Por Charles Evaristo da Silva, Luciano de Oliveira, Marcos Souza Pêgo e Victor Vidotti Gomes
Devido às grandes mudanças que vêm ocorrendo no cenário tecnológico nas últimas décadas e também pela necessidade de se encontrar soluções de forma rápida e criativa, as empresas de engenharia de infra-estrutura estão buscando ferramentas computacionais que sejam mais práticas e confiáveis. O objetivo deste esforço é oferecer prestações de serviços com qualidade e excelência no mercado competitivo.
Introdução
A aplicação de softwares topográficos é uma ferramenta indispensável em serviços de agrimensura e demais que envolvam o processamento de dados resultantes de um levantamento topográfico. Os softwares aplicados na topografia além de facilitar, trazem melhor precisão nos processos que envolvem cálculos e representação gráfica. Com o avanço da tecnologia, tanto nos equipamentos quantos nos softwares, começaram a surgir uma grande variedade.
Em meio a esta variedade, faz-se necessário conhecer os programas topográficos existentes para que se possa selecionar qual seria o melhor para se manusear, qual seria o programa a apresentar resultados confiáveis em termos de cálculos, qual
apresentaria os dados de uma forma mais fácil de ser interpretada, bem como maior interatividade e custo beneficio.
Problema de Pesquisa
– Breve Caracterização dos programas comerciais de topografia
As empresas que desenvolvem softwares oferecem diversos programas comerciais de topografia, mas é importante definir entre as diversificadas ofertas qual melhor atende às necessidades de quem realizará a aquisição.
Os softwares são oferecidos com a promessa de serem eficazes e muito úteis, cabendo então ao adquirente conhecer algo a respeito dos mesmos para que sua escolha possa ser coerente com suas necessidades.
As empresas de programas tecnológicos têm como missão atender a seus clientes com máxima responsabilidade e dedicação, garantindo produtos de qualidade e ótima precisão.
Os programas computacionais de topografia alvo dos estudos deste trabalho são os softwares TOPOGRAPH, POSIÇÃO e DATAGEOSIS.
– Delimitação da Área
Programas computacionais aplicados no módulo de topografia, (cálculo de poligonal, cálculo de irradiação, curva de nível, perfil longitudinal e seção transversal).
– Delimitação do Tema
Softwares topográficos com aplicabilidade no módulo de topografia.
– Delimitação do Problema
Qual o software topográfico entre os três escolhidos possui a melhor relação entre o custo benefício sendo suficientemente preciso?
Objetivos
– Objetivo Geral
Verificar e analisar qual o melhor programa computacional aplicado no módulo de topografia, comparando custo e benefício, que oferecerá as empresas de engenharia que necessitam de processar dados referentes a levantamentos topográficos planialtimétricos, com resultados precisos e satisfatórios.
– Objetivos Específicos
Comparar os três programas comerciais TOPOGRAPH, POSIÇÃO e DATAGEOSIS com o método convencional de cálculo, verificar a precisão destes softwares e definir qual destes é o mais viável para se adquirir.
Justificativa
Com tantos softwares de topografia disponíveis fica difícil escolher qual é o melhor a ser usado, qual trará o melhor custo benefício para as empresas e meio acadêmico. Este trabalho tem a finalidade de comparar três dos softwares de topografia
mais utilizados por profissionais da agrimensura, sua interface de utilização, seus aspectos mais positivos e, com o resultado final, definir qual deles possui o a relação custo benefício mais viável. Para chegar ao resultado foi feito um levantamento topográfico planialtimétrico com a utilização de uma poligonal fechada e, uma área da região de Nova Lima, onde foi calculado com o método tradicional de topografia e comparado com três softwares aplicados no módulo de topografia sendo eles Topograph, Posição e DataGeosis.
Sendo assim este trabalho irá apresentar uma análise comparativa destes softwares aplicados no módulo de topografia e uma relação dos mesmos com o cálculo manual de forma a embasar a melhor escolha entre eles.
