Nivelamento geométrico - Universidade Federal do Paraná

Transcrição

UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ
SETOR DE CIÊNCIAS DA TERRA
DEPARTAMENTO DE GEOMÁTICA
Nivelamento geométrico
DR. CARLOS AURÉLIO NADAL
PROFESSOR TITULAR
Universidade Federal do Paraná
Tipos de Nivelamento:
1. GEOMÉTRICO: mais preciso dos métodos de nivelamento
realizado através de visadas horizontais utilizando como
instrumentos: níveis topográficos e miras verticais graduadas.
2. TRIGONOMÉTRICO: realizado através de Teodolitos e
Estações totais com visadas com qualquer inclinação. Mais
rápido que o Geométrico, menos preciso.
3. BAROMÉTRICO: Baseia-se na relação existente entre a
pressão atmosférica e a altitude. Tem pouca precisão. Há
necessidade de se efetuar correções devido à
Maré
Barométrica. Dispensa visibilidade entre os pontos a nivelar.
Utiliza aneróides para a determinação da pressão atmosférica
no campo.
. Carlos Aurélio Nadal
Altitude ortométrica: distância vertical medida desde o geóide
até o ponto no terreno
NMM = nível médio dos mares coincide aproximadamente
com o geóide (equipotencial do campo da gravidade).
Cota ou altura: distância vertical de um plano qualquer ao
ponto do terreno
DATUM VERTICAL BRASILEIRO
O Datum vertical do Brasil é o nível médio das
águas do mar observadas no marégrafo de
Imbituba-SC
Estabeleceu-se no Brasil uma rede de nivelamento
geométrico de precisão formada por RNs (referência
de nível).
Nas cartas aparece a altitude ortométrica (relativa
ao geóide)
Marégrafo de Imbituba-SC
Vista do Pier do Porto
Porta de acesso
RN - 01
REDE ALTIMÉTRICA BRASILEIRA REGIÃO SUL
ONDULAÇÃO GEOIDAL N
N = ALTITUDE GEOMÉTRICA – ALTITUDE ORTOMÉTRICA
Modelo geoidal: MAPGEO2010
http://www.ibge.gov.br/home/geociencias/geodesia/modelo_geoidal.shtm
Referência de nível (RN)
A altitude é fornecida para o topo da chapa de metal da
RN
Modelo de RNs implantada em Redes de Nivelamento
Conselho Nacional de
Geografia (CNG)- 1940
COPEL – Salto Caxias
Nivelamento do terreno com mangueira
Parede 1
Parede 2
A
Superfície de nível
Mangueira com água
A
NIVELAMENTO GEOMÉTRICO
MÉTODOS DE NIVELAMENTO GEOMÉTRICO
VISADAS IGUAIS
VISADAS EXTREMAS
VISADAS RECÍPROCAS
VISADAS EQUIDISTANTES
VISADAS IGUAIS
PROCESSO MAIS EMPREGADO
LEITURAS FEITAS SOBRE DUAS MIRAS IGUALMENTE
AFASTADAS DO NÍVEL COLOCADAS SOBRE OS
PONTOS DOS QUAIS
SE DESEJA DEFINIR A
DIFERENÇA DE ALTITUDE OU COTA
Lance de nivelamento
mira
mira
nível
eixo óptico
Leitura
de
Leitura
de
Vante
Ré
h
A
N
h = Ré - Vante = R – V
R>V → h>0 → aclive
R<V → h<0 → declive
B
|dré – dvante| < 2m
dré + dvante < 60m
N1
d1
d1
Ré
vante
d
d
2
RN1
d2
d2
N2
POSIÇÃO DO NIVEL E MIRAS EM PLANTA
|dré – dvante| < 2m
dré + dvante < 60m
N1
d
VISADAS IGUAIS
Ré
RN1
d
vante
2
POSIÇÃO DO NIVEL E MIRAS EM PLANTA
PRINCIPIO DO NIVEL TOPOGRÁFICO
horizontal
nível
Eixo
óptico
PRINCI
luneta
ocular
objetiva
BASE
CALANTES
Detalhe interno do nível NI003
Instrumentos utilizados no nivelamento geométrico
Nível automático
MIRA – são réguas graduadas que são colocadas
verticalmente nos pontos a nivelar, nas quais se
mede a intersecção da linha horizontal traçado
pelo nível. Sua menor célula gráfica é o cm; são
numeradas de dm em dm, sendo que os metros
são indicados por pontos ou números romanos.
Um nível de cantoneira ou um nível de bolha
junto à mesma facilita sua verticalidade. Podem
ser extensíveis ou dobráveis.
