Técnica RTK/GSM no método Rede NTRIP

Vamos aprender um pouco sobre o método de posicionamento através da técnica RTK/GSM. Neste artigo, trataremos do método Rede NTRIP, serviço originado na Alemanha em 2003 devido ao alto custo para liberação de frequências de rádio para uso civil, o que tornava a técnica RTK/UHF impraticável
   O método Rede NTRIP (Network Transport of RTCM via Internet Protocol) refere-se a um serviço de adequação da transmissão de dados GPS/GNSS na internete é gerenciado por um conjunto de softwares que convertem o protocolo RTCM em um IP para a linguagem de internet. Um dos softwares utilizados é o NTRIP Caster que écapaz de gerenciar as ERA (Estações de Referência Ativa) e os controles de acessos, onde cada usuário deverá entrar com dados de usuário e senha válidos. Outro software utilizado é o NTRIP Server que possibilita o envio do protocolo RTCM da ERA ao servidor NTRIP Caster. Por fim, utiliza-se um software NTRIP Client (software instalado na coletora do receptor GNSS Móvel) para receber o protocolo RTCM por meio de um IP através da conversão das correções de fase da portadora para o posicionamento. Abaixo, tem-se uma figura que simplifica o método Rede NTRIP: 

Figura 1: Esquematização do método Rede NTRIP.

  Ao acessar um Servidor NTRIP Caster, este enviará ao usuário uma lista de ERA que faz parte da rede, chamada de Source Table. Nesta tabela,o usuário poderá selecionar uma das ERA disponíveis, chamada de Mount Point. Ao escolher uma das ERA, o Servidor NTRIP Caster disponibilizará as correções calculadas para a base selecionada permitindo, assim, a correção da posição no receptor GNSS Móvel.
  No Brasil, o IBGE (Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística) foi o pioneiro na disponibilização de dados de correções por uma Rede NTRIP. O servidor NTRIP Caster do IBGE pode ser acessado pelo endereço de IP 186.228.51.52 e opera na porta 2101, esta reservada para transmissão das correções diferenciais obtidas pelo NTRIP Client. O acesso é gratuito, porém é necessário um cadastro prévio no site do IBGE e o usuário poderá escolher até três bases. Ao acessar de qualquer navegador o endereço http://186.228.51.52:2101, é possível visualizar as informações sobre as estações. Para mais informações, acessar o site do IBGE através do link http://www.ibge.gov.br/home/geociencias/geodesia/rbmc/ntrip/.

  Atualmente, o servidor NTRIP Caster do IBGE recebe dados de 28 estações localizadas nas principais capitais dos estados brasileiros. Abaixo, segue um mapa com a posição de cada estação da rede NTRIP do IBGE:

Figura 2: Localização das estações da Rede NTRIP RBMC-IP.

 

Vale ressaltar que a utilização do serviço em Rede NTRIP é recomendada para uma distância máxima de 70 km da base, visando minimizar os erros no posicionamento e também diminuir o tempo para a primeira fixação. Portanto, a conexão a uma ERA de uma Rede NTRIP é feita de forma direta, o usuário deve estar atento à distância de linha de base, pois à medida que se aumenta a distância, maior será o erro esperado no posicionamento, bem como maior será o tempo para se alcançar a solução fixa.

Na prática, a configuração do receptor GNSS Móvel, para acesso a uma base de uma Rede NTRIP, é realizada configurando o IP e porta de acesso desejada introduzindo os dados de usuário e senha para validação do acesso. Nas imagens abaixo, são apresentadas algumas telas de configuração para acesso com o software de coleta Fast Survey:

Figura 3: Configuração do Receptor GNSS Móvel.

   A partir destas configurações, a conexão será estabelecida e permitirá ao receptor GNSS Móvel obter as correções através de uma porta serial padrão. Desta forma, obtêm-se as posições corrigidas, alcançando-se solução fixa e qualidade no posicionamento RTK.

Figura 4: Solução Obtida após conexão com uma Base no método Rede NTRIP.

 

A Evolução dos Métodos de Levantamentos Topográficos

A evolução dos métodos de posicionamento vêm ao encontro das necessidades de campo do agrimensor, de modo a torná-lo um profissional mais versátil e eficiente. Como já dito no artigo "Como trabalhar com RTK em Rede no Brasil", existe a possibilidade de trabalhar no método relativo na técnica RTK em Rede, durante um levantamento ou locação, é mais produtiva e vantajosa quando comparada com outros métodos de levantamento.

