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Curso cartografia basica_gps_arc_gis
Este documento fornece instruções sobre um curso de cartografia básica, GPS e ArcGIS. O curso ensina sobre fundamentos de cartografia, incluindo sistemas de coordenadas e projeções cartográficas, e introduz a tecnologia GNSS e o sistema GPS. Também apresenta o software ArcGIS e como usá-lo para mapeamento e geoprocessamento.
Curso cartografia basica_gps_arc_gis
- 1. ColégioPolitécnicodaUFSM ÁreadeGeoprocessamento MINISTÉRIO DAEDUCAÇÃO UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA CCuurrssoo ddee CCaarrttooggrraaffiiaa BBáássiiccaa,, GGPPSS ee AArrccGGIISS VVeerrssããoo:: OOuuttuubbrroo 22001100 MATERIAL DIDÁTICO
- 3. EEllóóddiioo SSeebbeemm Prof. deEnsino Médio, Técnico e Tecnológico / Colégio Politécnico da UFSM MMiicchheellee MMoonngguuiillhhootttt Prof.ª de Ensino Superior / Colégio Politécnico da UFSM CCuurrssoo ddee CCaarrttooggrraaffiiaa BBáássiiccaa,, GGPPSS ee AArrccGGIISS Santa Maria / RS 2010
- 4. iv Ministério da Educação UniversidadeFederal de Santa Maria Colégio Politécnico da UFSM Endereço: UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA Colégio Politécnico da UFSM - Prédio 70 Campus Universitário – Camobi 97105-900 – SANTA MARIA – RS Telefone: (0xx55) 3220 9419 Ramal 222 Fax: (0xx55) 3220 8273 Capa e Projeto Gráfico: Elódio Sebem (UFSM) Editoração Eletrônica: Michele Monguilhott (UFSM) Elódio Sebem (UFSM) S443c Sebem, Elódio Curso de cartografia básica, GPS e ArcGIS / Elódio Sebem, Michele Monguilhott. – Santa Maria : Colégio Politécnico da UFSM, 2010. 228 p. : il. 1. Cartografia 2. GNSS 3. Sistemas de informações geográ- ficas 4. ArcGIS 5. Software 6. Material didático I. Sebem, Elódio II. Monghilhott, Michele III. Título CDU: 528 528.9 Ficha catalográfica elaborada por Patrícia da Rosa Corrêa CRB-10/1652
- 5. PREFÁCIO O ArcGIS 9.3é um dos softwares de Sistema de Informações Geo- gráficas – SIG, amplamente utilizado por profissionais na área de geopro- cessamento por possuir uma interface completa que permite a inserção, visualização e manipulação de dados geográficos relacionais e ainda uma impressão final de qualidade profissional. É objetivo desta apostila, capacitar e treinar estudantes e profissio- nais interessados na utilização do software ArcGIS 9.3 além de permitir ao aluno conhecimentos de cartografia e uso de equipamento GPS de navega- ção. Busca-se através do incentivo de aprendizado, atender demandas institucionais, elevando a qualidade do ensino e estimulando a pesquisa, colaborando na formação e no aperfeiçoamento profissional. Esta apostila é uma edição compilada do polígrafo escrito com ba- se nas experiências desenvolvidas por profissionais integrantes da equipe do Laboratório de Geodésia (LAGEO), do Departamento de Geodésia, do Instituto de Geociências da Universidade Federal do Rio Grande do Sul. No seu preparo foram elaborados exercícios que permitem o pleno domínio das funcionalidades básicas do programa. Por ser um curso básico, não se pretendeu detalhar todos os recursos do software, mas apenas uma rápida familiarização com o geoprocessamento de dados geográficos. Para finalizar, aproveita-se esta oportunidade para agradecer as críticas e sugestões recebidas dos colegas, incentivando-nos a continuar a proporcionar o acesso da comunidade universitária às aplicações de softwa- res.
- 6. vi EQUIPE TÉCNICA ÁREA DEGEOPROCESSAMENTO Coordenador: Prof. Dr. Elódio Sebem Docentes: Prof. Dr. Adão Robson Elias Prof. M. Sc. Aier Tadeu Gabriel Morcelli Prof. M. Sc. Alessandro Carvalho Miola Prof. M. Sc. Antoninho João Pegoraro Prof. M. Sc. Claire Delfine Viana Cardoso Prof. Dr. Erni José Milani Prof. Dr. Elódio Sebem Prof. Dr.ª Liane de Souza Weber Prof. M. Sc. Luiz Felipe Diaz de Carvalho Prof. M. Sc. Luiz Patric Kayzer Prof. M. Sc. Michele Monguilhott Prof. M. Sc. Marinêz da Silva
- 7. SUMÁRIO 0B1 FUNDAMENTOS DECARTOGRAFIA................................................................................15 7B1.1 Introdução a Cartografia...............................................................................................15 8B1.2 Princípios Teóricos.......................................................................................................17 9B1.3 Localização...................................................................................................................25 37B1.3.1 Sistema de Coordenadas Geográficas ................................................................26 38B1.3.2 Sistema de Coordenadas Tridimensionais (X, Y e Z)..........................................28 39B1.3.3 Sistemas de Coordenadas Planas Cartesianas...................................................28 40B1.3.4 Sistema de Projeção Cartográfica........................................................................29 1.3.4.1 Tipo de Superfície Adotada..........................................................................30 100BU1.3.4.2 Grau de Deformação da Superfície..............................................................31 10B1.4 Sistema de Coordenadas UTM....................................................................................33 11B1.5 Norte de quadricula, magnético e geográfico...............................................................38 12B1.6 Mapeamento Sistemático Nacional..............................................................................39 13B1.7 Conversões entre sistemas de referência....................................................................40 13B1.8 Uso de sistemas de coordenadas nas regiões polares................................................42 13B1.9 Precisão e acurácia......................................................................................................44 40B1.9.1 Precisão................................................................................................................ 45 40B1.9.2 Acurácia................................................................................................................ 46 13B1.10 Novos avanços no mapeamento da superfície terrestre............................................46 2B2 INTRODUÇÃO A TECNOLOGIA GNSS .............................................................................49 16B2.1 O Conceito GNSS ........................................................................................................49 17B2.2 Como o GNSS funciona ...............................................................................................49 18B2.3 Aplicações do GNSS....................................................................................................49 19B2.4 Sistemas GNSS............................................................................................................ 50 41B2.4.1 GPS......................................................................................................................51 42B2.4.2 GLONASS ............................................................................................................53
- 8. viii 43B2.4.3 GALILEO ..............................................................................................................54 43B2.4.4COMPASS............................................................................................................54 20B2.5 Sistemas de Aumentação.............................................................................................55 44B2.5.1 Sistema de Cobertura para Navegação Geoestacionário Europeu - EGNOS.....56 21B2.6 Aplicações GNSS.........................................................................................................56 45B2.6.1 Agricultura e Pesca ..............................................................................................56 46B2.6.2 Pulverização Química...........................................................................................57 47B2.6.3 Monitoração de Rendimento de Safras................................................................58 48B2.6.4 Extensão de Safras e Rastreamento de Gado.....................................................58 49B2.6.5 Navegação e Monitoramento de Barcos de Pesca..............................................59 50B2.6.6 Engenharia Civil ...................................................................................................59 51B2.6.7 Monitoramento de Estruturas...............................................................................59 52B2.6.8 Orientação de Máquinas ......................................................................................60 53B2.6.9 Logística e Gerenciamento de Canteiros de Obras.............................................60 54B2.6.10 Manutenção da Infraestrutura de Rodovias e Ferrovias....................................61 55B2.6.11 Energia ............................................................................................................... 61 56B2.6.12 Sincronização de Redes para Geração e Distribuição de Energia....................62 57B2.6.13 Mapeamento de Infra-estrutura..........................................................................62 58B2.6.14 Meio-Ambiente ...................................................................................................63 59B2.6.15 Monitoramento Ambiental...................................................................................63 60B2.6.16 Ciências Naturais ...............................................................................................64 61B2.6.17 Proteção de Recursos Marinhos........................................................................64 62B2.6.18 Segurança Ambiental .........................................................................................65 63B2.6.19 Seguros ..............................................................................................................65 64B2.6.20 Telecomunicações..............................................................................................65 65B2.6.21 Localização de Telefones Móveis ......................................................................66 66B2.6.22 Rede de Comunicações .....................................................................................66 67B2.6.23 Aviação............................................................................................................... 67 68B2.6.24 Operações em Portos.........................................................................................67 69B2.6.25 Navegação em Hidrovias ...................................................................................68 70B2.6.26 Aplicações em Rodovias ....................................................................................68 71B2.6.27 Aplicações em Ferrovias ....................................................................................69 3B3 SISTEMA DE POSICIONAMENTO GLOBAL GPS ............................................................71 22B3.1 Um breve histórico........................................................................................................71 23B3.2 Definição.......................................................................................................................73
- 9. ix 24B3.3 Sistema dereferência do GPS.....................................................................................73 25B3.4 Composição ou segmentos do sistema........................................................................75 72B3.4.1 Segmento do Espaço ...........................................................................................75 101BU3.4.1.1 Satélites GPS ...............................................................................................76 102BU3.4.1.2 O tempo GPS ...............................................................................................77 103BU3.4.1.3 Estrutura do Sinal dos Satélites GPS...........................................................77 73B3.4.2 Segmento de Controle e Monitoramento .............................................................79 74B3.4.3 Segmento do Usuário...........................................................................................81 104BU3.4.3.1 Serviços Oferecidos e Tipos de Usuários ....................................................81 105BU3.4.3.2 Receptores GPS...........................................................................................82 155B3.4.3.2.1 Componentes........................................................................................82 156B3.4.3.2.2 Tipos de Receptores.............................................................................82 179B3.4.3.2.2.1 Quanto ao Número de Freqüências .............................................82 180B3.4.3.2.2.2 Quanto ao Número de Canais......................................................83 181B3.4.3.2.2.3 Quanto ao Tipo de Canais............................................................83 182B3.4.3.2.2.4 Quanto ao Tipo de Sinal Observado ............................................83 183B3.4.3.2.2.5 Quanto ao Tipo de Levantamento ................................................84 26B3.5 Princípio Básico do Posicionamento............................................................................85 75B3.5.1 O processo de trilateração a partir de satélites....................................................86 76B3.5.2 Medição da Distância Satélite-Receptor ..............................................................88 106BU3.5.2.1 Pelo Tempo de Propagação - Código C/A ou P...........................................88 107BU3.5.2.2 Pela Diferença de Fase - Portadora L1 ou L2..............................................89 77B3.5.3 Coordenadas dos Satélites Xs, Ys e Zs...............................................................90 108BU3.5.3.1 Efemérides Transmitidas..............................................................................90 78B3.5.4 Cálculo das Coordenadas do Receptor X, Y e Z .................................................90 27B3.6 Fatores que Afetam a Precisão do Posicionamento por Ponto....................................91 79B3.6.1 Erros relacionados aos satélites ..........................................................................91 109BU3.6.1.1 Não Sincronização do Relógio do Satélite com Tempo GPS ......................91 110BU3.6.1.2 Forma de Cálculo das Coordenadas dos Satélites......................................92 111BU3.6.1.3 Atraso Entre as Portadoras no Hardware do Satélite ..................................92 112BU3.6.1.4 Distribuição Geométrica dos Satélites - DOP...............................................93 113BU3.6.1.5 Disponibilidade Seletiva - SA .......................................................................94 80B3.6.2 Erros relacionados à propagação do sinal...........................................................94 114BU3.6.2.1 Atraso na lonosfera U( IΔ )..............................................................................94 115BU3.6.2.2 Atraso na Troposfera ( TΔ )..........................................................................95 116BU3.6.2.3 Multicaminhamento.......................................................................................97 117BU3.6.2.4 Perda de Ciclos ............................................................................................97
- 10. x 81B3.6.3 Erros relacionadosao receptor/ antena ...............................................................98 118BU3.6.3.1 Erro do Relógio.............................................................................................98 119BU3.6.3.2 Erro entre os Canais.....................................................................................98 120BU3.6.3.3 Centro de Fase da Antena ...........................................................................98 82B3.6.4 Erros relacionados à estação...............................................................................99 121BU3.6.4.1 Coordenadas da Estação.............................................................................99 122BU3.6.4.2 Estacionamento da Antena no Ponto de Coleta ..........................................99 123BU3.6.4.3 Erro Grosseiro Devido a Diferença de Datum..............................................99 83B3.6.5 Comparação das Diversas Fontes de Erros nas Medidas.................................100 28B3.7 Altimetria com GPS ....................................................................................................101 84B3.7.1 Modelo de Ondulação Geoidal (No)...................................................................101 29B3.8 Método Diferencial......................................................................................................102 85B3.8.1 Com o Código (DGPS).......................................................................................102 86B3.8.2 Com a Fase da Portadora ..................................................................................104 30B3.9 Posicionamento Relativo............................................................................................104 87B3.9.1 Modelos Utilizados na Solução da Diferença de Fase.......................................105 124BU3.9.1.1 Dupla diferença de fase..............................................................................105 88B3.9.2 Tipos de Posicionamento Relativo.....................................................................106 125BU3.9.2.1 Posicionamento Relativo Estático ..............................................................106 126BU3.9.2.2 Método Relativo Estático Rápido ...............................................................106 127BU3.9.2.3 Método Reocupação...................................................................................107 128BU3.9.2.4 Método Relativo Semi-cinemático (Stop and Go) ......................................107 129BU3.9.2.5 Método Relativo Cinemático.......................................................................108 130BU3.9.2.6 Cinemático Pós-Processado ......................................................................108 131BU3.9.2.7 Cinemático em Tempo Real.......................................................................108 31B3.10 Redes de Apoio ao Posicionamento ........................................................................109 89B3.10.1 Estação de Controle Ativo................................................................................109 132BU3.10.1.1 Rede Brasileira de Monitoramento Contínuo (RBMC) .............................109 133BU3.10.1.2 Rede INCRA de Bases Comunitárias do GNSS - (RIBaC)......................111 134BU3.10.1.3 Rede Faróis da Marinha...........................................................................113 135BU3.10.1.4 Redes de Estações Ativas Particulares....................................................114 90B3.10.2 Estação de Controle Passivo ...........................................................................115 136BU3.10.2.1 Rede Estadual de Pontos GPS - Rio Grande do Sul ...............................115 4B4 AULAS PRÁTICAS DE GPS.............................................................................................119 32B4.1 Modelos de Receptores GPS de navegação .............................................................119
