CURSO DE GEOPROCESSAMENTO APLICADO AO

CURSO DE GEOPROCESSAMENTO APLICADO AO PLANEJAMENTO
URBANO E RURAL
MÓDULO DE CARTOGRAFIA E GEOPROCESSAMENTO
Profa Dra. Angelica Di Maio
Fonte: http://pt.wikipedia.org/wiki/Palmas
Objetivo
O objetivo deste Módulo é fornecer subsídios para o entendimento dos fundamentos básicos da
cartografia, a fim de facilitar ao aluno a leitura do material cartográfico disponível, ou seja, do modelo
bidimensional da superfície terrestre, para fins de localização geográfica e compreensão da organização
do espaço, do ponto de vista planimétrico e altimétrico. E ainda proporcionar noções da cartografia para
uso nos sistemas de informação geográfica e no processo de representação gráfica dos fenômenos
espaciais.
1- CARTOGRAFIA
Cartografia é a ciência e a arte de expressar graficamente o conhecimento
humano da superfície terrestre por meio de representações gráficas.
Dentre as principais representações cartográficas destacam-se o globo, os mapas,
as cartas topográficas, as cartas temáticas, e as plantas.
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HU
UH
U
As inovações tecnológicas e científicas têm levado a uma revisão do conceito
tradicional de cartografia, que passa a ser vista como a organização, apresentação,
comunicação e utilização de geoinformação em forma gráfica, digital ou táctil (Taylor,
1991).
O Problema Fundamental da Cartografia: Representação Gráfica da Superfície
Terrestre
U
U
Para isso, é necessário o conhecimento de sua forma. Inicialmente, adotou-se a Terra
com a Forma Plana, como o homem via o seu entorno; posteriormente, o interesse do
homem pela terra crescia com a distância dos lugares de comércio e com o
desenvolvimento das ciências chegou-se à Forma Esférica.
O desenvolvimento da Cartografia, desde épocas remotas até os dias atuais,
acompanhou o próprio progresso da civilização (Figura 1).
A Cartografia deve ter surgido, no seu estágio mais elementar, com as
populações nômades da Antigüidade, sob a forma de mapas itinerários. Posteriormente,
com o advento do comércio entre os povos e o conseqüente aparecimento dos primeiros
exploradores e navegadores descobrindo novas terras e novas riquezas e ampliando o
horizonte geográfico conhecido, o homem sentiu necessidade de se localizar sobre a
superfície terrestre. Estabeleceu-se, então, o marco inicial da cartografia como ciência.
A evolução da cartografia também foi incrementada pelas guerras, pelas
descobertas científicas, pelo desenvolvimento das artes e ciências, e pelos movimentos
históricos, que possibilitaram e exigiram cada vez mais, maior precisão na
representação gráfica da superfície terrestre.
No século XX, a grande revolução na cartografia foi determinada,
principalmente, pelo emprego da aerofotogrametria e pela introdução da eletrônica no
instrumental necessário aos levantamentos.
Hoje, a cartografia contemporânea procura atender ao surto verificado em todos
os ramos da atividade humana, tendo como objetivo uma produção em massa no menor
tempo possível e com precisão cada vez maior. Para isso, conta com tecnologias
modernas como o sensoriamento remoto, o GPS (Global Positioning System), e os SIGs
(Sistemas de Informação Geográfica).
Figura 1 – Ilustrações – Evolução dos conceitos sobre a forma da Terra
1.1
A Relação entre Cartografia e Geoprocessamento
(Cartografia para Geoprocessamento – Julio César Lima D´Alge -http://www.dpi.inpe.br/gilberto/livro/introd/)
A razão principal da relação interdisciplinar forte entre Cartografia e
Geoprocessamento é o espaço geográfico. A Cartografia preocupa-se em apresentar um
modelo de representação de dados para os processos que ocorrem no espaço geográfico.
O Geoprocessamento representa a área do conhecimento que utiliza técnicas
matemáticas e computacionais, fornecidas pelos Sistemas de Informação Geográfica
(SIG), para tratar os processos que ocorrem no espaço geográfico. Isso estabelece de
forma clara a relação interdisciplinar entre Cartografia e Geoprocessamento.
2 - TIPOS DE LEVANTAMENTOS
Os resultados dos diversos levantamentos possibilitam a elaboração de
documentos cartográficos, a partir do estabelecimento das correlações espaciais e da
observação dos fenômenos naturais e sociais que ocorrem na superfície terrestre.
Mapeamento - > Processo de construção de um documento cartográfico, que
tem seu início na organização sistêmica dos dados e informações provenientes de
diversos levantamentos.
Levantamento - > Caracteriza-se pela realização de medidas e observações,
coleta de dados, e a seleção de documentos existentes, com o objetivo de elaborar uma
informação cartográfica.
Exemplos: Levantamentos topográfico, hidrográfico, climatológico.
Para estas atividades utilizam-se equipamentos e técnicas da Topografia como
teodolito, estação total, nível, e trena. Sendo que esses equipamentos estão sendo
gradativamente substituídos e/ou complementados (dependendo do caso) pelo GPS
(Figura 2).
O GPS (Figura 3) é um importante aliado nos serviços que exigem informações
de posicionamento confiáveis, dada a rapidez e segurança nos dados que fornece.
Exemplos de aplicações: locação de obras na construção civil, como estradas,
barragens, pontes, túneis, etc.
Figura 2 - Constelação dos satélites do sistema GPS
Fonte: http://www.garmin.com/aboutGPS
Alguns casos atendidos pelo GPS são impossíveis através da Topografia, como o
monitoramento contínuo de veículos (automóveis, aviões ou navios). Dentre muitas,
outra grande vantagem do GPS é a não necessidade de intervisibilidade entre as
estações em determinadas áreas.