A importância deste trabalho consiste em apresentar para os profissionais da Agrimensura qual software melhor atende no módulo de topografia.
Metodologia
A fase prática constitui a coleta de dados em campo e o processamento destes dados, em meio digital quanto manualmente. O local escolhido para este fim foi uma propriedade de uso particular localizada às margens do acesso viário entre Belo Horizonte e Nova Lima, conforme demonstrado na figura 1.
Figura 1: Objeto de Estudo
Fonte: Google Earth
Através de uma sucessão de cálculos as leituras de ângulos e distâncias referentes à poligonal anteriormente descrita foram processadas com o objetivo de se determinar as coordenadas topográficas dos pontos de poligonal bem como o erro que a mesma possui. Esta etapa inicial resultou em um conjunto de dados que foram manipulados sem a utilização de softwares e revisados para que fossem confiáveis.
Os dados foram organizados através de uma planilha, onde ficou mais fácil visualizar as informações de entrada e os resultados obtidos após a utilização das fórmulas aplicadas. Esta tabela (tabela 3) pode ser observada junto da memória de cálculo que é parte integrante deste trabalho.
O objetivo de se calcular manualmente foi verificar qual dos softwares topográficos se aproximou do método convencional. Uma vez realizados os cálculos, iniciou-se o processamento do arquivo gerado pela estação total TC-407 com os softwares
topográficos. Este arquivo é então salvo na extensão ‘.dat’ para que os softwares possam interpretá-lo. Este procedimento não altera as informações contidas dentro do mesmo.
Materiais Utilizados
Os materiais e equipamentos utilizados para a realização deste trabalho estão listados a seguir:
Estação Total:
Marca: Leica
Modelo: TC 407
Precisão: 5 mm ± 2 ppm (parte por milhão)
Aplicativos: Leica Survey Office, Topograph, Posição e DataGeosis
Calculadora: CASIO fx-82MS
Resultados e discussão
Roteiro de estudo – método convencional de topografia
– Calculando a Poligonal
Para cálculo da poligonal, seguiu-se a seqüência descrita a seguir:
A fórmula aplicada para o cálculo de fechamento angular é: Somatório dos ângulos horizontais = 180º x (número de lados + ou – 2). Para o resultado do somatório dos ângulos maior que 180º soma-se 2, e para o resultado menor que 180º subtrai-se 2.
Tem-se o “somatório dos ângulos foi 539º59’36” e o número de lados é igual a 5. Aplicando as fórmulas se tem 539º59’36”= 180º x (5 – 2). O resultado é 539º59’36” = 540º, o que não é coerente. Tem-se um erro com diferença de 24 segundos.
– Tolerância Angular
A Tolerância será escolhida de acordo com a tabela 1, ABNT.
Tabela 1
Fonte: ABNT
Neste caso foi escolhida a classe IIP, onde se adota tolerância de 15 segundos, esse valor é inserido nesta fórmula T= b.
T = 0°00’15” x 
T = 0°00’33,5”
T > erro
0°00’33,5” > 0°00’24”
Tolerância maior que erro, o erro deverá ser distribuído corrigindo o ângulo horário.
– Distribuindo Erro
Erro será dividido pelo número de lados. Ficará 0°00’24” ÷ 5 = 0°00’4,8”. Como a diferença anteriormente calculada foi de 0º00’24” para menos, portanto soma-se 4,8” a cada leitura de ângulo horizontal da poligonal:
L2 = 100º41’22” + 4,8” = 100º41’26,8”
L3 = 262º45’22” + 4,8” = 262º45’26,8”
L4 = 13º55’52” + 4,8” = 13º55’56,8”
L = 97º14’28” + 4,8” = 97º14’32,8”
L1 = 65º22’32” + 4,8” = 65º22’36,8”
Nesta etapa têm-se os ângulos horizontais corrigidos. O próximo passo é calcular o azimute para cada uma das leituras.