- 11. xi 33B4.2 Manual GarmineTrex Vista........................................................................................120 91B4.2.1 Introdução: página dos satélites.........................................................................120 92B4.2.2 Métodos de Navegação......................................................................................122 93B4.2.3 Página do Mapa .................................................................................................123 137BU4.2.3.1 Opções da Página do Mapa.......................................................................124 138BU4.2.3.2 Instruções Passo a Passo..........................................................................125 94B4.2.4 Página de Navegação ........................................................................................126 139BU4.2.4.1 Opções da página de navegação...............................................................126 140BU4.2.4.2 Instruções passo a passo...........................................................................127 95B4.2.5 Página do Computador de Navegação ..............................................................128 141BU4.2.5.1 Opções da página do computador de navegação......................................128 142BU4.2.5.2 Instruções passo a passo...........................................................................128 96B4.2.6 Página do Menu Principal...................................................................................129 143BU4.2.6.1 Página Marcar Ponto..................................................................................130 144BU4.2.6.2 Menu de Procura ........................................................................................132 145BU44.2.6.3 Criando e usando uma rota........................................................................133 146BU4.2.6.4 Usando Registro de Trilhas ou Trajetos.....................................................136 147BU4.2.6.5 Menu de Definições....................................................................................137 157B4.2.6.5.1 Página do Horário...............................................................................138 158B4.2.6.5.2 Página de Unidades ...........................................................................139 159B4.2.6.5.3 Página de Acessórios.........................................................................140 96B4.2.7 Página do Altímetro............................................................................................141 34B4.3 Aplicativos...................................................................................................................143 97B4.3.1 GPS TrackMaker................................................................................................143 148BU4.3.1.1 Informações Importantes............................................................................143 149BU4.3.1.2 Tutorial do GPS TrackMaker......................................................................145 4.3.1.2.1 Barra de Ferramentas Horizontal .......................................................145 161B4.3.1.2.2 Barra de Ferramentas Vertical............................................................147 162B4.3.1.2.3 Criando um Ponto...............................................................................147 163B4.3.1.2.4 Transferindo pontos do computador para o GPS e vice versa...........148 164B4.3.1.2.5 Configurando menu ferramentas, opções do Software GTM.............149 184B4.3.1.2.5.1 Opções Gerais............................................................................149 185B4.3.1.2.5.2 Opções de Unidades ..................................................................151 186B4.3.1.2.5.3 Opções de Coordenadas............................................................151 187B4.3.1.2.5.4 Opções de Datum.......................................................................152 98B4.3.2 Google Earth ......................................................................................................153 150BU4.3.2.1 Introdução ao Google Earth .......................................................................153 151BU4.3.2.2 O que é o Google Earth?............................................................................153
- 12. xii 152BU4.3.2.3 Requisitos doSistema................................................................................154 165B4.3.2.3.1 Requisitos Mínimos ............................................................................154 166B4.3.2.3.2 Configuração Recomendada..............................................................155 153BU4.3.2.4 Instalação ...................................................................................................155 154BU4.3.2.5 Iniciando o Google Earth............................................................................156 167B4.3.2.5.1 Controles de Navegação ....................................................................156 168B4.3.2.5.2 Funções do Menu...............................................................................158 188B4.3.2.5.2.1 Arquivo........................................................................................158 189B4.3.2.5.2.2 Editar...........................................................................................158 190B4.3.2.5.2.3 Visualizar ....................................................................................159 191B4.3.2.5.2.4 Ferramentas................................................................................160 192B4.3.2.5.2.5 Adicionar.....................................................................................161 193B4.3.2.5.2.6 Ajuda...........................................................................................164 169B4.3.2.5.3 Painel Pesquisar.................................................................................164 194B4.3.2.5.3.1 Voar Para....................................................................................164 195B4.3.2.5.3.2 Localizar Empresas ....................................................................165 196B4.3.2.5.3.3 Trajeto.........................................................................................165 170B4.3.2.5.4 Painel Lugares....................................................................................165 171B4.3.2.5.5 Painel Camadas .................................................................................166 172B4.3.2.5.6 Comunidade Google Earth .................................................................167 173B4.3.2.5.7 Navegação do Google Earth ..............................................................168 174B4.3.2.5.8 Barra de Atalhos.................................................................................168 175B4.3.2.5.9 Latitude e Longitude ...........................................................................169 197B4.3.2.5.9.1 Tabela de Conversão..................................................................170 176B4.3.2.5.10 Arquivos KML e KMZ........................................................................170 177B4.3.2.5.11 Visualizando o Espaço .....................................................................171 178B4.3.2.5.12 Agradecimentos à equipe da Google. ..............................................172 4.4 Exercício.....................................................................................................................173 6B5 ARCGIS DESKTOP 9.3 BÁSICO......................................................................................175 5.1 Introdução...................................................................................................................175 5.1.1 O ArcCatalog......................................................................................................176 5.1.2 O ArcMap ...........................................................................................................177 5.1.3 O ArcToolbox......................................................................................................179 5.2 Características do ArcGIS..........................................................................................180 5.2.1 Conceitos Gerais................................................................................................180 5.3 Trabalhando com o ArcCatalog..................................................................................182
- 13. xiii 5.3.1 Exercício 1– Explorando o ArcCatalog...................................................................183 5.3.1.1 Iniciar ArcCatalog .......................................................................................183 5.3.1.2 Visualizando Pastas No Arccatalog............................................................185 5.3.1.3 Olhando uma pasta qualquer no ArcCatalog: ............................................185 5.3.1.4 Localizando a pasta tutorial e criando uma cópia ......................................186 5.3.1.5 Visualizando dados no ArcCatalog.............................................................187 5.3.1.6 Trabalhando com a ferramenta de visualização “Preview” ........................188 5.3.1.7 Explorando o conteúdo da tabela...............................................................189 5.4 Trabalhando com o ArcMAP ......................................................................................190 5.4.1 Visualizando Informações ..................................................................................190 5.4.2 Trabalhando Geograficamente...........................................................................191 5.4.3 Mostrando Relações...........................................................................................192 5.4.4 Solucionando Problemas....................................................................................192 5.4.5 Criando e Atualizando dados .............................................................................192 5.4.6 Apresentando os Resultados .............................................................................192 5.4.7 Iniciando o ArcMAP............................................................................................193 5.4.7.1 Modos Básicos de Visualização.................................................................195 5.4.7.2 Exercício 2 - Trabalhando com Formato Raster.........................................196 5.4.8 Cartas Topográficas ...........................................................................................197 5.4.9 Sistema de Referência .......................................................................................198 5.4.9.1 Exercício 3 – Inserindo Imagens sem Referência......................................198 5.4.10 Criando Pirâmides em Arquivos Raster no ArcMAP........................................198 5.4.11 Definindo o Sistema de Referência no Arc Catalog.........................................200 5.4.12 Georreferenciamento........................................................................................202 5.4.12.1 Exercício 4 – Georreferenciando no ArcMap ...........................................204 5.4.13 Sistema de Coordenadas Geográfico (GCS)...................................................206 5.4.14 Sistema de Coordenadas Projetado (PRJ) ......................................................207 5.4.15 Cartografia Digital.............................................................................................207 5.4.16 Arquivos Vetoriais.............................................................................................208 5.4.16.1 Exercício 5 – criando novos arquivos .SHP .............................................208 5.4.17 Organizando a Pasta Projeto_Aluno para o Mapa Final..................................209 5.4.18 Exercícios.........................................................................................................211 5.4.18.1 Exercício 6 – Edição Vetorial....................................................................211 5.4.18.2 Exercício 7 - Trabalhando com elementos do mapa................................214 5.4.18.3 Exercício 8 – Opções avançadas para edição e visualização de dados no ArcMap....................................................................................................................218 5.4.18.4 Exercício 9 – Funções de análise espacial ..............................................224 5.4.18.4.1 Seleção interativa .............................................................................224
- 14. xiv 5.4.18.4.2 Sintaxe SQL......................................................................................224 5.4.18.4.3Seleção por atributos........................................................................224 5.4.18.4.4 Inquirição espacial – Aplicação de vizinhança .................................225 5.4.18.4.5 Sobreposição de temas - CLIP.........................................................226 5B6 BIBLIOGRAFIA..................................................................................................................227
- 15. 0B1 FUNDAMENTOS DECARTOGRAFIA Uma vez que o produto final da operação de receptores de sinal GPS são coordenadas, cabe ao operador possuir o conhecimento básico dos elemen- tos de Cartografia envolvidos, para que possa fazer uma leitura correta do dado gerado, bem como, ava- liar se a informação que está sendo fornecida pelo aparelho supre suas necessidades. Cada um dos tópicos aqui apresentados não tem a intenção de abordar a plenitude do conheci- mento existente sobre a referida área. No entanto, acredita-se que o texto apresentado irá proporcionar o conhecimento básico necessário para a manipula- ção adequada da tecnologia de Posicionamento Global. A Cartografia trata de representar na forma de mapas e plantas o conhecimento humano sobre a superfície do planeta. Uma vez que estas represen- tações se dão em elementos planos (mapas e cartas), o homem criou meto- dologias e conceitos para transcrever aquilo que observamos em uma su- perfície não plana (a Terra), para estes documentos. 7B1.1 Introdução a Cartografia O objeto da Cartografia consiste em reunir e analisar dados das di- versas regiões da terra, e representar graficamente em escala reduzida, os elementos da configuração que possam ser claramente visíveis. Para pôr em evidência a configuração da superfície terrestre, o instrumento principal do cartógrafo é o mapa. Mas, outras representações, tais como modelos de relevo, globos, fotografias aéreas, imagens de satélite e cartogramas, são assuntos próprios para serem tratados em Cartografia. Definimos um mapa como uma representação convencional da configuração da superfície da terra. Toda a representação está numa pro- porção definida com o objeto representado. Esta proporção é chamada de escala. Ou ainda, pode-se definir um mapa como um desenho seletivo,
- 16. Curso de CartografiaBásica, GPS e ArcGIS 16 convencionado e generalizado de uma região com grande área, comumente da superfície terrestre, como se fosse vista de cima e numa escala muito reduzida. A maioria dos mapas recebe inscrições, isto é, são dados nomes as feições representadas, e são relacionados a um sistema de coordena- das. Em geral, os mapas têm as seguintes finalidades: ⇒ obter informações sobre a distribuição espacial dos fenômenos, como solos, precipitação, uso da terra, densidade demográfica, etc.; ⇒ discernir relações espaciais entre os vários fenômenos; ⇒ coletar, através de medições, dados necessários às análises geográficas, propiciando informações para a descrição e análises estatísti- cas. Atualmente, outros produtos são considerados valiosos em Carto- grafia, tais como: Globo - representação cartográfica sobre uma superfície esférica, em escala pequena, dos aspectos naturais e artificiais de uma figura plane- tária, com finalidade cultural e ilustrativa. Mapa - representação no plano, geralmente em escala pequena, dos aspectos geográficos, naturais, culturais e artificiais de uma área toma- da na superfície de uma figura planetária, delimitada por elementos físicos, político-administrativos, destinada aos mais variados usos, temáticos, cultu- rais e ilustrativos. Carta - representação no plano, em escala média ou grande, dos aspectos artificiais e naturais de uma área tomada de uma superfície plane- tária, subdividida 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. Planta - é um caso particular de carta. A representação se restrin- ge a uma área muito limitada e a escala é grande, consequentemente o número de detalhes é bem maior. Fotografia Aérea - são produtos obtidos ao nível suborbital, muito utilizados para elaboração e ou atualização de documentos cartográficos de média a grande escala. Mosaico - é o conjunto de fotos de uma determinada área, recor- tadas e montadas técnica e artisticamente, de forma a dar a impressão que todo o conjunto é uma única fotografia. Ortofotocarta - é uma fotografia resultante da transformação de uma foto original, que é uma perspectiva central do terreno, em uma proje-
- 17. Fundamentos de Cartografia 17 çãoortogonal sobre um plano, complementada por símbolos, linhas e qua- driculagem, com ou sem legenda, podendo conter informações planimétri- cas. Fotoíndice - montagem por superposição das fotografias, geral- mente em escala reduzida. Normalmente a escala do fotoíndice é reduzida de 3 a 4 vezes em relação a escala de vôo. Imagem de Satélite - são produtos obtidos ao nível orbital, muito utilizados para elaboração e ou atualização de documentos cartográficos em escalas variadas. Carta-Imagem - são imagens de satélite montadas no formato de folhas de carta, onde informações de coordenadas e toponímia é acrescen- tada sobre a imagem. Atlas - Uma coleção de mapas comumente publicados em uma linguagem com as mesmas convenções e projeções, mas não necessaria- mente na mesma escala é chamada de "Atlas". Um tipo de Atlas que mere- ce destaque é o escolar. Estes Atlas apresentam uma grande diversidade de mapas; aspectos geológicos, geomorfológicos, solos, climáticos, políti- cos, estrutura viária e econômicos, etc. Este tipo de Atlas tem três funções básicas: fonte de informação, fornecer as configurações geográficas e esti- mular o interesse dos alunos. 8B1.2 Princípios Teóricos Apesar de se assumir que a forma da Terra é redonda, em estudos onde se exige precisão de posicionamento, como é o caso da maioria das representações da superfície terrestre em mapas e cartas, deve-se conside- rar mais cuidadosamente as pequenas diferenciações da sua forma. No século XVII, Isaac Newton demonstrou que não sendo a Terra um corpo rígido e estando animada de um movimento de rotação, ela não deveria possuir uma forma esférica e sim, a de um elipsóide de revolução, sendo achatada nos pólos. Por meio de triangulações geodésicas, pôde-se verificar que a Ter- ra não possuía uma forma elipsoidal perfeita, mas sim a de um geóide, que não pode ser descrita de forma matemática simples, mas que pode ser determinada a partir de medidas da aceleração da gravidade nos mais di- versos pontos da superfície da Terra. Numa primeira aproximação, o geóide seria a forma que a Terra teria se sua superfície fosse completamente co-
- 18. Curso de CartografiaBásica, GPS e ArcGIS 18 berta com água, pois esta se molda de acordo com a aceleração da gravi- dade em cada ponto. Com o lançamento de satélites artificiais foi possível determinar com melhor precisão o geóide, através das anomalias observadas no movi- mento destes satélites e provocadas pela distribuição não uniforme da mas- sa terrestre. O geóide difere muito pouco das formas elipsoidal e esférica, quando se considera que o valor do raio terrestre é muito maior do que a diferença entre o geóide e estas duas formas. Por isto, pode-se sem muito erro dizer que a Terra é praticamente esférica. A forma da Terra, girando em torno de seu eixo e movendo-se den- tro do Sistema Solar do qual faz parte, é resultado da interação de forças internas e externas tais como: gravidade, força centrífuga, constituição dife- rente dos materiais que a formam, etc. As forças tectônicas, por exemplo, são forças internas que provo- cam modificações na superfície do globo terrestre tais como: dobramentos, falhamentos, terremotos, surgimento de vulcões. A ação dessas forças produz sobre a superfície terrestre uma série de irregularidades como: mon- tanhas, vales, planaltos, etc. que formam a superfície topográfica da Terra. Essas irregularidades são muito pequenas se comparadas ao tamanho e volume total da Terra, entretanto, essa superfície aparente é de grande importância para o topógrafo, geodesista, etc., pois é sobre essa superfície que são realizadas as medições e os estudos para as diversas finalidades. Devido a esses acidentes e irregularidades, a superfície da Terra não tem uma forma simples que possa ser expressa em termos matemáti- cos. A fim de simplificar o cálculo de coordenadas da superfície terrestre, foram adotadas algumas superfícies matemáticas simples que se aproxi- mam em maior ou menor grau do real. Uma primeira aproximação seria uma esfera. Porém, a esfera seria suficientemente aproximada para solucionar com a precisão requerida, alguns problemas como, por exemplo: cálculos astronômicos, navegação e solução de cálculos geodésicos usando a trigo- nometria esférica. Entretanto, a Terra não é exatamente uma esfera, sendo achatada nos pólos e abaloada próximo ao Equador. Segundo GAUSS (1777-1855), a forma do planeta, em uma defini- ção mais rudimentar, é representada pela superfície delimitada pelo nível médio dos mares, não perturbados por ventos e correntezas, já que estes, ocupam aproximadamente 72% da superfície do planeta. Esta superfície é denominada geóide, o qual é definido como o sólido formado pelo nível médio dos mares supostamente prolongado por sob os continentes.
- 19. Fundamentos de Cartografia 19 Asdiversas matérias que compõem a superfície possuem diferen- tes densidades, fazendo com que, em função disso, a força gravitacional atue com maior ou menor intensidade em locais diferentes. As águas do oceano procuram uma situação de equilíbrio, ajustando-se às forças que atuam sobre elas, inclusive no seu suposto prolongamento. A interação de forças buscando equilíbrio faz com que o geóide tenha o mesmo potencial gravimétrico em todos os pontos de sua superfície, resultando em ondula- ções e depressões. Considerando a necessidade de se definir matematicamente a for- ma do planeta, para as diferentes aplicações das atividades humanas, surge como problema o alto grau de complexidade da representação matemática do geóide, assim, por não ser uma superfície perfeitamente lisa, que possa ser definida matematicamente, o geóide também não serve para que se defina a forma do planeta, sendo utilizado apenas para nivelamento geodé- sico. É preciso então buscar um modelo mais simples para representar o nosso planeta. Para contornar o problema lançou-se mão de uma figura geométrica chamada elipse que ao girar em torno do seu eixo menor forma um volume, o elipsóide de revolução. Assim, o elipsóide é a superfície de referência utilizada em todos os cálculos básicos que fornecem subsídios para a elaboração de uma representação cartográfica. Essa é então a su- perfície matemática que mais se aproxima da superfície real da Terra (Figu- ras 1.1, 1.2 e 1.3). Figura 1.1. Diferentes modelos de representação da superfície terrestre.