Figura 3 – Aparelhos GPS
Sensoriamento Remoto - > Processo de medição e obtenção de dados sobre um
objeto ou fenômeno, ou mesmo alguma propriedade deste, através de sensores que não
se encontram em contato físico com o objeto ou fenômeno estudado.
Princípio básico: a transferência de dados do objeto para o sensor é feita através
de ENERGIA – ENERGIA ELETROMAGNÉTICA ou radiação eletromagnética
(REM) (Figuras 4 e 5).
A energia solar é a base dos princípios que fundamentam essa tecnologia.
Figura 4 – Espectro eletromagnético
¦Aerolevantamento - > Realização de observações, ou coleta de dados com o
emprego de equipamentos aerotransportados. Sistema suborbital (Avião) (Figura 6) →
Fotografias Aéreas (Figura 7)
Figura 6 – Vôo Fotogramétrico
Figura 7 – Fotografia aérea
¦ Sistemas Orbitais (Landsat, Spot, CBERS, IKONOS, etc.) -> Imagens
Orbitais
A obtenção de informações a partir de dados de SR baseia-se no estudo das
interações entre a energia eletromagnética e os alvos da superfície terrestre (Figuras 8 e
9).
Figura 8a - Sensoriamento Remoto Orbital
Fonte:Batista,G; Dias,N. Curso
Introdução ao Sere, XII SBSR.
de
Fonte: MIRANDA, E. E. de; COUTINHO, A. C. (Coord.). Brasil Visto do Espaço. Campinas:
Embrapa
Monitoramento
por
Satélite,
2004.
Disponível
em:
<http://www.cdbrasil.cnpm.embrapa.br>.
Figura 8b – Sensoriamento remoto orbital
3 - A BASE CARTOGRÁFICA DO PAÍS: A Carta Topográfica
Entender um mapa não é apenas saber localizar geograficamente a partir das
coordenadas um rio, uma cidade, uma estrada ou qualquer outro fenômeno em um
mapa. É compreender que o mapa é a representação de um espaço real, um modelo
transmitido em linguagem cartográfica que se utiliza de 3 elementos básicos: sistema de
signos, redução e projeção. Entender mapas, portanto, significa dominar essa
linguagem cartográfica. É entender o espaço em uma representação bidimensional.
H
H
H
H
H
H
A cartografia divide-se basicamente em dois ramos principais: o temático e o
topográfico.
•
O ramo topográfico trata os detalhes planialtimétricos, que incluem
aspectos naturais e artificiais de uma área tomada de uma superfície
planetária, possibilitando a determinação de altitudes através de curvas
de nível, a avaliação precisa de direções e distâncias, e a localização de
detalhes, com grau de precisão compatível com a escala. Produto:
Carta topográfica (Figura 9).
U
U
H
H
•
Figura 9 - Carta topográfica inserida no SIG SPRING
●O ramo temático trata de temas ligados às diversas áreas do
conhecimento. Os produtos gerados constituem documentos
cartográficos em quaisquer escalas (Figuras 10 e 11), onde, sobre um
fundo geográfico básico (extraído da cartografia topográfica), são
representados os fenômenos geográficos, geológicos, demográficos,
econômicos, agrícolas, etc., visando o estudo, a análise e a pesquisa
dos temas no seu aspecto espacial (Oliveira, 1988). Produto: Carta
temática, Mapa temático.
Figura 10 – Da Imagem ao Mapa
Fonte: Atlas. Ed. Moderna
Figura 11 – ArcView
Fonte: http://www.universia.com.br/mit/curso.jsp?menucurso
H
4- LOCALIZAÇÃO GEOGRÁFICA: Coordenadas Geográficas
Para que cada ponto da superfície terrestre possa ser localizado, existe um
sistema de linhas imaginárias ao redor do globo. Essas linhas são representadas nas
cartas pelos meridianos e paralelos. Cada ponto na superfície é dado em termos de sua
Latitude e Longitude, constituindo assim as coordenadas geográficas.
As coordenadas geográficas baseiam-se em 2 linhas: o Equador e o Meridiano
de Greenwich (Figura 12).
• Latitude: é ângulo de arco norte-sul em relação ao Equador, ou seja, é o arco
contado sobre o meridiano do lugar e que vai do Equador até o local
considerado. Varia de 0o a 90o, sendo convencionado + para Norte e – para
o Sul.
• Longitude: é ângulo de arco leste-oeste do Meridiano Principal, ou seja, é o
arco contado ao longo do paralelo do ponto, que vai do Meridiano de
Greenwich até o meridiano considerado. Varia de 0o a 180o, sendo
convencionado – para oeste e + para leste de Greenwich.
Possuindo-se os ângulos de latitude e longitude de um local estão determinadas
as coordenadas geográficas do mesmo.
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H
H
H
H
H
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H
H
H
EXEMPLO: As coordenadas geográficas do centro da cidade de Palmas (TO) são:
•
•
Lat.: 10° 11' 04" S ou – 10° 11' 04"
Long.: 48° 20' 01" O ou – 48° 20' 01"
Sugestão: Site para consulta: http://www.fourmilab.ch/cgi-bin/uncgi/Earth?imagesize=1024
Figura 12 - Meridianos e Paralelos, Longitudes e Latitudes
5- NOÇÕES SOBRE SISTEMAS DE PROJEÇÕES
Maior dificuldade em cartografia: Transferir tudo o que existe numa superfície
curva, que é a Terra, para uma superfície plana, que é o mapa, considerando-se que uma
figura esférica não se desdobra em um plano, permanecendo, na planificação,
deformações.
Como a esfera não se desenvolve sobre o plano, passou-se a utilizar superfícies
intermediárias, ou auxiliares, que tenham a propriedade de se desenvolver. O cilindro
(Figura 13), o cone e o plano constituem esses tipos de figuras.