– Calculando o Azimute
Para o cálculo de azimute utiliza-se a fórmula a seguir:
Azimute = (ângulo anterior + ângulo horário) + ou – 180º ou – 540º
Quando o somatório de dentro dos parênteses for maior do que 180º subtrai-se 180º. Quando o somatório for menor do que 180º adiciona-se 180º e quando o valor for superior a 540º subtrai-se 540º. Seguindo estes parâmetros a montagem da fórmula
e os respectivos resultados seguem abaixo:
L1 -> L2 = (0º + 100º41’26,8”) =100º41’26,8”
L2 -> L3 = (100º41’26,8” + 262º45’26,8”) – 180º = 183º26’53,6”
L3 -> L4 = (183º26’53,6” + 13º55’56,8”) – 180º = 17º22’50,4”
L4 -> L = (17º22’50,4” + 97º14’32,8”) + 180º = 294º37’23,2”
L-> L1 = (294º37’’23,2” + 65º22’36,8º) – 180º = 180º
– Calculando as Coordenadas Relativas
Uma vez calculado os azimutes deve-se calcular as coordenadas relativas (Xr e Yr), cujas fórmulas são: Xr = seno azimute x distância e Yr = cosseno azimute x distância.
Para o ponto L1 tem-se:
XrL1 = sen 100º41’26,8” x 58,566 = 57,549m
YrL1 = 100º41’26,8” x 58,566 = -10,864m
Para o ponto L2:
XrL2 = sen 183º26’53,6” x 44,860 = -2,698
YrL2 = cos 183º26’53,6” x 44,860 = -44,779
Para o ponto L3
XrL3 = sen 17º22’50,4” x 57,111 = 17,060m
YrL3 = cos 17º22’50,4” x 57,111 = 54,503m
Para o ponto L4
XrL4 = sen 294º37’23,2” x 79,109 = -71,915m
YrL4 = cos 294º37’23,2” x 79,109 = 32,961m
Para o ponto L0
XrL0 = sen 180º x 31,821 = 0
YrL0 = cos 180º x 31,821 = -31,821m
– Calculando o fechamento Linear
Para este cálculo os resultados positivos do eixo X calculados anteriormente são somados e assim também os resultados negativos, ficando da seguinte forma:
<!–
@page { margin: 2cm }
P { margin-bottom: 0.21cm }
–>
<!–
@page { margin: 2cm }
P { margin-bottom: 0.21cm }
–>
Ʃx(+)
= 74,609 e Ʃx(-)
= -74,613m
Ʃx(+)
+ Ʃx(-)
= -0,004m
Para o eixo Y aplica-se a mesma
metodologia utilizada anteriormente:
Ʃy(+)
= 87,464 e Ʃx(-)
= 87,464m
Ʃx(+)
+ Ʃx(-)
= 0,000m
Para o restante dos cálculos deve-se calcular o fator El, pois ele será utilizado na fórmula final. Fica:
El = √ ex² + ey² = √(-0,004)² + (0,000)² = 0,004m
– Calculando o Erro Relativo
El = Erro absoluto
El = (El) ÷ (El)
El = (0,004m) ÷ (0,004m) = 1
l = Perímetro metros
l = (l) ÷ (El)
l = (271,467m) ÷ (0,004m) = 67.866m
Er = 1: 67.866
– Tolerância do Erro Linear em metros
A Tolerância será escolhida de acordo com a tabela 2, ABNT.
Tabela 2
Fonte: ABNT
A tolerância escolhida pelos autores foi I PRC = 0,07
Para o cálculo da tolerância utiliza-se a fórmula a seguir:
T = d x 
T = 0,07 x 
T = 0,03647
El < T ou 0,004 < 0,036; logo será distribuído o erro.
– Distribuindo Erro
Neste caso será distribuído somente no x.