Obs: sempre se lê 4 dígitos : metro, decímetro,
centímetro e milímetro
MIRAS
Nível de cantoneira
Desnível = 3,661 - 2,248 = 1,413m
Ré
Superior
Médio
Inferior
Fs = 3,711
Fm =3,661
Fi = 3,611
Fs = 2,300
Fm=2,248
Fi = 2,200
Mira de código de barras
Monitoramento de UHE
Maua
Lance de nivelamento
sapata
mira
‘
ERROS NO NIVELAMENTO GEOMÉTRICO
Vertical de A
Vertical
de B
CE = erro de curvatura
CD = erro de refração
C
D
Sup. Eqüipotencial
E
B
Superfície
física
A
Sup. Eqüipotencial
Geóide
Erro de colimação vertical do nível 
mira
Vertical de A

visual perpendicular
a vertical de A
superfície
física
distância nível-mira
MÉTODOS DE NIVELAMENTO GEOMÉTRICO POR
VISADAS IGUAIS
ÚNICO LANCE
HAB = fmA- fmB = R-V
Note que o importante é onde são colocadas as miras
NIVELAMENTO GEOMÉTRICO POR VISADAS IGUAIS
ELIMINA ERROS
CURVATURA
REFRAÇÃO
COLIMAÇÃO
NIVELAMENTO GEOMÉTRICO COMPOSTO
(VARIOS LANCES)
H02 = fm0- fm1+ f´m1- f´m2 =R - V
REDE ABERTA DE NIVELAMENTO
NIVELAMENTO E CONTRA NIVELAMENTO
NIVELAMENTO
P3
RN1
P2
CONTRANIVELAMENTO
HRN1-P2 +  HP2-RN1= e1
HP2-P3 +  HP3-P2= e2
e= ERRO DE FECHAMENTO
REDES E LINHAS DE NIVELAMENTO GEOMÉTRICO POR
VISADAS IGUAIS
RN2
a3
a2
a1
RN1
NIVELAMENTO
REDE FECHADA DE NIVELAMENTO
NIVELAMENTO
P2
RN1
P3
P4
P5
HRN1-P2 + HP2-P3 + HP3-P4 + HP4-P5 + HP5-RN1 = e
e= ERRO DE FECHAMENTO
REDE ENQUADRADA DE NIVELAMENTO
NIVELAMENTO
RN2
RN1
P2
HRN1-P2 + HP2-RN2 – (HRN2 – HRN1) = e
e=ERRO DE FECHAMENTO
FONTES DE ERROS NOS NIVELAMENTOS
NÍVEL ------------------ erro de colimação
MIRAS ----------------- erro de graduação
(gravação)
erro de não verticalidade
colocação sobre o ponto
OBSERVADOR -------- Leitura/Calagem
EXTERNOS ------------Refração
reverberação
Mira código de barras
PRECISÕES E TOLERÂNCIAS NOS NIVELAMENTOS
NBR13133-Execução de levantamento topográfico
Os níveis são classificados segundo desvio-padrão
de 1 km de duplo nivelamento, conforme Tabela 2.
5.4 As referências de nível do apoio topográfico
altimétrico, sempre que possível, devem estar
vinculadas às referências do nível do apoio
geodésico de alta precisão, de precisão ou de fins
topográficos. A vinculação deve-se dar por
intermédio de nivelamento geométrico duplo
(nivelamento e contranivelamento), desde a
referência de nível de apoio geodésico até uma
das referências de nível do apoio topográfico.
5.17 As referências de nível, espaçadas de acordo
com o terreno, área a ser levantada e condições
peculiares da finalidade do levantamento, devem ser
implantadas por meio de nivelamento geométrico
duplo - nivelamento e contranivelamento - em
horários distintos, em princípio, a partir de
referências de nível do SGB. São recomendados
cuidados usuais, a fim de serem evitadas a ocorrência
e a propagação de erros sistemáticos, muito comuns
nas operações de nivelamento geométrico, devendo
para tanto ser consultados os manuais dos
fabricantes dos níveis.
5.17.1 Os comprimentos das visadas de ré e de vante
devem ser aproximadamente iguais e de, no máximo,
80 m, sendo ideal o comprimento de 60 m, de modo
a compensar os efeitos da curvatura terrestre e da
refração atmosférica, além de melhorar a exatidão do
levantamento por facilitar a leitura da mira.
5.17.2 Para evitar os efeitos do fenômeno de
reverberação, as visadas devem situar-se acima de 50
cm do solo.
5.17.3 As miras devem ser posicionadas aos pares,
com alternância a vante e a ré, de modo que a mira
posicionada no ponto de partida (lida a ré) seja
posicionada, em seguida, no ponto de chegada (lida a
vante), sendo conveniente que o número de lances
seja par.
5.17.4 As miras, devidamente verticalizadas, devem
ser apoiadas sobre chapas ou pinos e, no
caminhamento, sobre sapatas, mas nunca diretamente
sobre o solo.
