SISTEMAS DE MEDIÇÃO HÍBRIDOS APLICADOS AO GEORREFERENCIAMENTO DE IMÓVEIS
V Colóquio Brasileiro de Ciências Geodésicas ISSN 1981-6251, p. 922-927
SISTEMAS DE MEDIÇÃO HÍBRIDOS APLICADOS AO
MÁRCIOBRITOBONIFÁCIO ANDRÉADESEIXAS
ANDREAFLÁVIATENÓRIOCARNEIRO
Universidade Federal de Pernambuco - UFPE Centro de tecnologia e Geociências - CTG Departamento de Engenharia Cartográfica, Recife – PE
Curso de Pós-Graduação em Ciências Geodésicas e Tecnologias da Geoinformação marciobbonifacio@yahoo.com.br
{aseixas, aftc}@ufpe.br
RESUMO - O georreferenciamento de propriedades, sejam estas urbanas ou rurais, vem sendo discutido em larga escala no Brasil. Com a implantação do Sistema de Referência para o Continente Americano SIRGAS2000 estudos relativos às transformações em redes geodésicas para a delimitação de propriedades rurais estão sendo desenvolvidos. Neste contexto, este trabalho aborda o emprego de sistemas de medição híbridos no georreferenciamento de imóveis, suas considerações básicas e metodológicas. A utilização de medições híbridas realizadas por meio do Sistema GPS ou de uma estação total é comum para a densificação de redes geodésicas aplicadas à delimitação de propriedades. Estas estruturas são densificadas a partir de pontos do Sistema Geodésico Brasileiro de primeira ordem e são utilizadas para o georreferenciamento de uma propriedade. Para isto um conjunto de campo de pontos com uma configuração de rede quadrangular, com linhas de base curtas, definidor de uma estrutura geodésica de georreferenciamento foi implantado no Campus da Universidade Federal de Pernambuco (UFPE) e na propriedade rural do Quilombo Castainho (Município de Garanhuns – PE).
ABSTRACT - The Georeference of properties, be these urban or rural, they have been discussed in wide scale in Brazil. With the implantation of the Reference System for the American Continent SIRGAS2000, relative studies to the transformations in geodesic nets for delimit of rural properties, they are being developed. In this context, this paper approaches the employment of hybrid measurement systems in the properties georeference, its basic and methodological considerations. The use of hybrid measurements accomplished through the system GPS or of a total station it is common for the densely packed of geodesic nets applied to the properties delimit. These structures are densely packed, starting from points of the System Geodesic Brazilian of first order and they are used for the administration of a property. For this a group of field of points with a configuration of square net with short base line, decided of a geodesic structure of georeference, was implanted at the Campus of the Federal University of Pernambuco (UFPE) and in Quilombo Castainho's rural property (Municipal district of Garanhuns – PE).
O georreferenciamento de imóveis, sejam estes urbanos ou rurais, vem sendo discutido em larga escala no Brasil. Com a implantação do Sistema de Referência para o Continente Americano - SIRGAS2000, estudos relativos às transformações em redes geodésicas para a delimitação de propriedades rurais estão sendo desenvolvidos. Neste contexto, este trabalho aborda o emprego de sistemas de medição híbridos no georreferenciamento de imóveis, suas considerações básicas e metodológicas.
A utilização de medições híbridas realizadas por meio do Sistema GPS ou de uma estação total é comum
para a densificação de redes geodésicas aplicadas à delimitação de propriedades.
O emprego destes diferentes sistemas de medição interligados aos sistemas de referência envolve transformações de sistemas e a análise da veracidade dos resultados da medição.
O manejo facilitado dos instrumentos de medição para a determinação de informações geométricas, por exemplo, as coordenadas de pontos obtidos com o emprego do Sistema GPS e de estações totais, faz com que inconscientemente estas medições sejam aceitas naturalmente, sem nenhum questionamento quanto a calibração e testes destes sistemas de medição e assim quanto a veracidade dos resultados da medição.