Imagem 1: Evolução dos métodos de Posicionamento no Brasil.

Conforme depoimentos de usuários e estudos de caso de alguns alunos de renomadas universidades, verifica-se que, ao utilizar técnica RTK em Rede, a produção em campo é comprovadamente maior em relação à estação total ou RTK/UHF. 

A fim de verificar e entender as vantagens desta técnica, compararemos tanto o desempenho em campo como também os custos gerados para manutenção da equipe durante a execução de uma mesma tarefa. 

Seguindo a linha de evolução dos métodos de posicionamento no Brasil, analisaremos,através da tabela e dos gráficos abaixo, o desempenho das três técnicas de levantamento/implantação simultaneamente.

 

Tabela 1: Comparação dos custos de uma equipe em campo em relação à metodologia de trabalho escolhida (Valores de Referência podem variar conforme capacitação profissional e região onde será prestado o serviço).

Gráfico 1: Custo Mensal e Produtividade/Dia de cada técnica de posicionamento ao realizar levantamentos.

Gráfico 2: Custo Mensal e Produtividade/Dia de cada técnica de posicionamento ao realizar a locação de Pontos.

Os gráficos e tabelas acima comprovam a vantagem financeira do sistema RTK em Rede sobre as demais técnicas. Como analisado no gráfico, uma equipe de topografia, composta por um operador e mais dois auxiliares em campo, é capaz de levantar cerca de 800 pontos ou implantar até 120 pontos por dia. Já quando utilizamos um conjunto RTK, é possível realizar o levantamento de até 2400 pontos por dia ou implantar cerca de 240 neste mesmo período. 

Outra vantagem da técnica, se comparada com a técnica RTK/UHF, é a tecnologia de conexão GSM de transmissão do RTK em Rede. Com isto, não haverá obstruções para a transmissão da mensagem de correção.

Por conta disto, aplicações práticas em campo para o RTK em Rede são as mais variadas. Seguem, abaixo, alguns exemplos destas aplicações no ramo da agrimensura/cartografia.

Imagem 1: Ambientes urbanos e rurais.

Imagem 2: Obras de terraplanagem, drenagem, esgoto e etc.

Imagem 3:  Obras fundações de edifícios, estacas, blocos e etc.

Imagem 4: Locação de platôs e taludes.

Imagem 5: Projetos de "as built".

Portanto, fica evidente que há muitos benefícios no uso de um equipamento capaz de utilizar a tecnologia de correção denominada RTK em Rede, resultando numa produção de campo maior e em um custo operacional menor , bem como no contorno de problemas existentes às tecnologias precedentes.

COMO FAZER O LEVANTAMENTO DE PONTOS INACESSÍVEIS COM RTK E TRENA ELETRÔNICA

Este documento tem como intuito detalhar a metodologia de levantamento de pontos inacessíveis, através da utilização do Receptor GNSS utilizando a técnica RTK e a trena eletrônica disto D5/D8 da Leica. Pontos Inacessíveis são vértices localizados em áreas como matas ciliares e florestas densas que possuem um alto nível de obstrução do sinal dos satélites (Multicaminhamento) impedindo o posicionamento por GPS/GNSS. No Levantamento urbano estes vértices podem ser considerados quinas de feições tais como: muro, parede de edificações ou qualquer obstáculo, que, devido às características físicas das antenas dos receptores GPS/GNSS, impede a coleta do ponto no local exato (figura).

Este fato dificulta bastante a utilização de receptores GPS/GNSS no mapeamento cadastral, em especial no cadastro urbano. A ferramenta que será apresentada neste arquivo mostra um método que permite o levantamento destes pontos, finalizando assim, este problema enfrentado por profissionais que utilizam da tecnologia GPS/GNSS em seus trabalhos e projetos. 
O procedimento será realizado a partir do software de coleta de campo FAST Survey.

- Equipamentos Utilizados
Para a determinação das coordenadas dos pontos Inacessíveis serão utilizados os seguintes equipamentos e software:

 Disto Leica
O disto será utilizado na determinação da distancia do ponto de referência até o vértice inacessível que se pretende determinar.

Receptor GNSS L1/L2 ProMark500/800
O Receptor GNSS ProMark500/800 será utilizado no levantamento das coordenadas dos pontos de referência utilizadas para determinação dos pontos inacessíveis.

