Resumo: O monitoramento do comportamento vertical de referências de nível instaladas na crista da barragem da Usina Hidrelétrica Governador José Richa (UHGJR) tem sido realizado através do método de nivelamento geométrico de primeira ordem, onde são utilizados sistemas de nivelamento digitais, compostos por um nível digital e uma mira de ínvar gravada em código de barras. Por construção, as escalas destes equipamentos são iguais, porém com o passar do tempo ambos podem mudar, degradando as observações. Até o momento, a calibração simultânea destes equipamentos não era considerada na determinação dos recalques observados na UHGJR, contudo, após o desenvolvimento do primeiro sistema de calibração de sistemas de nivelamento digitais do Brasil, foi possível investigar o desempenho dos equipamentos, bem como determinar o fator de escala a ser aplicado para corrigir as leituras do nível. Como resultados, apresentam-se a calibração dos sistemas utilizados no monitoramento da UHGJR e a aplicação do certificado de calibração nas seções niveladas em novembro de 2016. A máxima correção aplicada nos desníveis foi da ordem de nove décimos de milímetros, resultado atribuído a região observada na mira, pois os desvios obtidos na calibração variam de acordo com a posição de leitura na mira.

Abstract: The monitoring of the vertical behavior of benchmarks installed in the dam crest of the Governador José Richa hydroelectric power plant (UHGJR) has been performed by the first-order differential leveling method with the use of digital leveling systems which are composed of a digital level and a invar barcode rod. By default, the scales of these instruments are the same, but over time both can change, degrading the observations. In the past, the simultaneous calibration of these systems was not considered in the determination of UHGJR settlements, however, after the development of the first calibration system of digital leveling systems in Brazil, it was possible to investigate the equipment performance as well as to determine a scale factor to be applied to correct the level readings. The results achieved are the systems calibration used in the monitoring of the UHGJR and the calibration certificate application in leveled sections in November 2016. The maximum correction applied to the elevation differences was of the order of nine tenths of millimeters, result attributed to the region observed in the rod, since the deviations obtained in the calibration vary according to the reading position at the rod.

O objetivo desta pesquisa é validar um sistema de automação de níveis digitais, desenvolvido em uma tese de doutorado (Andolfato, 2010) e apresentado ao curso de pós-graduação em ciências Geodésicas da UFPR. O procedimento de validação consiste em utilizar o nível digital através do nivelamento geométrico pelo método das visadas extremas para determinar desníveis entre alvos distribuídos com diferentes distâncias em relação ao nível. A simulação do recalque foi realizada através de pinos fixados em várias colunas, em diferentes alturas. A primeira fase consistiu em determinar os desníveis e consequentemente os recalques com o sistema convencional, utilizando um técnico como observador. Posteriormente estes mesmos recalques foram determinados utilizando o SAND (Sistema de Automação de Nível Digital). Depois de concluídos os levantamentos, os resultados obtidos com o SAND foram comparados com os do levantamento convencional e constatou-se que as diferenças de valores entre os recalques detectados/calculados por ambos os métodos variaram no décimo do milímetro. As variâncias dos recalques calculados, em ambos os métodos, foram testadas utilizando o teste F de Snedecor ao nível de significância de 5% e constatou-se que a maioria dos resultados passou no teste de hipótese, ou seja, foram determinados com o mesmo grau de precisão.

The main goal of this research is to validate a digital level automation system developed in a PhD. Thesis by Andolfato (2010) and presented to the Geodetic Science postgraduate program from Federal University of Paraná. The validation procedure consists in applying the digital level to determine height differences between targets distributed at different distances in relation to the digital level. Settlements simulations were performed by fixing pins in several wall columns at different heights. In the first stage the height differences and consequently the settlements were determinated by the conventional leveling method where observations were acquired by a qualified technical. Afterwards, these same differences were determined using the method named SAND - Sistema de Automação de Nível Digital (Digital Level Automation System). After finished the surveyings, the results obtained by the SAND method were compared with results from conventional method and it was observed differences within the tenth of millimeter in the computed settlements. The variances of the height differences in both cases were tested using the F- Snedecor test, at a significance level of 5%, and most values were approved, what means that they were determined with the same degree of precision

Um dos problemas encontrados durante levantamentos topográficos é a obstrução de pontos a serem monitorados, um exemplo deste empecilho é verificado em ambientes industriais, onde geralmente existem tubulações e equipamentos que não permitem o estabelecimento de linhas de visada direta. Uma alternativa para aplicação de técnicas topográficas é o uso de espelhos planos para o desvio de linhas de visada, onde os pontos de interesse são observados indiretamente. Neste estudo é apresentada uma nova abordagem para o problema, cuja solução analítica baseia-se nos princípios da ótica geométrica e da topografia. Os ensaios preliminares indicam a viabilidade do modelo proposto, nos quais a precisão posicional relativa alcançada é de ordem submilimétrica, enquanto no posicionamento absoluto do ponto são de ordem milimétrica.