M.B. Bonifácio; A. de Seixas; A.F.T. Carneiro
Este trabalho tem o objetivo de abordar a metodologia adotada e empregada para o georreferenciamento de propriedades utilizando uma estrutura geodésica densificada, ressaltando algumas considerações básicas e metodológicas, quanto ao procedimento de medição em campo e seu futuro processamento.
Para demonstrar a delimitação de imóveis a partir de uma rede densificada, foi implantado no campus da UFPE (Universidade Federal de Pernambuco) um campo de pontos com uma configuração de rede quadrangular, com suas respectivas diagonais. Outro teste foi realizado no território quilombola Castainho, dentro das atividades do Projeto da Infraestrutura Geoespacial Nacional – PIGN, projeto de demonstração que visa identificar os impactos sociais da mudança do referencial geodésico.
Neste trabalho dar-se-á ênfase a forma de execução dos levantamentos e a descrição teórica de uma metodologia para a realização destes em uma área de estudo escolhida. Para a realização destes experimentos alguns cuidados, citados a seguir, deverão ser tomados para tornar os sistemas de medição híbridos compatíveis um com o outro. Os dados estão sendo processados e analisados em um trabalho de dissertação de mestrado. Resultados do processamento não serão apresentados aqui.
2 SISTEMAS DE MEDIÇÃO HÍBRIDOS
Um Sistema de Medição Híbrido é composto por pelo menos dois sensores diferentes, que sincronizados, determinam grandezas de medição através de diferentes princípios (SCHLEMMER, 1997). Um taqueômetro, por exemplo, é um sistema sensor que associa medições goniométricas e distanciométricas. Para automatizar a medição, o sistema poderá ser equipado com uma câmera CCD acoplada à sua luneta. O controle do eixo principal segundo a vertical é realizado por um sensor disposto longitudinal e, muitas vezes, também transversalmente à projeção horizontal do eixo de colimação que avalia a direção do vetor de gravidade local. Sobre este aspecto a definição para um sistema de medição híbrido poderá ser estendida e ao mesmo tempo delimitada da seguinte forma: Sistemas de medição híbridos são sistemas multi-sensoriais automatizados voltados para o posicionamento e para a identificação do objeto. Com respeito ao resultado das medições, as grandezas de medição obtidas por cada sensor deverão complementar, apoiar e controlar umas as outras (SCHLEMMER, 1997) apud De Seixas et al. 2007.
Na Geodésia, o Sistema GPS tem sido aplicado quase que exclusivamente em métodos para determinação de pontos em redes fundamentais. Em todo o mundo originam-se redes GPS, as quais em conexão com o ITRF global formam um campo de pontos homogêneo e altamente preciso para medições de densificação e de amarração. Regionalmente, cresce o número de instalações de redes GPS como base para os Sistemas de Geoinformações e Cadastro (ROMÃO, 1995 e 1996).
Para aplicação no Cadastro, pode-se citar um exemplo de sistemas de medição híbridos usualmente empregados para a definição do imóvel: o Sistema GPS e os sistemas de medição à base de teodolitos.
A utilização do posicionamento por satélite, através da técnica GPS para a obtenção de coordenadas geodésicas de pontos da superfície física da terra, como os levantamentos topográficos à base de teodolitos eletrônicos, tornaram-se ferramentas de fundamental importância para o Cadastro seja urbano ou rural. Dependendo das dificuldades encontradas em levantamentos de campo como por exemplo: obstrução aos sinais de GPS, torna-se necessário o emprego estações totais.
O emprego destes diferentes sistemas de medição interligados aos sistemas de referência envolve transformação de sistemas e a análise da veracidade dos resultados da medição considerados teoricamente a seguir.
2.1 Transformação de Sistemas
Do ponto de vista geodésico, uma transformação é a projeção de pontos de coordenadas geodésicas de um sistema de coordenadas em outro.
Na realização de uma transformação é importante o conhecimento das medidas que não se modificam, quando são passadas de um sistema para outro, medidas estas denominadas aqui de elementos geométricos invariáveis. Uma transformação que envolve congruência é caracterizada, por exemplo, pela cópia, já uma transformação que envolve similaridade é caracterizada pela variação de escala.
