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Topografia

 

Desde o início, a curiosidade humana motivou exploradores a conhecer cada vez mais a terra. Passando pelas navegações de egípcios, gregos, vikings e ibéricos, ou pelas pesquisas científicas do século XIX, sempre houveram relatos de grandes viagens e mapas feitos a partir das informações recolhidas. Hoje, podemos dizer que mapeamos a superfície do planeta de todas as formas. Os satélites terminaram por consumar a história de mapeamento.

Mas na espeleologia ainda resta muito a conhecer, e os mapeamentos ainda dependem de viagens e observações em campo. Como na longínqua época das explorações, ainda é uma atividade puramente exploratória e imprevisível. Daí vem o seu fascínio.A aplicação de um mapa de caverna hoje é fundamental para o progresso e documentação das explorações, servindo de base para estudos de proporções, desenvolvimento, relação com as formas superficiais e mesmo conexões entre diferentes cavernas. Além disso, um mapa é a base para qualquer tipo de estudo científico a ser realizado.

Grutas como a Toca da Boa Vista só podem ser exploradas fazendo-se conjuntamente a topografia, tal é a complexidade de suas galerias. Assim o fio de Ariádne, que guiou Teseu no Labirinto do Minotauro, pode hoje ser feito de outra forma.

Metodologia

Os primeiros mapas espeleológicos que se têm notícia apareceram no séc. XVI. Partindo da simples observação e anotação, nascia a alma do mapeamento de cavernas, o croquis feito "in loco". Este tipo de desenho esquemático consiste na observação das formas, proporções e desenvolvimento da gruta e sua tradução em projeções horizontais, seções e perfis.

Já no séc. XVII aparecem os primeiros mapas contendo orientação geográfica e escala métrica. Destes tempos para hoje, a grande mudança foi somente a busca crescente pela precisão na coleta e processamento de dados.

Hoje o sistema mais aplicado e eficiente é o de bases topográficas interligadas por visadas, seguindo o desenvolvimento da cavidade tanto em galerias, abismos e salões. Sobre esta base são locados pontos de interesse como entradas, clarabóias, cursos de rios, cachoeiras, espeleotemas e outros.

O processo básico é a topografia realizada por uma equipe onde cada espeleólogo desempenha uma função:

Croquis

A função do croquista inclui a já descrita elaboração do esquema gráfico contendo as bases topográficas e a coordenação do trabalho.

Bússola e clinômetro

Esta pessoa fica responsável pela leitura dos dados da visada relativos a azimute (orientação da visada na bússola) e inclinação (relação métrica da visada com o plano horizontal, lida no clinômetro).

Ponta de trena

Topografia

Esta função consiste em marcar o local exato da base topográfica, auxiliando a leitura da bússola e clinômetro, além de medir a distância da visada com a trena, ou seja, medir a distância entre uma base e a seguinte. Em geral o croquista e o ponta de trena seguem à frente da topografia.

Anotação

O anotador fica com uma planilha onde são anotados os dados de cada visada, além das chamadas características de cada base, que são as medidas de altura e laterais relativas às paredes da galeria ou salão. Essas medidas podem ser tomadas pelo ponta de trena ou por um "quinto elemento" usado especificamente para tal fim e ainda com possibilidades de colocar fitinhas de identificação nas bases e tudo mais.

Equipamentos

Cartas topográficas e ortofotocartas

São recursos importantes na exploração e estudo detalhado de áreas com potencial espeleológico possibilitando identificação geográfica da gruta. A ortofotocarta é um tipo de foto aérea que fornece uma projeção em escala precisa, já a carta topográfica é uma representação gráfica da morfologia externa, contendo curvas de nível, hidrografia, estradas, etc.

Receptor GPS

É um aparelho ligado a um sistema mundial de posicionamento geográfico operado através de satélites (Global Positioning System). Com ele é possível localizar, por exemplo, a entrada de uma gruta relacionando-a com o ambiente externo através das coordenadas.

Bússola

Fornece o azimute das visadas em graus, relacionando esta com o Norte magnético.

Clinômetro

Fornece a inclinação, em graus positivos ou negativos, entre a visada e o plano horizontal.

Trena

Com ela se determina o comprimento, em metros e centímetros, de cada visada.

