Cartografia 1

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Cartografia 1

  1. 1. 15/06/12 Web Site do Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística Noções Básicas de Cartografia I - INTRODUÇÃ O 1 - HISTÓRICO Me sm o conside rando todos os avanços cie ntíficos e te cnológicos produzidos pe lo hom e m atravé s dos te m pos, é possíve l, nos dias de hoje , e nte nde r a condição de pe rple x idade de nossos ance strais, no com e ço dos dias, diante da com ple x idade do m undo a sua volta. Pode m os tam bé m intuir de que m ane ira surgiu no hom e m a ne ce ssidade de conhe ce r o m undo que e le habitava. O sim ple s de slocam e nto de um ponto a outro na supe rfície de nosso plane ta, já justifica a ne ce ssidade de se visualizar de algum a form a as caracte rísticas físicas do "m undo". É fácil im aginarm os alguns dos que stionam e ntos que surgiram nas m e nte s de nossos ance strais, por e x e m plo: com o orie ntar nossos de slocam e ntos? Q ual a form a do plane ta? e tc.. O conce ito de C artografia te m suas orige ns intim am e nte ligadas às inquie taçõe s que se m pre se m anife staram no se r hum ano, no tocante a conhe ce r o m undo que e le habita. O vocábulo C AR TO GR AFIA, e tm ologicam e nte - de scrição de cartas, foi introduzido e m 1839, pe lo se gundo Visconde de Santaré m - Manoe l Francisco de Barros e Souza de Me squita de Mace do Le itão, (1791 - 1856). A de spe ito de se u significado e tm ológico, a sua conce pção inicial continha a idé ia do traçado de m apas. No prim e iro e stágio da e volução o vocábulo passou a significar a arte do traçado de m apas, para e m se guida, conte r a ciê ncia, a té cnica e a arte de re pre se ntar a supe rfície te rre stre . Em 1949 a O rganização das Naçõe s Unidas já re conhe cia a im portância da C artografia atravé s da se guinte asse rtiva, lavrada e m Atas e Anais: "CA RTOGRA FIA - no sentido lato da palavra não é apenas uma das ferramentas básicas do desenvolvimento econômico, mas é a primeira ferramenta a ser usada antes que outras ferramentas possam ser postas em trabalho."(1) (1) ONU, Departament of Social Affair. MODERN CARTOGRAPHY - BASE MAPS FOR WORLDS NEEDS. Lake Success. O conce ito da C artografia, hoje ace ito se m m aiore s conte staçõe s, foi e stabe le cido e m 1966 pe la Associação C artográfica Inte rnacional (AC I), e poste riorm e nte , ratificado pe la UNESC O , no m e sm o ano: "A Cartografia apresenta-se como o conjunto de estudos e operações científicas, técnicas e artísticas que, tendo por base os resultados de observações diretas ou da análise de documentação, se voltam para a elaboração de mapas, cartas e outras formas de expressão ou representação de objetos, elementos, fenômenos e ambientes físicos e socioeconômicos, bem como a sua utilização." O proce sso cartográfico, partindo da cole ta de dados, e nvolve e studo, análise , com posição e re pre se ntação de obse rvaçõe s, de fatos, fe nôm e nos e dados pe rtine nte s a dive rsos cam pos cie ntíficos associados a supe rfície te rre stre . 2 - FORMA DA TERRA A form a de nosso plane ta (form ato e suas dim e nsõe s) é um te m a que ve m se ndo pe squisado ao longo dos anos e m várias parte s do m undo. Muitas foram as inte rpre taçõe s e conce itos de se nvolvidos para de finir qual se ria a form a da Te rra. Pitágoras e m 528 a.C . introduziu o conce ito de form a e sfé rica para o plane ta, e a partir daí suce ssivas te orias foram de se nvolvidas até alcançarm os o conce ito que é hoje be m ace ito no m e io cie ntífico inte rnacional. A supe rfície te rre stre sofre fre qüe nte s alte raçõe s de vido à nature