A transformação de similaridade (transformação conforme) é empregada para testar a identidade (congruência) ou a similaridade geométrica de um objeto em diferentes intervalos de tempo ou de deslocamentos de objetos, cuja geometria permanece à mesma. Além disso é a ferramenta para transformações de Data (MOESER, 2000). Este tipo de transformação é empregado em transformação em redes geodésicas. Neste tipo de transformação permanece a geometria interna das redes, pois os pares de coordenadas são transformados similarmente. Quando a determinação dos parâmetros de transformação é realizada a partir de um número de pontos idêntico maior do que os necessários, obtém-se um sistema reduntante (Gauss-Markov-Modell), o qual representa os fundamentos da conhecida transformação de Helmert.
2.1 Averiguação da compatibilidade dos sistemas
calibração e testes destes sistemas de medição e assim quanto a veracidade dos resultados da medição.
Em Mônico 2003 foram apresentados alguns conceitos de controle de qualidade em Geodésia com sua aplicação no contexto da Lei N°. 10.267/2001 que altera dispositivos de Leis anteriores às quais versam sobre o Registro Público de Terras. Além disso são apresentados alguns procedimentos úteis na definição da metodologia a ser adotada nos levantamentos que deverão atender a Lei em questão.
A utilização de medições híbridas de distâncias realizadas por meio do Sistema GPS ou de uma estação total é comum para a densificação de redes geodésicas aplicadas à delimitação de propriedades. Com isto é válida a pergunta se as distâncias obtidas por estas duas instrumentações distintas são compatíveis uma com a outra. Daí a necessidade da comparação da escala linear dos equipamentos utilizados em campo, afim de se determinar as suas compatibilidades ou incompatibilidades, prevenindo assim, quaisquer erros sistemáticos inerentes ao equipamento empregado em campo.
Neste questionamento, observa-se a presença de dois problemas: O primeiro, a redução geométrica das distâncias ao plano topográfico, a qual em muitos casos é omitida, o que contribui para a propagação do erro nas medidas dos pontos-objeto discretizadores do limite de propriedade. O segundo, diz respeito à "correção do ponto zero" sobre as distâncias medidas com um distanciômetro eletrônico. Ressalta-se aqui a importância de verificar o funcionamento do medidor eletrônico de distância da estação total a ser empregada, através de bases multipilares, para a determinação da constante aditiva, componente da "correção do ponto zero", do sistema de medição. A omissão desta poderá repercutir no fechamento de estruturas geodésicas, propagando-se na determinação dos vértices destas, caso muito comum de poligonais ou redes de poligonais utilizadas no cadastro.
3 GEORREFERENCIAMENTO DE
PROPRIEDADES POR MEIO DE ESTRUTURAS GEODÉSICAS DENSIFICADAS
O contexto atual, no Brasil, descreve a existência de uma diversidade de sistemas de referência locais, implantados com tecnologias distintas, necessitando-se de serem agrupados e amarrados a um único sistema.
Para a delimitação de uma área são observadas duas situações distintas, referentes ao emprego de um Sistema de Referência. Na primeira e mais usual no Brasil, observa-se a descrição da área com respeito a um sistema de referência local e arbitrário. Na segunda, a área é discretizada segundo um sistema de referência de caráter geodésico nacional e/ou regional. Esta última de maior importância, pois permite a integração, em um único sistema, de dados representativos da superfície medida. Esta situação, por sua vez, é possível quando há a presença de uma rede geodésica, a qual é constituída por
um conjunto de campo de pontos definidores de campo de pontos de referência.
O Sistema Geodésico Brasileiro (SGB) é definido a partir do conjunto de pontos geodésicos implantados na porção da superfície terrestre delimitada pelas fronteiras do país; pontos estes que são determinados por procedimentos operacionais e coordenadas calculadas, segundo modelos geodésicos de precisão compatível com as finalidades a que se destinam. Conforme IBGE (2000), as resoluções PR nº. 22, de 21-07-83, PR nº. 23, de 21-02-89 e recentemente a resolução do Rio de Janeiro do PMRG – Projeto de 2004 regulamentam os procedimentos operacionais relativos ao Sistema Geodésico Brasileiro.