Planilhas de croquis e anotação

É onde são anotados à lápis os dados da topografia e croquis. Em algumas situações são utilizadas planilhas à prova d'água, feitas de poliéster.

O fechamento do trabalho e a produção do mapa

Depois de todo esse trabalho, os dados das visadas são lançados em programas de computador específicos, como o Smaps e On Station, que produzem um gráfico vetorial tridimensional com a locação de cada base e visadas. Deste gráfico é tirada uma projeção horizontal, ou em perfil. Isto já é a base representativa do desenvolvimento da gruta em escala. Para finalizar entram os dados de forma das galerias e salões vindos do croquis, marcação de pontos de interesse, junto com as características de cada base. Esta parte geralmente é feita em um programa informático de desenho.

Ao final temos um mapa em escala, contendo a forma e proporções da cavidade e todas as suas particularidades, tudo isto representado de acordo com normas de representação gráfica definidas. Além disso é feita uma locação da entrada da gruta em coordenadas geográficas, dado obtido hoje com um GPS (Global Positioning System), permitindo a relação com a morfologia externa e a identificação da cavidade em um cadastro específico (Nacional ou Internacional).

Tudo isto possibilita hoje conhecer mais as grutas e inclusive auxiliar na sua documentação precisa e proteção. Mas a intenção de explorar e traduzir uma forma natural em algo palpável existe desde tempos imemoriais.

Precisão do mapeamento (critérios da B.C.R.A.)

Existem alguns sistemas que permitem estabelecer parâmetros para comparar a precisão e o detalhamento de um mapa espeleológico. O mais difundido mundialmente é o estabelecido pela British Cave Research Association (B.C.R.A.). Segundo esse critério, os mapas devem ser analisados segundo duas variáveis: o alinhamento das poligonais e o detalhamento dos condutos. A cada um desses itens deve ser dado uma atributo conforme estabelecido a seguir.

Alinhamento da poligonal

1 - Esboço de baixa precisão, sem medições.

2 - Esboço intermediário, precisão entre graus 1 e 3.

3 - Levantamento magnético aproximado. Ângulos horizontais e verticais medidos com precisão de 2 graus e meio; distâncias com precisão de meio metro. Erro no posicionamento das bases inferior a meio metro.

4 - Levantamento que não atinge os requisitos do grau 5, porém é mais preciso que o anterior.

5 - Levantamento magnético onde os ângulos horizontais e verticais medidos têm precisão de 1 grau; distâncias com precisão de 10 centímetros. Erro no posicionamento das bases inferior a 10 centímetros.

6 - Levantamento magnético com precisão superior aos anteriores.

X - Levantamento com uso de teodolito.

Detalhamento dos condutos

A - Detalhes baseados na memória.
B - Detalhes anotados na caverna por estimativa.
C - Medidas de detalhes feitas nas bases topográficas.
D - Detalhes medidos nas bases topográficas e onde se fizer necessário para melhor representação da cavidade.

Sistemas de medição das cavidades

Segundo normas da Sociedade Brasileira de Espeleologia (SBE)

Projeção horizontal x desenvolvimento linear

Projeção horizontal - extensão medida sobre a planta da topografia. As rampas inclinadas são projetadas no plano horizontal e os abismos não são computados na somatória.

Desenvolvimento linear - extensão medida pela soma das galerias percorridas na gruta. Rampas inclinadas e abismos entram diretamente na somatória.

Princípio da continuidade - extensões dos segmentos de desenvolvimento são medidas segundo a somatória de eixos que se interceptam.

Princípio da descontinuidade - não considera a medição correspondente ao segmento de interpenetração de um eixo em área morfologicamente dominada por outro eixo. É o mais adotado atualmente.

O desnível é calculado pela diferença entre a cota do ponto mais alto e a do ponto mais baixo topografado.

Fonte: www.bambui.org.br

Topografia

HISTÓRICO DA TOPOGRAFIA

A palavra TOPOGRAFIA tem sua origem na escrita grega, donde TOPOS significa lugar e GRAPHEN significa descrição. Desta maneira pode-se dizer que a TOPOGRAFIA é a ciência que trata do estudo da representação detalhada de uma porção da superfície terrestre.