- 20. Curso de CartografiaBásica, GPS e ArcGIS 20 O geóide é, então, a forma adotada para a Terra, sendo sobre esta superfície realizada todas as medições. Como o geóide é uma superfície irregular, de difícil tratamento matemático, foi necessário adotar, para efeito de cálculos, uma superfície regular que possa ser matematicamente defini- da. A forma matemática assumida para cálculos sobre o geóide é o elipsói- de de revolução, gerado por uma elipse rotacionada em torno do eixo menor do geóide. Figura 1.2. Superfície da Terra, Geóide e Elipsóide Figura 1.3. A terra e os modelos de representação. O geóide (Figura 1.4) tem sua forma definida a partir de estudos gravimétricos, sendo por definição uma superfície onde todos os pontos têm igual valor de aceleração da gravidade, ou seja, superfícies equipotenciais (Figura 1.5). O fio de prumo é atraído pela força gravitacional terrestre sen- do perpendicular ao geóide sob o ponto da superfície onde se encontra. Como vimos, medições e levantamentos feitos na superfície terres- tre (geóide) são matematicamente solucionados no elipsóide. Os sistemas geodésicos buscam uma melhor correlação entre o geóide e o elipsóide, elegendo um elipsóide de revolução que melhor se ajuste ao geóide local,
- 21. Fundamentos de Cartografia 21 estabelecendoa origem para as coordenadas geodésicas referenciadas a este elipsóide, através dos datum horizontal e vertical. Figura 1.4. Superfície irregular do geóide. (http://www.esteio.com.br , 12/07/2009) Figura 1.5. Superfícies equipo- tenciais. Em geral, cada país ou grupo de países adotou um elipsóide (Figu- ra 1.6) como referência para os trabalhos geodésicos e topográficos. São usados elipsóides que mais se adaptem às necessidades de representação das regiões ou continentes. Figura 1.6. Representação do Elipsóide. Para definir um elipsóide necessita-se conhecer os seus parâme- tros, ou seja, o seu semi-eixo maior (a) e o semi-eixo menor (b) ou o acha- tamento (e). O achatamento pode ser calculado por: e = a-b/a. A posição deste elipsóide em relação à Terra, bem como sua forma e tamanho, consti- tuem um conjunto de parâmetros que são usualmente denominados Datum Geodésico.
- 22. Curso de CartografiaBásica, GPS e ArcGIS 22 Datum - É um conjunto de pontos e seus respectivos valores de coordenadas, que definem as condições iniciais para o estabelecimento de um sistema geodésico. Com base nessas condições iniciais, um sistema geodésico é estabelecido através dos levantamentos geodésicos. Um sis- tema geodésico é um conjunto de estações geodésicas (marcos) e suas coordenadas. Um Datum (pl. Data) é constituído pela adoção de um elipsóide de referência que representará a figura matemática da Terra, um Ponto Geo- désico Origem e um Azimute inicial para fixar o sistema de coordenadas na Terra e servir como marco inicial das medidas de latitudes e longitudes. O critério para a escolha do Ponto Geodésico Origem é a máxima coincidência entre a superfície do geóide e do elipsóide. Portanto, um mesmo ponto do terreno terá valores de coordenadas diferentes quando referido aos diferen- tes Data. Datum Planimétrico (horizontal) - é o ponto de referência geodésico inicial que representa a base dos levantamentos horizontais, ou seja, é definido por um conjunto de parâmetros, e é um ponto de referência para todos os levantamentos cartográficos sobre uma determinada área. A locali- zação ideal do ponto seria onde houvesse coincidência entre o geóide e o elipsóide (h=0). Existem dois tipos de Data horizontais: Globais - quando o elipsói- de for global e não tiver ponto de amarração sobre a superfície terrestre que não os definidos no sistema. Os Locais - quando o elipsóide for local, neste caso deve possuir parâmetros diferenciais. Existem muitos elipsóides representativos da forma da Terra, que foram definidos em diferentes ocasiões e por diferentes autores. Dentre eles os mais comuns são: No Brasil são quatro os Data mais utilizados: SAD69, SIRGAS 2000 são os data planimétricos oficiais; Córrego Alegre, que é o datum local mais antigo, sendo comum encontrar trabalhos neste sistema, como por exemplo, as cartas na escala 1:50.000 do mapeamento sistemático; e o WGS84, que é o datum mundial (global) utilizado pelo sistema GPS. O WGS84 é dito um Datum global e geocêntrico, pois o elipsóide adotado (GRS80) ajusta-se à Terra como um todo e a origem dos seus eixos coordenados é no centro de massa da Terra. No datum global o elip- sóide é fixado à Terra pelo Equador e o Meridiano de Greenwich (não ne- cessita de Ponto Geodésico Origem nem de Azimute inicial). Veja o Quadro 01 para alguns Data.
- 23. Fundamentos de Cartografia 23 Aolongo do tempo foram testados vários elipsóides de revolução para melhor definir a Terra. Com instrumentos geodésicos cada vez mais precisos, a cada reunião da UGGI, novos valores de elipsóide são propostos para melhor definir a Terra como um todo. Entretanto, cada parte da Terra possui suas particularidades físicas. Assim, definem-se elipsóides globais que melhor representam a Terra como um todo e elipsóides locais que me- lhor se ajustam a determinados continentes ou parte da Terra. Quadro 01. Data usuais. Elipsóide Datum Semi-eixo maior a (m) Semi-eixo menor b (m) Local de Adoção Bessel 1841 Bukit Rimpah 6.377.484 6.356.165 Alemanha Clarke 1866 American Sa- moa 1962 6.378.206 6.356.584 EUA Krassovsky 1940 Afgooye 6.378.245 6.356.863 Russia Hayford Inter- nacional 1924 Córrego Alegre 6.378.388 6.356.912 Brasil (Antigo) UGGI-67 SAD-69 6.378.160 6.356.775 Brasil (Atual) UGGI-79 WGS-84 6.378.137 6.356.752 Globo GRS80 SIRGAS 2000 6.378.137 6.356.752 Américas Coordenadas definidas em elipsóide globais são menos ajustadas a determinados locais da Terra que as coordenadas definidas em elipsóides locais. Porém, para outros continentes, coordenadas definidas em elipsói- des locais podem produzir grandes distorções. A definição de um elipsóide internacional seria um absurdo, se a tal definição tivesse qualquer importân- cia prática. Na realidade a substituição de um elipsóide por outro modifica muito pouco as cartas e mapas de escala pequena (menor do que 1:100.000). Datum Altimétrico (vertical) - é a superfície formada pelo nível mé- dio do mar, definida através de um marégrafo estável, a partir de longos períodos de observação para estabelecer a altitude zero. As altitudes são calculadas partindo-se do Datum Altimétrico. No Brasil - Marégrafo de Imbituba (SC) - 1958 - A altitude do ponto de origem (RN 4X) em relação ao nível médio do mar local: 8,6362 m. O Sistema Geodésico Brasileiro (SGB) é constituído por cerca de 70.000 estações implantadas pelo IBGE em todo o Território Brasileiro, divididas em três redes:
- 24. Curso de CartografiaBásica, GPS e ArcGIS 24 - Planimétrica: latitude e longitude de alta precisão - Altimétrica: altitudes de alta precisão - Gravimétrica: valores precisos de aceleração gravimétrica É importante estar sempre atento às informações constantes nas legendas dos mapas utilizados, pois para uma mesma área podem existir mapas em sistemas geodésicos diferentes, já que muitos mapas utilizados ainda hoje, no Brasil, são anteriores a década de 1980 e, portanto estão referenciados ao Datum Córrego Alegre. Apesar da proximidade entre os sistemas Córrego Alegre e SAD-69 ser grande, o fato de não se efetuar as transformações devidas para a com- patibilização dos documentos utilizados, pode introduzir erros da ordem de 10 a 80 metros, o que pode ser significativo dependendo do objetivo do trabalho e/ou escala utilizada. A transformação de um datum para outro, pode ser realizada atra- vés de rotinas computacionais que estão incluídas, atualmente, na maioria dos sistemas computacionais em uso. Convém também destacar, que é necessária muita atenção, quan- do da utilização de GPS na aquisição de dados, para que o equipamento esteja corretamente configurado. Normalmente o GPS está configurado para um sistema global, de uso internacional, como é o caso do WGS-84. Sendo o geóide um modelo matemático de desenvolvimento com- plexo, pois sua forma exata depende de características gravimétricas, foi novamente conveniente adotar-se a figura do elipsóide de revolução. No entanto, deve se levar em consideração que ambos não são totalmente coincidentes, o que leva a necessidade de se conhecer a ondulação geoidal N de cada local (Figura 1.7), onde se deseje determinar a altitude local a partir de um ou de outro modelo. Figura 1.7. Representação aproximada da ondulação geoidal.
- 25. Fundamentos de Cartografia 25 Arelação N= h-H é utilizada para determinar o valor de N quando se conhece a altitude elipsoidal h (sobre o elipsóide) e a altitude ortométrica H (sobre o geóide) do ponto considerado. 9B1.3 Localização A Terra possui um movimento de rotação que se processa em tor- no de um eixo imaginário. Os pontos de interseção deste eixo de rotação com a superfície terrestre são os pólos geográficos. Podemos traçar na Terra um círculo perpendicular ao eixo de rotação e que divide a Terra em duas metades iguais ou hemisférios. Este círculo máximo é chamado de equador terrestre ou equador geográfico. Todos os círculos menores que podemos traçar na Terra, paralelos ao equador, são denominados paralelos de latitude terrestre ou geográfica. É possível também traçar outros círculos máximos (que dividem também a Terra em hemisférios), perpendiculares ao equador terrestre. Estes círculos são chamados de meridianos terrestres ou geográficos. Através destes círculos, podemos determinar as coordenadas geográficas de um lugar. Assim como as pessoas se utilizam de pontos de referência para se localizar, foi criado um sistema de pontos de referência para localizar qualquer lugar da Terra em um globo ou mapa, que são os sistemas de coordenadas. Eles resultam do desenvolvimento de técnicas cartográficas para a elaboração de mapas, e são linhas neles traçadas com o objetivo de determinar a posição absoluta dos diversos lugares da Terra. O Sistema de coordenadas da Terra baseia-se na rede de coorde- nadas cartesianas. Este sistema foi traçado considerando a Terra como uma esfera perfeita. Assim, os pólos foram definidos como os pontos de interseção do eixo de rotação da Terra com a sua superfície e o equador é o raio máximo do planeta. Para que cada ponto da superfície terrestre possa ser localizado, existe um sistema de coordenadas (linhas imaginárias), que são represen- tadas em um mapa ou carta. Um objeto geográfico qualquer somente pode- rá ser localizado se pudermos descrevê-lo em relação a outro objeto cuja posição seja previamente conhecida. Os meridianos são as linhas que passam através dos pólos e ao redor da Terra, ou seja, são círculos máximos da esfera cujos planos con- têm o eixo de rotação ou eixo dos pólos. Decidiu -se que o ponto de partida para a numeração dos meridianos seria o meridiano que passa pelo obser-
- 26. Curso de CartografiaBásica, GPS e ArcGIS 26 vatório de Greenwich, na Inglaterra. Portanto, o meridiano de Greenwich é o meridiano principal (Figura 1.8). A leste de Greenwich os meridianos são medidos por valores crescentes até 180º e, a oeste, suas medidas são de- crescentes até o limite de – 180º. Os paralelos são círculos da esfera cujo plano é perpendicular ao eixo dos pólos. O equador é o paralelo que divide a Terra em dois hemisfé- rios. O 0º corresponde ao equador, o 90º ao pólo norte e o – 90º ao pólo sul (Figura 1.9). Figura 1.8. Meridianos. Figura 1.9 Paralelos. O valor da circunferência dos paralelos varia conforme a latitude geográfica. A mesma pode ser determinada por: CR PR = CR ER Cos Φ, onde CR PR é o valor da circunferência no paralelo desejado, CR ER é o valor da circunferên- cia no equador terrestre (40.000 km) e Φ é a latitude geográfica do lugar. 37B1.3.1 Sistema de Coordenadas Geográficas O sistema de coordenadas geográficas constitui-se um sistema efi- ciente para a localização inequívoca da posição de objetos, fenômenos e acidentes geográficos na superfície terrestre. Neste sistema a Terra é divi- dida em círculos paralelos ao equador chamados Paralelos e em elipses que passam pelos pólos terrestres (perpendiculares aos paralelos) chama- das Meridianos. Cada ponto da Terra tem um único conjunto de coordena- das geodésicas definidas por Latitude e Longitude (Figuras 1.10 e 1.11).