Segundo a Resolução PR nº 01 de 25-02-2005 (IBGE, 2005), que altera a caracterização do Sistema Geodésico Brasileiro, fica estabelecido como Sistema de Referência Geodésico para o SGB e para o Sistema Cartográfico Nacional (SCN) o Sistema de Referência Geocêntrico para as Américas (SIRGAS), em sua realização do ano de 2000 (SIRGAS2000). Para o SGB, o SIRGAS2000 poderá ser utilizado em concomitância com o Sistema SAD 69. Para o Sistema Cartográfico Nacional (SCN), o SIRGAS 2000 também poderá ser utilizado em concomitância com os sistemas SAD 69 e Córrego Alegre, conforme os parâmetros definidos nesta Resolução. A coexistência entre estes sistemas tem por finalidade oferecer à sociedade um período de transição antes da adoção do SIRGAS2000 em caráter exclusivo. Neste período de transição, não superior a dez anos, os usuários deverão adequar e ajustar suas bases de dados, métodos e procedimentos ao novo sistema.
Este trabalho sugere que o georreferenciamento de uma propriedade seja feito a partir de uma estrutura geodésica densificada no interior da mesma, para o caso rural, a partir de pontos do Sistema Geodésico Brasileiro, como descrito na Figura 1.
Uma estrutura geodésica constitui-se numa malha de vértices, materializados no terreno, conectados entre si através de observações (SANTOS, 1999).
Esta estrutura geodésica representa um campo de pontos que poderá ser de referência ou de objetos, cujos conceitos poderão ser vistos em Ferreira et al. 2004.
Figura 1 – Denominação e interligação do Sistema de Referência da rede com a propriedade. Classificação dos
pontos de Rede e Demarcação de área rural (BONIFÁCIO, 2006)
3.1 Metodologia de implantação de estruturas geodésicas de georreferenciamento
Considerando-se as definições do item anterior, podem-se representar através de um fluxograma (Figura 2), as possíveis interligações entre os Sistemas de Referência acima abordados, classificando os pontos segundo a hierarquia e o emprego de redes no contexto do cadastro rural.
A conexão entre um sistema e outro será realizada a partir dos parâmetros de transformação. Os pontos delimitadores e demarcadores do imóvel passam a ser definidos a partir da realização das redes geodésicas por meio de campo de pontos de referência. Na figura 2 os pontos de 1 a 10 delimitadores da propriedade serão determinados a partir dos métodos: polar (com emprego do receptor GPS e/ou estação total) e da interseção a vante (com o emprego da estação total), a partir de uma estrutura geodésica de georreferenciamento implantada no interior de uma propriedade rural. Na Figura 2 esta estrutura está representada pelo polígono ABCD.
Para isto adota-se a seguinte metodologia:
(a) Escolha dos pontos da rede geodésica brasileira de primeira ordem para o transporte de coordenadas;
(b) Levantamento e transporte de coordenadas para a área (implantação da estrutura geodésica densificada);
(c) Processamento e ajustamento da estrutura geodésica densificada, definidora de uma rede local de referência;
Figura 3 – Determinação de 1...10 (pontos definidores dos limites da propriedade) a partir de ABCD (estrutura
geodésica de georreferenciamento)
Com uma rede geodésica implantada em uma determinada área rural, podem ser feitos levantamentos de propriedades rurais para os mais diversos fins, desde o controle através de um cadastro rural para cobrança de impostos, levantamentos de produtividade, controle ambiental, desenvolvimento sustentável, como para o planejamento rural.
3.2 Interligação do Sistema de Referência da estrutura geodésica de georreferenciamento com a propriedade
A interligação entre os diferentes campos de pontos, dos seus correspondentes sistemas de coordenadas, será realizada na prática através do sistema de referência de medição. Neste contexto, tornam-se imprescindíveis as transformações entre os diferentes sistemas de coordenadas, envolvidos na região de estudo (DE SEIXAS e BURITY, 2005).
A figura 1 mostra as possíveis interligações entre os diferentes sistemas de referência envolvidos neste georreferencioamento.
