Estudos Ambientais
Aula 4 - Cartografia
Objetivos da aula
Importância da cartografia;
Conceitos cartográficos.
O que é cartografia
Organização, apresentação, comunicação e
utilização da geoinformação nas formas visual,
digital ou táctil, que inclui todos os processos de
preparação de dados, no emprego e estudo de
todo e qualquer tipo de mapa. (Recomendação
ICA/ Budapeste/ Hungria, 1989).
Segundo a Associação Brasileira de Normas
Técnicas (ABNT)
Cartografia é a arte de levantamento, construção
e edição de mapas e cartas de qualquer
natureza.
Importância da cartografia
Registrar e armazenar a informação
Facilitar a comunicação dos
resultados das análises
geográficas
Ferramentas para analisar a localização
e distribuição de padrões espaciais
Mapas: um produto cultural de cada povo
A confecção de mapas parece ser anterior à escrita e
há muitos registros que comprovam que os mais
variados povos nos legaram mapas, tais como:
babilônios, egípcios, maias, esquimós, astecas,
chineses, além de outros, cada qual refletindo
aspectos culturais próprios de sua sociedade.
CARTOGRAFIA: Tipos de Representação
Vetorial (Ponto, Linha e Polígono)
Globo: Representação sobre uma superfície esférica, em escala pequena, dos
aspectos naturais e artificiais de uma figura planetária, com finalidade cultural e
ilustrativa.
CARTOGRAFIA: Tipos de Representação
Vetorial (Ponto, Linha e Polígono)
Mapa: Representação no plano, normalmente em escala pequena, dos aspectos
naturais, culturais e artificiais de uma área tomada na superfície de uma figura
planetária, delimitada por elementos físicos, políticos-administrativos, destinadas
aos mais variados usos, temáticos, culturais e ilustrativos.
CARTOGRAFIA: Tipos de Representação
Vetorial (Ponto, Linha e Polígono)
Carta: Representação no plano, em escala média ou grande, dos aspectos
artificiais e naturais de uma área tomada na superfície planetária, subdivididas
em folhas delimitadas por linhas convencionais – paralelos e meridianos – com a
finalidade de possibilitar a avaliação de pormenores, com grau de precisão
compatível com a escala.
CARTOGRAFIA: Tipos de Representação
Vetorial (Ponto, Linha e Polígono)
Planta: A representação se restringe a uma área muito limitada e a escala é
grande, conseqüentemente o no de detalhes é bem maior (caso particular de
carta).
CARTOGRAFIA: Tipos de Representação
Matricial (Imagem)
Mosaico: É um conjunto de fotografias de uma determinada área, recortadas e
montadas técnica e artisticamente, de forma a dar a impressão de que todo o
conjunto é uma única fotografia.
Fotocarta: Mosaico controlado, sobre o qual é realizado tratamento cartográfico.
Ortofotocarta: Fotografia resultante da transformação de uma foto original, que é
uma perspectiva central do terreno, em uma projeção ortogonal sobre um plano –
complementada por símbolos, linhas e georreferenciadas, com ou sem legenda,
podendo conter informações planialtimétricas.
Ortofotomapa: É o conjunto de várias ortofotocartas adjacentes de uma região.
Fotoíndice: Montagem por superposição das fotografias, geralmente em escala
reduzida. Ë insumo necessário na qualidade de aerolevantamentos.
Carta-Imagem: Imagem georreferenciada, superpostas por reticulado da projeção,
podendo conter simbologia e toponímia.
CARTOGRAFIA: Forma e Dimensões da Terra
Geodésia: Ciência que estuda a forma e as dimensões da Terra, a posição
de pontos sobre sua superfície e a modelagem do campo de gravidade.
Forma da Terra: ESFÉRICA
Pitágoras de Samos (571-497 a.C.) e Tales de Mileto (630-545 a.C) defendiam a
esfericidade da Terra e que a mesma girava em torno do Sol (heliocentrismo).