- 27. Fundamentos de Cartografia 27 Figura1.10. Origem das coordenadas geodésicas. (http://pt.wikipedia.org , 30/05/2009) Figura 1.11. Sistema de coordenadas geográficas. (Rosa, 2004) Latitude Geográfica ou Geodésica (ϕ): é o ângulo entre a normal ao elipsóide no ponto considerado e sua projeção no plano equatorial. Dito de outra maneira, latitude geográfica é o ângulo (medido ao longo do meri- diano que passa pelo lugar) formado entre o equador terrestre e o ponto considerado. Todos os pontos do equador terrestre têm latitude geográfica igual a 0º. Pontos situados ao norte do equador têm latitudes maiores que 0º variando até 90º que é a latitude do pólo geográfico norte. Da mesma forma varia as latitudes ao sul do equador terrestre, desde 0º a 90º, latitude do pólo geográfico sul. Para se diferenciar os valores, atribui-se sinal positivo para as latitudes norte e negativo para as latitudes sul. A latitude é um elemento importante para explicar as diferenças térmicas, isto é, as diferenças de temperatura na superfície terrestre. As
- 28. Curso de CartografiaBásica, GPS e ArcGIS 28 temperaturas diminuem do Equador para os pólos. Assim, quando menor a latitude, maior a temperatura. Longitude Geográfica ou Geodésica (λ): é o ângulo entre os pla- nos do meridiano de Greenwich e do meridiano que passa pelo ponto consi- derado, sendo positiva a Leste (0 a +180°) e negativa a Oeste (0 a -180°). 38B1.3.2 Sistema de Coordenadas Tridimensionais (X, Y e Z) O sistema de coordenadas tridimensionais é constituído de três ei- xos cartesianos ortogonais (X, Y e Z), muito utilizados pelos satélites artifici- ais (GPS) para cálculo de posições, utilizando geometria tridimensional (Figura 1.12). As principais características do sistema são: a) Origem dos eixos no centro de massa da Terra (Geocêntrico); b) Eixo X coincidente com o traço do meridiano de Greenwich no plano do Equador; c) Eixo Y ortogonal a X no plano do Equador 90° anti-horário; d) Eixo Z coincide com o eixo de rotação da Terra. Figura 1.12. Eixos cartesianos X, Y e Z. (http://www.feiradeciencias.com.br/sala19/image19/19_71a_01.gif , 30/05/2009) 39B1.3.3 Sistemas de Coordenadas Planas Cartesianas O sistema de coordenadas esféricas, apesar de localizar pontos i- nequivocamente na superfície elipsóidica, se mostrou pouco prático para trabalhar com mapas planos, e assim foram estabelecidos sistemas de coordenadas planas cartesianas associadas às projeções cartográficas. Os sistemas de coordenadas planas cartesianas têm a origem dos eixos coor-
- 29. Fundamentos de Cartografia 29 denadosestabelecidas em certos paralelos e meridianos terrestres e as coordenadas do sistema são medidas em metros, e não em graus. A coor- denada X é chamada falso Este (E) e a coordenada Y é chamada falso Norte (N). Cabe ressaltar que as coordenadas planas estão estritamente associadas ao sistema de projeção do mapa. Cada coordenada plana cor- responde a uma coordenada geográfica que foi transformada pelas equa- ções do sistema de projeção. 40B1.3.4 Sistema de Projeção Cartográfica Para entender o que são projeções cartográficas, é necessário lembrar de que o planeta tem a forma arredondada e que o mapa é dese- nhado sobre uma folha de papel, isto é, numa superfície plana. Por isso foram criadas as projeções cartográficas, que permitem representar uma realidade esférica numa superfície plana. A Terra é redonda, mas os papéis são planos. Representar em um desenho a superfície do planeta obriga, então, a admitir imperfeições (Figura 1.13). As projeções cartográficas são, portanto, formas ou técnicas de re- presentar a superfície terrestre em mapas. Essas técnicas ajudam os cartó- grafos a amenizar o problema do arredondamento do planeta na elaboração de mapas. Quando representamos uma área pequena, por exemplo, uma cidade, um bairro, uma fazenda, a projeção cartográfica não é tão importan- te, no entanto, não podemos ignorá-la quando da representação de grandes áreas, como por exemplo, um estado um país. Uma projeção cartográfica consiste num conjunto de linhas (paralelos e meridia- nos), que formam uma rede, sobre a qual são representados os elementos do mapa. Todos os mapas e/ou cartas são re- presentações aproximadas da superfície ter- restre, uma vez, que a forma esférica da Terra é desenhada sobre uma superfície plana. A elaboração de um mapa/carta consiste em um método pelo qual se faz corresponder a cada ponto da superfície terrestre, como sendo a um ponto no mapa. Para se obter esta cor- respondência utilizam-se os sistemas de pro- jeções cartográficas. Os sistemas de proje- Figura 1.13. Planificação da superfície terrestre. (http://www.esteio.com.br , 12/07/2009)
- 30. Curso de CartografiaBásica, GPS e ArcGIS 30 ções cartográficas são classificados quanto ao tipo de superfície adotada e pelo grau de deformação da superfície. 1.3.4.1 Tipo de Superfície Adotada Quanto ao tipo de superfície adotada, são classificadas em: cilín- dricas, planas ou azimutais e cônicas, segundo representem a superfície curva da Terra sobre um cilindro, um plano, um cone ou um poliedro tangen- te ou secante à esfera terrestre (Figura 1.14). Projeção Plana ou Azimutal - o mapa é construído imaginando-o situado num plano tangente ou secante a um ponto na superfície da Terra. Ex. Projeção Esterográfica Polar. Projeção Cônica - o mapa é construído imaginando-o desenhado num cone que envolve a esfera terrestre, que é em seguida desenrolado. As projeções cônicas podem ser também tangentes ou secantes. Nas proje- ções cônicas os meridianos são retas que convergem em um ponto e todos os paralelos, circunferências concêntricas a esse ponto. Ex. Projeção Côni- ca de Lambert. Projeção Cilíndrica - o mapa é construído imaginando-o desenha- do num cilindro tangente ou secante à superfície da Terra, que é depois desenrolado. Pode-se verificar que em todas as projeções cilíndricas, os meridianos bem como os paralelos são representados por retas perpendicu- lares. Ex. Projeção Mercator. Figura 1.14. Classificação das projeções quanto ao tipo de superfície adota- da. (http://www.esteio.com.br , 12/07/2008)
- 31. Fundamentos de Cartografia 31 100BU1.3.4.2Grau de Deformação da Superfície Quanto ao grau de deformação das superfícies representadas, são classificadas em: conformes ou isogonais, equivalentes ou isométricas e eqüidistantes. Projeções Conformes ou Isogonais - possuem a propriedade de não deformar os ângulos de pequenas áreas. Nestas projeções os paralelos e os meridianos se cruzam em ângulos retos, e a escala em torno de um ponto se mantém para qualquer direção. Porém, ao se manter a precisão dos ângulos, distorce-se a forma dos objetos no mapa. Ex. Mercator Projeções Equivalentes ou Isométricas - não deformam áreas, conservando uma relação constante, em termos de área, com a superfície terrestre. Devido a suas deformações não são adequadas à Cartografia de base, porém são muito utilizadas para a Cartografia temática. Ex. Azimutal de Lambert Projeções Eqüidistantes - são as projeções que não apresentam deformações lineares, ou seja, os comprimentos são representados em escala uniforme. Esta condição só é conseguida em determinada direção. Estas projeções são menos empregadas que as projeções conformes e equivalentes, porque raramente é desejável um mapa com distâncias corre- tas apenas em uma direção. Ex. Cilíndrica Eqüidistante. Projeções Afiláticas - não possui nenhuma das propriedades dos outros tipos, isto é, equivalência, conformidade e equidistância, ou seja, as projeções em que as áreas, os ângulos e os comprimentos não são conser- vados. Todos os sistemas de projeções apresentam deformações, já que não é possível "achatar" uma superfície esférica em uma superfície plana sem a deformar. Estas deformações podem ser lineares, angulares, superfi- ciais ou, uma combinação destas três. O importante é ter-se a capacidade de decidir a melhor projeção para a aplicação que se deseja, analisando-se as propriedades geométricas oferecidas por cada projeção, de modo a preservar as características mais importantes para cada tipo de uso, pois, freqüentemente precisamos conhe- cer a distância entre lugares, a área de cidades, estados, países, ou outras parcelas de terra. Todo o mapa apresenta algum tipo de distorção, que depende da natureza do processo de projeção. Dependendo do objetivo do mapa, estas distorções podem ser minimizadas quanto à forma, área, distância ou dire-
- 32. Curso de CartografiaBásica, GPS e ArcGIS 32 ção. Portanto, quando utilizamos mapas, devemos procurar escolher as projeções que preservem as características mais importantes para o nosso estudo e que minimizem as outras distorções. Normalmente em um país, é utilizado um conjunto padrão de proje- ções, previamente definido, para atender às demandas específicas de utili- zação e à representação em escala. No Brasil, para o mapeamento sistemá- tico, utiliza-se o seguinte padrão para projeções: ⇒ Escala 1:25.000 a 1:250.000 - Projeção UTM ⇒ Escala 1:500.000 a 1:1.000.000 - Projeção Conforme de Lam- bert ⇒ Escala 1:5.000.000 - Projeção Policônica. A seguir apresentamos alguns tipos de projeções cartográficas mais usadas na elaboração de mapas: Projeção de Mercator (conforme) - Também conhecida como Pro- jeção Cilíndrica de Mercator, procura traçar um mapa de toda a superfície terrestre. Ela reproduz bem o tamanho e o formato das áreas situadas na zona intertropical, mas exagera na representação das áreas temperadas e polares. Para se ter uma idéia desses exageros, basta observarmos um Mapa Mundi, onde a Groenlândia, parece ter a mesma área que a do Brasil, quando na verdade é cerca de quatro vezes menor. Projeção de Peters - Essa projeção tem como objetivo fazer uma projeção oposta a de Mercator. Procura fazer um retrato mais ou menos fiel do tamanho das áreas, só que acaba muitas vezes distorcendo as formas. Na verdade, essa projeção não se preocupa com a forma, mas com a pro- porção, isto é, com o tamanho relativo de cada área, trata-se de uma proje- ção equivalente. Projeção Plana ou Polar - Segundo esta projeção, as diversas partes da superfície terrestre estariam supostamente dispostas num plano, que está centrado num ponto qualquer do globo. Esta projeção tem a van- tagem nas áreas próximas do centro ficam muito bem representadas, bem detalhadas, mas as áreas distantes vão ficando cada vez mais distorcidas. Projeção de Aittof - Essa projeção é um meio termo entre as pro- jeções de Mercator e Peters. Essa projeção é muito usada na representação dos mapas mundi. Projeção Policônica (afilática) - Apropriada para uso em países ou regiões de extensão predominantemente norte-sul e reduzida extensão este-oeste. É amplamente utilizada nos EUA. No Brasil é utilizada em ma- pas da série Brasil, regionais, estaduais e temáticos. Não é conforme nem
- 33. Fundamentos de Cartografia 33 equivalente,só tem essas características próxima ao Meridiano Central. Apresenta pequena deformação próxima ao centro do sistema, mas aumen- ta rapidamente para a periferia. Projeção Cônica Conforme de Lambert (conforme) - A existência de duas linhas de contato com a superfície nos fornece uma área maior com baixo nível de deformação. Isto faz com que esta projeção seja bastante útil para regiões que se estendam na direção leste-oeste, porém pode ser utili- zada em quaisquer latitudes. A partir de 1962, foi adotada para a Carta Internacional do Mundo ao Milionésimo. Existem ainda outros tipos de projeções, mas estas são as mais usadas atualmente, embora todas tenham aspectos positivos e negativos. Nenhuma projeção é melhor ou pior que as outras. A escolha de uma delas vai depender da finalidade do mapa: viajar, comparar áreas, navegar, etc. 10B1.4 Sistema de Coordenadas UTM A projeção adotada no Mapeamento Sistemático Brasileiro é o Sis- tema Universal Transverso de Mercator (UTM), que é também um do mais utilizados no mundo inteiro para cartografia sistemática recomendada pela União da Geodésia e Geofísica Internacional (UGGI). A projeção UTM é um caso particular da Projeção Transversa de Mercator com as características abaixo: a) A superfície de projeção é um cilindro cujo eixo é perpendicular ao eixo polar terrestre. É uma projeção conforme, portanto mantém os ângu- los e a forma das pequenas áreas. b) O Cilindro de projeção é secante ao elipsóide de revolução, se- gundo os meridianos, ao longo dos quais não ocorrem deformações de projeção (K=1). As áreas entre os meridianos de secância sofrem reduções de escala (K<1), enquanto as áreas fora dos meridianos de secância apre- sentam escalas ampliadas (K>1). Desta forma permite-se que as distorções de escala sejam distribuídas ao longo do fuso de 6° (Figura 1.15).
- 34. Curso de CartografiaBásica, GPS e ArcGIS 34 Figura 1.15. Cilindro secante a Terra. (http://www.swisstopo.admin.ch/internet/swisstopo/en/home/products/maps , 10/06/2008) c) O elipsóide terrestre é dividido em 60 fusos parciais com 6° de amplitude cada um. O coeficiente de redução máxima ocorre ao longo do meridiano central do fuso (MC) e tem o valor constante K=0,9996. d) O Equador é uma linha reta horizontal, o Meridiano Central é uma linha reta vertical, os paralelos são curvas de concavidade voltada para os pólos e os meridianos são curvas de concavidade voltadas para o MC. e) A origem do sistema cartesiano de coordenadas é formada pelo meridiano central do fuso (eixo Y) cujo valor é E=500.000,00 metros, e pelo Equador (eixo X) que tem valor N=0,00 metros, para coordenadas no hemis- fério norte e N= 10.000.000,00 metros, para coordenadas no hemisfério sul. f) As constantes de E=500.000 m e N= 10.000.000 m chamadas, respectivamente, de Falso Este e Falso Norte visam evitar coordenadas negativas. Todas estas características estão representadas nas Figuras 1.16 e 1.17.
- 35. Fundamentos de Cartografia 35 Figura1.16. Fusos UTM e sobreposição de fusos nos pólos. Em latitude, os fusos são limitados ao paralelo de 80 N e 80 S, porque as deformações tornar-se muito acentuadas para latitudes superio- res. As regiões polares devem ser representadas pela projeção Universal Polar Estereográfica. Como são 60 fusos para toda a Terra, cada fuso é numerado a par- tir do antimeridiano de Greenwich para a direita. No Brasil estão os fusos de numeração de 18 a 25, com ordem crescente do Acre para o Oceano Atlân- tico (Figura 1.18).
- 36. Curso de CartografiaBásica, GPS e ArcGIS 36 Figura 1.17. Características do fuso UTM. A simbologia adotada para as coordenadas UTM é: N - para as co- ordenadas norte-sul; e E - para as coordenadas leste-oeste. Logo, uma localidade qualquer será definida no sistema UTM pelo par de coordenadas E e N. Cada fuso UTM possui meridiano central com uma taxa de defor- mação em escala o fator K = 0,9996 para pontos sobre o meridiano central o qual recebe a designação de Ko. Para qualquer outro ponto dentro do fuso o coeficiente de deformação linear é dado pela seguinte formulação: )()cos( 0λλφ −= senB 2/12 0 )1/( BKK −=
- 37. Fundamentos de Cartografia 37 Onde:λ0 é o meridiano central do fuso UTM, λ é o meridiano do lugar, Φ é a latitude do lugar, K0 é o coeficiente de deformação linear no meridiano central e K é o coeficiente de deformação linear do lugar. Os sistemas de coordenadas comumente usados para representar os dados espaciais são: latitude/longitude e UTM (Universal Transversa de Mercator). O conhecimento acerca do fuso é fundamental para o posiciona- mento correto das coordenadas do sistema UTM. O seu cálculo pode ser efetuado facilmente através da seguinte fórmula: 1)/6)80inteiro((1 +±= λFuso Usa-se o sinal (+) para longitudes leste de Greenwich e (-) para longitudes oeste de Greenwich. Figura 1.18. Folhas na escala 1:1.000.000 que abrangem o Brasil.
- 38. Curso de CartografiaBásica, GPS e ArcGIS 38 11B1.5 Norte de quadricula, magnético e geográfico. Os meridianos do fuso ou zona da projeção formam um ângulo com as linhas verticais da quadricula. Esse ângulo é nulo para o meridiano central, mas vai aumentando com a diferença de longitude e também com a latitude. Este ângulo foi chamado de convergência meridiana, a qual é variável em relação à situação a cada ponto dentro da zona e representa, para cada ponto, o ângulo formado entre as linhas que indicam o norte geográfico e o norte da quadricula (Figura 1.19). Figura 1.19. Tipos de Norte. (http://www.vector.agr.br/rovane/faq/faq.htm ,12/08/2009) Norte Geográfico: é a direção determinada pelo meridiano do pon- to considerado. Norte de Quadrícula: é a direção determinada por uma paralela ao meridiano central no ponto considerado. Norte Magnético: é a direção determinada pelo meridiano magné- tico no ponto considerado. A agulha da bússola aponta para esta direção quando está sobre o ponto. O ângulo formado entre o norte geográfico e o norte magnético é chamado de declinação magnética. O ângulo formado entre o norte geográ- fico e o norte de quadrícula é chamado de convergência meridiana.