Estando a estrutura geodésica de georreferenciamento implantada por meio do levantamento e transporte de coordenadas à base da tecnologia GPS, executa-se o levantamento demarcatório da propriedade a partir desta estrutura local por meio da tecnologia GPS e/ou emprego de estações totais.
Daí a necessidade da comparação da escala linear dos equipamentos utilizados em campo, afim de se determinar as suas compatibilidades ou incompatibilidades, prevenindo assim, quaisquer erros sistemáticos inerentes ao equipamento empregado em campo (cf. item 2.1).
Além disso os levantamentos realizados em campo deverão ser controlados e redundantes para que possam ser analisados com respeito a sua qualidade.
3.3 Metodologia de pesquisa adotada
possibilitará a transformação em base cartográfica do espaço físico ou geográfico em uma escala adequada. Servindo este material para projetar e planejar atividades que venham interagir com o meio ambiente, modificado-o de forma sustentável e não destrutiva.
A Figura 3 apresenta em forma de um fluxograma a metodologia adotada e aplicada neste estudo de caso. Os quadros em azul e vermelho indicam os sistemas de medição híbridos empregados neste procedimento metodológico. Os levantamentos do conjunto de pontos da rede de primeira ordem foram realizados por meio da Tecnologia GPS.
Entende-se que em outras circunstâncias também poderia ter sido realizado a transferência do sistema da rede de primeira ordem para a estrutura geodésica de georreferenciamento por meio de sistemas de medição à base de teodolitos (DE SEIXAS, 2004). Neste caso é exigida a intervisibilidade entre os pontos da rede e a estação de medição. Este tipo de transferência de coordenadas para a estrutura utilizada no georreferenciamento não foi feito nesta pesquisa.
Figura – 4 Estrutura metodológica
Os levantamentos do conjunto de pontos da rede de segunda ordem (estrutura geodésica de georreferenciamento) foram realizados por meio da tecnologia GPS e de uma estação total. Para verificar a compatibilidade entre os sistemas de medição, esta
mesma rede foi levantada com uma estação total. Já que os pontos definidores do limite de propriedade poderão ser medidos com o emprego destas duas tecnologias de medição.
O Cadastro rural brasileiro deve ser realizado com muita prudência e preocupação em relação aos problemas de georreferenciamento, no sentido de verificar a compatibilização entre os sistemas de referência utilizados e suas transformações dentro do Sistema Geodésico Brasileiro, principalmente nesta fase de transição do SAD-69 para o SIRGAS 2000.
É necessário que os parâmetros de transformação entre os diversos sistemas existentes sejam bem definidos, afim de permitirem a integração entre os mesmos. A partir destes todas as coordenadas de pontos levantados por GPS e de pontos existentes em documentos cartográficos antigos poderão ser relacionados entre si.
Além disso a utilização de sistemas de medição híbridos exige o controle de qualidade dos levantamentos e a verificação dos resultados de medição.
A metodologia apresentada neste trabalho foi empregada em duas áreas distintas, envolvendo linhas de base GPS curtas e longas e estruturas geodésicas densificadas a partir da rede geodésica de primeira ordem do IBGE. Estas mesmas estruturas foram levantadas por GPS (Geodésicos) e em seguida por uma estação total de 5 segundos e 5mm + 5ppm de precisão nominal do aparelho, com emprego da centragem forçada.
Os autores agradecem o apoio ao Projeto Infra-Estrutura Geoespacial Nacional, de Cooperação Técnica entre Brasil e Canadá e Cooperação Técnica entre UNB (University of New Brunswick) e o Programa de Pós-Graduação em Ciências Geodésicas e Tecnologias da Geoinformação da Universidade Federal de Pernambuco (UFPE).
Os autores agradecem também ao Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística pelos dados fornecidos da rede de primeira ordem levantados em novembro de 2005 (Caruaru, Santana do Ipanema, Panelas, Porto calvo e União dos Palmares).
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Métodos de Levantamentos Topográficos Planimétricos para o Georreferenciamento de Imóveis Rurais. Primeiro Simpósio de Geotecnologias do
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