Aristóteles (384-322 a.C) apresentou três argumentos para a esfericidade da
Terra:
- Variação no céu estrelado com a latitude;
- Sombra circular da Terra nos eclipses da Lua;
- Tendência das partículas a se dirigirem a um ponto central do universo,
quando competem entre si adquirindo forma esférica.
Erastótenes (276-197 a.C) realizou a primeira determinação
do raio da Terra, igual a 39.556,96 estádias = 6.210 km,
com erro inferior a 2%
CARTOGRAFIA: Forma e Dimensões da Terra
Forma da Terra: ELIPSÓIDE
Sir Isaac Newton (1642-1727) considerou a forma da Terra como uma figura
geométrica gerada pela rotação de uma elipse em torno do eixo menor, chamada
de Elipsóide de Revolução. Definido por:
Semi-eixo maior =
a
Semi-eixo menor =
b
b
a
e
Achatamento
(α) = (a – b) / a
Excentricidade
(e) = b / a
α
CARTOGRAFIA: Forma e Dimensões da Terra
Forma da Terra: GEÓIDE
Gauss (1777 - 1855) caracterizou a Superfície Geoidal como uma superfície
equipotencial do campo de gravidade que coincide com o nível médio não
perturbado dos mares.
- Geóide: materializado
através marégrafos;
- Superfície levemente
irregular devido a não
homogeneidade de
distribuição de massa;
- Em todos os pontos da
superfície geoidal, o
potencial de gravidade
é o mesmo.
CARTOGRAFIA: Forma e Dimensões da Terra
Forma da Terra: ELIPSÓIDE
Sendo a superfície geoidal irregular, não é possível criar um modelo matemático
de coordenadas georreferenciadas.
No entanto, é possível adotar o modelo de Newton para descrever a superfície
da Terra. Ou seja, uma superfície elipsoidal que melhor se adapte ao geóide.
O elipsóide é uma superfície de fácil
modelagem matemática, adequada
para estabelecer um sistema de
coordenadas. A esfera é uma
aproximação válida do elipsóide
para levantamentos topográficos.
Cada região do globo definia o elipsóide
que melhor se adaptasse ao geóide local.
No momento, procura-se o elipsóide que
melhor se ajuste ao geóide globalmente.
CARTOGRAFIA: Forma e Dimensões da Terra
Superfícies de Referência
Superfície Física: limitante do relevo topográfico.
Superfície Geoidal: limitante do geóide.
Superfície Elipsoidal: limitante do elipsóide de referência.
CARTOGRAFIA: Forma e Dimensões da Terra
Vertical e Normal
Vertical: reta que passa por um ponto do espaço e é perpendicular ao geóide. É
a direção fornecida pelo fio de prumo.
Normal: reta que passa por um ponto do espaço e é perpendicular ao elipsóide.
CARTOGRAFIA: Forma e Dimensões da Terra
Coordenadas Geodésicas e Geográficas (X e Y)
Latitude Geodésica ou Elipsóidica (λG): ângulo que a normal forma com sua
projeção sobre o plano do equador.
Longitude Geodésica ou Elipsóidica (φG): ângulo diedro formado pelo plano
IRM e pelo plano do meridiano geodésico local.
Latitude Geográfica ou Astronômica: ângulo que a vertical forma com sua
projeção sobre o plano do equador.
Longitude Geográfica ou Astronômica: ângulo diedro formado pelo plano do
meridiano astronômico de Greenwich e pelo plano do meridiano astronômico
local.
CARTOGRAFIA: Forma e Dimensões da Terra
Coordenadas Geodésicas (Z)
Altitude Ortométrica (H): Distância entre a superfície geoidal e a superfície
física medida sobre a vertical.
Altura Geoidal (N): Distância entre a superfície elipsoidal e a geoidal medida
sobre a normal
Altura Geométrica (h): Distância entre a superfície elipsoidal e o ponto espacial
P, considerado, sobre e a normal.