za (m ovim e ntos te ctônicos, condiçõe s clim áticas, e rosão, e tc.) e à ação do hom e m , portanto, não se rve para de finir form a siste m ática da Te rra. A fim de sim plificar o cálculo de coorde nadas da supe rfície te rre stre foram adotadas algum as supe rfície m ate m ática sim ple s. Um a prim e ira aprox im ação é a e sfe ra achatada nos pólos. Se gundo o conce ito introduzido pe lo m ate m ático ale m ão C AR L FR IEDR IC H GAUSS (1777-1855), a form a do plane ta, é o GEÓ IDE (Figura 1.2) que corre sponde à supe rfície do níve l m é dio do m ar hom ogê ne o (ausê ncia de corre nte zas, ve ntos, variação de de nsidade da água, e tc.) supostam e nte prolongado por sob contine nte s. Essa supe rfície se de ve , principalm e nte , às forças de atração (gravidade ) e força ce ntrífuga (rotação da Te rra). O s dife re nte s m ate riais que com põe m a supe rfície te rre stre possue m dife re nte s de nsidade s, faze ndo com que a força gravitacional atue com m aior ou m e nor inte nsidade e m locais dife re nte s. As águas do oce ano procuram um a situação de e quilíbrio, ajustando-se às forças que atuam sobre e las, inclusive no se u suposto prolongam e nto. A inte ração (com pe nsação gravitacional) de forças buscando e quilíbrio, faz com que o ge óide te nha o m e sm o pote ncial gravim é trico e m todos os pontos de sua supe rfície . É pre ciso buscar um m ode lo m ais sim ple s para re pre se ntar o nosso plane ta. Para contornar o proble m a que acabam os de abordar lançou-se m ão de um a Figura ge om é trica cham ada ELIPSE que ao girar e m torno do se u e ix o m e nor form a um volum e , o ELIPSÓ IDE DE R EVO LUÇ ÃO , achatado no pólos (Figura 1.1). Assim , o e lipsóide é a supe rfície de re fe rê ncia utilizada nos cálculos que forne ce m subsídios para a e laboração de um a re pre se ntação cartográfica. Muitos foram os inte ntos re alizados para calcular as dim e nsõe s do e lipsóide de re volução que m ais se aprox im a da form a re al da Te rra, e m uitos foram os re sultados obtidos. Em ge ral, cada país ou grupo de paíse s adotou umwww.ibge.gov.br/home/geociencias/cartografia/manual_nocoes/introducao.html 1/6
  2. 2. 15/06/12 Web Site do Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística e lipsóide com o re fe rê ncia para os trabalhos ge odé sicos e topográficos, que m ais se aprox im asse do ge óide na re gião conside rada. A form a e tam anho de um e lipsóide , be m com o sua posição re lativa ao ge óide de fine um siste m a ge odé sico (tam bé m de signado por datum ge odé sico). No caso brasile iro adota-se o Siste m a Ge odé sico Sul Am e ricano - SAD 69, com as se guinte s caracte rísticas: - Elipsóide de referência - UGGI 67 (isto é , o re com e ndado pe la União Ge odé sica e Ge ofísica Inte rnacional e m 1967) de finido por: - se m i-e ix o m aior - a: 6.378.160 m - achatam e nto - f: 1/298,25 - Origem das coordenadas (ou Datum planimétrico): - e stação : Vé rtice C huá (MG) - altura ge oidal : 0 m - coorde nadas: Latitude : 19º 45º 41,6527’’ S Longitude : 48º 06’ 04,0639" W - azim ute ge odé sico para o Vé rtice Ube raba : 271º 30’ 04,05" O Siste m a Ge odé sico Brasile iro (SGB) é constituido por ce rca de 70.000 e staçõe s im plantadas pe lo IBGE e m todo o Te rritório Brasile iro, divididas e m trê s re de s: - Planim é trica: latitude e longitude de alta pre cisão - Altim é trica: altitude s de alta pre cisão - Gravim é trica: valore s pre cisos de ace le ração da gravidade Para orige m das altitude s (ou Datum altim é trico ou Datum ve rtical) foram adotados: Porto de Santana - corre sponde nte ao níve l m é dio de te rm inado por um