erro do Agrimensor

O agrimensor está sujeito a três principais fontes de erro:

• Ambientais: Variações das condições atmosféricas, como excesso de insolação, calor, ventos, neblina (má visibilidade). Exemplo: dilatação do comprimento de trenas com o aumento da temperatura.
• Instrumentais: Imperfeição na fabricação de equipamentos, calibração (medidas angulares, luneta), ajuste, manuseio inadequado.
• Pessoais: Causados por falhas humanas, como falta de atenção ao executar uma medição, cansaço, etc.