Máquinas e Sensores: uma análise dos instrumentos e equipamentos de Medição Eletrônica de Distância (MED)

Autores

¹Barros, M.A.

¹UFRRJ Email: thalbar@hotmail.com

Resumo

A presente pesquisa tem por objetivo investigar e analisar os princípios físicos-eletrônicos dos atuais equipamentos e dos instrumentos de Medição Eletrônica de Distância (MED) que são usados nos levantamentos topográficos e altimétricos no que tange sua precisão e margem de erro. Isso porque desde o geodímetros e Telurômetro de 1957 (medida indireta das distâncias), passando pelo Distânciometro óptico-eletrônico de 1968 (determinação do tempo t que a onda eletromagnética leva para percorrer a distância, de ida e volta, entre o equipamento de medição e o refletor) até as modernas Estações Totais e Receptores GPS o ser humano encontra grandes obstáculos no que ser refere a precisão nas medidas de distâncias, já que toda medida apresenta erro (FAGGION, 1999). Desse modo, a MED se constitui atualmente como a mais precisa das medidas, porém mesmo em condições ideais de pressão, umidade relativa do ar e temperatura ela pode apresentar erros de várias naturezas (sistemáticos, grosseiros ou aleatórios), porque isso ocorre? Essa e outras questões serão respondidas ao longo dessa pesquisa. Para tanto, demonstra-se que os princípios físicos por trás da MED se concentram no campo do eletromagnetismo (estudos do comportamento espectral e eletromagnéticos de ondas) óptica (estudos dos fenômenos envolvendo luz visível, infravermelha e ultravioleta). A MED é descrita matematicamente pela seguinte equação: 2D = c. Δt, onde c é velocidade de propagação da luz no meio, D é a distância entre o emissor e o refletor (A-B) e Δt é o tempo de percurso do sinal (ida e volta). Essa equação se desdobra numa outra, na qual a velocidade de propagação da luz é considerada no vácuo (Co) e o índice de refração no meio de propagação (n). Assim, tem-se que C = Co / n e, por fim, chega-se na equação t = 2D / c. Esses índices foram determinados em ensaios de laboratórios sob condições de pressão atmosférica, temperatura e comprimento de onda pré-determinadas e controladas. Desse modo, temos que a velocidade da luz no vácuo é de 300.000 km/s (no vácuo) e aplicado a equação anterior e considerando uma distância de 1 km, obtém-se que t = (2 . 1 km) / (3 . 105 km/s), logo t = (2 / 3) . 10-5, portanto, t = 6. 10-6 . A partir desse exemplo poder-se-ia afirmar que um 1km de distância possui um tempo de percurso do sinal (luz) de 6.10-6. Pode-se concluir, aqui, que a distância de um ponto a outro (de A à B) é mensurada pelo tempo gasto para que a luz percorre um intervalo espacial (geográfico) da superfície da Terra e volta ao ponto de origem. Com efeito, a própria definição da unidade de medida de distância, metro, é descrita pelo Sistema Internacional de Unidades (SIU) como sendo “o comprimento do trajeto percorrido pela luz no vácuo durante um intervalo de tempo de 1/299792458 de segundos” (BRASIL, 2002, p. 57). Nesse contexto, o estudo aprofundado das máquinas e sensores responsáveis por essas medidas se faz de extrema importância para o desenvolvimento de tecnologias e métodos de levantamento planialtimétricos. Essa pesquisa se justifica, portanto, na medida em que busca desvendar os princípios que regem a MED e avaliar a precisão dos atuais aparelhos e instrumentos para com isso verificar as causas de ocorrência de erro e tentar contorna-las ou superá-las. Para faz-se, primeiramente, um levantamento da literatura específica para inserir o tema dessa pesquisa num debate teórico acadêmico e, e seguida, busca-se realizar experimentos e ensaios acerca da calibração e aferição da precisão dos aparelhos e instrumentos selecionados para essa pesquisa. Tratam-se de Estações Totais da marca FOIF modelo TS 680 cuja data de fabricação é de 2010 e Nível NI003 pertencentes ao Laboratório de Geodesia e Topografia do departamento de Engenharia de Agrimensura e Cartográfica do Instituto de Tecnologia Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro (IT/UFRRJ). Os resultados encontrados até o momento ainda são parciais e passíveis de reanálise, mas apontam para um complexo conjunto de causas e efeitos dos erros ocorridos nas medidas eletrônicas de distâncias. Apontam, também, para o fato de que o conhecendo aprofundado dos operadores acerca das máquinas e dos sensores com os quais realizam os levantamentos podem minimizar a ocorrência de erros.

Keywords

MED; Máquinas; Precisão/Erro

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