m aré grafo instalado no Porto de Santana (AP) para re fe re nciar a re de altim é trica do Estado do Am apá que ainda não e stá cone ctada ao re stante do País. Imbituba - ide m para a e stação m are gráfica do porto de Im bituba (SC ), utilizada com o orige m para toda re de altim é trica nacional à e x ce ção do e stado Am apá. 3 - LEVA NTA MENTOS C om pre e nde -se por le vantam e nto o conjunto de ope raçõe s de stinado à e x e cução de m e diçõe s para a de te rm inação da form a e dim e nsõe s do plane ta. De ntre os dive rsos le vantam e ntos ne ce ssários à de scrição da supe rfície te rre stre e m suas m últiplas caracte rísticas,www.ibge.gov.br/home/geociencias/cartografia/manual_nocoes/introducao.html 2/6
  3. 3. 15/06/12 Web Site do Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística pode m os de stacar: 3.1 - LEVA NTA MENTOS GEODÉSICOS GEO DÉSIA - "C iê ncia aplicada que e studa a form a, as dim e nsõe s e o cam po de gravidade da Te rra". FINALIDADES - Em bora a finalidade prim ordial da Ge odé sia se ja cie ntifica, e la é e m pre gada com o e strutura básica do m ape am e nto e trabalhos topográficos, constituindo e ste s fins práticos razão de se u de se nvolvim e nto e re alização, na m aioria dos paíse s. O s le vantam e ntos ge odé sicos com pre e nde m o conjunto de atividade s dirigidas para as m e diçõe s e obse rvaçõe s que se de stinam à de te rm inação da form a e dim e nsõe s do nosso plane ta (ge óide e e lipsóide ). É a base para o e stabe le cim e nto do re fe re ncial físico e ge om é trico ne ce ssário ao posicionam e nto dos e le m e ntos que com põe m a paisage m te rritorial. O s le vantam e ntos ge odé sicos classificam -se e m trê s grande s grupos: a) Levantamentos Geodésicos de A lta Precisão (Â mbito Nacional) - Científico: Dirigido ao ate ndim e nto de program as inte rnacionais de cunho cie ntífico e a Siste m as Ge odé sicos Nacionais. - Fundamental (1ª Ordem): Pontos básicos para am arração e controle de trabalhos ge odé sicos e cartográficos, de snvolvido se gundo e spe cificaçõe s inte rnacionais, constituindo o siste m a único de re fe rê ncia. b) Levantamentos Geodésicos de Precisão (Â mbito Nacional) - Para áreas mais desenvolvidas (2ª ordem): Inse re -se dire tam e nte no grau de de se nvolvim e nto socioe conôm ico re gional. É um a de nsificação dos Siste m as Ge odé sicos Nacionais a partir da de com posição de Figura s de 1ª orde m . - Para áreas menos desenvolvidas (3ª ordem): Dirigido às áre as re m otas ou aque las e m que não se justifique m inve stim e ntos im e diatos. c) Levantamentos Geodésicos para fins Topográficos (Local) Tê m caracte rísticas locais. Dirige m -se ao ate ndim e nto dos le vantam e ntos no horizonte topográfico. Tê m a finalidade de forne ce r o apoio básico indispe nsáve l às ope raçõe s topográficas de le vantam e nto, para fins de m ape am e nto com base e m fotogram e tria O s le vantam e ntos irão pe rm itir o controle horizontal e ve rtical atravé s da de te rm inação de coorde nadas ge odé sicas e altim é tricas. 3.1.1 - MÉTODOS DE LEVA NTA MENTOS 3.1.1.1 - LEVA NTA MENTO PLA NIMÉTRICO De ntre os le vantam e ntos planim é tricos clássicos, m e re ce m de staque : - Triangulação: O bte nção de Figura s ge om é tricas a partir de triângulos form ados atravé s da m e dição dos ângulos subte ndidos por cada vé rtice . O s pontos de triangulação são de nom inados vé rtice s de triangulação (VVTT). É o m ais antigo e utilizado proce sso de le vantam e nto planim é trico. - Trilateração: Mé todo se m e lhante à triangulação e , com o aque le , base ia-se e m proprie dade s ge om é tricas a partir de triângulos supe rpostos, se ndo que o le vantam e nto se rá e fe tuado atravé s da m e dição dos lados. - Poligonação: É um e ncade am e nto de distâncias e ângulos m e didos e ntre pontos adjace nte s form ando linhas poligonais ou polígonos. Partindo de um a linha form ada por dois pontos conhe cidos, de te rm inam -se novos pontos, até che gar a um a linha de pontos conhe cidos. 3.1.1.2 - LEVA NTA MENTO A LTIMÉTRICOwww.ibge.gov.br/home/geociencias/cartografia/manual_nocoes/introducao.html 3/6