Fator x = erro x ÷ Perímetro
Fator x = 0,004 ÷ 271,467
Fator x = 0,000014735
Fx = 0,000014735
X corrigido l1 – l2 = (Fx.58,566) + xr (coordenada relativa) = 57,550
X corrigido l2 – l3 = (Fx.44,860) + xr (coordenada relativa) = -2,697
X corrigido l3 – l4 = (Fx.57,111) + xr (coordenada relativa) = 17,061
X corrigido l4 – l = (Fx.79,109) + xr (coordenada relativa) = -71,914
X corrigido l – l1 = (Fx.31,821) + xr (coordenada relativa) = 0
Os cálculos foram organizados na tabela 3, para melhor visualização e prosseguimento do processo.
Tabela 3 – Poligonal Topográfica
Fonte: Os Autores
Os cálculos de área estão sendo apresentado na tabela 4.
Tabela 4 – Área Calculada
Fonte: Os Autores
Etapas de processamento nos softwares topográficos
– Comparação gráfica dos softwares topográficos
Esta fase consistiu em determinar as diferenças gráficas dos softwares Posição, Datageosis e Topograph.
Os resultados gráficos das curvas de nível são demonstrados na figura 2, e foram posicionadas na mesma tela obedecendo suas posições originais.
Figura 2: Comparação gráfica dos perfis longitudinais
Fonte: Softwares DataGeosis, Topograph e Posição
Os perfis dos softwares foram estaqueados e organizados graficamente em uma só imagem, um paralelo ao outro, conforme exibido na figura 3. Este processo foi utilizado pois, como é desprezível a variação da cota nos softwares, se fossem organizados na posição original ficariam sobrepostos e não conseguiríamos visualizar os três. (figura 3).
Figura 3: Comparação gráfica dos perfis longitudinais
Fonte: Softwares DataGeosis, Topograph e Posição
As seções geradas pelos softwares foram posicionadas conforme a figura 4, de maneira que se pode observar o resultado nos três softwares específicos.
Figura 4: Comparação das seções transversais
Fonte: Softwares DataGeosis, Posição e Topograph
Análise dos Resultados
Após a realização do processamento, foi gerada uma tabela para permitir uma visualização comparativa dos três softwares. Esta tabela contém dados referentes às características principais dos programas e seus respectivos valores de mercado,
conforme mostrado a seguir.
Tabela 5 – Visualização comparativa dos softwares
Fonte: Os Autores
Os caracteres observados foram listados conforme a tabela 5, sendo que o caractere Interface foi avaliado levando-se em consideração a facilidade para inserir comandos e manipular o software com o fim de realizar os devidos cálculos necessários.
Também neste aspecto o software DATAGEOSIS se destacou, pois, diferente de seus concorrentes, ele exibe uma planilha e nela acionam-se as ferramentas para os cálculos, não sendo necessário fechá-la pra se navegar para outra tela onde será dado um próximo comando seqüencial durante o processamento dos dados gerados pela Estação Total.
Tanto o software TOPOGRAPH quanto o DATAGEOSIS possuem ambiente CAD para que se possa desenhar um levantamento topográfico. O DATAGEOSIS se destaca neste aspecto, pois sua interface é muito parecida com o software AUTOCAD, ressaltando que o TOPOGRAPH tem sua interface não tão fácil de manusear, mas este é um dos mais usados no mercado de engenharia de infra-estrutura.
Na realização das etapas do processamento o DATAGEOSIS se destacou, pois com um número menor de comandos se obtém os pontos calculados prontos para serem exportados para o ambiente CAD.
Quanto às curvas de nível, o comportamento das mesmas nos três softwares é muito parecido, ou seja, o resultado que os softwares geraram foram muito próximos um do outro. Assim sendo considerou-se como desprezíveis as mínimas diferenças evidenciadas.
No caso dos perfis, novamente os resultados foram praticamente idênticos, conforme se observa na figura 3, onde os três perfis foram sobrepostos. Considerou-se que todos atenderam bem à sua função. Há algumas diferenças na representação gráfica das distâncias e cotas do perfil, mas estes aspectos o usuário pode alterar via configuração.