- 39. Fundamentos de Cartografia 39 12B1.6Mapeamento Sistemático Nacional O sistema de referência utilizado para as folhas topográficas e ge- ográficas é baseado no sistema da Carta do Brasil ao Milionésimo. A Carta do Brasil ao Milionésimo faz parte da Carta Internacional do Mundo (CIM), na escala 1:1.000.000, para a qual foi adotada a Projeção Cônica Conforme de Lambert, até as latitudes de 84º N e 80º S. Para as regiões polares foi utilizada a Projeção Estereográfica Polar. Como sabemos, o sistema todo abrange um fuso de 6º de longitude por 4º de latitude. Sabemos também que os fusos são numerados em ordem crescente a partir do antimeridiano de Greenwich de 0 até 60 e são escalonados para o sul em SA, SB, SC, etc. e para o norte em NA, NB, NC, etc. Assim sendo, uma carta do mundo ao milionésimo será denominada, por exemplo, como SA-23, NB-22, etc. Porém, a área abrangida por uma carta na escala de 1:1.000.000 oferece poucos detalhes da superfície. Como solução, para aumentar os detalhes, as escalas das cartas são ampliadas, para as escalas de: 1:500.000, 1:250.000, 1:100.000, 1:50.000, 1:25.000, etc executadas pelo método aerofotogramétrico, segundo uma articulação sistemática padrão formando uma grande série cartográfica.. Ampliando-se a escala os graus de arco abrangidos pela carta/folha são diminuídos Os mapas sistemáticos até a escala de 1:25.000, são considerados um pré-requisito para o desenvolvimento do país. No Brasil os principais órgãos executores de mapeamento sistemático são o Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística - IBGE e a Diretoria do Serviço Geográfico do Exer- cito - DSG. As escalas e articulações das folhas oficiais do mapeamento sistemático são mostradas no Quadro 02. Quadro 02. Características das Cartas Topográficas. Escala Área φ x λ Medidas da Folha no Terreno (Km) Folhas Contidas na Carta ao Milionésimo Nomenclatura 1.000.000 4° x 6° 444,48 x 666,72 1 - 500.00 2° x 4° 222,24 x 333,36 4 V, X, Y, ou Z 250.000 1° x 1,5° 111,12 x 166,68 16 A, B, C, ou D 100.000 30' x 30' 55,56 x 55,56 96 I,II,III,IV,V ou VI 50.000 15' x 15' 27,78 x 27,78 384 1 ,2,3 ou 4 25.000 7,5' x 7,5' 13,89 x 13,89 1.536 NE, NO, SE ou SO
- 40. Curso de CartografiaBásica, GPS e ArcGIS 40 A Figura 1.20 seguir mostra a articulação das folhas UTM para Camobi desde a escala de 1:1.000.000 até a escala de 1:25.000. Figura 1.20 Exemplo de articulação das folhas UTM. (Sebem, 2008). 13B1.7 Conversões entre sistemas de referência O registro de dados da superfície a partir do sistema de coordena- da UTM é um processo relativamente simples, sendo, portanto o sistema mais utilizado. No entanto, todos os dados devem ser registrados no mesmo sistema de coordenadas, caso contrário não será possível a sobreposição e/ou cruzamento dos mesmos por meio de um SIG. A relação existente
- 41. Fundamentos de Cartografia 41 entreos dois Data muito usuais no Brasil, o SAD69 e o WG84 está demons- trada na Figura 1.21. Figura 1.21. Paralelismo entre os eixos cartesianos dos Data SAD69 e WGS84. Desta forma, para que uma coordenada tomada em WGS84 seja plotada sobre uma carta em SAD69, ou vice-versa, esta coordenada deve sofrer uma conversão de Datum. Na obtenção de coordenadas em outros sistemas a partir de SAD69, utilizam-se os seguintes parâmetros de transição apresentados no Quadro 03. Quadro 03: Diferenças entre os Data. (IBGE, 2005) Parâmetros / Sistemas (m) Córrego Alegre SIRGAS 2000 / WGS-84 ∆X 138 -67,35 ∆Y -164,4 3,88 ∆Z -34 -38,22 Estes parâmetros devem ser computados junto às coordenadas cartesianas X, Y e Z no momento da conversão. Processo que é executado automaticamente nos programas de posicionamento por GPS. O usuário deverá ficar atento para o valor correto dos parâmetros acima, sobre prejuí- zo de um posicionamento incorreto com demonstra a Figura 1.22.
- 42. Curso de CartografiaBásica, GPS e ArcGIS 42 Figura 1.22. Erro de posicionamento. (http://www.esteio.com.br , 12/07/2008) 13B1.8 Uso de sistemas de coordenadas nas regiões polares A projeção UTM e seu sistema de coordenadas é utilizado entre as latitudes 80° S e 84° N. Estes limites permitem o uso do sistema UTM na quase totalidade das áreas continentais do hemisfério norte e na totalidade das áreas continentais do hemisfério sul, com exceção da Antártida. Expor detalhadamente os motivos desta diferença, além de extenso, seria tedioso – geógrafos, geodesistas e cartógrafos discutiram bastante até adotarem esta convenção que, como todas as convenções, mesmo tendo referências técnicas, é, até certo ponto, arbitrária. Fica, porém, uma sugestão de fácil realização: num globo terrestre de uso didático ou mesmo no Google Earth, o leitor poderá observar que, no hemisfério norte, as terras continentais se estendem até muito mais perto do respectivo pólo do que na corresponden- te situação no hemisfério sul. É este o principal motivo. Para as latitudes superiores, o que equivale a dizer regiões polares extremas, usa-se a projeção UPS (Universal Polar Stereographic). A projeção UPS pode ser descrita como um sistema de coordenadas retangu- lares desenvolvido para uso nas regiões polares e que, na forma de expres- são das coordenadas, se assemelha à projeção UTM. Num receptor GPS de navegação configurado para indicação de coordenadas no formato UTM/UPS, entre 80° S e 84° N a indicação será em coordenadas UTM. Entre estas latitudes e os pólos, a indicação será em coordenadas UPS. No sistema UPS, que é semelhante no Pólo Norte e no Pólo Sul, a superfície de projeção é um plano perpendicular ao eixo de rotação da Terra e os pólos são usados como origem das coordenadas. A fim de evitar o uso
- 43. Fundamentos de Cartografia 43 decoordenadas negativas, atribui-se, para a origem, o valor 2.000.000 mE (East / Leste) e 2.000.000 mN (North / Norte). Conforme figura 1.23. Figura 1.23. Esquematização da origem das coordenadas UPS. Na projeção UPS, N e E são uma mera convenção cartográfica pa- ra nomear os eixos. As duas projeções UPS estão centradas nos pólos e apenas uma regra de memorização é suficiente para determinar a disposi- ção dos eixos: nos dois pólos, o eixo E da Projeção UPS cresce na direção do meridiano 90°. Com isso, a amarração dos eixos aos outros meridianos fica completamente definida.
- 44. Curso de CartografiaBásica, GPS e ArcGIS 44 Exatamente no Pólo Sul, a indicação de um receptor GPS configu- rado para indicação em coordenadas UTM/UPS seria UPS, 2.000.000 mE e 2.000.000 mN. Configurado para coordenadas geográficas, indicaria 90°00’00” S para latitude (se for selecionada o formato de coordenadas ddd mm ss.s – indicação de graus, minutos, segundos e décimos de segundo). A indicação de longitude dependeria do modelo e do fabricante mas, de qualquer forma, seria irrelevante (como todos os meridianos se encontram no Pólo Sul e no Pólo Norte, qualquer valor de longitude estaria correto). Cabe ressaltar que a distância equivalente a um arco de 1° de lati- tude é praticamente constante, mas que a distância equivalente a 1° de longitude diminui a medida que aumentam as latitudes. Isto afeta o tamanho de diversas cartas topográficas. Por exemplo, cartas em escala 1:50.000 (cobertura 15’ X 15’ no Mapeamento Sistemático Terrestre Brasileiro) que representam áreas próximas ao Equador são praticamente “quadradas” , enquanto que cartas de latitudes maiores se parecem com retângulos com a base mais estreita que a altura. Em áreas em latitudes bastante elevadas, é comum a existência de cartas em escala 1:50.000 e na projeção UTM que cubram, por exemplo, 15’ X 30’, 15’ X 45’ e até mesmo 15’ X 1°00’ – em geral, dentro de um mesmo fuso UTM. Obviamente, em outras escalas também pode ocorrer a ampliação da cobertura longitudinal. 13B1.9 Precisão e acurácia Para muitas pessoas, acurácia e precisão significam a mesma coi- sa. Para alguém envolvido em medições estes dois termos têm significados bem diferentes. Medições por sua natureza, são inexatas, a dimensão desta falta de exatidão é o erro. Isto é diferente do erro sistemático, o qual é a introdução de um erro que pode ser rastreado até sua fonte, podendo ser detectado, quantificado e corrigido. Um erro sistemático é uma espécie de engano na técnica de medição, como ler de maneira errada uma escala ou ajustar erroneamente o aparelho que será utilizado para tomar as medidas. Erros são inerentes ao processo de medição, e incorporam coisas como a precisão dos instrumentos de medida, seu correto ajustamento, e uso ade- quado do equipamento. Uma analogia utilizada para explicar as diferenças entre precisão e acurácia, é a de um atirador e suas tentativas em acertar o centro do alvo (Figura 1.24).
- 45. Fundamentos de Cartografia 45 Figura1.24. Precisão e acurácia. Adaptada de (http://sampa.if.usp.br/~suaide/LabFlex/blog/files/acuracia.jpg , 30/05/2009) 40B1.9.1 Precisão Precisão é o grau de refinamento da execução de uma operação, ou o grau de perfeição dos instrumentos e métodos utilizados para obter os resultados. Uma indicação da uniformidade ou reprodutibilidade dos resulta- dos. Precisão está relacionada com a qualidade de uma operação na qual um resultado é obtido, diferindo da acurácia, que por sua vez, está relacio- nada com a qualidade do resultado. Na Figura 1.23, o alvo n°1 demonstra que o atirador obtém resulta- dos muito ruins na tentativa de acertar o centro do alvo, não havendo qual- quer tipo de uniformidade na distribuição de seus resultados. O atirador é impreciso e nada acurado. Já no segundo alvo, o atirador consegue uniformidade, no entanto, sem acurácia. Esta uniformidade pode ter sido alcançada utilizando-se uma luneta, ou um estabilizador para a arma. Com o conhecimento adquirido observando os resultados, o atirador poderá aplicar um ajuste sistemático, do tipo, apontar um pouco para o lado ou ajustar o equipamento (luneta),
- 46. Curso de CartografiaBásica, GPS e ArcGIS 46 buscando alcançar resultados mais acurados, além da já alcançada preci- são. 40B1.9.2 Acurácia É o grau de conformidade com uma verdade padrão. Acurácia está relacionada com a qualidade dos resultados, sendo, portanto, diferente de precisão como já exposto acima. No alvo n°3, o atirador aproxima-se do objetivo, no entanto sem grande precisão. Talvez tenha de trocar o equipa- mento ou de metodologia utilizada, se o objetivo for alcançar uma precisão ainda maior, uma vez que através desta metodologia utilizada até então, foi alcançado o limite da técnica ou do equipamento. No alvo n°4 estão representados resultados associados a acurácia e precisão. Diferente do alvo n°2, pois o atirador deve ter feito algum tipo de ajuste sistemático após avaliar a posição dos tiros precisos, mas sem acu- rácia. A precisão não melhorou muito, mas a conformidade com um valor verdadeiro, aumentou bastante. 13B1.10 Novos avanços no mapeamento da superfície terrestre Em março de 2009, o satélite GOCE (Gravity field and steady-state Ocean Circulation Explorer) desenvolvido pela Agência Espacial Europeia (ESA) foi colocado numa órbita baixa da Terra, quase heliossíncrona, por um lançador Rockot, a partir do cosmódromo de Plesetsk , no norte da Rús- sia. O GOCE é o primeiro de uma nova família de satélites da ESA concebidos para estudar o nosso planeta e o seu ambiente, a fim de melho- rar o conhecimento e compreensão dos processos do sistema da Terra e a sua evolução, para que possamos enfrentar os desafios das alterações climáticas globais. Em particular, o GOCE irá medir as diferenças de minu- tos no campo de gravidade da Terra a nível global. Durante 24 meses, o satélite irá recolher dados de gravidade tridi- mensionais em todo o planeta. Os dados brutos serão processados em terra para produzir o mapa mais preciso do campo gravitacional da Terra e aper- feiçoar o geóide: a verdadeira forma de referência do nosso planeta. O conhecimento preciso do geóide, que pode ser considerado como a superfí- cie de um oceano global ideal em repouso, terá um papel muito importante em estudos futuros do nosso planeta, dos oceanos e da atmosfera. Servirá
- 47. Fundamentos de Cartografia 47 demodelo de referência para medir e modelar as alterações do nível do mar, a circulação dos oceanos e a dinâmica das calotas de gelo polares. Os dados recolhidos pelo GOCE irão fornecer uma precisão de 1 a 2 cm na altitude do geóide e 1 mGal para a detecção de anomalias do cam- po de gravidade (as montanhas, por exemplo, costumam provocar variações gravitacionais locais que vão desde dezenas de miligal a aproximadamente uma centena). A resolução espacial será melhorada de várias centenas ou milhares de quilômetros em missões anteriores para 100 km com o GOCE. A cartografia do campo de gravidade da Terra com esta precisão será útil para todas as áreas das ciências da Terra. Para a Geodesia, irá proporcionar um modelo de referência unifi- cado para medições de altura em todo o mundo, eliminando as descontinui- dades entre os sistemas de altura para as diversas massas terrestres, paí- ses e continentes. O mapa geoidal preciso permitirá uma melhor determina- ção orbital para satélites que monitorizam o manto de gelo e, assim, uma maior precisão das medições. Para a Geofísica, combinando os resultados do GOCE com os da- dos do magnetismo, da Topografia e da Sismologia, irá ajudar a produzir mapas detalhados em 3D das variações de densidade na crosta terrestre e no manto superior. Este será uma importante contribuição para a melhoria de toda a modelagem de bacias sedimentares, fendas, movimentos tectôni- cos e alterações verticais do mar/terra, melhorando a nossa compreensão dos processos responsáveis pelas catástrofes naturais. A Figura 1.25 a seguir mostra uma ilustração do satélite GOCE. Figura 1.25. Satélite GOCE. (http://www.mundogeo.com.br , 12/05/2009)
- 49. 2B2 INTRODUÇÃO ATECNOLOGIA GNSS 16B2.1 O Conceito GNSS O terno GNSS (Global Navigation Satellite System) surgiu em 1991 e inicialmente era chamado de GNSS-1 englobando os sistemas GPS e GLONASS, posteriormente passou a ser designado de GNSS-2 quando agregou o sistema Galileo. Um Sistema Global de Navegação por Satélite é formado por uma constelação de satélites com cobertura global que envia sinais de posicionamento e tempo para usuários localizados em solo, aero- naves, ou transporte marítimo. Há vários sistemas GNSS como o GPS (dos EUA), GLONASS (da Rússia), o Galileo (da Europa) e COMPASS (China), sendo que, os dois últimos sistemas encontram-se em implantação. A constelação de satélites é distribuída de tal forma que pode pro- ver seus serviços em todo o mundo e com um número de satélites que permita o fornecimento de serviços de alta qualidade. 17B2.2 Como o GNSS funciona Os satélites da constelação são equipados com um relógio atômico (que é muito preciso na ordem de nano segundos). Os satélites emitem um sinal de tempo para os receptores, que calculam o tempo passado desde quando o sinal foi enviado pelo satélite até quando ele foi recebido. Os satélites também enviam informações sobre suas posições quando eles transmitiram o registro de tempo. O receptor é capaz de calcular sua locali- zação usando o sinal de três satélites e a posição de um deles. Se o sinal de um quarto satélite é usado, o receptor pode calcular sua localização sem a necessidade de um relógio atômico. A Figura 2.1 mostra este conceito; onde um receptor automotivo calcula sua posição corrente (latitude, longitude e altitude). 18B2.3 Aplicações do GNSS Ser capaz de calcular nossa posição corrente nos dá a possibilida- de de aplicar este conhecimento de muitas formas. Esta informação é usada para navegação de carros, aeronaves e embarcações. Nós também pode-
- 50. Curso de CartografiaBásica, GPS e ArcGIS 50 mos usá-la para propósitos de mapeamento, tanto pela obtenção direta em campo como pelo processamento de imagens de satélites ou aéreas que devem ser georreferenciadas usando pontos de controle. Nós também po- demos usar informação localizacional para praticar esportes como caminha- da ou ciclismo, ou ainda em missões de resgate. Recentemente, o GNSS tem sido usado para agricultura de precisão, para aperfeiçoar o rendimento de safras. Há mais aplicações onde o GNSS pode ser usado, como será apresentado mais adiante. Figura 2.1. Recebendo Sinais de Satélites para calcular a posição corrente. (http://www.defenseindustrydaily.com/images/SPACSatelliteGalileoSystemConceptlg.j pg , 30/05/2009) 19B2.4 Sistemas GNSS Como a necessidade pelo GNSS aumenta diferentes nações co- meçaram a trabalhar no desenvolvimento de seus próprios sistemas. Este desenvolvimento iniciou com uma orientação militar como no caso do NAVSTAR-GPS, sistema dos Estados Unidos da América que passou a ser completamente operacional em 1994. O governo russo completou a conste- lação GLONASS em 1995, mas este sistema precisa atualmente de repa- ros, mas está programado para estar totalmente operacional e com cobertu- ra global em 2010. A União Européia está trabalhando no desenvolvimento do sistema GALILEO, que está previsto para estar operacional em 2013. Outros países também preparam seus próprios sistemas de nave- gação por satélite, como é o caso, da China com o denominado COMPASS