A confecção de um mapa exige, antes de tudo, o estabelecimento de um
método segundo o qual a cada ponto da Terra corresponda um ponto no mapa e
vice-versa.
Projeção Cartográfica → um arranjo sistemático de linhas, ou seja, um
“sistema plano de meridianos e paralelos sobre os quais pode ser traçado um mapa”
(Erwin Raisz, 1969).
Como esse arranjo pode ser estabelecido segundo diferentes condições, cada
conjunto de novas condições resultará em uma projeção diferente, existindo, então,
vários sistemas de projeção.
Propriedades dos Sistemas de Projeção
Não existe nenhuma projeção que elimine todos os tipos de deformações
advindas da transformação da esfera em um plano. As deformações refletem-se nos
ângulos, nos comprimentos e nas áreas. Podemos obter representações que conservam
em VG ou ângulos, ou em distâncias, ou áreas, de modo que uma se mantenha em
detrimento das outras duas.
Propriedade refere-se ao elemento geométrico que não sofreu deformação.
Sistema Equidistante → conserva as distâncias em uma ou mais direções.
Sistema Conforme → conserva os ângulos, mantendo a verdadeira forma.
Sistema Equivalente → conserva as áreas.
A tabela a seguir mostra exemplos de projeções e suas características:
Projeção Classificação
Albers
Cônica
Equivalente
Cilíndric
Cilíndrica
a
Equidista Equidistante
nte
Estereogr
Plana
áfica
Conforme
Polar
Aplicações
Características
Mapeamentos temáticos.
Preserva áreas.
Serve para mapear áreas com
extensão predominantes leste-oeste.
Mapas Mundi.
Mapas em escalas pequenas.
Trabalhos computacionais.
Altera áreas.
Altera ângulos.
Mapeamento das regiões polares.
Mapeamento da Lua, Marte e
Mercúrio.
Preserva ângulos.
Oferece distorções
de escala.
Lambert
Cônica
Conforme
Lambert Cônica
Million Conforme
Mercator
Cilíndrica
Conforme
Miller
Cilíndrica
UTM
Cilíndrica
Conforme
Cartas gerais e geográficas.
Cartas militares.
Cartas aeronáuticas do mundo.
Preserva ângulos.
Cartas ao milionésimo.
Preserva ângulos.
Cartas náuticas.
Cartas geológicas e magnéticas.
Mapas Mundi.
Mapas Mundi.
Mapas em escalas pequenas.
Mapeamento básico em escalas
médias e grandes.
Cartas topográficas.
Preserva ângulos.
Altera ângulos.
Altera áreas.
Preserva ângulos.
Altera áreas (mas as
distorções não
ultrapassam 0,5%).
Fonte: Manual do Spring.
Figura 13 – Projeção Cilíndrica
Dicas SIG
•
Para que os planos de informação sejam corretamente sobrepostos em um SIG, é
necessário que eles apresentem a mesma projeção. Caso contrário, deve ser feita
a conversão para uma projeção comum utilizando o próprio SIG ou um outro
programa com esta rotina.
Fonte: www.professores.uff.br/cristiane
Projeção UTM - Universal Transversa de Mercator
http://www.dpi.inpe.br/gilberto/livro/introd/
H
Além das coordenadas geográficas, muitas cartas são construídas em
coordenadas plano-retangulares, que correspondem matematicamente às coordenadas
geográficas da Terra. O sistema de coordenadas UTM divide a Terra em 60 fusos
(Figura 14) que são numerados de 1 a 60, com início no antimeridiano de Greenwich e
contado no sentido oeste-leste.
O mapeamento sistemático do Brasil é feito na projeção UTM (1:250 000, 1:100
000, 1:50 000). Relacionam-se, a seguir, suas principais características:
•
a superfície de projeção é um cilindro transverso e a projeção é conforme;
•
o meridiano central pode ser representado em verdadeira grandeza;
•
a escala aumenta com a distância em relação ao meridiano central;
•
a Terra é dividida em 60 fusos ou zonas de 6o de amplitude na longitude.
•
o cilindro transverso adotado como superfície de projeção assume 60
posições diferentes já que seu eixo mantém-se sempre perpendicular ao
meridiano central de cada fuso ou zona.
Figura 14 – Fuso de Projeção UTM
Unidade
1°
1’
1”
Extensão aproximada no Equador
111,11 km
1,85 km
30,86 m
Dicas SIG
•
Em um SIG, é possível definir apenas um único fuso UTM para um plano
de informação. Assim, para que um único plano de informação contenha
áreas localizadas em mais de um fuso UTM, é necessário converter o
sistema de coordenadas de todos os planos de informação para um único
sistema e assim uni-las em um único plano. A seguir, estão descritos alguns
procedimentos que podem ser adotados.
•
•
Converter a projeção dos planos de informação para uma projeção
comum, passando-se a adotar o sistema de coordenadas da respectiva
projeção ou sistema de coordenadas geográficas.
Converter o fuso do plano de informação com a menor área de interesse
para o fuso do plano com maior área de interesse. Como resultado, a
área de estudo ficará inserida em um único fuso estendido. Este
procedimento é indicado quando a área do fuso estendido não
ultrapassar 30’ ou, no máximo, 1 grau, pois o coeficiente de ampliação
cresce demasiadamente após transposição dos limites leste e oeste do
fuso, gerando distorções cartograficamente inadmissíveis.
Fonte: www.professores.uff.br/cristiane
Datum
Para caracterizar um datum utiliza-se uma superfície de referência posicionada
em relação à Terra real. Trata-se, portanto, de um modelo matemático que substitui a
Terra real nas aplicações cartográficas.