Software FAST Survey
O software FAST Survey possui uma ferramenta que possibilita realizar a união das informações do Receptor GNSS (coordenadas) e disto D5/D8 (distância) e a partir do método de armazenamento de ponto por OFFSET aplicando a técnica de intersecção ele calcula e determina a coordenada do ponto Inacessível.

- Preparando a interface entre FAST Survey e Disto D8
Primeiramente é necessário realizar a interface entre os equipamentos e software que serão utilizados no levantamento do ponto Inacessível.

Configurando Obra
Após ligar o coletor de dados, deve-se clicar no ícone do software FAST Survey para abrir o aplicativo. Feito isso, define uma nova obra através da opção “Selec. Novo/Exist. Trabalho”.

Será aberta a janela “Arquivo de Coordenadas” deve-se então definir o nome do trabalho. Para tal tarefa basta clicar na lacuna nome, será apresentada a janela, “Introduza Dados”, contendo o alfabeto. Daí é só digitar o nome do trabalho, e clicar no ícone  para finalizar a abertura do trabalho/obra.

Na seqüência será aberta a janela “Config. Tarefa” deve-se então configurar o sistema de coordenadas que se pretende utilizar no projeto através da opção “Sistema”, para finalizar as configurações clique no ícone . Logo na seqüência será apresentada a janela de conexão do Bluetooth (Conectar com Instrumento).

Estabelecendo a conexão entre FAST Survey e Disto D8
A última interface que deve ser realizada é a conexão do software FAST Survey com o Disto D8, este procedimento é realizado primeiramente no Windows através das definições de Bluetooth.

A conexão do disto D8 com o software FAST Survey é finalizada através da ferramenta da  e escolhendo a opção Laser e definindo os dados da porta e tipo de dispositivo.

Iniciando o Trabalho
Depois de realizar todas as configurações iniciais Em seguida, deve-se clicar no menu  e escolher a opção  . Esta ferramenta serve para a coleta de pontos. Para iniciar o levantamento dos pontos inacessíveis basta clicar nesta opção, será mostrada a janela de coleta de ponto, então, deve-se acessar a ferramenta  (Offset), conforme as figuras apresentadas na seqüência:
A ferramenta Offset possui três métodos para a determinação do vértice inacessível. Neste trabalho, será abordada a técnica por intersecção devido a alta precisão envolvida na determinação da coordenada. Para acessar esta opção, clique em método e escolha opção Intersectar, conforme a figura abaixo.
No método de determinação de ponto inacessível por intersecção, a posição deste é calculada a partir de duas coordenadas de referência (obtidas por GPS/GNSS) e duas distâncias calculadas entre as referências e o ponto a se determinar (Disto/Trena). O esquema abaixo ilustra como é realizada a determinação do vértice.

Para demonstrar este método utilizaremos a simulação de um levantamento cadastral de edificações, ou seja, quina de um muro que delimita a construção de um imóvel, o qual precisa ser determinado a área, figura ilustra a feição que será levantada.

Conforme mostrado na figura 3 para determinação do ponto inacessível é necessário que este seja visado de duas posições diferentes informando suas coordenadas e distâncias entre estas e o ponto a determinar.

Para tanto é necessário montar o receptor GNSS e conectar a trena no bastão e manter ambos nivelados, após isso pelo software FAST Survey, deve ser acessado a opção de Offset e escolher a técnica por intersecção, na seqüência através das figuras são mostrados todos os procedimento necessário para a determinação dos vértices inacessíveis.

Estacionando na primeira referência deve-se fazer a leitura das coordenadas obtidas automaticamente do ponto1 através do GPS, clicando no ícone  . Com o disto afixado e nivelado ao bastão do GPS, faz-se a leitura da distância clicando em  e, enviando através da tecla do  Disto D8, o valor Dist1 é preenchido a partir desta leitura. Para usuários que não possuem o Disto D8, a informação de distância pode ser inserida manualmente.

O próximo passo consiste na medição de outra referência e distancia desta até o ponto a determinar. Para isso, deve-se realizar o mesmo procedimento anterior, ou seja, estacionando sobre a segunda referência, deve-se clicar em  , para o software buscar as coordenadas do receptor e em seguida realizar a leitura da distância com o disto D8, e enviar via Bluetooth ao software FAST Survey para que seja inserida esta na lacuna Dist2.