- 51. Introdução a TecnologiaGNSS 51 que já lançou seus primeiros satélites e pretende lançar mais 10 nos próxi- mos dois anos. Também a Índia que possui grande tradição no lançamento de satélites imagiadores, anunciou recentemente que está desenvolvendo o seu próprio sistema de navegação por satélites e deverá lançar 7 satélites nos próximos seis anos, sendo que o primeiro satélite da futura constelação deverá ser enviado ao espaço em 2009. 41B2.4.1 GPS A constelação de satélites GPS iniciou sua operação em Dezembro de 1993. Com uma configuração de 24 satélites organizados em 6 planos orbitais e mais 3 satélites de reserva, os quais possuem uma inclinação de 55 graus e uma altitude de 22.200 Km, que fornecem serviços em todo o mundo. Os satélites GPS transmitem informações em duas freqüências denominadas L1, a 1.575,42 Mhz, e L2, a 1.227,6 Mhz, usando o protocolo de comunicação Code Division Multiple Access (CDMA). A informação transmitida pelos satélites é usada para calcular a posição de receptores no momento da transmissão do sinal. O GPS fornece dois serviços, o Serviço de Posição Padrão (Standard Positioning Service - SPS) e o Serviço de Posicionamento Preciso (Precise Positioning Service - PPS). O SPS fornece uma precisão de 100 m horizontal e 156 m vertical (estas precisões referem- se a SA ativada), e este é o serviço que pode ser usado gratuitamente. O PPS fornece uma precisão de 22 m horizontal e 27,7 m vertical, e foi proje- tado para serviços militares. É por isso que ele também tem um sistema Anti-Imitação (AntiSpoofing - AS) que replica o código de distância até o satélite, e um sistema de Disponibilidade Seletiva (Selective Availability - SA) que nega a precisão total do sistema para usuários do serviço SPS. Estes sistemas de proteção são removidos para usuários do serviço PPS através de criptografia. O plano de modernização para o Sistema GPS inclu- iu o novo código civil L2C (mais penetrante) e a terceira portadora (L5) que será usada livremente pelos usuários. O novo código L2C já está disponível 6 satélites, e permitirá melhor acurácia nos posicionamentos dentro de construções e, principalmente, em áreas arborizadas. Sendo mais robusto e com mais potência que o código C/A, que foi concebido na década de 70, será essencial para o uso em telefones celulares (E911) indoor GPS, obtendo melhor qualidade nas me- didas de pseudodistâncias e poderá ser rastreado em ângulos de elevação próximos de zero. Além de ter uma potência mais baixa em relação aos
- 52. Curso de CartografiaBásica, GPS e ArcGIS 52 demais sinais, o que oferece vantagens nas aplicações, principalmente para os operadores que utilizam baterias. Foi lançado no dia 24 de março de 2009 o satélite GPS denomina- do IIR-20 (M), o qual serve de referência, pois será o primeiro satélite a transmitir a nova freqüência L5, e desta forma, dará acesso prioritário sobre a mesma ao Sistema GPS. A nova portadora L5 (1176,45 MHz) foi especifi- cada para ser melhor que a L1 em várias formas: mais potente (6 dB); mais resistente à interferência; tem uma componente desprovida de dados, o que melhora a capacidade de rastreio; melhor acurácia, mesmo com a presença de multicaminho; está localizada numa porção do spectrum reservado para os serviços aeronáuticos de radio-navegação (ARNS), sendo essencial para a aviação. Com a L5 teremos a possibilidade de montar combinações que possibilitarão lidar muito melhor com ambiguidade e com os efeitos da io- nosfera. Isso quer dizer resolver ambiguidades mais rápido, e sob condições mais difíceis. Atualmente o Sistema GPS conta com 31 SVs (Space Vehicle) o- peracionais em órbita. A Figura 2.2 mostra um satélite GPS. Figura 2.2. Concepção Artística de um Satélite GPS. (http://wiki.sj.cefetsc.edu.br/wiki/index.php , 12/08/2009)
- 53. Introdução a TecnologiaGNSS 53 42B2.4.2 GLONASS O GNSS criado pela Rússia é o GLONASS, que foi projetado para ter 24 satélites (incluindo 3 satélites de reserva) distribuídos em 3 planos orbitais separados em 110° com 8 satélites por plano. O GLONASS esteve perto de sua configuração final por volta da metade dos anos 90, mas devi- do a problemas econômicos e de manutenção nem todos os satélites conti- nuaram trabalhando. Há atualmente um programa de modernização que será finalizado por volta de 2012. O GLONASS foi projetado para uso mili- tar, mas também tem um serviço civil gratuito. Ele usa 2 bandas L e usará 3 no futuro. O GLONASS transmite informações usando o protocolo Fre- quency Division Code Multiple Access (FDMA), também chamado de FYS. Trabalha com dois níveis de precisão, um para uso militar com aproxima- damente 20 m horizontal e 34 m vertical, e outro para uso civil com precisão de 100 m horizontal e 150 m vertical. O serviço militar é também protegido por um sistema antispoofíng. A constelação GLONASS conta hoje com 20 satélites, sendo 19 em operação e um em fase de manutenção. O grupo de veículos provê serviços ininterruptos de navegação em todo o território russo. A partir dos lançamentos de novos satélites em 2009 e 2010, o sistema contará com o número mínimo de 24 veículos para oferecer serviços em todo o globo. Na Figura 2.3. podemos ver um satélite GLONASS. Figura 2.3. Um Satélite GLONASS. (http://www.spacetoday.org/Satellites/GLONASS.html , 30/05/2009)
- 54. Curso de CartografiaBásica, GPS e ArcGIS 54 43B2.4.3 GALILEO O GALILEO é um Sistema Europeu de Navegação por Satélites que está em construção e está estimado para ser finalizado em 2013, mas seu cronograma de implantação vem sofrendo constantes atrasos. Teve o primeiro satélite do sistema lançado em 18 de dezembro de 2005, o qual foi chamado de GIOVE A, sendo posteriormente lançado o GIOVE B. O seg- mento espacial está planejado com a seguinte configuração 30 satélites (sendo 27 em uso e 3 de reserva), distribuídos em três planos orbitais de 56° e altitude de operação em 23.616 Km. O GALILEO vai fornecer 5 servi- ços: Serviço Aberto (Open Service - OS), Segurança de Vida (Safety Of Life - SOL), Serviço Comercial, Serviço Público Regulado (Public Regulated Service - PRS), e Busca e Resgate (Search And Rescue - SAR). A Figura 2.4 mostra uma concepção artística do satélite GSTB- V2/A (ou GIOVE-A) em órbita, que foi o primeiro satélite lançado da conste- lação GALILEO. Figura 2.4. Uma Concepção Artística do GSTB-V2/A em órbita. (http://www.esa.int/esaCP/SEM10V638FE_index_1.html , 12/08/2009) 43B2.4.4 COMPASS A China também está desenvolvendo seu próprio sistema global de navegação por satélites, o denominado Beidou (ou Compass em inglês) teve seu primeiro satélite enviado ao espaço em abril de 2007, sendo que, em 15 de abril de 2009 foi lançado o segundo veículo. Para que, o sistema
- 55. Introdução a TecnologiaGNSS 55 esteja completamente operacional são necessários 30 satélites, o que está previsto para ocorrer em 2015. 20B2.5 Sistemas de Aumentação Algumas aplicações requerem informações mais precisas do que as fornecidas pelos sistemas GNSS atuais. A forma com que se consegue isso é pela implementação de sistemas de aumentação que não apenas incrementam a precisão, mas também a integridade e disponibilidade. Isto é feito com a incorporação de estações base cujas posições são conhecidas com precisão de tal forma que os erros dos satélites podem ser calculados e corrigidos. Há Sistemas de Aumentação Baseados em Solo (Ground Based Augmentation Systems - GBAS) como Sistema de Áreas Locais de Aumen- tação (Local Área Augmentation System - LAAS) ou GPS Diferencial (Diffe- rential GPS - DGPS), e também Sistemas de Aumentação Baseados em Satélites (Satellite Based Augmentation Systems - SBAS). Dentre os siste- mas SBAS, há os Sistemas de Aumentação de Grande Alcance de Área (Wide Área Augmentation System - WAAS) nos EUA, o Sistema de Aumen- tação de Satélite Multi-funcional (Multi-functional Satellite Augmentation System - MSAS) no Japão e o Serviço de Cobertura para Navegação Geo- estacionário Europeu (European Geostationary Navigation Overlay Service - EGNOS). Neste capítulo, apresentamos uma breve descrição do EGNOS. Uma das mais importantes aplicações na qual um sistema de aumentação é necessário é a aviação civil, particularmente durante a fase de aproximação do vôo (pouso) Os sistemas atuais de aumentação são mostrados na Figura 2.5.
- 56. Curso de CartografiaBásica, GPS e ArcGIS 56 Figura 2.5. Cobertura Atual dos Sistemas de Aumentação. (http://www.netmap.de/domain/192.168.2.200/oe-nav.com/WAAS/waas%20cover.jpg , 30/05/2009) 44B2.5.1 Sistema de Cobertura para Navegação Geoestacionário Europeu - EGNOS EGNOS é um projeto em conjunto da ESA, da Comissão Européia e EUROCONTROL (a Organização Européia para a segurança da Navega- ção Aérea). O EGNOS é projetado para adequar-se aos requisitos extre- mamente desafiantes do pouso de aeronaves, então ele também é adequa- do para a maioria dos requisitos dos usuários. O EGNOS é o sistema de aumentação baseado em satélites da Europa. Foi criado para incrementar o sinal dos sistemas GPS (fornecido pelos Estados Unidos) e do GLONASS (fornecido pela Rússia) com o objetivo de fornecer precisão diferencial e informações sobre integridade, de tal forma que o novo sinal pode ser usado para aplicações críticas como pouso de aeronaves, que requerem grande precisão. 21B2.6 Aplicações GNSS 45B2.6.1 Agricultura e Pesca Tomar conta da segurança da produção de alimento é uma grande prioridade para evitar doenças como a Encefalopatia Bovina Espongiforme (Bovine Spongiform Encephalopathy - BSE), também conhecida como a
- 57. Introdução a TecnologiaGNSS 57 doença da "Vaca Louca", a doença do "Pé-e-boca", ou produtos que têm sido modificados geneticamente. É por isto que medidas de controle são tomadas com o objetivo de aumentar a qualidade da produção de comida e ao mesmo tempo conservar o meio-ambiente. Por outro lado, no setor de pesca, há um grande territó- rio a ser protegido de práticas ilegais, para a im- plementação de regras internacionais, e finalmen- te, é necessário fornecer uma navegação segura para qualquer tipo de embarcação. Nesta seção, mencionamos alguns exemplos de aplicações nos setores de agricultura e pesca. 46B2.6.2 Pulverização Química Como sabemos, produtos químicos são usados para incrementar a produtividade, através do controle de pestes e infestação de ervas- daninhas em safras. O problema é que estes químicos contaminam nos- so ambiente e algumas vezes são lançados em áreas onde não são real- mente necessários, com um grande impacto econômico. Uma forma como o GNSS pode ajudar é com o posicionamento preciso de aeronaves, de forma que o piloto possa pulverizar herbicidas, inseticidas ou fertilizantes nos lugares corretos e com quantidades apropriadas. Este controle automático vai permitir uma distribuição mais homogênea de produtos, que vai resultar em uma redução da quantidade necessária. Para esta aplicação, um posi- cionamento preciso de menos do que 1 metro é requerido, e uma precisão de 1 centímetro seria a ideal. Assim, se conectarmos um receptor GNSS a um veículo de pulverização e a uma base de dados, provavelmente também a um Sistema de Informações Geográficas (SIG) e também usar dados de campo, poderemos controlar o processo de pulverização.
- 58. Curso de CartografiaBásica, GPS e ArcGIS 58 47B2.6.3 Monitoração de Rendimento de Safras Esta é outra importante aplicação na qual necessitamos de um efetivo geren- ciamento de recursos. Fazendeiros podem identificar suas safras como áreas com maior ou menor rendimento nos seus cam- pos, então eles podem variar a aplicação de produtos químicos com o objetivo de au- mentar o rendimento com o menor impacto possível no ambiente e menor custo. Para isso, é necessário um monitoramento contínuo de parcelas de terra. Receptores GNSS podem ser instalados em colhedeiras, de forma que elas possam ser rastreadas em campo, escolher áreas específicas para tomar como exemplos, registrar os dados e produzir mapas de rendimento (a partir da análise dos dados). 48B2.6.4 Extensão de Safras e Rastreamento de Gado Organizações podem fornecer suporte a fazendeiros que precisam saber qual terra agriculturável está em safra e sua área exata. Estas infor- mações são necessárias para fixar valores ou para pagar um seguro em caso de um evento natural que destrua a safra. Assim, medidas precisas das parcelas agrícolas são necessárias. Fazendeiros geralmente usam documentos cadastrais históricos mostrando as linhas da propriedade para declarar sua área plantada, mas as parcelas atuais mudam a cada estação e a informação não é precisa. É aqui que o GNSS poderia ser usado para obter uma área precisa de safras. As medidas obtidas com o GNSS poderi- am ser integradas a um GIS, assim a informação poderia ser re-utilizada para diferentes propósitos. Fazendeiros poderiam também ser capazes de rastrear o gado através do uso de transponders que poderiam ser ligados a um sistema que os monitora (tipicamente isto é feito com um mapa da área que mos- tra a posição dos alvos). Isto pode ser feito para o gado, mas também para qualquer tipo de produto, em qualquer estágio deste produto, como produção, preparação, transporte e venda.
- 59. Introdução a TecnologiaGNSS 59 49B2.6.5 Navegação e Monitoramento de Barcos de Pesca Uma navegação segura de barcos de pesca pode ser alcançada pelo uso de um sistema de navega- ção eletrônica, para saber a área onde estão localizados, combinando os dados de uma carta de navega- ção e sua posição obtida com preci- são (isto pode ser obtido com o GNSS). Barcos de pesca também precisam de transmissão periódica de suas posições (posição, distância e denominação) para os centros de con- trole, para mantê-los em segurança e também para verificar que eles não estejam localizados em uma zona proibida. Se leis internacionais não estão sendo seguidas, há multas caras e até mesmo a suspensão de direitos de pesca. 50B2.6.6 Engenharia Civil A Engenharia Civil é uma á- rea que tem requisitos de grande precisão e confiabilidade, onde o GNSS pode ser usado em combina- ção com mapas digitais de diferentes fontes, desde o planejamento de estruturas até a manutenção e ma- peamento de construções existentes. Aqui mostramos alguns dos usos do GNSS na Engenharia Civil. 51B2.6.7 Monitoramento de Estruturas Receptores GNSS podem ser usados para detectar qualquer mo- vimento em uma estrutura como um edifício, uma ponte, ou um monumento histórico. Também podem ser usados para medir os níveis de rios e lagos. A transmissão desses eventos para um centro de monitoramento vai ajudar a detecção em tempo real de qualquer movimento. Por exemplo, muitas pon-
- 60. Curso de CartografiaBásica, GPS e ArcGIS 60 pontes têm uma carga maior do que o especificado em seus parâmetros de pro- jeto, e seu monitoramento é necessário. O uso da tecnologia de receptores de satéli- tes e softwares de processamento em tempo real são ferramentas com bom custo-benefício, que podem ser usadas para automatizar os sistemas de monito- ramento. 52B2.6.8 Orientação de Máquinas Receptores GNSS junto com técnicas ci- nemáticas em tempo real podem também ser usadas para guiar maquinário pesado em vários tipos de obras. Também é de grande interesse a orientação automática de máquinas para traba- lhar em ambientes perigosos. 53B2.6.9 Logística e Gerenciamento de Canteiros de Obras Para locais com grandes cons- truções, as rotas de acesso e as áreas de trabalho nas estruturas mudam cons- tantemente, ao mesmo tempo em que muitos veículos estão se movendo. Es- tas atividades devem ser eficientemente gerenciadas com o objetivo de evitar confusões que poderiam ser perigosas e resultar em perda de tempo; assim, o GNSS poderia ser usado para forne- cer informações altamente precisas e contínuas para o canteiro de obras.