One of the problems encountered during surveys is obstruction of points to be monitored, an example of this can be found in industrial environments where there are usually pipes and equipment that do not allow the establishment of straight lines;. An alternative to the application of topographic survey techniques is the use of plane mirrors to diversion of straight lines where the points of interest are observed indirectly. This study presents a new approach to the problem, whose analytical solution is based on the principles of Geometrical Optics and Surveying. The relative positional accuracy achieved in the preliminary tests is submillimetric order, and the absolute positional accuracy is millimetric order.

O setor elétrico brasileiro está estruturado para garantir o fornecimento de energia elétrica à toda a nação, sendo que a geração é feita em sua maioria através de usinas hidrelétricas, onde o reservatório desempenha peça fundamental no processo de geração. O assoreamento de reservatórios pode impactar diretamente na operação e manutenção de usinas hidrelétricas, reduzindo a sua capacidade de armazenamento e vida útil. O monitoramento e a avaliação do volume assoreado do reservatório é uma importante ferramenta para o acompanhamento do processo de assoreamento e para fornecer as informações necessárias para embasar a tomada de decisões de forma a evitar a interrupção no processo de geração de energia, bem como danos ambientais. Neste trabalho foram testados três formas diferentes de realizar a redução do nível d'água instantâneo em levantamentos realizados com um ecobatímetro voltadas para o monitoramento de reservatórios: observações com RTK móvel, medições feitas na margem do reservatório com o RTK estático e leituras da régua linimétrica. Através dos cálculos das incertezas verticais totais e teste estatístico das duas médias constatou-se que as duas últimas técnicas apresentaram resultados equivalentes e sua aplicação é viável na área de estudo

The Brazilian power industry is structured to ensure the supply of electricity to the entire nation, since the generation is done mostly through hydroelectric plants where the reservoir plays a key part in the generation process.The silting of reservoirs can directly impact in the operation and maintenance of hydroelectric plants, reducing the capacity storage and useful life. The monitoring and evaluation of the reservoir silted volume it's an important tool for follow the process and too provide the necessary information to support decision form to avoid interruption in the power generation process, as well as environmental damage.In this work it were tested three different ways to carry out the reduction in the instant water level in surveys conducted with a echo sounder for reservoirs monitoring: using the RTK observations done during the reservoir surveying, the measurements made on the right bank of the reservoir with the RTK fixed in one point, and readings in a limnimetric scale (water level gauging station).Through calculations of total vertical uncertainty and statistical test of the two averages, it was observed that the latter two techniques showed similar results and its application is feasible in study area.

Com a finalidade de verificar a estabilidade de pontos de monitoramento previamente selecionados e materializados a jusante da barragem da usina hidrelétrica Mauá, localizada no rio Tibagi, entre os municípios de Ortigueira e Telêmaco Borba, estado do Paraná, aplicou-se o método de irradiação topográfica tridimensional para determinar suas coordenadas. O estudo do comportamento se dá pela comparação das coordenadas dos pontos obtidas entre duas ou mais épocas distintas. Para isso, estabeleceu-se uma rede geodésica materializada por meio de pilares de concreto, dotados de um sistema de centragem forçada e construídos de forma que a fundação alcançasse a rocha da região. Estes, foram monitorados através de técnicas GNSS onde constatou-se sua estabilidade, servindo então como referência para o monitoramento dos pontos irradiados. Após distintas campanhas de levantamentos, realizadas antes e durante a formação do reservatório, utilizou-se um aplicativo em ambiente MatLab, desenvolvido para as finalidades deste projeto, onde são feitas análises e correções nos dados obtidos. Posteriormente, são calculadas as coordenadas tridimensionais dos pontos monitorados. Como resultados apresentam-se a variação das coordenadas utilizando-se a primeira campanha de levantamento, efetuada antes do início da formação do reservatório, como referência.