Ao final do processo clicando em  serão mostradas as coordenadas calculadas para o vértice inacessível, caso o profissional esteja utilizando um disto D8, que permite o cálculo de desnível, é possível ainda inseri-lo na lacuna  para que esta seja utilizada no cálculo da altitude do vértice inacessível. Caso não esteja com uma trena que permita tal cálculo, a altitude atribuída será a da referencia 2.
Nota-se na figura acima que software FAST Survey informa em Resultado duas opções A e B, ou seja, é gerada a intersecção para os dois lados possíveis e calculados os pontos de intersecção para ambos os casos (conforme figura).

No entanto, deve-se sempre seguir a seguinte regra: quando o meu primeiro ponto usado como referência estiver à esquerda (conforme a figura acima) do segundo ponto utilizado como referência, ou seja, do alinhamento formado, conforme a figura na seqüência:

O resultado A calculado para o ponto inacessível será o que esta a direita do alinhamento, caso o ponto inacessível esteja à esquerda do alinhamento o resultado que deve ser considerado é o derivado da opção B, conforme figura.

Deve ser considerado o resultado A, ao ponto a direita do alinhamento e o B ao ponto a esquerda do segmento de reta gerado, a figura abaixo ilustra o procedimento descrito.

Na seqüência é mostrada a figura mostrando os Dados resultante do exemplo citado neste documento.

USO DO DRONE NA MINERAÇÃO

Quanto tempo dura e qual o rendimento de um levantamento com VANT/Drone? Do voo aos produtos finais? Qual é a precisão do volume calculado a partir do modelo digital de terreno? Como esta técnica pode contribuir para a segurança dos inspetores? Os autores discutem estas e outras questões, enfocando as experiências adquiridas pela “Global Vision”, uma empresa com sede na África do Sul, que oferece serviços com Drone para locais de mineração na África do Sul e Namíbia.

A Global Vision desenvolveu seu próprio “Multi rotor” (Figura 1). O helicóptero tri-rotor pré-programável com seis hélices está equipado com um sistema de piloto automático DJI e uma câmera de 24 megapixels. Um GNSS embarcado que fornece estimativas das posições da imagem, que são transmitidos em tempo real através de um link de dados de 900mhz, um laptop em chão constitui a base em uma zona segura da mina (Figura 2). O Drone sobrevoa o local e captura milhares de imagens, o operador não requer habilidades especiais, o helicóptero é leve e decola automaticamente, captura imagens em um padrão de grade e volta ao seu ponto de partida com um pouso seguro. Se ocorrer qualquer problema, o Drone está programado para voar de volta ou aterrissar.

MINA DE “NOOITGEDACHT”

Os testes foram realizados e examinados através do levantamento de 66 hectares da mina de Nooitgedacht que fica 10 km da pequena cidade de Northam emLimpopo, África do Sul (Figura 3). Esta estreita mina de cromo a céu aberto está sendo explorada pela empresa Andru Mining. Durante o levantamento aéreo, 721 imagens foram capturadas com um GSD de 2,24 centímetros, uma sobreposição longitudinal de 80% e uma sobreposição lateral de 40%. Um computador desktop padrão demorou 160 minutos para extrair mais de 6,3 milhões de pontos homólogos, calcular os valores de suas características, sua localização subpixel e atribuir a cada ponto homólogo seus conjugados nas sobreposições (Processo chamado de Aerotriangulação). Este passo resultou em 2,4 milhões de pontos de coordenadas 3D. O “Erro médio quadrático” (RMSE) após a aerotriangulação foi de 0,16 pixels ou 0,4 centímetros. Para criar um Modelo Digital de Superfície (MDS) de alta densidade com 18 milhões de pontos, demorou cerca de 250 minutos de processamento. Estes pontos foram filtrados e interpolados para gerar automaticamente um MDS composto de 6 milhões de pontos com um GSD de 2,24 centímetros. A geração do ortomosaico combinando as imagens originais com o MDS levou cerca de 240 minutos (Figura 4). Estas saídas foram usadas ??para gerar relatórios sobre volume, planejamento e reabilitação de mina e outras informações valiosas para a mineração.