Um datum planimétrico ou horizontal é estabelecido a partir de parâmetros como
a latitude e a longitude de um ponto inicial, azimute, e duas constantes necessárias para
definir o elipsóide de referência. Assim, forma-se a base para o cálculo dos
levantamentos de controle horizontal.
Os mapas mais antigos do Brasil adotavam o datum planimétrico Córrego
Alegre. Mais recentemente, o datum planimétrico SAD-69 passou a ser utilizado como
referência. Modernamente, com o advento das medições GPS, tem sido comum o
emprego do datum planimétrico global WGS-84.
Desde fevereiro de 2005, o Brasil possui um novo referencial geodésico,
chamado SIRGAS2000 (Sistema de Referência Geocêntrico para as Américas) Elipsóide GRS 80. (www.ibge.gov.br/home/geociencias/geodesia/sirgas).
H
Córrego Alegre
Latitude: 19o 45' 41.34" S
Longitude: 48o 06' 07.08" W
H
SAD 69
Latitude: 19o 45' 41.6527" S
Longitude: 48o 06' 04.0639" W
Um dos problemas típicos na criação da base de dados de um SIG no Brasil tem sido a
coexistência de dois sistemas geodésicos de referência: Córrego Alegre e SAD-69.
Algumas cartas topográficas referem-se a Córrego Alegre, que é o antigo datum
planimétrico brasileiro, enquanto outras utilizam como referência o SAD-69, que é o
atual datum planimétrico.
Os usuários de SIG já estão relativamente acostumados a conviver com escolhas de
projeção e seleção de datum sempre que precisam realizar entrada ou importação de
dados, mas costumam ignorar que as coordenadas geográficas - na verdade,
geodésicas - são definidas sobre a superfície de referência do datum selecionado e
que, portanto, variam de um para outro datum.
O sistema GPS adota o elipsóide como modelo matemático para desenvolver os
cálculos necessários ao posicionamento e determinação dessas coordenadas. O elipsóide
de referência utilizado pelo sistema GPS é o WGS-84.
No Brasil, existem hoje dois sistemas Geodésicos. Um adota como superfície de
referência o elipsóide SAD 69 para todos os trabalhos de mapeamento realizados no
país, embora também sejam encontrados mapas e cartas do território nacional que
utilizam o datum Córrego Alegre. Sendo assim, é importante que se conheça o sistema
de referência a ser configurado no receptor GPS, mas recomenda-se adotar sempre o
WGS-84 quando o objetivo for levantamento.
Legalmente, o outro sistema geodésico de referência é o SIRGAS 2000 (Sistema
de Referencial Geocêntrico para as Américas), em vigor desde 2005. Este sistema é
compatível com os dados GPS (WGS84). O período de transição é de 10 anos e a
adoção definitiva será em 2014.
Dicas SIG
Longitude de origem: Trata-se de um meridiano de referência escolhido para
posicionar o eixo y do sistema de coordenadas planas ou de projeção. A definição da
longitude de origem depende da projeção utilizada pelo usuário. A longitude de origem
para a projeção UTM corresponde ao meridiano central de um fuso ou zona (a cada 6°
define-se um fuso), ou seja, o meridiano central de uma carta ao milionésimo.
U
U
U
U
Para saber a longitude de origem, o usuário deve localizar a área de interesse e
verificar a que fuso ela pertence. O meridiano central corresponderá à longitude de
origem. Manaus (AM), por exemplo, situada a cerca de 3°S e 60°W, encontra-se no fuso
que vai de 60°W a 66°W; sua longitude de origem, portanto, é 63°W.
No caso da projeção de Gauss, usada em cartas topográficas antigas no Brasil, a
longitude de origem equivale aos limites das cartas ao milionésimo.
Latitude de origem: Corresponde a um paralelo de referência escolhido para
posicionar o eixo x do sistema de coordenadas planas ou de projeção. A latitude de
origem costuma ser o Equador para a maior parte das projeções. Nas cartas ao
milionésimo, que usam a projeção cônica conforme a de Lambert, adota-se sempre o
paralelo superior de cada carta como latitude de origem.
U
U
Modelos de Elipsóide
Para fins práticos, aproxima-se a Terra por um elipsóide de revolução, que é um
sólido gerado pela rotação de uma elipse em torno do eixo dos pólos (eixo menor).
Estudos geodésicos apresentam valores levemente diferentes para os elementos
do elipsóide, medidos nos vários pontos da Terra. Assim, cada região deve adotar como
referência o elipsóide mais indicado.
O elipsóide de Hayford é utilizado pelo datum Córrego Alegre e o elipsóide de
referência 1967, ou seja, o da União Astronômica Internacional, é utilizado pelo Datum
SAD-69.
Nota: A diferença dos valores das coordenadas de SAD69 para o SIRGAS2000 é, em média, de
65 metros no terreno (i.e., significativa em escalas > 1:325.000).
Dicas SIG
• Na preparação de uma base cartográfica para uso em um SIG, é comum
encontrar documentos cartográficos e imagens de sensoriamento remoto
referenciados a diferentes data.
• Apesar da origem das coordenadas dos sistemas Córrego Alegre e SAD-69
serem próximos, a utilização de bases referenciadas a estes dois data em um
mesmo projeto pode inferir erros da ordem de 10 a 80 m (RIPSA, 2000).
Dependendo da escala e do objetivo do trabalho, este erro não deve ser
ignorado.
• Assim, caso a base de dados apresente data distintos, é necessário fazer a
conversão para um datum comum, utilizando o próprio SIG ou um outro
sistema computacional que apresente esta rotina.
• O mesmo cuidado deve ser adotado ao se levantar dados com GPS. É
necessário que o datum seja devidamente configurado para o sistema de
interesse do mapeamento.