In order to check the stability of monitored points previously selected and materialized downstream of the Mauá hydroelectric plant dam, located in Tibagi river, between the cities of Ortigueira and Telêmaco Borba, state of Paraná, the 3D irradiation topographic method was held to determine the coordinates of these points. The study of the monitored point behavior is given by the comparison of their coordinates, between two or more distinct epochs. For this, it was established a geodetic network materialized by concrete pillars, equipped with a system of forced centering and constructed so that the foundation reached the rocks of the region. These were monitored using GNSS techniques where it was found stability, then serving as reference for monitoring points irradiated. After different surveys campaigns carried out before and during the formation of the reservoir, it was used an application in MatLab environment, developed for the purpose of this project, where analyses and corrections were done in the data obtained. Thereafter, the three-dimensional coordinates from monitored points were calculated. The results show the variation of the coordinates using the first campaign of surveying, made before the reservoir formation, as a reference.

O posicionamento de precisão tem sido um desafio para atender as necessidades dos desenvolvimentos atuais, como é o caso das locações industriais que podem requerer precisões milimétricas ou melhores no posicionamento de equipamentos e também apresentam limitações relacionadas ao espaço onde os trabalhos são executados, dificultando a realização dos levantamentos. Os equipamentos tradicionalmente empregados são ditos de alta precisão (leituras angulares com precisão de um segundo ou melhor, e linear que podem ser superior a ± (1mm + 1ppm)). O posicionamento absoluto com estações totais estará limitado ás precisões nominais para a medição das direções e distâncias, assim buscou-se com este estudo de caso avaliar a qualidade da determinação relativa de deslocamentos (distâncias) de pontos em situações que simulem um ambiente industrial, onde existem limitações no posicionamento dos instrumentos durante a determinação das medições. Neste estudo, foi montada uma estrutura móvel sobre os trilhos de um interferômetro instalado no Laboratório de Instrumentação Geodésica da Universidade Federal do Paraná, o qual permite determinar deslocamentos com precisão de 0,01mm através de medidas com laser, e nesta estrutura foram instalados prismas refletores para que fosse possível determinar os deslocamentos empregando-se estações totais. Foram utilizados 4 modelos de estações totais, com diferentes precisões. Os testes foram realizados em laboratório, com distâncias entre os pontos monitorados a posição onde foram instaladas as estações totais inferiores a 6 metros. Os resultados obtidos mostram que foi possível, para este estudo, determinar deslocamentos com acurácia melhor do que um milímetro, dependendo do modelo de equipamento utilizado.

The accurate positioning has been a challenge to meet the needs of current developments, as in the case of industrial locations that may require sub-millimeter precision in the positioning of equipments and also have limitations related to the area where the work will be performed, making the surveying difficult in some cases. The surveying equipment used in this situation is traditionally classified as high precision ones (angle measurement accuracy of a second and distance measurement accuracy of ±(1mm + 1ppm) or better). The positioning accuracy with total station is limited to the nominal accuracy of the instruments (both angle and distance). In this work the quality of relative displacements measurements of points in situations that simulate an industrial environment was evaluated, where there is limitation in the instrument set up process. The tests were performed in the laboratory, with distances between points and the total station fewer than 5 meters. Absolute positioning with total stations will be limited by the nominal precision of directions and distances, so in this research it was tried to evaluate the quality of measurement of relative displacements (distances) of points in situations that simulate an industrial environment where there is limitation in the setup of instruments for the determination of the measurements. In this paper was used a movable structure mounted on the rails of an interferometer. This allows the deformation of displacements to within 0.01mm by using laser measurements. In this structure a prism reflector was fixed, making possible to determine the displacements employing stations total. Four models of total stations, with different accuracies were used. The tests were performed in the laboratory, with distances between the points monitored and the position of the total stations fewer than 6 meters. The results showed that it is possible, for this study, to determine displacements with accuracy better than a millimeter, depending on the equipment model used.