H=h-N
Rede Geográfica
A confecção, ou projeção, de uma
representação cartográfica, é facilitada por
uma rede geográfica, que é o conjunto
formado por meridianos e paralelos, ou
seja, pelas linhas de referência que
cobrem o globo terrestre com a finalidade
de permitir a localização precisa de
qualquer ponto sobre sua superfície,
conhecendo-se a latitude e longitude.
Meridianos
Meridianos são semi-circunferências de
círculos máximos, cujas extremidades são
os dois polos geográficos da Terra. O
plano de cada meridiano contém o eixo do
planeta e todos convergem para os polos,
dividindo a Terra em duas metades, que
são os dois hemisférios.
Paralelos
Paralelos são circunferências que têm seus planos,
em toda a sua extensão, a igual equidistância do
plano do Equador, sendo sempre perpendiculares ao
eixo da Terra. A linha do Equador seria um círculo
máximo e os demais paralelos, círculos menores.
Latitude
Latitude é o valor angular do arco de
meridiano compreendido entre o equador e
o paralelo do lugar de referência. Será
sempre norte (N) ou Sul (S).
Longitude
Longitude é o valor angular, junto ao eixo da Terra, do
plano formado pelo prolongamento das extremidades
do arco de paralelo compreendido entre o meridiano
de Greenwich e o meridiano do lugar de referência.
A longitude será sempre leste (E) ou Oeste (W). Para
melhor visualização, olhar “de cima”.
Meridiano de Greenwich
Meridiano de Greenwich é o meridiano de referência,
que passa pela cidade de Greenwich, na GrãBretanha. Sua longitude é 00.
Medidas na Esfera Terrestre (Modelo Simplificado)
Comprimento de 1o de Latitude (Meridiano):
2 x 3,1416 (PI) x 6378160m / 360 = 111.320m
Comprimento de 1o de Longitude (Paralelo):
2 x 3,1416 (PI) x 6378000m x Cos (Lat) / 360 > Variável com a Latitude
No Equador = 111.320m
Latitude de 45o = 78.715m
Latitude de 60o = 55.660m
Medidas de Distância (Coordenadas Planas)
Distância entre 2 pontos:
D2 = (X2 – X1)2 + (Y2 – Y1)2
Cálculo de Área:
A = (((Y2 + Y1)(X2 - X1)) + ((Y3 + Y2)
(X3 – X2)) + etc…)/2
Direção Norte
Em um mapa podem aparecer até três indicações da
direção Norte: Norte Geográfico ou Verdadeiro, Norte
Magnético e Norte de Quadrícula.
O Norte Geográfico (NG) ou Norte Verdadeiro (NV), é
aquele indicado por qualquer meridiano geográfico,
ou seja, na direção do eixo de rotação do planeta.
O Norte Magnético (NM) apresenta a direção do pólo
Norte magnético, aquela indicada pela agulha
imantada de uma bússola.
O Norte de Quadrícula (NQ) é aquele representado
nas cartas topográficas seguindo-se, no sentido sulnorte, a direção das quadrículas apresentadas pelas
cartas.
Projeções Cartográficas
Traçado sistemático de linhas numa
superfície plana, destinado à representação
de paralelos e meridianos da Terra ou de
parte dela.
É a base para construção dos mapas, pois
ela se constitui numa rede de paralelos e
meridianos, sobre a qual os mapas poderão
ser desenhados.
Como a Terra é uma esfera, como representá-la
num plano?
Sendo a Terra uma esfera, esta, ao ser colocada
numa folha de papel, deverá adaptar-se à forma
plana. Para que isso ocorra só há um modo:
dividir o globo terrestre em várias partes para que
ele fique plano.
Como a Terra é uma esfera, como representá-la
num plano?
A Terra finalmente ficará plana (um mapa), porém
com uma série de deformações. Então, as
projeções cartográficas buscam solucionar esse
problema, apesar de que nenhuma delas irá
evitar totalmente as deformações.
