Topografia: da corda ao GPS

Considerando os parcos recursos de que dispunham, as civilizações da Antiguidade clássica alcançaram resultados incríveis em topografia. Hoje, após o desenvolvimento da instrumentação (no final do século XIX), do advento da eletrônica (na década de 70) e da tecnologia GPS (no final do século XX), as perspectivas são totalmente imprevisíveis.

Até por isso, não se pode deixar de admirar o trabalho dos primeiros topógrafos que, com instrumentos rudimentares, realizaram levantamentos e medições através dos séculos, chegando a resultados fantásticos.

De fato, a história da topografia se inicia por volta de 3000 a.C., com os babilônios utilizando cordas para a medição de distâncias. Não há muitas referências sobre o assunto até 560 a.C., quando foi criado o Gnomon, que permitiu ao astrônomo, engenheiro e matemático Méton de Atenas (460 a.C. – ?) determinar a direção do norte, assim como posteriormente ao polímata Erastóstenes (276 a.C. – 194 a.C.) a calcular a circunferência da Terra.

O passo seguinte foi alcançado com a Dioptra, um instrumento surgido no século III a.C. e baseado em um tubo em “U” com água, que servia para a medição de ângulos horizontais e verticais e para o nivelamento de plataformas.

Mais à frente, Hiparco (190 a.C. – 120 a.C.) criou o astrolábio, que pode ser considerado o antecessor do teodolito. Já no ano 150 da era Cristã, Ptolomeu (90 – 168) descreveu o quadrante, aplicando-o em observações astronômicas e na medição de ângulos verticais. Para esta última aplicação, inclusive, as réguas de Ptolomeu foram utilizadas até a Idade Média.

MEDIEVO

Durante o Império Romano, os conhecimentos gregos foram levados para a Europa. Vitrúvio (~70 a.C. – 25 a. C.) cita medições de distância baseadas em contadores de voltas de um tambor, em lugar dos passos até então utilizados. Aliás, o arquiteto, engenheiro, agrimensor e pesquisador romano também foi o criador do primeiro esquadro baseado no triângulo de Pitágoras (com lados de 3, 4 e 5 unidades).

Também os árabes não só utilizaram os conhecimentos gregos, como os aperfeiçoaram consideravelmente. Nesse sentido, criaram astrolábios divididos em 5 minutos de grau e, entre outros, um mecanismo para medição indireta de distâncias (chamado balhestilha).

A bússola, por sua vez, foi inventada pelos chineses e aperfeiçoada por Leonardo da Vinci (1452 – 1519) e Charles Augustus Schmalcalder (1781 – 1843). No mundo Ocidental, a primeira referência ao instrumento foi feita por Alexander Neckman (1157 – 1217) em 1187. Posteriormente, o matemático francês Oronzio Fineo (1494 – 1555) montou uma bússola sobre um semicírculo com duas alidades, uma sendo fixa e a outra, móvel.

Apoiando-se nos conhecimentos de Gemma Frisius (1508 – 1555), Johann Pretorius aperfeiçoou a prancheta, que durante muito tempo foi o instrumento mais avançado disponível para os topógrafos.

Embora haja referências anteriores de estudos a respeito, a primeira luneta foi produzida por Galileu e aperfeiçoada por Johannes Kepler (1571 – 1630), Christian Huygens (1629 – 1695) (que colocou uma retícula para facilitar a pontaria) e William Gascoigne (1612 – 1644), que juntou o parafuso micrométrico.

Finalmente, Jonathan Sisson (1690 – 1747) construiu em 1720 o primeiro teodolito, com quatro parafusos de nivelamento. Tobias Mayer (1723 – 1762) trocaria os fios da retícula (que eram de teia de aranha) por uma gravação na própria lente, enquanto Pedro Nunes (1502 – 1578) transportou o mecanismo de leitura para um quadrante com dois círculos concêntricos, tendo um deles uma divisão a menos que o outro. Era o nônio (também chamado de “Vernier”), base para quase todos os instrumentos analógicos de medição de precisão.

ERA MODERNA

Em 1730, o mesmo Sisson construiu o primeiro goniômetro, aperfeiçoado por Jesse Ramsden (1735 – 1800). Em 1803, Georg Friedrich von Reichenbach (1771 – 1826) inventou a primeira máquina para graduar círculos (cujo princípio é usado até hoje), seguida em 1804 pelo teodolito repetidor e, em 1810, pela centragem forçada, acoplando os fios estadimétricos em sua alidade.

Em 1823, Ignazio Porro (1801 – 1875) desenvolveu um sistema de modificação do ângulo de paralaxe, cujo resultado perdura até hoje. Em 1839, batizou seu instrumento de taqueômetro.

Em 1830, Paul Adrien Bourdaloue (1798 – 1868) fabricou a primeira mira para nivelamento, que permitia a leitura direta de grandezas como a distância reduzida, levando à criação de outros aparelhos como o taquímetro logarítmico (1893) e o taquímetro autorredutor de Hammer (1893).

Em 1862, apareceu o THEO 010, da Zeiss. Em 1908, Heinrich Wild (1877 – 1951), funcionário da mesma Zeiss, lançou a luneta de foco interno. Posteriormente, criou o nível de coincidência, o micrômetro de coincidência e a estadia invar como são conhecidos hoje.

Mais tarde, em uma sequência de invenções, surgiram o teodolito DKR (1936), o DKM3 (1939) e o DKRM (1946), da Kern. Pouco depois, em 1950, foi lançado o T3 da Wild.

O primeiro distanciômetro eletro-óptico foi fabricado na União Soviética em 1936. Sua concepção foi utilizada para produção do distanciômetro AGA, fabricado em Estocolmo em 1948. A Wild então começou a fabricar o DI10, um distanciômetro de pequenas dimensões que trabalhava acoplado a um teodolito.

O passo seguinte foi o surgimento das semiestações, constituídas por um distanciômetro montado sobre o mesmo teodolito analógico. Nessa configuração, a parte eletrônica fazia somente a leitura das distâncias, sendo necessário digitar os ângulos para que os demais cálculos fossem feitos. Com o aparecimento dos sistemas eletrônicos de captação de ângulos, essa tarefa foi simplificada significativamente, conseguindo-se uma maior precisão nos teodolitos digitais.

ELETRÔNICA

Isso levou, na década de 70, ao aparecimento dos primeiros teodolitos eletrônicos, nos quais o leitor óptico de um círculo graduado foi substituído por um sistema de captadores eletrônicos, com os resultados apresentados diretamente em uma tela, e, posteriormente, à criação das estações totais, nas quais a eletrônica executa todas as funções, decretando o desaparecimento das cadernetas de campo, que também passaram a ser eletrônicas, compilando os registros das leituras efetuadas.

Os dados podiam finalmente ser transferidos diretamente para um computador, que os processaria e emitiria os relatórios pertinentes ou mesmo passaria as informações para um plotter, para a elaboração de desenhos.

A tecnologia atual de coletores de dados e GPS abre novos horizontes, inclusive com transmissão de dados em tempo real. Mas as possibilidades são tantas que nem a livre especulação permite prever o futuro.

Leia na próxima edição: O desenvolvimento dos motores diesel