HU
Fonte: www.professores.uff.br/cristiane
6 - ORIENTAÇÃO
Entre outras finalidades, as cartas servem para orientação no terreno. O termo
orientação tem origem no termo oriente, tomado como referência na Antigüidade e
correspondente à posição do nascer do Sol. O primeiro contato relativo à orientação está
associado aos pontos cardeais (Figura 15). Estando a mão direita indicando o nascer do
Sol, estaremos de frente para o norte, tendo o oeste à esquerda e o sul nas costas.
Nos dias atuais, tornou-se usual o uso do norte como referencial de orientação.
A informação mínima que um mapa deve ter é a indicação do norte.
Normalmente, o norte está indicado para o topo da folha. Isto não impede, porém, que o
mapa esteja orientado em outra direção.
UH
No caso de haver indicação simultânea de dois sistemas de coordenadas sobre a
carta – coordenadas geográficas e coordenadas UTM, pode haver a indicação de mais de
um norte (Figura 16):
Norte geográfico verdadeiro (NG) ou (NV) corresponde à orientação do eixo de
rotação da Terra.
Norte magnético (NM) indica a direção do pólo norte magnético. É a direção
apontada pela agulha da bússola (Figura 17).
Norte da quadrícula (NQ) indica o norte da grade de coordenadas UTM. A única
linha desta grade que aponta para o norte verdadeiro ou geográfico é a que coincide com
o meridiano central do fuso.
Figura 15 – Rosa dos Ventos
Fonte: www.uff.br/geoden
Figura 16 – Diagrama com a
indicação do norte na carta
Figura 17 - Bússola
7 - ESCALA
A representação da superfície terrestre sob a forma de carta implica na
representação de uma superfície muito grande sobre outra de dimensões bastante
reduzidas. Daí decorrem 2 problemas:
1) determinados detalhes não permitem uma redução pronunciada, pois se
tornariam imperceptíveis.
Solução: Convenção Cartográfica
2) necessidade de reduzirmos as proporções dos acidentes a representar a fim de
que seja possível representá-los dentro das dimensões que foram estabelecidas para a
carta.
Solução: Escala
O que é traçar uma planta do terreno?
É traçar, no papel, uma figura semelhante à do terreno levantado, onde os
ângulos mantêm-se em VG, e as distâncias reduzidas numa proporção constante.
Assim, podemos definir escala como uma relação constante entre uma medida
na carta e a mesma dimensão no terreno. Esta relação é traduzida por uma fração em
que o numerador (invariavelmente a unidade) representa uma distância no mapa, e o
denominador, a distância correspondente no terreno.
Exemplo: 1/25.000, 1:25.000. Qualquer medida linear na carta é no terreno
25.000 vezes maior. Se considerarmos como unidade o centímetro, teremos que 1 cm na
carta corresponde a 25.000 cm no terreno, ou 250 m.
Escala Numérica
Escala = medida sobre a carta = medida gráfica (d)
medida sobre o terreno = medida real (D)
E=1=d
N D
iD=d x N
iRegra de três
Escala Gráfica
A escala gráfica é representada por um segmento de reta graduado, pode ser uma
linha ou uma barra subdividida em partes denominadas de talões. Cada talão apresenta a
relação de seu comprimento com o correspondente no terreno. O talão deve ser
preferencialmente um número inteiro.
Figura 18 - Exemplos de Escalas Gráficas
Fonte: www.ibge.gov.br/home/geociencias/cartografia/manual_nocoes/representacao.html
Precisão Gráfica
É a menor grandeza medida no terreno, capaz de ser representada em desenho na
mencionada Escala.
A experiência demonstrou que o menor comprimento gráfico que se pode
representar em um desenho é de 1/5 de milímetro ou 0,2 mm, sendo este o erro
admissível.
Fixado esse limite prático, pode-se determinar o erro tolerável nas medições cujo
desenho deve ser feito em determinada escala. O erro de medição permitido será
calculado da seguinte forma: e=0,0002m x N
O erro tolerável, portanto, varia na razão direta do denominador da escala e
inversa da escala, ou seja, quanto menor for a escala, maior será o erro admissível.
Os acidentes cujas dimensões forem menores do que os valores dos erros de
tolerância não serão representados graficamente. Em muitos casos, é necessário utilizarse convenções cartográficas, cujos símbolos irão ocupar no desenho dimensões
independentes da escala.
Padrão de Exatidão Cartográfica
As cartas, segundo sua exatidão, são classificadas nas Classes A, B e C. Para classe A
adotou-se os critérios seguintes:
1. Padrão de Exatidão Cartográfica - Planimétrico: 0,5 mm, na escala da carta, sendo de
0,3 mm na escala da carta o Erro-Padrão correspondente.
2. Padrão de Exatidão Cartográfica - Altimétrico: metade da eqüidistância entre as
curvas-de-nível, sendo de um terço desta eqüidistância o Erro-Padrão correspondente.
(http://www.concar.ibge.gov.br/indexf7a0.html?q=node/41)
8 - ARTICULAÇÃO DAS CARTAS – Índice de Nomenclatura do Mapeamento
Sistemático Nacional
Este índice tem origem nas folhas ao Milionésimo e se aplica à denominação de
todas as folhas de cartas do mapeamento sistemático (escalas de 1:1.000.000 a
1:25.000).
Para escalas maiores que 1:25.000 ainda não existem normas que regulamentem
o código de nomenclatura. O que ocorre na maioria das vezes é que os órgãos
produtores de cartas ou plantas nessas escalas adotam seu próprio sistema de articulação
de folhas, o que dificulta a interligação de documentos produzidos por fontes diferentes.
(http://www.ibge.gov.br/home/geociencias/cartografia/manual_nocoes/representacao.html)
H
H
A distribuição geográfica das folhas ao Milionésimo foi obtida com a divisão de
um modelo esférico da Terra em 60 fusos de amplitude 6° numerados a partir do fuso
180° W - 174° W no sentido Oeste-Leste. Cada fuso está subdividido a partir da linha
do Equador em 21 zonas de 4° de amplitude para o Norte e 21 para o Sul.