  4. 4. 15/06/12 Web Site do Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística De se nvolve u-se na form a de circuitos, se rvindo por ram ais às cidade s, vilas e povoados às m arge ns das m e sm as e distante s até 20 k m . O s de m ais le vantam e ntos e starão re fe re nciados ao de alta pre cisão. - Nivelamento Geométrico: É o m é todo usado nos le vantam e ntos altim é tricos de alta pre cisão que se de se nvolve m ao longo de rodovias e fe rrovias. No SGB, os pontos cujas altitude s foram de te rm inadas a partir de nive lam e nto ge om é trico são de nom inados re fe rê ncias de níve l (R R NN). - Nivelamento Trigonométrico: Base ia-se e m re laçõe s trigonom é tricas. É m e nos pre ciso que o ge om é trico, forne ce apoio altim é trico para os trabalhos topográficos. - Nivelamento Barométrico: Base ia-se na re lação inve rsam e nte proporcional e ntre pre ssão atm osfé rica e altitude . É o de m ais baix a pre cisão, usado e m re giõe s onde é im possíve l utilizar-se os m é todos acim a ou quando se que ira m aior rapide z. 3.1.1.3 - LEVA NTA MENTO GRA VIMÉTRICO A gravim e tria te m por finalidade o e studo do cam po gravitacional te rre stre , possibilitando, a partir dos se us re sultados, aplicaçõe s na áre a da Ge ociê ncia com o por e x e m plo, a de te rm inação da Figura e dim e nsõe s da Te rra, a inve stigação da crosta te rre stre e a prospe cção de re cursos m ine rais. As e spe cificaçõe s e norm as ge rais abordam as té cnicas de m e diçõe s gravim é tricas vinculadas às de te rm inaçõe s re lativas com uso de gravím e tros e státicos. À se m e lhança dos le vantam e ntos planim é tricos e altim é tricos, os gravim é tricos são de sdobrados e m : Alta pre cisão, pre cisão e para fins de de talham e nto. Mate m aticam e nte , e sse s le vantam e ntos são bastante sim ilare s ao nive lam e nto ge om é trico, m e dindo-se dife re nças de ace le ração da gravidade e ntre pontos suce ssivos. 3.2 - LEVA NTA MENTOS TOPOGRÁ FICOS São ope raçõe s atravé s das quais se re alizam m e diçõe s, com a finalidade de se de te rm inar a posição re lativa de pontos da supe rfície da Te rra no horizonte tropográfico (corre sponde nte a um círculo de raio 10 k m ). Figura 1.3 - Maior parte da re de nacional de triangulação e x e cutada pe lo IBGE Figura 1.4 - R e de de nive lam e nto ge odé sico e x e cutado pe lo IBGE 3.3 - POSICIONA MENTO TRIDIMENSIONA L POR GPS Na cole ta de dados de cam po, as té cnicas ge odé sicas e topográficas para de te rm inaçõe s de ângulos e distâncias utilizadas para a obte nção de coorde nadas bi e /ou tri-im e nsionais sobre a supe rfície te rre stre , atravé s de instrum e ntos ópticos e m e cânicos tornaram -se obsole tos, se ndo m ais utilizada na locação de obras de e nge nharia civil e de instalaçõe s industriais. Poste riorm e nte , siste m as e le trônicos de de te rm inaçõe s de distâncias por m irawww.ibge.gov.br/home/geociencias/cartografia/manual_nocoes/introducao.html 4/6