PRECISÃO DE AVALIAÇÃO

Para fins de georreferenciamento preciso, 7 pontos de controle foram medidos com receptores GNSS ao longo das fronteiras da área da Nooitgedacht. Cinco pontos de controle foram usados na aerotriangulação e dois foram usados para fins de verificação (Check-Point). Após a aerotriangulação, os resíduos dos 5 pontos de controle foram menor do que 1 cm, com um RMSE (Erro médio quadrático) de 0,83 centímetros . Comparação entre as coordenadas dos dois pontos de verificação com aqueles calculados a partir das imagens revelou um RMSE de 4,8 centímetros na altitude e 2,5 cm de planimetria. Isso é menos do que o dobro do GSD, demonstrando a robustez da aerotriangulação em câmeras de pequeno formato. Para avaliar a precisão do MDS, um conjunto de dados de terreno de 3.500 pontos de grade com espaçamento de 10m foi coletado por um receptor GNSS RTK em toda a mina de Nooitgedacht. A comparação das altitudes dos pontos individuais do “MDS GNSS” com as alturas no mesmo local no “MDS Drone” revelou um RMSE de 4,9 centímetros, o que é um valor semelhante ao obtido a partir de 4,8 centímetros na verificação dos pontos de controle mencionado anteriormente, validando assim a precisão da geração do MDS. Usando o software InRoads da Bentley, os volumes do “MDS Drone” e do “MDS GNSS” foram computados e a diferença foi menor que 5%. Sem dúvida, a precisão dos pontos GNSS individuais é maior do que a precisão dos pontos do Drone. No entanto, o número de pontos de altitude na “MDS Drone” é cerca de 2000 vezes maior do que o número de pontos do “MDS GNSS”. Um espaçamento de poucos centímetros em vez de 10 metros define melhor a superfície, especialmente quando as formas são complexas. A maior densidade de pontos do “MDS Drone” resulta em uma melhor precisão do cálculo de volume, mesmo quando a precisão das alturas individuais é inferior.

ECONOMIA DE TEMPO

“Ruukki AS” é um produtor de cromo Sul-Africano. Para avaliar o tempo e, portanto, redução de custos, uma pesquisa com VANT em uma de suas minas a céu aberto foi analisada (Figura 5). O local de 2.5 km² foi levantado muitas vezes através de meios convencionais. Uma equipe formada por 2 a 4 operadores necessitam entre 7 e 10 dias de trabalho de campo para coletar as coordenadas 3D dos pontos do terreno em uma grade de 10m usando rovers GNSS. O pós-processamento em escritório dos pontos coletados leva de um a três dias. Com um VANT, a mesma área pode ser capturada em um dia por um operador transportando um VANT e um receptor GNSS (rover) para coletar de 10 a 20 pontos de controle ao longo da fronteira da área. 99% do processamento das 2611 imagens são feitos automaticamente e a geração de produtos finais requerem de um a quatro dias, dependendo do número de fotografias a ser processado e o tipo de relatório desejado. Os relatórios finais são entregues até quatro vezes mais rápidos e exige 3 vezes menos força de trabalho. Este salto de eficiência em termos de custos permite um corte de até 80%.

SEGURANÇA

Quando os inspetores andam sobre uma área para coletar as coordenadas 3D dos pontos do terreno, eles podem ter de se aventurar em lugares perigosos, como a beira de muros altos ou no topo de estoques e depósitos. O uso de um VANT aumenta a segurança do inspetor que não precisa entrar em áreas de risco e os VANTS de hoje também são muito seguros para operar.

Fonte: Revista Gim International UAS Edition – Agosto/2013

LASER SCANNER

Por: Eng. Agrimensor Paulo Borges

Durante décadas, a obtenção das medidas indiretas de distâncias foi, em termos, solucionada a partir da utilização de teodolitos óticos mecânicos com luneta estadimétrica e mira vertical. Entretanto, tais medidas, apresentavam erros da ordem de +/- 20 a 40 cm/100 m, se tornando uma variável que afetava significativamente, e de forma direta, na acurácia posicional planimétrica e altimétrica de pontos sobre a superfície terrestre.

Com o surgimento dos medidores eletrônicos de distâncias (MED’s) a partir da década de 40 (Geodímetro em 1943 e o Telurômetro em 1954), observou-se uma revolução no processo de obtenção de distâncias. A utilização dos MED’s propiciou o usufruto de grandes benefícios dessa tecnologia, com aplicações diretas nas áreas de Geodésia, Cartografia, Topografia, Engenharia Civil, entre outras. 

Os MED’s usavam ondas do espectro eletromagnético com variações de comprimento de onda de alguns Ângstrons (luz visível) a 1mm (infravermelho). A partir do desenvolvimento de MED’s por ondas curtas, com comprimento de onda da ordem de centímetros a alguns metros, foram observados grandes avanços em sua utilização, uma vez que estes proporcionavam uma precisão da ordem de +/- 1 a 3 mm/km.