Uma folha ao Milionésimo pode ser acessada por um conjunto de três caracteres:
1. Letra N ou S – Indica se a folha está ao Norte ou ao Sul do Equador.
2. Letras de A até U – Cada letra se associa a um intervalo de 4° de latitude
se desenvolvendo a Norte e a Sul do Equador e indica a latitude limite da
folha. A faixa compreendida entre as latitudes 8° e 4° Norte recebe a
letra B e passa pelo extremo norte do Brasil.
3. Números de 1 a 60 – Indicam o número de cada fuso que contém a folha.
O Brasil é coberto por oito fusos; do fuso 18 que passa por parte do Acre
e do Amazonas ao fuso 25 que cobre parte do Nordeste e Fernando de
Noronha.
4. A carta 1:1.000.000 é subdividida em 4 cartas 1:500.000, que são
identificadas pelas letras V, X, Y ou Z, sendo que a carta V é a do canto
superior esquerdo e a seqüência obedece o sentido horário.
5. Da mesma forma, a carta 1:500.000 é subdividida em 4 cartas 1:250.000,
identificadas pelas letras A, B, C ou D.
6. Assim, a carta 1:250.000 é subdividida em 6 cartas 1:100.000
identificadas pelos algarismos romanos de I a VI.
7. A subdivisão da carta 1:100.000 em 4 cartas 1:50.000 que recebem como
identificação os números 1, 2, 3 ou 4.
8. A carta 1:50.000 é subdividida em 4 cartas 1:25.000, que são
identificadas pelas siglas NO (noroeste), NE (nordeste), SO (sudoeste)
ou SE (sudeste).
A convenção permite localizar uma carta no globo terrestre por meio de sua
nomenclatura.
→
Figura 19 – Articulação das folhas 1:1.000.000
9 - REPRESENTAÇÕES DE FATOS GEOGRÁFICOS EM CARTOGRAFIA
1) Representação do Relevo Terrestre (altimetria)
A representação do relevo pode ser feita por vários métodos (sombreamento,
pontos cotados ou curvas de nível), sendo o mais usual o das curvas de nível, uma vez
que este fornece ao usuário, em qualquer parte da carta, um valor aproximado da
altitude.
As curvas de nível constituem linhas imaginárias do terreno, materializadas na
carta por linhas que ligam os pontos de mesma cota, em relação a uma superfície de
referência (NMM).
Figura 20b – Curvas de Nível
Figura 20a – Curvas de Nível
Fonte:
Fonte: Adaptação de ANDERSON, P.S. 2002
http://lilt.ilstu.edu/psanders/cartografia
www.ibge.gov.br/.../elementos_representacao.html
H
As curvas de nível indicam se o terreno é plano, ondulado, montanhoso, íngreme
ou de declive suave. Elas são eqüidistantes, isto é, a distância vertical – o desnível entre
as curvas - é constante e varia de acordo com a escala da carta. A eqüidistância é
alterada quando se representa área predominantemente plana como a Amazônia, onde
pequenas altitudes são de grande importância, ou quando o detalhe é muito escarpado e
a representação de todas as curvas dificultaria a leitura.
ESCALA
1:25.000
1:50.000
1:100.000
1:250.000
1:500.000
1:1.000.000
EQÜIDISTÂNCIA
10 m
20 m
50 m
100 m
100 m
100 m
CURVAS MESTRAS
50 m
100 m
250 m
500 m
500 m
500 m
Fonte: Apostila de GPS. Miguel Gorgulho
H
Datum vertical
O datum vertical ou altimétrico refere-se à superfície de referência usada para
definir as altitudes de pontos da superfície terrestre. Na prática a determinação do datum
vertical envolve um marégrafo ou uma rede de marégrafos para a medição do nível
médio dos mares.
No Brasil, o ponto de referência para o datum vertical é o marégrafo de
Imbituba, em Santa Catarina.
Delimitação de uma bacia hidrográfica
(http://www.etg.ufmg.br/tim1/baciahidrografica2007.doc).
700
700
700
695
695
700
690
690
695
685
680
690
680
700
675
685
680
675
680
685
680
670
665
685
Divisor de Águas
655 660 665
670
Uma bacia hidrográfica é uma unidade fisiográfica, limitada por divisores
topográficos, que recolhe a precipitação, age como um reservatório de água e
sedimentos, defluindo-os em uma seção fluvial única. Os divisores topográficos ou
divisores de água são as cristas das elevações do terreno que separam a drenagem da
precipitação entre duas bacias adjacentes.
Para definir o limite da bacia hidrográfica, é necessário conectar os pontos mais
elevados, tendo por base as curvas de nível.
2) Representação Planimétrica (convenções)
Em cima da base cartográfica, assenta-se todo um conjunto de variados detalhes
representando elementos naturais e artificiais. Os primeiros correspondem aos aspectos
hidrográficos (Figura 21), de vegetação e de solo, e os outros aos aspectos decorrentes
da ocupação humana, como o sistema viário, localidades, aeroportos, igrejas, escolas,
barragem, ponte, etc. (Figuras 22 e 23).
Figura 21 - Hidrografia
Obs.: Convenção Cartográfica e Legenda
Convenção Cartográfica → simbologia convencional
Legenda → significado classificatório,
ex.: uso do solo → Lógica
Figura 22 – Sistema Viário
Figura 23 - Aeroporto
10 - A SEMIOLOGIA GRÁFICA
É uma proposta no mundo das imagens que permite transformar mapas feitos
para ler em mapas para ver. Com exceções muito raras, as representações gráficas sob
quaisquer de suas formas (diagramas, mapas, etc.) são concebidas como ilustrações que
não condizem com regras da linguagem visual. O ponto de partida da semiologia gráfica
é não admitir um mapa ou um gráfico como sendo mera ilustração. Tanto no processo
de construção gráfica como no de sua apresentação, o autor deve obedecer às
propriedades específicas da percepção visual.