O presente artigo busca analisar a estabilidade da rede geodésica que dá suporte ao monitoramento da Usina Hidrelétrica Salto Caxias. Tal rede é composta por cinco pilares de centragem forçada, localizados à jusante da barragem, além de um pino de crista, situado sobre uma das comportas da mesma. Essa análise foi realizada a partir da coleta de dados GPS, os quais foram processados em software apropriado para tal fim. Decidiu-se tomar o pilar P1 como referência e suas coordenadas foram determinadas de forma relativa (utilizando-se o software Leica Geo Office v.7.0) em relação a quatro estações de monitoramento contínuo, sendo três pertencentes à RBMC (PRMA, PRGU e SCCH) e uma pertencente à Itaipu Binacional (ITAI). As coordenadas dessas bases foram transformadas e atualizadas ao ITRFyy e época (com a Transformação Generalizada de Helmert) correspondentes às efemérides precisas utilizadas e à época de rastreio. As coordenadas dos outros pontos da rede foram determinadas em relação ao P1, a partir do posicionamento relativo. Para se detectar observações com erros grosseiros, foi aplicado o teste Data Snooping. Tais coordenadas foram transformadas de um sistema geocêntrico para um sistema geodésico local, com a finalidade de melhor avaliar os deslocamentos, que por sua vez, foram validados a partir do Teste de Congruência Global. Por fim, com o objetivo de avaliar as distâncias entre os pilares, obtidas com dados GPS, as mesmas foram comparadas com as distâncias obtidas com a ET Leica TC2003. Os resultados demonstraram que os deslocamentos detectados a partir dos dados GPS não foram compatíveis com os resultados obtidos com a técnica de trilateração.

This paper aims at presenting the analysis of the stability of the geodetic network that supports the monitoring of Salto Caxias Hydroelectric Plant. This network consists of five pillars equipped with devices of forced centering, which are located downstream of the dam, and a pin fixed in the crest, located in one of the gates of the dam. The analysis was performed from the GPS data collection and the processing by using appropriate software. We decided to take pillar P1 as reference and its coordinates were determined by relative form (using the Leica Geo Office software v.7.0) four continuous monitoring stations, three belonging to RBMC (PRMA, PRGU and SCCH) and one to Itaipu (ITAI). The coordinates of these bases were transformed and updated to ITRFyy and reference epoch (from Generalized Helmert Transformation) corresponding to the precise ephemeris used and the epoch of data collection. The coordinates of other points of the network were determined in relation to P1, using the relative positioning. To detect observations with blunders, we applied the Data Snooping procedure. The coordinates were transformed from a geocentric to a local geodetic system, in order to better evaluate the displacements, which in turn were validated from the Global Congruency Test. Finally, in order to evaluate the distance between the pillars obtained by GPS data they were compared with the distances obtained with the Total Station Leica TC2003. The results showed that the displacements obtained from GPS data were not consistent with the results obtained from trilateration technique.

Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um Sistema de Automação para Níveis Digitais - SAND, composto por uma plataforma que aloja os motores de passo e os sistemas de engrenagem para realizar o monitoramento de estruturas de obras civis, em tempo real, de forma automática, ou seja, sem a necessidade de um técnico para operar o nível. Esta plataforma é controlada por uma placa microcontroladora, que permite o movimento horizontal do nível geodésico digital, sem a interferência do observador. Além disso, esta plataforma acomoda um motor que é utilizado para realizar a focalização da imagem das miras verticais que são instaladas junto ao objeto que se deseja realizar o monitoramento. Utilizando técnicas do nivelamento geométrico, o SAND realiza as leituras da mira com códigos de barra, visando à determinação dos desníveis entre os pontos de interesse e com isso determinar possíveis deslocamentos da estrutura. Os resultados obtidos e apresentados demonstram a viabilidade da aplicação da metodologia proposta.

This paper presents the development of an Automation System for Digital Levels - SAND, consisting of a platform that houses the stepper motors and gear systems to perform the monitoring of civil structures in real time, automatically, i.e., without the need for a technician to operate the level. This platform is controlled by a microcontroller board, which allows horizontal movement of geodesic level digital, without interference from the observer. In addition, this platform accommodates an engine that is used for focusing the image of the vertical sights that are installed next to the object you want to perform the monitoring. Using leveling techniques, the SAND takes readings of sight with bar codes, to determine the gaps between the points of interest and thereby determine possible shifts in the structure. The results presented and demonstrate the feasibility of the proposed methodology.

O transporte de altitudes para pontos localizados em áreas de difícil acesso, como por exemplo, em regiões montanhosas, é um dos desafios da Geodésia, pois é necessária a transposição de grandes escarpas e vales, muitas vezes sem estradas de acesso, o que inviabiliza a utilização do nivelamento geométrico geodésico. Em função disso, técnicas modernas para a determinação de desníveis utilizando nivelamento trigonométrico vêm sendo estudadas, buscando-se precisão equivalente ao nivelamento geométrico, e com isso viabilizando o transporte de altitudes para estas regiões. Neste artigo realiza-se o transporte de altitude para o pico do Camapuã, na Serra do Mar paranaense, partindo-se de uma RN do Sistema Geodésico Brasileiro, localizada próxima à região. A metodologia utilizada é baseada no método Leap-Frog de nivelamento, com a realização de visadas de até aproximadamente 6000m, com desníveis de quase 1000m. São apresentados os resultados e uma avaliação do método.