Desde os primórdios da civilização, ainda em seu estágio primitivo, o homem tratou de demarcar sua posição e seu domínio. Sem saber, ele já aplicava a Topografia.

Os babilônicos, os egípcios, os gregos, os chineses, os árabes e os romanos foram os povos que nos legaram instrumentos e processos que, embora rudimentares, serviram para descrever, delimitar e avaliar propriedades tanto urbanas como rurais, com finalidades cadastrais.

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Groma Egípcia-Instrumento primitivo para levantamentos topográficos. Era utilizado em áreas planas para alinhar direções até objetos distantes e então, transferir as linhas de visada para o solo, mascando neles linhas retas. Alternativamente era possível marcas os ângulos necessários para erguer construções como as pirâmedes.

A partir destes métodos topográficos rudimentares foram obtidos dados que possibilitaram a elaboração de cartas e plantas, tanto militares como geográficas, que foram de grande valia para a época e mesmo como documento histórico para nossos dias.

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Mapa de Zheng He

Este mapa chinês é, além de um guia de navegação, o relato da última viagem de Zheng He, almirante da frota imperial em meados do século XV. No alto à esquerda, aparecem as costas da Índia, o Sri Lanka à direita e o litoral africano logo abaixo.

Atualmente, graças ao avanço tecnológico, os aparelhos modernos e altamente sofisticados, permitem obter uma descrição do modelado terrestre com precisão exigida para projetos de grande complexidade bem como para a locação final desses projetos no terreno.

O primeiro mapa-múndi conhecido foi elaborado por Anaximandro de Mileto (611-547 a.C.), discípulo de Tales, que no século VI AC tentou representar o mundo como um disco que flutuava sobre as águas. Algum tempo mais tarde Pitágoras, chegou a conclusão que a Terra era redonda iniciando assim uma nova escola.

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Mapa das Ilhas Marshall

Este curioso mapa é feito de tiras de fibra vegetal, representando a área oceânica do arquipélago formado pelas Ilhas Marshall, no Pacífico, a nordeste da Austrália. Algumas ilhas estão representadas por conchas presas às tiras. As linhas curvas representam as direções predominantes das ondas.

No século III AC Eratóstones (276-196 a C.) iniciou as medidas para a determinação do círculo máxima do Globo terrestre, chegando ao valor de 45.000 km. Este pesquisador foi o primeiro a tentar medir o raio da Terra. Mais tarde, no século II AC, Hiparco de Nicea(160-120 a C.) trás para a Grécia os conhecimentos babilônicos sobre a graduação sexagesimal do círculo e a partir daí define a rede de paralelos e meridianos do globo terrestre.

No século I , Marino de Tiro define os princípios da geografia matemática e estabelece, pela primeira vez, a posição astronômica de numerosos lugares e cidades, especialmente na zona mediterrânea.

No século II Claudio Ptolomeu (90-168 d.C.) realiza suas observações astronômicas na cidade de Alexandria e escreve sua principal obra denominada Megalé Sintaxis ou Grande Construção que trata da Terra, do Sol, da Lua, do Astrolábio e de seus cálculos, das Elipses, um catálogo de estrelas e finalmente os cinco planetas e suas diversas teorias. Esta obra recebeu o título de El Almagesto na língua árabe.

A obra de Ptolomeu aceita as medidas do grado e estabelece, através de cálculos, o comprimento do circulo máximo, para o qual obteve o valor de 30.000 km. O erro associado a esta medida origina a falsa impressão de que a Europa e a Ásia se estendiam por mais da metade de toda a longitude terrestre, quando realmente cobre apenas 130°.

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Mapa do Mundo

Este mapa-múndi foi desenhado no século X. Fazia parte de uma letra capitular numa página de um manuscrito com iluminuras.

Do mapa de Ptolomeu não se conhece nenhum exemplar, porém foram realizadas numerosas cartas com esta denominação até a entrada do século XVII. Destas cartas as mais conhecidas são os Atlas publicados em 1477 em Bolonha, o de 1478 em Roma e o de 1482 em Ulm.

No século XI o hispanico-árabe Azarquiel, inventa a Azafea, astrolábio de caráter universal baseado na projeção da esfera sobre um plano que contém os pólos e que calcula a posição dos astros determinando sua altura sobre a linha do horizonte.