O comparativo visual das seções pode ser observado na figura 4, onde no mesmo ponto foi gerada uma seção nos três softwares. Também foi concluído que nas seções não houve diferenças, o que torna os softwares idênticos quanto ao resultado neste quesito
Quanto à forma como os softwares organizam os dados, tanto o software POSIÇÃO quanto TOPOGRAPH criam arquivos individuais para a poligonal calculada, para as irradiações e para uma tabela de coordenadas, além de outros arquivos para demais funções que não são alvo deste trabalho. Esta característica permite que se manipule um destes arquivos separadamente caso necessário. Já o Software DATAGEOSIS apresenta os dados em uma única planilha, onde se têm todas as informações referentes ao levantamento, inclusive as coordenadas de cada um dos pontos, após ser devidamente calculado o arquivo. Caso o consumidor necessite manipular os dados de forma separada o DATAGEOSIS não é uma boa opção.
Para os valores mostrados na tabela 4, foram considerados os módulos básicos de topografia dos programas avaliados, ou seja, a versão que contém o mínimo necessário para se calcular um levantamento topográfico e gerar os respectivos perfis, seções e curvas de nível. No caso do Software POSIÇÃO, o módulo é único e possui todas as ferramentas para cálculo básico e outras que não foram alvo dos estudos deste trabalho como, por exemplo, dispositivos para cálculo de volume de corte e aterro. O DATAGEOSIS na versão aqui estudada, a também é bastante completo possuindo as mesmas ferramentas que o POSIÇÃO citado anteriormente.
As versões dos softwares utilizados foram às seguintes:
Topograph 98 SE – versão 3.82
Posição – versão 3.4.05
DataGeosis – versão 7.3.3.2 Standart Plus
– Tabelas de Comparação dos Softwares Topográficos e o Método Convencional
As tabelas apresentadas abaixo demonstram os resultados gerados pelos softwares e sua comparação com o processo de cálculo manual.
A tabela 6 a seguir apresenta os dados referentes ao cálculo da poligonal utilizada. Há uma diferença considerável na precisão linear dos três softwares em relação ao método de cálculo manual.
A mesma se deve ao fato de o método de cálculo manual ter sido limitado ao uso de três casas decimais, visando atender a uma precisão milimétrica. Já os softwares apresentam os resultados em três casas decimais também, mas utilizam todas as demais no processo de cálculo.
Tabela 6 – Comparação de Dados
Fonte: Os Autores
Na tabela 7 a seguir observam-se as coordenadas do eixo Y ou norte, calculadas pelos softwares e as coordenadas dos mesmos pontos calculadas pelo método tradicional.
Tabela 7 – Coordenadas Norte
Fonte: Os Autores
A divergência é muito pequena conforme demonstrado. Assim sendo todos os softwares obtiveram resultados satisfatórios.
A tabela 8 apresenta o cálculo das coordenadas no eixo X ou coordenadas este.
Tabela 8 – Coordenadas Este
Fonte: Os Autores
– Tabelas de Comparação de Cotas dos Softwares Topográficos
A tabela 9 abaixo mostra a comparação de cotas entre os três softwares topográficos, sendo que este comparativo não possui método manual, uma vez que este quesito só poderia ter confiabilidade se efetuado um nivelamento em campo.
Tabela 9 – Cotas dos Softwares
Fonte: Os Autores
Conclusão
Após comparar os softwares em questão concluiu-se que, em termos de precisão, a divergência é pequena entre a área calculada o perímetro e as coordenadas. Isto leva à conclusão de que, quanto a precisão, os três softwares analisados são confiáveis.
Como resultado final, conclui-se que a aquisição de um software topográfico deve ter como etapa anterior a análise do perfil da empresa ou pessoa física que realizará a compra, suas necessidades e em que circunstâncias se dará a aplicação desta ferramenta. Uma vez que estes aspectos são definidos, a aquisição tende a ser mais coerente com a necessidade do comprador.
Se o comprador possui total liberdade para efetuar a compra, não sendo exigência de seu cliente a utilização de um software específico, e nem as circunstâncias exigirem um determinado software, o programa mais viável é o DATAGEOSIS. Ele é de fácil manuseio, possui um valor de aquisição atrativo, atende em termos de precisão e possui ambiente CAD para a confecção do desenho topográfico. Outra característica que facilita seu manuseio é a exibição dos dados referentes ao levantamento topográfico em forma de planilha única, permitindo uma consulta rápida de dados como, por exemplo, coordenadas quando necessário.