O princípio primário das projeções cartográficas é
o de se colocar um globo entre uma fonte de luz
e uma tela. As imagens curvas do globo, ao
serem projetadas na tela, irão adaptar-se à forma
plana desta, sofrendo uma série de deformações.
CARTOGRAFIA: Projeções Cartográficas
É uma transformação matemática executada sobre pontos da superfície elipsóidica
terrestre, de forma a representa-los sobre uma superfície plana provocando o
mínimo de deformações.
Não existe projeções livres de deformações
Compressão
Estiramento
Cisalhamento
Corte
Classificação das projeções
As projeções cartográficas podem ser classificadas
de acordo com diferentes metodologias que buscam
sempre um melhor ajuste da superfície a ser
representada.
As projeções podem ser classificadas quanto:
1.
2.
3.
4.
5.
Às deformações apresentadas;
À localização do ponto de vista;
Ao tipo de superfície de projeção;
À posição da superfície de projeção; e
À situação da superfície de projeção.
Classificação quanto às deformações
apresentadas
Projeções conformes ou semelhantes: mantêm a
verdadeira forma das áreas a serem representadas, não
deformando os ângulos existentes no mapa.
Equidistantes: apresentam constância entre as distâncias
representadas.
Equivalentes: possuem a propriedade de manter
constantes as dimensões relativas das áreas
representadas, isto é, não as deformam.
Azimutais ou zenitais: se preocupam apenas com que os
azimutes ou as direções de todas as linhas vindas do
ponto central da projeção sejam iguais aos das linhas
correspondentes na esfera terrestre.
Afiláticas ou arbitrárias: não conservam áreas, ângulos,
distâncias nem os azimutes.
Classificação quanto à localização do ponto de
vista
a)
b)
c)
Gnômica ou central: quando o
ponto de vista (PV) está
localizado no centro do
elipsoide.
Estereográfica: o PV se
localiza na extremidade
diametralmente oposta à
superfície de projeção.
Ortográfica: o PV se situa no
infinito.
Classificação quanto ao tipo de superfície de
projeção
Plana;
Cônica;
Cilíndrica;
Poliédrica.
Classificação quanto à posição da superfície de
projeção
Equatorial: quando o centro da superfície de projeção se
situa no equador terrestre.
Polar: o centro do plano é um pólo.
Transversa: quando o eixo da superfície de projeção (um
cilindro ou um cone) se encontra perpendicular em relação
ao eixo de rotação da Terra.
Oblíqua: quando está em qualquer outra posição.
Tipos de projeção
Classificação das Projeções Cartográficas
Projeções Planas Estereográficas
Polar
Equatorial / Horizontal
Meridional / Oblíqua
Classificação das Projeções Cartográficas
Projeção Gnômica
Polar
Equatorial / Horizontal
Meridional / Oblíqua
Classificação das Projeções Cartográficas
Exemplos de Projeção Plana ou Azimutal
Projeção Azimutal Equivalente de Lambert
(Ortográfica)
Projeção Equidistante Azimutal
Quanto à Superfície de Projeção
Projeção Cônica – É um cone que envolve a Terra e que, em seguida é
desenvolvido num plano (podem ser tangentes ou secantes).
Ex: Projeção Cônica de Lambert, Cônica de Albers
meridianos
paralelos
Classificação das Projeções Cartográficas
Projeção Cônica
Equatorial
Oblíqua
Transversa
Classificação das Projeções Cartográficas
Exemplos de Projeção Cônica
Projeção Cônica Conforme de Lambert
Projeção Cônica Equivalente de Albers
Projeção Cilíndrica – Usa-se um cilindro tangente ou secante à superfície da
Terra como superfície de projeção. Em seguida, desenvolve-se o cilindro num
plano. Ex. Projeção UTM, Mercator, Miller
Geralmente utilizada para mostrar
fenômenos com distribuição global.