Passa-se, assim, ao domínio do raciocínio lógico (Martinelli, 1996). Não há
convenções; fazer esta Cartografia significa mostrar a diversidade pela diversidade
visual; a ordem pela ordem visual e a proporção pela proporção visual. Transgredir esta
regra básica significaria realizar uma comunicação enganosa (Martinelli, 1990).
A eficácia de uma representação gráfica pode ser conseguida, principalmente,
observando-se duas etapas na sua construção:
1- Definir as características do tema. Os elementos que constituem o tema
podem ser diferentes entre si, ou podem estar unidos por uma relação de ordem, ou
podem exprimir quantidades; isto permite distinguir 3 níveis de organização: o nível
diferencial (#), o nível ordenado(O) e o nível quantitativo(Q).
2- Escolher dentre as variáveis visuais disponíveis qual ou quais representariam
melhor aquele tema. As variáveis visuais são exploradas pela variação de tamanho,
valor, granulação, cor, orientação e forma.
Nem todas as variáveis visuais admitem todos os níveis de organização, e esta
condição é uma das fontes de erros nas representações gráficas.
O quadro a seguir (Figura 24) resume a questão das relações fundamentais (O,
Q, # , = ) e sua organização em relação às variáveis visuais, e que aspectos estas
assumem nas diferentes implantações.
Figura 24 – Quadro das variáveis visuais
11- INTEGRAÇÃO DE DADOS DE DIVERSAS FONTES: O Sensoriamento
Remoto, A Questão da Correção Geométrica e do Registro de Imagens
As imagens produzidas por sensores remotos, sejam elas fotografias aéreas ou
imagens de satélite, apresentam uma série de distorções espaciais, não possuindo,
portanto, precisão cartográfica quanto ao posicionamento dos objetos, superfícies ou
fenômenos nelas representados. Erros geométricos resultam das seguintes causas:
-rotação da Terra
-curvatura da Terra
-movimento do espelho de imageamento
-variações da altitude, posição e velocidade da plataforma
-distorção topográfica
Freqüentemente, a informação extraída da imagem de sensoriamento remoto
precisa ser integrada com outros tipos de informação, representados na forma de mapas,
especialmente quando se trabalha com sistemas de informação geográfica, nos quais as
imagens de sensoriamento remoto são uma das principais fontes de dados. Por
outro lado, os dados contidos em uma imagem de satélite precisam ser apresentados na
forma de um mapa, com uma grade de coordenadas geográficas de referência traçada
sobre a mesma.
O registro de uma imagem compreende uma transformação geométrica que
relaciona coordenadas de imagem (linha, coluna) com coordenadas de um sistema de
referência (Figura 25).
Outros termos comuns para a designação do procedimento de registro são
geocodificação e georreferenciamento. É importante, contudo, fazer uma distinção clara
entre registro e correção geométrica.
- O processo de correção geométrica de imagens elimina as distorções
geométricas sistemáticas introduzidas na etapa de aquisição das imagens;
- O registro apenas usa transformações geométricas simples - usualmente
transformações polinomiais - para estabelecer um mapeamento entre coordenadas de
imagem e coordenadas geográficas. Por isso, sugere-se que o registro seja sempre
utilizado como uma técnica que busca refinar a qualidade geométrica de imagens com
correção geométrica de sistema.
O registro é uma operação necessária para se fazer a integração de uma imagem
à base de dados existente num SIG. Há muitos anos, os projetos na área de
sensoriamento remoto pressupõem que as imagens possam ser integradas aos dados
extraídos de mapas existentes ou às medições de certas grandezas feitas diretamente no
terreno. O registro também é importante para se combinar imagens de sensores
diferentes sobre uma mesma área ou para se realizar estudos multitemporais, caso em
que se usam imagens tomadas em épocas distintas.
Fonte: INPE (www.inpe.br)
Figura 25 – Registro de Imagens
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
CARDOSO, J. A Construção de Gráficos e Linguagem Visual. História: Questões &
Debate, Curitiba 5(8):37-58, 1984
ESRI. What is Arc GIS? Disponível em: http://www.esri.com. Acesso em: março/2004.
GORGULHO, M. Apostila de GPS. Disponível em: http://www.epamig.br/geosolos/MN_GEO/GPS.php
MARTINELLI, M. A Cartografia do Meio Ambiente: A Cartografia do Tudo? In: X Encontro Nacional
de Geógrafos.(Mesa Redonda: Cartografia do Meio Ambiente) Pernambuco, RE, 14-19 julho de 1996.
MARTINELLI, M. Orientação Semiológica para as Representações da Geografia: Mapas e Diagramas.
Orientação, No 8, p.53-69, USP, São Paulo, 1990.
OLIVEIRA, C. Curso de Cartografia Moderna. Rio de Janeiro, IBGE, 1988.
RAISZ, E. Cartografia Geral. Rio de janeiro, Ed. Científica, 1969.
RIPSA. Conceitos Básicos de Sistemas de Informação Geográfica e Cartografia aplicados à Saúde. Org:
Carvalho, M.S; Pina, M.F; Santos, S.M. Brasília: Organização Panamericana da Saúde, Ministério da
Saúde, 2000.
TAYLOR,D.R.F. Geographical Information Systems: the microcumputer and modern cartography.
Oxford, England, Pergamon Press, 1991, 251.
BIBLIOGRAFIA
ALBUQUERQUE, Paulo César Gurgel & SANTOS, Cláudia Cristina dos. GPS Para Iniciantes. INPE9602-PUD/124.