  5. 5. 15/06/12 Web Site do Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística "lase r" ou infrave rm e lhas de te rm inaram um a grande e volução. A ge odé sia por saté lite s base ados e m R adar (NNSS), e m fre quê ncia de rádio m uito altas (bandas de m icroondas) foi de se nvolvido pe la Marinha dos Estados Unidos com a finalidade básica da nave gação e posicionam e nto das be lonave s am e ricanas sobre supe rfície , e m m e ados dos anos 60. Surgiu atravé s de pe squisas sobre distanciôm e tros durante a 2ª Grande Gue rra e foi am plam e nte utilizado até o início de 1993. Atualm e nte , o Siste m a de Posicionam e nto Global (GPS) com a conste lação NAVSTAR ("Navigation Syste m W ith Tim ing And R anging"), totalm e nte com ple ta e ope racional, ocupa o prim e iro lugar e ntre os siste m as e m é todos utilizados pe la topografia, ge odé sia, ae rofotogram e tria, nave gação aé re a e m arítim a e quase todas as aplicaçõe s e m ge oproce ssam e nto que e nvolvam dados de cam po. - O GPS Em 1978 foi iniciado o rastre am e nto dos prim e iros saté lite s NAVSTAR , dando orige m ao GPS com o é hoje conhe cido. No e ntanto, som e nte na se gunda m e tade da dé cada de 80 é que o GPS se tornou popular, de pois que o Siste m a foi abe rto para uso civil e de outros paíse s, já que o proje to foi de se nvolvido para aplicaçõe s m ilitare s, e tam bé m e m conse quê ncia do avanço te cnológico no cam po da m icroinform ática, pe rm itindo aos fabricante s de rastre adore s produzir re ce ptore s GPS que proce ssasse m no próprio re ce ptor os códigos de sinais re ce bidos do rastre ador. - Referência O siste m a ge odé sico adotado para re fe rê ncia é o World Geodetic System de 1984 (W GS-84). Isto acarre ta que os re sultados dos posicionam e ntos re alizados com o GPS re fe re m -se a e sse siste m a ge odé sico, de ve ndo se r transform ados para o siste m a SAD-69, adotado no Brasil, atravé s de m e todologia própria. R e ssalta-se que o GPS forne ce re sultados de altitude e lipsoidal, tornando obrigatório o e m pre go do Mapa Ge oidal do Brasil, produzido pe lo IBGE, para a obte nção de altitude s re fe re nciadas ao ge óide (níve l m é dio dos m are s). O Siste m a GPS subdivide -se e m trê s se gm e ntos: e spacial, de controle e do usuário. - Segmento Espacial (A Constelação GPS) O se gm e nto e spacial do GPS pre vê cobe rtura m undial de tal form a que e m qualque r parte do globo, incluindo os pólos, e x istam pe lo m e nos 4 saté lite s visíve is e m re lação ao horizonte , 24 horas ao dia. Em algum as re giõe s da Te rra é possíve l a obte nção de 8 ou m ais saté lite s visíve is ao m e sm o te m po. A conste lação de sa té lite s GPS, é com posta por 24 saté lite s ativos que circulam a Te rra e m órbitas e lípticas (quase circulare s). A vida útil e spe rada de cada saté lite é de ce rca de 6 anos, m as e x iste m saté lite s e m órbita com m ais de 10 anos e ainda e m pe rfe ito funcionam e nto. - Segmento de Controle (Sistemas de Controle) C om pre e nde o Siste m a de C ontrole O pe racional, o qual consiste de um a e stação de controle m e stra, e staçõe s de m onitoram e nto m undial e e staçõe s de controle de cam po. - Estação mestra: Localiza-se na base FALC O N da USAF e m C olorado Springs - C olorado. Esta e stação, alé m de m onitorar os saté lite s que passam pe los EUA, re úne os dados das e staçõe s de m onitoram e nto e de cam po, proce ssando-os e ge rando os dados que e fe tivam e nte se rão transm itidos aos saté lite s. - Estações de monitoramento: R astre iam continuam e nte todos os saté lite s da conste lação NAVSTAR , calculando suas posiçõe s a cada 1,5 se gundo. Atravé s de dados m e te orológicos, m ode lam os e rros de re fração e calculam suas corre çõe s, transm itidas aos