- 61. Introdução a TecnologiaGNSS 61 54B2.6.10 Manutenção da Infraestrutura de Rodovias e Ferrovias A grande rede de rodovias e ferrovias do mundo precisa de engenheiros civis para fazer sua manutenção. Estas rodovias e ferrovias devem ser monitoradas para a percepção de qualquer mudança na superfície ou nas cargas. O GNSS vai ajudar com medidas precisas como inclinação ou alinhamentos, junto com infor- mações de data e posição. O processamento desta informação poderia ser feito off-line, evi- tando interrupções de tráfego, e poderiam ser originadas por veículos de manutenção trabalhando para obter informações fornecidas automaticamen- te pela tecnologia GNSS. 55B2.6.11 Energia Aplicações em energia envol- vem projeto, construção, e operação de grandes redes. Por exemplo, a eletricidade deve ser distribuída ao longo de grandes distâncias e a rede dedicada a isto deve ser continuamen- te monitorada com o objetivo de de- tectar qualquer quebra de linha e fazendo os reparos o mais breve pos- sível. Uma abordagem similar é se- guida nos setores de óleo e gás, onde diferentes tipos de riscos devem ser monitorados para dar o alerta e para aumentar a segurança em caso de trabalho em lugares perigosos (por exemplo, riscos geo-morfológicos e geofísicos).
- 62. Curso de CartografiaBásica, GPS e ArcGIS 62 56B2.6.12 Sincronização de Redes para Geração e Distribuição de Energia Há atualmente um cresci- mento necessário para integrar redes de distribuição de energia, o qual enfatiza a economia de energia e eficiência, e requer sincronização precisa e acurada. O GNSS pode ser usado para sincronização e permite um transporte eficiente de força. Como um exemplo desta aplicação nós temos que medidas de per- turbações devem ser registradas no tempo com erros de menos do que 0,001 segundos (o que pode ser feito com o GNSS). Porém, energia elétrica não é facilmente estocada e quando aparece um erro de funcionamento, uma onda de corrente ou voltagem se propaga ao longo das linhas, danifi- cando equipamentos e causando longas interrupções de serviço. Uma indi- cação remota de metros poderia poupar custos. Outra aplicação onde o registro preciso de tempo de eventos é necessário é o rastreamento da origem de problemas, de forma que uma ação corretiva possa ser tomada. 57B2.6.13 Mapeamento de Infra-estrutura Um sistema de mapeamento eletrônico poderia beneficiar a opera- ção de uma instalação elétrica, porque poderia guardar localizações precisas de pólos de produção, transformado- res, ou até mesmo consumidores, onde a precisão poderia ser alcançada usando o GNSS. Com esta ferramenta de mapeamento, uma falha na infra- estrutura poderia se identificada imedi- atamente, serviços de manutenção po- deriam ser planejados, e tempo poderia ser economizado. O mesmo tipo de aplicação pode ser usado para água, desperdício de água, e instalações de gás.
- 63. Introdução a TecnologiaGNSS 63 58B2.6.14 Meio-Ambiente O sistema GNSS vai também ser usado para proteger o meio- ambiente. Pode ser usado para rastre- ar poluentes, cargas perigosas e ice- bergs, mapeamento dos oceanos e da criosfera, e estudo de marés, correntes e nível dos mares. Também será usa- do para monitorar a atmosfera, vapor de água para previsão do tempo e estudos climáticos, e a ionosfera para comunicações por rádio, ciência espa- cial e também previsão de terremotos. Na natureza, pode ser usado para rastrear animais selvagens para tornar possível sua preservação. 59B2.6.15 Monitoramento Ambiental O sistema GNSS tem mui- tas aplicações para o monitoramento ambiental. Conhecendo e estudando os sinais da constelação de satélites disponível no sistema GNSS, pode- mos determinar com precisão perfis atmosféricos sobre grandes áreas, incluindo densidade, pressão, umi- dade e padrões de vento. Medidas contínuas de parâmetros atmosféri- cos vão ajudar na previsão do tempo e no monitoramento do clima. Tam- bém será possível fazer estudos dos mares e oceanos, incluindo mapea- mento de correntes e marés com bóias flutuantes. Podemos também estudar calotas de gelo e icebergs. Estudos têm sido feitos para rastrear o derretimento do gelo causado pela erupção de um vulcão sob a placa de gelo. Dados como estes podem ajudar a prever o
- 64. Curso de CartografiaBásica, GPS e ArcGIS 64 movimento do gelo e da água. A sistematização do GNSS pode também ser usada em vulcanologia, para estudar movimentos tectônicos e prever terre- motos. 60B2.6.16 Ciências Naturais Pode ser usado em biologia e proteção animal, pois permitirá o rastreio contínuo de animais selva- gens. Um pequeno receptor pode ser preso a animais protegidos, para seguir seus movimentos e a migra- ção de espécies que possam estar em perigo. Vai ajudar a monitorar, estudar o comportamento, e preser- var habitats. 61B2.6.17 Proteção de Recursos Marinhos Também pode ser usado para pesquisa relacionada a recursos mari- nhos. Por exemplo, pode ser aplicado em oceanologia, hidrografia, e ecologia marinha. Uma aplicação seria o estudo de estoques de peixes, onde dados poderiam ser coletados (mapeados) para ajudar no gerenciamento de pescarias, aumentando o rendimento, e melhoran- do a sustentabilidade. Áreas com restri- ções à pesca poderiam também ser monitoradas, assim espécies protegidas não estariam em perigo, até mesmo estas áreas a serem protegidas poderi- am ser identificadas com a coleta de dados pela comunidade científica. Aqui, o sistema GNSS junto com a coleta de dados e técnicas de análise de da- dos vai contribuir para uma abordagem harmonizada para a avaliação de estoques globais.
- 65. Introdução a TecnologiaGNSS 65 62B2.6.18 Segurança Ambiental Há também aplicações pa- ra proteger o ambiente e fazer nossas vidas mais seguras, de uma forma mais efetiva. Um exemplo seria o gerenciamento do transpor- te de óleo, onde os responsáveis por um vazamento de óleo (aciden- tal ou intencional) poderiam ser fa- cilmente identificados. Da mesma forma, um transporte seguro de carga nuclear ou qualquer outro material perigoso vai aumentar a segurança das pessoas e do ambiente. 63B2.6.19 Seguros Nesta aplicação, os serviços do GNSS vão permitir a inovação em termos de condições de política. Pode ser usado efeti- vamente para controlar e monitorar bens valiosos como o caso de ouro, dinheiro, ou qualquer outro item segurado. Estes bens podem estar mais seguros se estiverem continuamente rastreados, com o benefício direto para a companhia seguradora e os consumidores. O GNSS vai forne- cer um suporte legal para o setor de seguros e ao mesmo tempo disponibili- zar um número de novos serviços (por exemplo, para seguros de carros e imóveis). 64B2.6.20 Telecomunicações Serviços de comunicação, combinados com sistemas de localiza- ção, têm um grande número de aplicações em posicionamento, busca por endereços, informações sobre tráfego em tempo real, entre outras.
- 66. Curso de CartografiaBásica, GPS e ArcGIS 66 65B2.6.21 Localização de Telefones Móveis Há duas razões principais para localizar uma chamada. A primeira para chamadas de emergência (E-l 12 na Euro- pa e E-911 nos EUA) que têm uma nova legislação em alguns países para aumen- tar a eficiência de serviços de emergência para os cidadãos com a resposta precisa e rápida a chamados de socorro. A segunda, para disponibilizar novos serviços baseados na localização dos consumido- res. A localização de uma chamada pode ser conseguida (tecnicamente) pela integração de um receptor GNSS em um telefone celular (ou solução de mão) ou pelo uso de urna rede de comunicação. Uma vez que a localiza- ção da chamada é conhecida, uma série de serviços, conhecidos como Serviços Baseados em Localização (Location Based Services - LBS) pode ser oferecida. 66B2.6.22 Rede de Comunicações À medida que novas tecnologias digi- tais fornecem mais serviços de tempo (vídeo em tempo real, vídeo conferência, transações encriptadas banco-a-banco) é necessária uma arquitetura em rede confiável (GSM, UMTS, Internet, ATM). O aumento do número de con- sumidores desses serviços faz com que os operadores aumentem a qualidade, confiabili- dade, e amplitude dos serviços. É por isso que há a necessidade de resolver todos os problemas de tempo e sincronização em redes, relacionados com estes serviços. O GNSS vai ser usado para fornecer informações altamente precisas sobre tempo e freqüência, sem a necessidade de investimento em caros relógios atômicos.
- 67. Introdução a TecnologiaGNSS 67 67B2.6.23 Aviação A navegação por satélites tem sido durante muito tempo um meio alter- nativo de localização. O GPS tem sido usado como um serviço de posiciona- mento complementar em diferentes fases de vôo, tanto em lazer como em transporte comercial. No sistema Galileo é utilizado como um recurso o EGNOS que permite ajudar a refinar e melhorar a navegação por satélites e auxiliar pilotos em todas as fases de vôo, além de prover a segurança requerida para esse tipo de aplicação. A disponibilidade do Galileo e do GPS (sendo eles compatíveis) vai fornecer robustez (através da redundância e alta confiabilidade do serviço) para todas as fases de vôo. É previsível que a melhora na precisão e a integridade do serviço vai permitir a redução na separação entre aeronaves no congestionado espaço aéreo, com o objetivo de acompanhar o crescimento do tráfego, o qual tem crescido aproximadamente 4% por ano em todo o mundo nos anos recentes e com uma tendência de dobrar o número de vôos em 20 anos. O GNSS vai contribuir para fornecer sistemas de posicionamento confiáveis e precisos para fazer isso possível. 68B2.6.24 Operações em Portos Entre as mais difíceis mano- bras de barcos estão à aproximação em portos e o posicionamento nas docas, particularmente sob condições climáticas ruins. É por isso que a assistência local com navegação por satélites é uma ferramenta funda- mental para todos os tipos de opera- ções em portos e posicionamento em docas. A disponibilidade aumentada de satélites vai ajudar a fornecer os serviços até mesmo em ambientes com visibilidade limitada do céu.
- 68. Curso de CartografiaBásica, GPS e ArcGIS 68 69B2.6.25 Navegação em Hidrovias Satélites também fornecem na- vegação precisa ao longo de hidrovias, especialmente em ambientes geográficos críticos ou condições meteorológicas severas. É assim que barcos navegam ao longo de rios e canais, onde a preci- são e integridade de dados de navega- ção são essenciais para automatizar manobras em hidrovias estreitas. O GNSS vai contribuir para aumentar a disponibilidade de navega- ção por satélites e, através do serviço de integridade, vai contribuir para a confiabilidade e uso seguro de navegação de barcos automatizada e contro- le de tráfego. 70B2.6.26 Aplicações em Rodovias No setor de rodovias há mui- tas aplicações para o GNSS à medida que o número de veículos aumenta. Em 2010 haverá mais do que 670 milhões de carros, 33 milhões de ôni- bus e caminhões, e 200 milhões de veículos comerciais leves em todo o mundo. Receptores de navegação por satélites são hoje comumente insta- lados em carros novos como uma ferramenta para fornecer novos serviços para motoristas como informações de tráfego em tempo real, chamadas de emergência, orientação em rotas, gerenciamento de frotas, e Sistemas de Assistência Avançados a Motoristas. Além disso, o GNSS vai oferecer aos turistas urbanos uma disponibilidade adicional de sinais de satélites, redu- zindo o efeito de sombreamento de edifícios.
- 69. Introdução a TecnologiaGNSS 69 71B2.6.27 Aplicações em Ferrovias Revitalizar as ferrovias é uma das prioridades de muitos países do mundo na área de Transportes. O compartilhamento do transporte de carga por ferrovias tem declinado de 21% em 1970 para 8% em 1998. É por isso que o GNSS vai ter um impor- tante papel para reverter estes números e melhorar a competitivi- dade do setor de ferrovias.
- 71. 3B3 SISTEMA DEPOSICIONAMENTO GLOBAL GPS 22B3.1 Um breve histórico Embora hoje a localização espacial seja uma tarefa relativamente simples para o usuário de posicionamento por satélite, ela foi um dos primei- ros problemas científicos que o ser humano procurou solucionar. O homem sempre teve interesse em saber onde estava. Inicialmente restrita à vizi- nhança imediata de seu lar, mais tarde a curiosidade ampliou-se para locais do comércio e por fim, com o desenvolvimento da navegação marítima, praticamente alcançou o mundo todo. Conquistar novas fronteiras, com deslocamento seguro, exigia o domínio sobre a arte de navegar, saber ir e voltar de um local a outro, com conhecimento de seu posicionamento, du- rante todo o trajeto, tanto na terra como no mar ou no ar. Por muito tempo o Sol, os planetas e as estrelas foram pontos de referência na orientação. Mas além da necessária habilidade do navegador, as condições climáticas podiam significar a diferença entre o sucesso e o fracasso de uma expedição. Por isto, a navegação exigiu, desde seu início, o desenvolvimento de instrumental de apoio à orientação. Um dos primeiros instrumentos de navegação foi a bússola, invento chinês que proporcionou uma verdadeira revolução na arte de navegar. Mas ainda perdurava um problema: como determinar a posição de uma embarcação em alto-mar? A indicação norte-sul da bússola não é suficiente. O astrolábio a despeito de seu peso e tamanho, possibilitava apenas a obtenção da latitude, sujeita a grande margem de erro. A medição com esse instrumento só podia ser realizada à noite e com boa visibilidade. Melhorias ocorreram, no transcorrer dos anos, com a introdução de novos instrumentos, tais como o quadrante de Davis e o sextante. Este último foi utilizado pelo navegador brasileiro, Amyr Klink, em sua viagem solitária de travessia do oceano Atlântico a remo, desde a Namíbia situada na costa sul da África até a costa nordeste brasileira, realizada no segundo semestre de 1984 e narrada no livro do navegador "Cem Dias entre Céu e Mar". A determinação da longitude foi considerada o maior problema ci- entífico do século XVIII. De qualquer forma, mesmo com os melhores ins- trumentos, a navegação celeste só proporcionava valores aproximados da
- 72. Curso de CartografiaBásica, GPS e ArcGIS 72 posição, o que nem sempre eram apropriados para encontrar um porto durante a noite. Com o lançamento do primeiro satélite artificial da Terra, os soviéti- cos iniciaram a corrida espacial. Foram pioneiros com o lançamento do SPUTNIK I em 4 de outubro de 1957. O rastreamento orbital do SPUTNIK era feito principalmente a partir do conhecimento das coordenadas das estações terrestres de rastreamento e do desvio Doppler dos sinais, gerado no próprio satélite. Este princípio permitiu a determinação da órbita do saté- lite e foi concebido pelos físicos W. Guier e G. Weiffenbach, pesquisadores do laboratório Johns Hopkins. O processo inverso, ou seja, a idéia de se determinar as coordenadas de pontos sobre a superfície terrestre (que é o objetivo básico do atual GPS), a partir do conhecimento da posição de saté- lites no espaço, em um determinado instante, deve-se a um outro pesquisa- dor do mesmo instituto, Dr. McLure. Dentre os primeiros resultados do lançamento de satélites artifici- ais, com benefícios diretos para a Geodésia, destaca-se a verificação da influência do achatamento terrestre no movimento orbital dos satélites. Con- cebido por Newton no século XVIII e comprovado através de medidas efetu- adas sobre a superfície terrestre, a forma não esférica da Terra, pode ser detectada a partir de anomalias nas órbitas previstas, reflexo direto de vari- ações do campo de gravidade terrestre. No que diz respeito às aplicações da Geodésia, o estudo do campo de gravidade terrestre a partir do movi- mento dos satélites, permitiu avanços significativos. Outros setores tecnológicos contribuíram expressivamente para o desenvolvimento do GPS, entre eles, a micro eletrônica e a comunicação via satélites. Mesmo fundamentados em altas tecnologias, os primeiros sistemas de navegação desenvolvidos, apresentavam algum tipo de problema. Entre estes sistemas, o predecessor imediato do atual GPS, foi o NNSS (Navy Navigational Satellite System). Originalmente idealizado para localização e navegação de navios de guerra americanos, este sistema foi amplamente utilizado para aplicações geodésicas, em todo o mundo. O geoposiciona- mento propiciado pelo NNSS já era realizado por meio de ondas eletromag- néticas e o sistema era suportado por uma constelação de 8 satélites ativos, em órbitas polares elípticas (quase circulares), a uma altitude média de 1.100 km. O NNSS: que ficou em operação até meados de 1993, tinha dois grandes problemas: não provia cobertura mundial total e havia um lapso de tempo considerável, entre passagens sucessivas dos satélites para um
- 73. Sistema de PosicionamentoGlobal GPS 73 mesmo ponto na superfície terrestre. Para se obter uma posição acurada, necessitava-se de dois a três dias estacionado num mesmo ponto. No entanto, como em qualquer área da evolução humana, as expe- riências foram se acumulando ao longo do tempo, o processo evolutivo culminou com o atual GPS, que é o assunto principal do presente curso. 23B3.2 Definição A denominação oficial desse sistema de posicionamento é conhe- cida pela sigla NAVSTAR GPS, cujo significado é NAVigation Satellite with Timing And Ranging - Global Positioning System. O Sistema de Posicionamento Global (GPS) é um sistema espacial de posicionamento, baseado em radionavegação, que vem sendo desen- volvido pelo Departamento de Defesa dos Estados Unidos da América (DoD - Department of Defense), que pode ser usado para determinar a posição, em relação a um sistema de referência, de um ponto qualquer sobre ou próximo à superfície da Terra. 24B3.3 Sistema de referência do GPS O GPS permite aos usuários determinar suas posições em coorde- nadas cartesianas retangulares X, Y, Z em relação ao centro de massa da Terra (0, 0, 0) e posteriormente convertê-las coordenadas elipsoidais ex- pressas em latitude, longitude e altura elipsoidal h (Figura 3.1). Figura 3.1. GPS e o sistema de coordenada cartesiano. (Robaina, 2006)
- 74. Curso de CartografiaBásica, GPS e ArcGIS 74 O sistema de referência usado pelo GPS é conhecido como World Geodetic System (WGS 84). Além de coordenadas, o sistema fornece uma medida de tempo, cujo controle é feita por relógios atômicos. Existem 3 escalas de tempo envolvidos no sistema: o tempo na escala de tempo do satélite, o tempo na escala de tempo do receptor e o tempo na escala de tempo controlada pelo segmento de monitoramento e controle, considerada como a referência de tempo ou o padrão (tempo "oficial do sistema GPS), para o qual os relógios dos satélites e dos receptores deverão ser corrigi- dos. As especificações de uso do sistema de posicionamento global pa- ra usuários civis do sistema são: • Disponibilidade contínua 24 horas/dia • Cobertura Global • Latitude/Longitude/Altitude/Data/hora • Precisão absoluta 100/156 metros (HV) sob SA (10 vezes melhor após maio de 2001) • Precisão relativa 5m - 0,005m As principais vantagens do sistema, em relação aos métodos tradi- cionais de levantamento são: Visada: • Dispensa intervisibilidade entre as estações; • Permite determinar linhas mais longas. Precisão: • Métodos que cumpre normas do IBGE e INCRA. Rapidez: • Automatização na coleta, processamento por programas específi- cos, Coordenadas tridimensionais - 3D: • Transporte plamaltimétrico simultâneo. As principais desvantagens do sistema, em relação aos métodos tradicionais de levantamento são: Visada aos satélites: - problemas com vegetação densa, úmida e alta; - vetado para túneis/minas subterrâneas. Área urbana alta: - multicaminhamento; - poucos satélites GPS disponíveis (obstrução do sinal). Custo (ainda) alto: - equipamentos e suprimentos; - operadores; Não realiza nivelamento: - necessita informação "geoidal".