IBGE Noções básicas de cartografia - manuais técnicos em geociências n.8 - nova edição, 1999
______ Noções básicas de cartografia - caderno de exercícios - manuais técnicos em geociências n.8 nova edição, 1999
MARTINELLIi, M. Gráficos e Mapas: Construa-os Você Mesmo. São Paulo, Ed. Moderna, 1998.
ROCHA, C.H.B. Geoprocessamento: Tecnologia Transdisciplinar. Juiz de Fora, MG, Ed do Autor, 2000,
220 p
SÍTIOS PARA CONSULTA
GEODEN – Profa. Angelica Di Maio
www.uff.br/geoden
H
Coordenadas Geográficas
http://www.fourmilab.ch/cgi-bin/uncgi/Earth?imagesize=1024
IBGE
http://www.ibge.gov.br/cidadesat/default.php
http://www.ibge.gov.br
H
EMPRAPA
http://www.relevobr.cnpm.embrapa.br/
http://www.cdbrasil.cnpm.embrapa.br/
H
Google
http://maps.google.com/
http://earth.google.com/
H
H
CURSO DE GEOPROCESSAMENTO APLICADO AO PLANEJAMENTO
URBANO E RURAL
MÓDULO DE CARTOGRAFIA E GEOPROCESSAMENTO
Atividades com a Carta Topográfica
1) Observe e Identifique a sua carta topográfica
Nome:
Escala:
Datum Horizontal e vertical:
Código (índice de nomenclatura):
Data das fotos e edição da carta:
Projeção:
2) Quais as coordenadas geográficas que envolvem a sua carta topográfica?
3) Observe o sistema de coordenadas UTM e indique num croqui a posição de um ponto da
sua carta no fuso.
4) Quais cartas fazem articulação com a sua?
5) Cite algumas feições artificiais representadas em sua carta
6) Qual a eqüidistância vertical entre as curvas de nível?
7) Quais as coordenadas planas do ponto A e geográficas do Ponto B da sua carta?
Quais as coordenadas planas do Ponto C?
A
7492
B
C
19
722
7490
724
8) Calcule a área da quadrícula do ponto B na carta.
9) Qual a distância real em linha reta entre os pontos A e B?
10) Com base nas coordenadas planas da sua carta topográfica calcule a escala numérica da
carta.
11) Considere a escala gráfica da carta topográfica e calcule a escala numérica.
Escala
1)O trecho da rodovia TO-030, que liga o município de Santa Tereza do Tocantins aos
distritos de Taquaruçu e Buritirana, tem uma extensão de 45 km, e está representada em
uma carta na escala 1/100.000 com qual dimensão ? (Resposta em m, cm e mm)
2) A Ponte da Liberdade que liga o Maranhão ao Tocantins possui 1.020 metros de
extensão e esta representada em uma planta com 10,2 cm Qual a escala da planta?
3) Qual a menor dimensão real de um elemento natural ou artificial representável nas
seguintes escalas:
1/10.000 1/50.000 –
4) Sabendo-se que a menor grandeza capaz de ser representada em um desenho é de
0,2mm, comprove se uma edificação de 50 m de comprimento (reais) pode ser
representada em uma carta na escala 1/100.000.
5) Qual a escala a ser adotada, a fim de se representar a extensão do terreno abaixo,
em papel no formato A0 ( 841mm altura X 1.189mm comprimento) ?
35.670 m
21.025m
Terreno
6) Considerando a estética, clareza e bom senso, construir escalas gráficas para as
seguintes escalas numéricas:
1/25.000
1/100.000
Índice de nomenclatura
1-Calcular o índice de nomenclatura da carta na escala 1:100.000 na qual encontra-se
representada a cidade de Palmas. Sabe-se que foram adquiridas as seguintes
coordenadas como referência por meio de um receptor GPS.
Lat. : 10° 11' 04" S
Long.: 48° 20' 01" O
2 Complete o retângulo envolvente da carta abaixo, com as coordenadas geográficas que não
aparecem nos cantos.
-60º 00’
-00o 00’
SA-21
-66o 00’
-04o 00’
Curvas de nível
1-Sabendo–se que a declividade máxima para o plantio da soja é de 12%. Calcular a
distância necessária entre duas curvas de nível na escala 1:25.000 que represente tal
declividade.
Tg α=∆h/D
% = tgα x 100
2-Desenhar o perfil topográfico AB conforme o desenho.
Cartografia Temática – Semiologia Gráfica
Atividades no Spring
1° atividade: Acessar bancos de dados e Projetos, observar os parâmetros
cartográficos (Site: www.uff.br/geoden)
2º Atividade Operações básicas com o uso das funções do Spring
Operações com o uso do painel de controle (zoom, vôo, coordenadas geográficas, etc.)
Ferramentas: Operações métricas (cálculo de distância e área/perímetro), posicionar cursor de
ponto
- Anotar as coordenadas geográficas do centro do INPE.
- Encontrar essas coordenadas a partir da função “Posicionar Cursor” (Ferramentas)
- Verificar o comprimento da pista do aeroporto de SJCampos.
-Localizar o INPE na imagem Ikonos e calcular sua área.
3º Atividade – Escala, georeferenciamento – Sobreposição de planos de informação
No SPRING utilizando organize os planos de informação da escala menor para a escala maior.
4º Atividade - Coordenadas UTM, Curvas de nível
- Determinar as coordenadas planas do centro do município de São José dos Campos.
- No ícone de informação verificar o valor das Curvas de nível que aparecem no mapa de
altimetria
- Perfi topográfico - Banco São Gonçalo
5° atividade :
a)Criar banco de dados, Projeto e Modelo de dados no Spring
b) Importar imagens TM/LANDSAT do site LandCover Facility
(http://glcfapp.umiacs.umd.edu) – gratuito-