meridianos
paralelos
Classificação das Projeções Cartográficas
Projeção Cilíndrica
Equatorial
Transversa
Oblíqua
Classificação das Projeções Cartográficas
Exemplos de Projeção Cilíndrica
Mercator (Conforme)
Equivalente de Behrmann
Classificação das Projeções Cartográficas
Exemplos de Projeção Cilíndrica
Equidistante ou Equiretangular
LATLONG ou Geográfica ou “Não-Projetada”
CARTOGRAFIA: Projeções Cartográficas
Projeção Policônica
Meridiano Central = Greenwich (0°)
Paraleo Padrão = Equador (0°)
CARTOGRAFIA: Projeções Cartográficas
Projeção Policônica
Meridiano Central = 54°W
Paralelo Padrão = Equador (0°)
CARTOGRAFIA: Projeções Cartográficas
Projeção Policônica
Datum
Para se produzir resultados locais mais precisos, cada país adotaram elipsóides
de parâmetros ligeiramente diferentes que ajustassem melhor as suas regiões
específicas. Ao adotar um elipsóide que se ajuste ao geóide de uma região,
define-se um Datum Geodésico.
Datum Geodésico Planimétrico ou Horizontal (DGH):
- Topocêntrico
- Elipsóide de referência: critérios geodésicos de adequação ou
conformidade a superfície terrestre.
- Ponto Geodésico de Origem: máxima coincidência entre a superfície
do Geóide e Elipsóide (desvio da vertical i=0). Com os seguintes parâmetros:
Coordenadas Geodésicas / Altura Geoidal / Azimute de Partida
- Geocêntrico ou Global:
Ajusta-se a Terra como um todo e a origem dos seus eixos coordenados
é no geocentro. O elipsóide é fixado à Terra pelo Equador e Meridiano de
Greenwich (não necessita de Ponto Geodésico Origem nem de Azimute Inicial).
É o Datum utilizado pelo sistema GPS.
CARTOGRAFIA: Forma e Dimensões da Terra
Datum Geodésico
Datum Geodésico Planimétrico ou Horizontal (DGH):
- Sistema Geodésico Definido: define-se o sistema geodésico através
da escolha do DGH.
- Sistema Geodésico Materializado: sua materialização são os marcos
de referência e suas coordenadas.
Datum Geodésico Altimétrico ou Vertical (DGV):
Definir altitudes de pontos na superfície terrestre. A As altitudes são referentes ao
nível médio dos mares, ou seja, à superfície do Geóide, utilizando Marégrafos ou
Redes de marégrafos, por um período de pelo menos 19 anos.
PROFESSOR!
NÃO ENTENDI!
Datum
Um datum caracteriza-se por uma superfície de
referência posicionada em relação à Terra.
A forma e tamanho de um elipsóide, bem como sua
posição relativa ao geóide define um sistema
geodésico (também designado por datum geodésico).
No caso brasileiro adota-se o Sistema Geodésico Sul
Americano - SAD 69.
Ou seja, de acordo com o datum utilizado, os mapas
podem ficar diferentes!
Tipos de DATUM: SAD69; AstroChua; Corrego
Alegre; Indian; NAD27; NAD83; Spherical;WGS84.
Datum
Datum, do latim dado, detalhe, pormenor (plural data)
em cartografia refere-se ao modelo matemático
teórico da representação da superfície da Terra ao
nível do mar utilizado pelos cartógrafos numa dada
carta ou mapa.
Dado existirem vários datum em utilização
simultânea, na legenda das cartas está indicado qual
o datum utilizado.
De uma forma muito simplificada, datum providencia
o ponto de referência a partir do qual a representação
gráfica dos paralelos e meridianos, e
consequentemente do todo o resto que for
desenhado na carta, está relacionado e é
proporcionado.
A importância do datum tem a ver com a
necessidade de projetar um corpo curvo e a 3
dimensões (a Terra), num plano a duas
dimensões mantendo no entanto os cruzamentos
em ângulo retos dos meridianos e paralelos (o
mapa).
Próxima aula:
Sistema UTM
Fusos horários
Exercícios práticos