Análise da influência da refração atmosférica na determinação de posicionamento 3D preciso utilizando estação total

Abstract

Resumo: Esta tese, estruturada na forma de artigos, apresenta os resultados de um estudo sobre os efeitos da refração atmosférica no posicionamento preciso de pontos na superfície terrestre utilizando estação total. O estudo de caso foi realizado na barragem da UHE Governador Jayme Canet Junior, localizada no estado do Paraná, Brasil. O primeiro artigo investiga influência das variações de temperatura, pressão e umidade ao longo do dia na determinação das coordenadas de pontos de monitoramento situados na crista da barragem, utilizando irradiação topográfica com estação total, a partir de três marcos geodésicos, que compõem a rede de referência topográfico utilizada no monitoramento da barragem, permitindo a vinculação das medições locais a um sistema de referência geodésico. O segundo artigo analisa os efeitos da refração atmosférica na determinação de desníveis, através do nivelamento trigonométrico, utilizando dados do método de nivelamento geométrico de primeira ordem como referência. O índice de refração local foi calculado de forma recíproca e simultânea entre três pilares nas margens da barragem em diferentes períodos do dia. Os resultados indicam que, mesmo após correções das distâncias em relação às condições meteorológicas, as coordenadas calculadas no primeiro artigo apresentaram discrepâncias, possivelmente devido aos efeitos da refração nas medições. Observou-se também que as coordenadas médias foram influenciadas pela posição do pilar onde a estação total foi instalada no levantamento, sendo que as maiores variações ocorreram no período da manhã, o que sugere que a incidência solar altera a temperatura do ar e, consequentemente, o índice de refração. No segundo artigo os resultados mostraram melhorias nos desníveis calculados em comparação com o valor de k = 0,13, exceto para o Pilar 3, onde a umidade devido à névoa gerada pela vazão da água pelos vertedouros afetou as medições

Abstract: This thesis, structured in the form of articles, presents the results of a study on the effects of atmospheric refraction on the precise positioning of points on the Earth's surface using a total station. The case study was conducted at the Governador Jayme Canet Junior Hydroelectric Power Plant dam, located in the state of Paraná, Brazil. The first article investigates the influence of variations in temperature, pressure, and humidity throughout the day on the determination of coordinates of monitoring points located along the crest of the dam. This was carried out using topographic radiation with a total station from three geodetic benchmarks, which compose the topographic reference network used in the dam monitoring system, enabling the connection of local measurements to a geodetic reference system. The second article analyzes the effects of atmospheric refraction on the determination of height differences through trigonometric leveling, using first-order geometric leveling data as a reference. The local refraction index was calculated reciprocally and simultaneously between three pillars located on the margins of the dam at different times of the day. The results indicate that, even after correcting distances according to meteorological conditions, the coordinates calculated in the first article showed discrepancies, possibly due to the effects of refraction on the measurements. It was also observed that the average coordinates were influenced by the position of the pillar where the total station was set up during the survey, with the greatest variations occurring in the morning period. This suggests that solar radiation alters air temperature and, consequently, the refraction index. In the second article, the results showed improvements in the calculated height differences compared to the standard value of k = 0.13, except for Pillar 3, where humidity caused by mist generated from water discharge over the spillways affected the measurements