No século XIII aparece a Carta Pisana cuja construção se baseava em rumos e distâncias; os primeiros eram medidos por agulhas magnéticas e pelas rosa dos ventos; a segunda calculada pelo tempo de navegação.

Em 1374 Jaume Ribes de Mallorca, edita a obra intitulada "Mapamundi", conhecido como Atlas Catalán de 1375. Em 1420 o Infante Dom Henrique de Portugal, funda a Escola de Navegadores em Sagres e poucos anos após ocorre uma autêntica revolução na produção de cartas e mapas motivada pela divulgação e ressurgimento das teorias de Ptolomeu e pela invenção da imprensa, o que ocasionou a possibilidade de se estampar os mapas sobre pranchas de bronze.

Em 1500, Juan de la Cosa edita sua famosa carta que contém o traçado da linha equatorial e a do trópico de Câncer.

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Carta do Mundo - 1500

Carta elaborada por Juan de la Cosa, piloto da 2ª Expedição da Columbus

Em 1519 Pedro e Jorge Reinel constroem, em Sevilha, um planisfério com o equador graduado e destinado à expedição de Magalhães.

Gerhardt Kremer (1512-1594), que adota o nome de Mercator, define uma nova projeção cilíndrica na qual as linhas loxodrómicas (direção de rumos constantes que percorrem os barcos em sua navegação) se apresentem como linhas retas. Uma nova etapa no estuda da figura da Terra nasce com as definições da lei da gravitação universal.

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Gerhardus Mercator (1512-1594)

Geógrafo, cartógrafo e matemático flamengo. Autor de um planisfério (1569) construído numa projeção por ele concebida, usada até hoje nas cartas náuticas, a Projeção de Mercator.

No século XVII, Huygens calculou o valor do achatamento terrestre seguindo o raciocínio de Newton, entretanto sem aceitar que a densidade das capas terrestre fosse homogênea, considerando sim toda a massa concentrada em seu centro. O século XVIII se caracteriza pelo desenvolvimento da instrumentação topográfica. A luneta astronômica, idealizada por Kepler em 1611 e a construção de limbos graduados dão lugar aos primeiros teodolitos. Ao mesmo tempo, a invenção do cronômetro e do barômetro, possibilitaram a medida do tempo e a determinação de altitudes.

Em 1873, Listing propõe o nome de Geóide a forma da terra que é definida como a superfície equipotencial do campo de gravidade terrestre que coincide com a superfície média dos mares e oceanos em repouso, idealmente prolongada por debaixo dos continentes.

Em 1945, Molodensky, demonstrou que a superfície física da Terra pode ser determinada a partir, somente, de medidas geodésicas, sem a necessidade do conhecimento da densidade da crosta terrestre.

A Topografia estuda, em nível de detalhe, a forma da superfície física da terra com todos seus elementos sejam naturais ou artificiais e como um preenchimento da rede geodésica. Desta maneira a Topografia fica como a responsável pelos trabalhos de levantamento planimétricos e altimétricos. Entretanto nos últimos anos, com o desenvolvimento da instrumentação eletrônica e da informática que opera neste setor, a exigência de programas ligados a Engenharia que necessitam de modelos digitais do terreno com precisão altimétrica que são questionáveis de serem obtidas por procedimentos fotogramétricos, e a maior versatilidade que nos oferece a nova instrumentação na fase de locação, tem dado um novo protagonismo a Topografia moderna nos campos de aplicação da Engenharia e áreas afins.

A visita a esse Museu constitui uma verdadeira aula de história, através da qual pode-se acompanhar toda a evolução ocorrida ao longo de mais de um século na disciplina de Topografia, ministrada por esta Universidade, através dos diversos equipamentos topográficos e cartográficos, aqui expostos.

EQUIPAMENTO DE TOPOGRAFIA

O KAMAL

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O KAMAL - ou tábua da Índia - era um pedaço quadrado de madeira com um fio todo marcado de nós preso em seu centro.

Segurava-se o fio com os dentes e afastava-se a tábua até que o astro ficasse encostado na parte superior da pequena madeira e o horizonte na parte inferior.

Os nós do fio esticado diziam qual era a altura angular da estrela.

MAPA CARTOGRÁFICO

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Mapa da Mesopotâmia

Fonte: www.ufrgs.br

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