saté lite s e atravé s de ste s, para os re ce ptore s de todo o m undo. Ex iste m quatro e staçõe s, alé m da m e stra: - Hawai; - Ilha de Asse nción, no Atlântico sul; - Die go Garcia, no O ce ano Índico; - Kwajale in, no Pacífico. - Estações de campo: Estas e staçõe s são form adas por um a re de de ante nas de rastre am e nto dos saté lite s NAVSTAR . Te m a finalidade de ajustar os te m pos de passage m dos saté lite s, sincronizando-os com o te m po da e stação m e stra. - Segmento do Usuário O se gm e nto dos usuários e stá associado às aplicaçõe s do siste m a. R e fe re -se a tudo que se re laciona com a com unidade usuária, os dive rsos tipos de re ce ptore s e os m é todos de posicionam e nto por e le s utilizados. - Métodos de Posicionamento - A bsoluto (Ponto isolado): Este m é todo forne ce um a pre cisão de 100 m e tros. - Diferencial: As posiçõe s absolutas, obtidas com um re ce ptor m óve l, são corrigidas por um outro re ce ptor fix o, e stacionado num ponto de coorde nadas conhe cidas. Esse s re ce ptore s com unicam -se atravé s de link de rádio. Pre cisão de 1 a 10 m e tros. - Relativo: É o m ais pre ciso. Utilizado para aplicaçõe s ge odé sicas de pre cisão. De pe nde ndo da té cnica utilizada (e stático, cine m ático ou dinâm ico), é possíve l obte r-se um a pre cisão de até 1 ppm . Para aplicaçõe s cie ntíficas, por e x e m plo, o e stabe le cim e nto da R e de Brasile ira de Monitoram e nto C ontínuo - R BMC , e ssa pre cisão é de 0,1 ppm . 3.4 - A EROLEVA NTA MENTOS Base ados na utilização de e quipam e ntos ae ro ou e spacialm e nte transportados (câm aras fotográficas e m é tricas,www.ibge.gov.br/home/geociencias/cartografia/manual_nocoes/introducao.html 5/6
  6. 6. 15/06/12 Web Site do Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística se nsore s), pre stam -se à de scrição ge om é trica da supe rfície topográfica, e m re lação a um a de te rm inada supe rfície de re fe rê ncia. A le gislação brasile ira am plia o cam po das atividade s de ae role vantam e nto à inte rpre tação ou tradução, sob qualque r form a, dos dados e obse rvaçõe s afe tuadas. Ae role vantam e nto é de finido com o se ndo o conjunto de ope raçõe s aé re as e /ou e spaciais de m e dição, com putação e re gistro de dados do te rre no, com o e m pre go de se nsore s e /ou e quipam e ntos ade quados, be m com o a inte rpre tação dos dados le vantados ou sua tradução sob qualque r form a. O ae role vantam e nto e ngloba as atividade s de ae rofotogram e tria, ae roge ofísica e se nsoriam e nto re m oto, constituindo-se das fase s e ope raçõe s se guinte s: 1ª fase : Aquisição dos dados, constituída de ope raçõe s de cobe rtura aé re a e /ou e spacial. 2ª fase : O pe ração re lativa à inte rpre tação ou tradução dos dados obtidos e m ope ração aé re a e /ou e spacial. O pe raçõe s: a) Proce ssam e nto fotográfico de film e aé re o ou e spacial e re spe ctiva obte nção de diafilm e , diapositivo, fotografia, fotoíndice e m osaico não controlado. b) C onfe cção de m osaico controlado e fotocarta. c) C onfe cção de ortofotografia, ortofotom osaico e ortofotocarta. d) Inte rpre tação e tradução cartográfica, m e diante re stituição e ste re ofotogram é trica ou de im age m obtida com outro se nsor re m oto. e ) Proce ssam e nto digital de im age m . f) Pre paro para im pre ssão de original de re stituição e ste re ofotogram é trica ou e laborado a partir de im age m obtida com outro se nsor re m oto. g) R e produção e im pre ssão de cartas e m apas.www.ibge.gov.br/home/geociencias/cartografia/manual_nocoes/introducao.html 6/6

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