Planejamento de rede de monitoramento voltada para o monitoramento de estruturas empregando-se LST (Laser Scanner Terrestre)

Abstract

Resumo: Esta pesquisa tem como objetivo propor um projeto de primeira ordem de uma rede de monitoramento empregando o Laser Scanner Terrestre (LST), com estudo de caso para a Usina Hidreletrica de Maua (UHE Maua), localizada no Rio Tibagi, entre os municipios de Ortigueira e Telemaco Borba no estado do Parana. De acordo com KUANG (1996), o estabelecimento de uma rede geodesica envolve tres estagios: projeto, execucao e analise. Este trabalho e voltado para o projeto de uma rede de monitoramento, entendida aqui como a definicao da localizacao dos pontos de controle, voltado ao monitoramento de uma barragem empregando-se o LST. Neste caso, ao inves de pontos objeto, toda a estrutura e monitorada. Sabe-se que, em funcao da distribuicao geometrica dos pontos de apoio e da tecnica de levantamento empregada, pode-se determinar atraves de propagacao de variancias e covariancias, as precisoes estimadas dos pontos medidos. Esta foi a ideia norteadora deste trabalho. Para tanto, foram avaliadas as potencialidades desta tecnologia quando empregada no monitoramento, bem como estudado dos softwares disponiveis que possuem ferramentas para o processamento e analise das observacoes obtidas com o LST e principalmente definidos criterios minimos a serem observados desde o planejamento a coleta de dados em campo para obter dados que atendam as prescricoes a serem alcancadas no monitoramento. A escolha da localizacao otima dos pontos da rede permeou a definicao desses criterios minimos. A proposicao de tres geometrias diferentes foi realizada por meio em um estudo da area de interesse. Com base nestes dados um modelo tridimensional do barramento da UHE Maua foi gerado. No modelo foi possivel simular amostras de dados para cada rede proposta e aplicar as equacoes de propagacao gerando as incertezas esperadas para os pontos objeto a serem coletados em cada cena, considerando tambem as incertezas posicionais geradas em funcao do diametro do raio laser usado para a medida. Por fim, foram avaliadas as tres propostas de posicoes para rede do ponto de vista das incertezas e da funcionalidade de coleta de dados em campo e selecionada a rede que melhor atende as expectativas do projeto.

Abstract: This research aims to propose a first order project of a monitoring network employing the Terrestrial Laser Scanner (TLS), with a case study for the Maua Hydroelectric Plant (UHE Maua), located in the Tibagi River, between the municipalities of Ortigueira and Telemaco Borba in the Parana Sate. According to KUANG (1996), the establishment of a geodetic network involves three stages: design, execution and analysis. This work is aimed at the optimal design and optimization of a monitoring network, understood here as the definition of the location of control points, aimed at monitoring a dam using the TLS. In this case, instead of object points, the whole structure is monitored. It is known that, according to the geometric distribution of the control points and the surveying technique employed, the estimated precision of the measured object points can be determined by propagating variances and covariates. This was the guiding idea of this work. In order to do so, It were evaluated the potential of this technology when used in the monitoring, as well as studied the available software that have tools to process and analyze the observations obtained with the TLS and mainly it were defined minimum criteria to be observed from the planning to the data collection in field to obtain data that meets the accuracy requirements to be achieved in monitoring. The choice of the optimal location of the control network points permeated the definition of these minimum criteria. The proposition of three different network geometries was performed by means of a study of the area of interest. Based on these data a threedimensional model of the Maua Hydroelectric Plant was generated. In the model it was possible to simulate data samples for each proposed network and to apply the propagation equations, generating the expected uncertainties for the object points to be monitored in each scene, also considering the positional uncertainties generated as a function of the diameter of the laser beam used for the measurement . Finally, the three proposals networks were evaluated from the point of view of the uncertainties and the data collection functionality in the field and the network that best meets the expectations of the project was selected.