O fato do software DATAGEOSIS possuir ambiente de desenho CAD permite ao seu adquirente calcular um levantamento topográfico e representá-lo graficamente, sem que para isto, tenha que adquirir uma outra licença de um software de desenho digital, como AUTOCAD.
Considerações Finais
Para que uma empresa venha a fazer uma boa aquisição de um dos softwares, é preciso que a mesma analise suas condições quanto a possuir profissionais treinados, se demais empresas irão compartilhar os mesmos dados bem como as possíveis exigências do cliente. Existem duas situações que também são decisivas na escolha do programa a ser adquirido, sendo elas:
1 – A empresa possui o Software de desenho AUTOCAD
2 – A empresa não possui o software AUTOCAD
No caso da empresa não possuir o software Autocad, o TOPOGRAPH e o Datageosis são opções mais interessantes por possuírem área gráfica no módulo topográfico. A decisão pela compra fica a cargo da interface oferecida, a exigência ou não do cliente pela utilização de um software específico e o valor de mercado do software. Não sendo necessário que se adquira especificamente o TOPOGRAPH, o software DATAGEOSIS é a opção mais viável por atender em termos de área gráfica e valor mais acessível.
Porém, ainda que o TOPOGRAPH a princípio não pareça viável, o mesmo não pode ser substituído em uma circunstância onde há outras empresas que utilizarão os arquivos gerados e estas possuírem o software em questão, bem como se o cliente exigir do profissional ou da empresa a utilização deste. Como o TOPOGRAPH gera arquivos separados à medida que se processa os dados, podem-se manusear estes arquivos separadamente, como arquivos de poligonal, irradiações, coordenadas, desenhos entre outros. Assim sendo, dependendo da situação este software pode se tornar o mais viável a ser adquirido, ainda que seu valor seja o mais alto entre os três softwares comparados.
Já no outro caso, o da empresa possuir o software de desenho gráfico digital AUTOCAD, o POSIÇÃO se torna uma opção mais viável, pois trabalha dentro do software AUTOCAD, como se fosse um complemento para o programa. A seqüência de cálculos neste software também se mostrou de fácil e rápida utilização.
A decisão da compra de um dos softwares aqui estudados deve ser embasada nas circunstâncias nas quais se encontra o futuro consumidor do produto, se este já possui pessoal treinado em um software específico, por exemplo, uma vez que, o cumprimento de prazos contratuais pode tornar necessários profissionais já treinados para manusear o programa como pode permitir que se treine a mão de obra para a utilização do mesmo.
Conforme já abordado no item anterior, o adquirente do software que não possuir treinamento específico e puder escolher livremente entre os três analisados, o software DATAGEOSIS é o mais indicado.
Como resultado final, afirmamos que a aquisição de um software topográfico deve ter como etapa anterior a análise do perfil da empresa ou pessoa física que realizará a compra, suas necessidades e aplicação desta ferramenta. Uma vez que este aspecto
é definido, a aquisição tende a ser mais coerente com a necessidade do comprador.
Conhecer os softwares e estudá-los foi de grande valia e permitiu aos integrantes deste trabalho considerável enriquecimento do conhecimento acadêmico e também capacitação profissional para a atuação em um processo de escolha e aquisição de uma ferramenta de processamento digital de dados topográficos.
Agradecimentos
Aos nossos mestres e supervisores da Faculdade de Engenharia de Minas Gerais e dos estágios que realizamos, pelas marcas generosas de aprendizado técnico e humano que deixaram, e aos colegas de caminhada, pela lealdade e amizade no convívio diário.
Charles Evaristo da Silva
Luciano de Oliveira
Marcos Souza Pêgo
Victor Vidotti Gomes
Faculdade de Engenharia de Minas Gerais
Referências
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