Tolerâncias para o nivelamento geométrico
Classe IN Nivelamento geométrico a ser executado com
nível classe 3, utilizando miras dobráveis,
centimétricas, devidamente aferidas, providas de níveis
esféricos, leitura a ré e vante dos três fios, visadas
eqüidistantes com diferença máxima de 2 m, ida e volta
em horários distintos e com Ponto de Segurança (PS) a
cada km, no máximo.
Extensão < 10km
Lance máximo = 80m
Lance mínimo = 15m
Tolerancia = 12mmk (distância nivelada em quilometros)
Classe IIN - Nivelamento geométrico a ser executado
com nível classe 2, utilizando miras dobráveis,
centimétricas, devidamente aferidas, providas de
prumo esférico, leitura do fio médio, ida e volta ou
circuito fechado, com Ponto de Segurança (PS) a cada
dois km, no máximo.
Extensão < 10km
Lance máximo = 80m
Lance mínimo = 15m
Tolerancia = 20mmk (distância nivelada em
quilometros)
APLICAÇÃO DE NIVELAMENTO GEOMÉTRICO
637
636
633
634
na= 631,485m
635
LINIMETRO OU RÉGUAS LINIMÉTRICAS DA UHE MAUA
NIVELAMENTO GEOMÉTRICO (POLIGONAL FECHADA)
estação
Distância
ré
Fios
estadimétricos
ré
vante
0=pp
1,256
1,025
1
Distância
ré
vante
2,536
2,308
1,141
2,422
3,505
3,203
2,565
2,236
1,625
1,321
3,354
1,473
2,452
2,134
2,401
2,293
3
0,987
0,875
1,268
1,167
0,931
1,218
4
2,306
1,984
2,405
2,101
2,145
2,253
5
1,985
1,758
2,292
2,058
1,872
2,175
2
0=pp
vante
Fio nivelador
R-V
R-V
cota
corrigida
(m)
500,000
estação
0=pp
lance
distância fios estadimétricos distância
ré
ré
vante
vante
0=pp->1
1,256
2,536
23,1
1,025
2,308
22,8
1->2
1
tolerância
-1,282
-1,283 500,000
3,354
1,473
1,881
1,880 498,717
32,9
2,565
2,236
2,452
2,134
31,8
2,401
2,293
0,108
0,106 500,597
11,2
0,987
0,875
1,268
1,167
10,1
0,931
1,218
-0,287
-0,288 500,703
32,2
2,306
1,984
2,405
2,101
30,4
2,145
2,253
-0,108
-0,110 500,415
22,7
1,985
1,758
2,292
2,058
23,4
1,872
2,175
-0,304
-0,305 500,305
0=pp
soma
2,422
30,4
5->0=pp
5
1,141
30,2
4->5
4
cota
1,625
1,321
3->4
3
desnível desnível
R-V
corrigido
3,505
3,203
2->3
2
fio nivelador
ré
vante
152,3
10,976338 mm
148,9
erro
correção
0,009
-0,002
0 500,000
NIVELAMENTO GEOMÉTRICO
(TRANSPORTE DE ALTITUDE)
estação
Distância
ré
0=pp
1
1
0=PP
Fios
estadimétricos
ré
vante
1,257
1,025
2,537
2,308
1,689
1,275
3,565
3,145
1,828
1,483
2,575
2,269
Distância
vante
Fio nivelador
ré
vante
R-V
R-V
cota
corrigida
(m)
900,000
1,141
2,423
3,355
1,482
3,709
3,349
1,656
3,530
1,280
1,004
2,422
1,142
NIVELAMENTO GEOMÉTRICO (transporte de altitude)
visada
distância
ré
fios
estadimétricos
desnivel
vante
R-V
acumulado
vante
23,2
1,257
1,025
2,537
2,308
22,9
1,141
2,423
-1,282
42
3,565
3,145
1,689
1,275
41,4
3,355
1,482
1,873
34,5
1,828
1,483
3,7095
3,3495
36
1,656
3,530
-1,874
30,6
2,575
2,269
1,28
1,004
27,6
2,422
1,142
1,280
-0,594
erro
-0,002
tolerancia
4,3
1->2
2->1
1->0=pp
65,15
63,95
ré
desnível
vante
0=pp->1
ré
fio
nivelador
distância
0,592
Caderneta de Campo de Nivelamento Geométrico por visadas iguais
Ponto visado
Distância ré
Leituras
estadimétricas
Fio nivelador
desnível
A transportar
Média das
Distâncias R e V
Diferença dos somatórios
das leituras R e V
Anotações gerais sobre o levantamento
Linha
Ida = nivelamento
volta-=contranivelamento
Nivel= número do instrumento
Miras= número da mira
Operador = nome
Registrador ou anotador
Porta mira (R)
Porta mira (V)
Data do levantamento
Hora do inicio
Hora do término
Tempo: condições climáticas
Observações (horário de verão)
Descrição da RN utilizada
Croqui do levantamento

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