Há poucas décadas, essa tecnologia passou a ser implementada e utilizada em larga escala em equipamentos denominados “Estações Totais”, onde tornou-se possível a obtenção, não só de medidas lineares com grande precisão, bem como angulares, possibilitando ainda a gravação eletrônica em um HD interno para posterior descarga em microcomputadores.

Uma significativa melhoria nas Estações Totais foi observada há alguns anos, com o surgimento de novos equipamentos capazes de obter medidas sobre diferentes superfícies (objetos) sem a necessidade de alvos refletores (prismas ou adesivos especiais). Aliado a esta evolução surgiram os mecanismos servo-motores adaptados às Estações Totais de forma a permitir o controle programado das medições, locações e controle de maquinários (tratores, retroescavadeiras, motoniveladoras, entre outros).

Contudo, tais medidas embora precisas, rápidas e “inteligentes”, eram realizadas de forma pontual, afetando diretamente a produtividade em campo. O aprimoramento de todas as tecnologias citadas se deu mais recentemente, com o surgimento dos sistemas de varredura a laser (Laser Scanner 3D).

Nuvem de pontos da Sede (Prédio II) Alezi Teodolini em São Paulo.

Estes equipamentos se sobressaem devido a alta acurácia obtida nos levantamentos, podendo alcançar níveis de precisão na casa do centésimo do milímetro. Cita-se ainda a não necessidade de refletores para a coleta das distâncias aos objetos, além da alta resolução, gerando-se densas nuvens de pontos com taxas superiores a 900.000 pontos/s.

Para gerar coordenadas tridimensionais (X,Y,Z) de pontos sobre uma superfície, os equipamentos laser scanners emitem pulsos de laser com o auxílio de um espelho de varredura. Esse pulso laser atinge o objeto e parte dessa energia volta para o sistema, permitindo o cálculo da distância. Essa distância é determinada através do intervalo de tempo entre a emissão e o retorno no pulso (Dalmolin et al, 2003).
Basicamente são três os princípios básicos de medição a laser:

Triangulação, Time of Flight (TOF) e por Diferença de Fase. 

Os aparelhos baseados no princípio da Triangulação possuem no mínimo um sensor CCD e uma fonte de energia (laser). O pulso laser é emitido e seu retorno é registrado por um ou mais sensores CCDs.

Esse tipo de sistema é adequado para a reconstrução de objetos pequenos e a distância máxima de operação depende da base entre o sensor laser e o sensor CCD. Como a base não é ajustável, essa distância máxima é limitada para atender a precisão. Nesse caso, a exatidão está no nível submilimétrico.

O princípio Time of flight permite estimar a distância através da determinação do tempo de retorno do pulso laser, que é emitido milhares de vezes por segundo. Com isso determina-se a distância e a inclinação de cada observação, que serão utilizadas para calcular a posição 3D de cada ponto da nuvem que forma o objeto.

 

Exemplo de nuvem de pontos e modelagem 3D

Nuvem de pontos e geração de seções da Linha 4 Amarela do metro de São Paulo.

No princípio da Diferença de Fase a medição eletrônica utiliza o método de comparação de fase ou a medida da defasagem entre a onda emitida e a onda de retorno. Assim, uma onda eletromagnética de alta freqüência, denominada onda portadora, é modulada em amplitude com um sinal de comprimento de onda muito maior e emitida de maneira contínua. Durante a medição o sinal é refletido pelo objeto e retransmitido para o equipamento onde se gerou o sinal, que será analisado e utilizado para calcular a distancia.

Guamaré RN

Unidade de tratamento de gás - Nuvem de pontos.

Em função da rapidez, qualidade e precisão dos mais variados tipos de Lasers Scanners disponíveis no mercado, observa-se diversas aplicações inerentes a eles. Entre várias aplicações, cita-se algumas principais e amplamente utilizadas:

• As-built Industrial;
• Documentação e restauração de edifícios e monumentos históricos;
• Sítios arqueológicos;
• Monitoramento de estruturas;
• Mineração, para cálculo de volumes;
• Engenharia reversa;
• Indústria aeronáutica e automobilística permitindo a construção, alinhamento, certificação de ferramentas e moldes e inspeção de peças;
• Área forense, para registro de cenas de crimes

TÉCNICAS DE LEVANTAMENTO TOPOGRÁFICOS

Por: Eng. Paulo Borges

Um levantamento topográfico refere-se a um conjunto de métodos e processos onde, seja por meio de medições topográficas (ângulos horizontais, verticais, distâncias horizontais ou inclinadas e diferença de nível) ou por meio do uso de receptores GNSS, realiza-se medições sobre a superfície terrestre com a finalidade de representação gráfica de uma porção do terreno sobre uma superfície plana.