The orthometric height determination for points located in areas of difficult access, for example, in mountainous regions, is one of Geodesy challenges, because the transposition of great cliffs and valleys is necessary, often without access roads, which makes unfeasible the use the geometric leveling. Modern height determination techniques from trigonometric leveling are being studied, seeking equivalent accuracy to geometric leveling and to make easy this task for these regions. In this paper is accomplished the height determination to the peak Camapuã, on Serra do Mar in the Paraná State. The methodology is based on the Leap-Frog trigonometric leveling, involving single sight lengths of about 6000m with height differences of almost 1000m. The results and an evaluation of method are presented.

Este trabalho traz a metodologia e resultados obtidos no posicionamento de pontos , em ambiente industrial, que não estejam no campo de visada da estação total. Para tal, foram desenvolvidos métodos e equipamentos, tais como: Espelho plano de precisão e suporte para movimentá-lo na vertical e horizontal, alvos para fixar no espelho e na mira horizontal de invar, procedimentos de calibração da mira horizontal de invar e dos alvos fixados no espelho. Com a aplicação do método foi possível desviar a visada da estação total e com isso determinar coordenadas de pontos fora do campo de visão da estação total. Os resultados demonstram a viabilidade de aplicação do método.

This paper presents the methodology and results in the positioning of points in an industrial environment, not in the field of view of the total station. To this end, methods have been developed and equipment, such as a mirror plane of accuracy and support to move it vertically and horizontally, to set targets in the mirror and in the invar sub tense bar, calibration procedures of sub tense bar of Invar and targets set in the mirror. With the application of the method was possible to divert the target of total station and thereby determine coordinates it points outside the field of view of the total station. The results demonstrated the method feasibility.

Este artigo trata do desenvolvimento de uma metodologia para classificação angular (vertical e horizontal) de teodolitos e estações totais. A metodologia baseou-se na norma brasileira (NBR 13.133) e internacional (ISO 17.123-3). Para atingir este objetivo diversas etapas foram desenvolvidas, inicialmente transformou-se a luneta de um teodolito óptico em um colimador. Também foram desenvolvidos seus filtros e iluminação, bem como a bancada suporte. Com a finalização desta etapa partiu-se para a montagem do laboratório e realização dos testes. Na classificação angular horizontal, foram comparados os testes realizados em base de campo com os de laboratório. Os dados obtidos foram aplicados em um programa que emite a classificação do equipamento de acordo com a NBR 13.133. E por fim foram realizados testes com colimadores comerciais e os resultados comparados com os obtidos anteriormente. Na classificação angular vertical foram comparados os dados obtidos no laboratório com os colimadores construídos e com os colimadores industriais. Todos os dados foram avaliados com os testes estatísticos Global e Data Snooping. Os resultados finais confirmaram a eficiência da metodologia desenvolvida na criação do laboratório de classificação angular horizontal e vertical, bem como o resultado satisfatório do colimador construído no laboratório e que apresentou baixo custo de desenvolvimento.

This article is about the development of angular classification methodology (vertical and horizontal) of theodolites and total stations. The methodology was based on Brazilian (NBR 13.133) and International (ISO 17.123-3) rules. In order to accomplish that objective, several steps were developed; initially the telescope of an optical theodolite was turned into a collimator. Its filters and illumination were also developed, as well as its support. After this step, the assembling of a laboratory and the performance of tests began. At horizontal angular classification, field tests were compared with laboratory tests. Data obtained were applied into an arithmetic spreadsheet that issues the classification of the equipment according to NBR 13.133. And at last, tests were performed with industrial collimators which were compared to previous results. In the vertical angular classification, data obtained from laboratory with assembled collimators were compared to data of industrial collimators. All data were evaluated with Global and Data Snooping statistical tests. Final results confirmed the efficiency of the developed methodology to create a laboratory of horizontal and vertical angular classification at the UFPR, as well as the satisfactory result of the assembled collimator on laboratory that presented low development cost.