Figura 1: Exemplo de Planta Topográfica

Nesta aplicação espera-se uma precisão posicional ao nível de poucos centímetros para os pontos levantados. Considerando-se a topografia convencional, tais medições podem ser executas utilizando-se de Estações Totais (levantamentos planialtimétricos), níveis (levantamento altimétrico) ou ainda, com menor precisão, de teodolitos (levantamentos planialtimétricos ao nível de decímetros).

Figura 2: Levantamentos por topografia convencional

Pode-se ainda utilizar um receptor GNSS para esta finalidade. Neste caso, adota-se o uso da fase de batimento da portadora (receptores L1 e/ou L1/L2), pelo método relativo pós-processado, utilizando-se os métodos de posicionamento Estático, Rápido-Estático, Stop and Go e Cinemático.

O método Estático é caracterizado por tempos de posicionamento superiores a 20 minutos, enquanto no método rápido-estático os tempos de posicionamento são inferiores a 20 minutos. Nos dois métodos são gerados 1 arquivo de dados brutos para cada ponto levantado, os quais deverão ser processados a partir dos dados brutos coletados no ponto Base, onde nesta deve-se ter um receptor GNSS coletando as observáveis GNSS durante todo o tempo em que o receptor móvel estiver sendo utilizado. Estes dois métodos são mais indicados em áreas em que haja ocorrência significativa de obstruções necessitando, portanto, de um tempo maior de posicionamento para garantir a fixação das ambiguidades (solução fixa).

Figura 3: Levantamento de Perímetro pelo método Rápido-Estático.

O método Stop and Go é indicado para o levantamento de áreas livres de obstruções, tornando-se vantajoso devido a possibilidade de redução no tempo de posicionamento. Normalmente adota-se um procedimento de inicialização, que consiste em posicionar sobre um ponto qualquer e deixá-lo rastreando as observáveis por pelo menos 5 minutos (podendo-se permanecer por um tempo maior caso julgue necessário). Em seguida, os demais pontos do levantamento serão observados com um tempo mais curto. Normalmente recomenda-se pelo menos 30 épocas para cada ponto. Nesse contexto, configurando-se os receptores Base e Rover com uma taxa de gravação de 1 segundo, bastariam 30 segundos de posicionamento nos demais pontos do levantamento. Vale salientar que caso haja perda de sinal durante o trajeto entre os pontos, haverá a necessidade de uma nova inicialização de pelo menos 5 minutos. Neste método será gerado apenas um arquivo de dados brutos, o qual deverá ser processado a partir dos dados brutos coletados no ponto Base.

 

Figura 4: Levantamento de Perímetro pelo método Stop and Go.

O método cinemático é indicado para o levantamento de feições tais como estradas, córregos, limites de talhões, etc., e assim como o método Stop and Go, convém-se utilizá-lo em áreas livres de obstruções. A coleta das observações neste método será realizada configurando-se o receptor para armazenar os pontos pelo tempo ou pela distância percorrida, uma vez que o receptor móvel estará em movimento durante todo o trajeto.

Figura 5: Levantamentos pelo método Cinemático.

Nos quatro métodos citados, em sequência ao pós-processamento dos dados, serão obtidas coordenadas com precisões ao nível de poucos centímetros. Convém salientar que o receptor Base não deverá estar a mais que 20 km dos pontos levantados, sendo este o raio de trabalho a ser adotado.

Ainda considerando-se a aplicação em Levantamentos Topográficos, pode-se utilizar das técnicas de posicionamento em tempo real (RTK). Estas se tornam mais produtivas e confiáveis uma vez que durante a etapa de levantamento tem-se as correções em tempo real, permitindo assim acompanhar a solução do vetor (fixo ou flutuante) e a precisão obtida no mesmo instante do levantamento. Nestas condições o tempo de posicionamento será rápido, uma vez que apenas uma época será necessária para registro de cada ponto de interesse.

Figura 6: Levantamentos pela técnica RTK/UHF ou RTK/GSM.