- 75. Sistema de PosicionamentoGlobal GPS 75 25B3.4 Composição ou segmentos do sistema A estrutura do Sistema de Posicionamento Global é dividida em três entidades principais: segmento do espaço ou espacial, segmento de controle e monitoramento e segmento dos usuários (Figura 3.2). Figura 3.2. Os três segmentos. (Robaina, 2006) 72B3.4.1 Segmento do Espaço A estrutura final do sistema compreende 27 satélites (24 operacio- nais e 3 de reserva) distribuídos em 6 planos orbitais, com 4 satélites opera- cionais por plano, inclinados de 55° em relação ao plano do equador e uma altura dos satélites de aproximadamente 20.000 km (Figura 3.3). Esta configuração implica num período de 12 horas para completar uma volta em torno da Terra. O objetivo dessa forma de distribuição dos satélites (configuração da constelação) é assegurar, que em qualquer ponto sobre a superfície da Terra ou próxima a ela, a disponibilidade mínima de 4 satélites acima do horizonte durante as 24 horas do dia.
- 76. Curso de CartografiaBásica, GPS e ArcGIS 76 Figura 3.3. Distribuição do segmento espacial. (Robaina, 2006) O segmento do espaço é formado pelos satélites que possuem as seguintes funções: a) Manter uma escala de tempo bastante precisa. Para isso cada satélite possui dois relógios de césio e de rubídio; b) Emitir dois sinais ultra-sensíveis em freqüência, modulados em fase através dos códigos denominados pseudo-aleatórios, sobre as duas freqüências especificas do sistema L1 = 1.57542 GHz e L2 = 1.22760 GHz; c) Receber e armazenar as informações oriundas do segmento de controle; d) Efetuar manobras orbitais para guardar a sua posição definida na constelação ou para substituir um outro satélite defeituoso; e) Retransmitir informações (mensagens de navegação) ao solo. 101BU3.4.1.1 Satélites GPS Os satélites GPS (Figura 3.4) são transmissores de sinais de radio, gerados a partir de uma freqüência fundamental de 10,23 MHz, a partir de osciladores de Césio ou de Rubídio e todas as outras freqüências são deri- vadas da fundamental. Sua identificação pode ser feita de várias maneiras, mas a forma mais utilizada é através do seu PRN (Pseudo Random-Noise - em português poderia ser traduzido como ruído falsamente aleatório) ou SVID (Space Vehicle Identification - identificação do veículo espacial). Este é o número que aparece no visor da maioria dos aparelhos receptores GPS, para identificar os satélites que estão sendo rastreados. Publicações e dis- tribuição de informações técnicas sobre os satélites, inclusive na internet, normalmente utilizam o PRN como identificador.
- 77. Sistema de PosicionamentoGlobal GPS 77 Figura 3.4. Satélite GPS. (Robaina, 2006) 102BU3.4.1.2 O tempo GPS O sincronismo do tempo entre os relógios dos satélites e dos re- ceptores é de extrema importância no processo de posicionamento. Portan- to, cada satélite carrega padrões de freqüência altamente estáveis (basea- dos nos pulsos atômicos do Césio e do Rubídio), com estabilidade entre 10- 12 e 10-13 segundos por dia, constituindo uma referência de tempo extre- mamente precisa, denominada de tempo GPS. Originalmente quatro conjun- tos de satélites fizeram parte do projeto NAVSTAR-GPS. São denominados satélites dos blocos I, II, MA e IIR. Os satélites dos blocos II e IIA estão equipados com dois osciladores atômicos de Césio e dois de Rubídio, en- quanto os do bloco I eram equipados apenas com osciladores de quartzo, muito menos precisos. Os satélites do bloco IIR estão sendo equipados com osciladores de Rubídio, e os do bloco IIF poderão utilizar o MASER de hi- drogênio (Microwave Amplification by Stimulated Emisson of Radiation), o que há de melhor nos dias atuais, em termos de padrão de freqüência. 103BU3.4.1.3 Estrutura do Sinal dos Satélites GPS Os satélites transmitem duas ondas de rádio denominados portado- ras, obtidas pela multiplicação eletrônica da freqüência fundamental pelo fator 154 e 120 (Figura 3.5).
- 78. Curso de CartografiaBásica, GPS e ArcGIS 78 Figura 3.5. Estrutura do sinal GPS. Como as freqüências obtidas estão na faixa da banda L de radio- freqüências (1000 a 2000 MHz), as portadoras transmitidas são conhecidas como L1 e L2, com freqüências f1 = 1575,42 e f2 = 1227,60 MHz, respecti- vamente. Os comprimentos de onda calculados por X - c / f são, aproxima- damente X = 19,0 cm e XI = 24,4 cm, adotando-se para a velocidade da luz ( c ) o valor de 299.792.458 m/s. Os satélites transmitem continuamente dois códigos modulados em fase sobre as portadoras L1 e L2. Sobre a L1, modula-se o código C/A (Cle- ar Access ou Course Aquisition) e sobre as portadoras L1 e L2, modula-se o código P (Precise Code). O código C/A apresenta uma freqüência de 1,023 MHz e um com- primento de onda de 300m, enquanto que o código P é gerado na freqüên- cia fundamental de 10,23 MHz, apresentando um comprimento de onda de 30m. Sobre as portadoras L1 e L2 é modulado também o Código D o qual carrega as mensagens de navegação contendo as efemérides, corre- ções dos relógios dos satélites e "saúde" dos satélites que são utilizados pelos receptores (Quadro 04). As Efemérides são parte das mensagens transmitidas (broadcas- ting) pelos satélites, em tempo real, com informações de sua órbita e do seu
- 79. Sistema de PosicionamentoGlobal GPS 79 sistema de tempo, a partir das quais pode-se calcular as coordenadas dos satélites no sistema de referência WGS 84. Quadro 04. Arquivo de Navegação - Efemérides transmitidas pelo satélite em tempo real. 73B3.4.2 Segmento de Controle e Monitoramento O segmento de controle tem a função de realizar o monitoramento contínuo dos satélites, calcular suas posições, transmitir os dados e execu- tar a supervisão necessária para o controle de todos os satélites do sistema. Os componentes desse segmento do sistema GPS são: estação de controle central, estações de monitoramento e controle e antenas terrestres. O sistema de controle (Figura 3.6) é composto de: 1 estação de controle central (MCS - Master Control Station), localizada em Colorado Springs, Colorado; 5 estações monitoras (Hawaii, Colorado Springs, Ascen- sion Island, Diego Garcia e Kwajalein), as 3 últimas possuem antenas para transmissão de dados para os satélites. As 5 estações de monitoramento pertencem à AAF (American Air Force). Adicionalmente, um conjunto de 7 estações do NIMA (National Imagery and Mapping Agency), formam, com
- 80. Curso de CartografiaBásica, GPS e ArcGIS 80 as 5 anteriormente mencionadas, o conjunto total das estações monitoras do GPS. Figura 3.6. Segmento de controle. (http://www.faa.gov/about/officeorg/headquartersoffices/ato/serviceunits/techops/navs ervices/gnss/gps/controlsegments /media/controlSegment.jpg , 30/05/2009) Cada estação monitora é equipada com oscilador externo de alta precisão e receptor de dupla freqüência, que rastreia todos os satélites visíveis e transmite os dados para a MCS, via sistema de comunicação. Os dados são processados na MCS para determinação das órbitas dos satéli- tes, que, juntamente com as correções dos relógios dos satélites, são transmitidos, para fins de atualização periódica das mensagens de navega- ção. Os dados de determinação das órbitas são denominados efemérides. O IGS (International GPS Service - Serviço GPS Internacional), estabelecido pela IAG (International As-sociation of Geodesy - Associação Internacional de Geodésia), tem capacidade de produzir efemérides com precisão da ordem de poucos centímetros em cada uma das coordenadas do satélite, permitindo atender à maioria das aplicações que exige alta precisão. Essas efemérides ficam disponíveis aos usuários no prazo de 1 semana a partir da coleta dos dados. O IGS produz também efemérides preditas, com precisão da ordem de 1 m, disponibilizando-as, para a comunidade de usuários, poucas horas antes do início de sua validade. Uma vez que satélites dão uma volta completa em torno do planeta a cada 12 horas, os satélites do GPS passam sobre algumas estações de
- 81. Sistema de PosicionamentoGlobal GPS 81 monitoramento do Segmento de Controle, duas vezes ao dia possibilitando medir a sua altitude, posição e velocidade. As variações encontradas são, geralmente, causadas por fatores tais como: atração gravitacional da Lua e do Sol e pressão da radiação solar sobre o satélite. Uma vez obtida a posi- ção do satélite, a Estação Mestre devolve essa informação para o próprio satélite que a transmitirá para os receptores. A comunicação dos satélites é bidirecional com as antenas terres- tres, tanto recebem como enviam dados enquanto a comunicação dos re- ceptores com os satélites é unidirecional, isto é, somente os satélites envi- am dados (Figura 3.7). Figura 3.7. Direção da comunicação em cada segmento. (http://www.garmin.com/aboutGPS , 15/06/2008) 74B3.4.3 Segmento do Usuário Este segmento compreende os usuários do sistema, os tipos de re- ceptores e os serviços de informações de apoio disponíveis. 104BU3.4.3.1 Serviços Oferecidos e Tipos de Usuários Os serviços oferecidos pelo sistema GPS são de dois tipos, de a- cordo com o acesso do usuário às informações: O SERVIÇO DE POSICIONAMENTO PADRÃO - SPS: os usuários desse tipo de serviço têm acesso aos dados do GPS como são transmitidos, com todo tipo de degradação (SA) e criptografia do código P (AS), sendo composta da comunidade civil com acesso ao código C/A sem restrição. O
- 82. Curso de CartografiaBásica, GPS e ArcGIS 82 uso civil é caracterizado pela não obtenção de coordenadas precisas, em tempo real, por um único receptor. O SERVIÇO DE POSICIONAMENTO PRECISO - PPS: os usuários deste tipo de serviço tem acesso aos dados do GPS, como os dados dos relógios dos satélites não adulterados (sem SA) e ao código P sem cripto- grafia (sem AS), sendo composto dos militares dos EUA e usuários autori- zados. 105BU3.4.3.2 Receptores GPS 155B3.4.3.2.1 Componentes Os principais componentes dos receptores de sinais GPS, são a ANTENA com pré-amplificador, uma SECÇÃO DE RADIOFREQÜÊNCIA (RF) para identificação e processamento do sinal, MICROPROCESSADOR para controle do receptor, amostragem e processamento dos dados, OSCILADOR, responsável pela geração da freqüência interna do receptor, INTERFACE com o usuário, como painel de exibição de dados e comandos de operação, que permitem a configuração do receptor antes dos levanta- mentos, FONTE DE ENERGIA e MEMÓRIA para armazenar os dados cole- tados. Sob o ponto de vista prático, especial interesse reside na antena u- tilizada, que deve garantir estabilidade do seu centro de fase em relação ao seu centro geométrico e proteção ao multicaminhamento, sendo que esse efeito é atenuado com a instalação da antena sobre um disco de metal (ground plane) ou pelo uso de dispositivos compostos por faixas condutoras concêntricas com o eixo vertical da antena e fixado ao disco (choke ring), cuja função é de impedir que a maioria dos sinais refletidos sejam recebidos pela antena. 156B3.4.3.2.2 Tipos de Receptores Os receptores podem ser divididos segundo vários critérios, dentre os quais se destacam os seguintes: 179B3.4.3.2.2.1 Quanto ao Número de Freqüências Podem-se encontrar receptores de:
- 83. Sistema de PosicionamentoGlobal GPS 83 a) SIMPLES FREQÜÊNCIA: nos quais a antena desses receptores recebem somente a freqüência L1 e o acesso para o código C/A é dado pela correlação entre o sinal do satélite com uma réplica gerada no receptor. b) DUPLA FREQÜÊNCIA: que recebem duas freqüências L1 e L2 e podem ter acesso ao código C/A e ao código P. 180B3.4.3.2.2.2 Quanto ao Número de Canais a) MONOCANAIS: que são os receptores que possuem apenas um canal que se move rapidamente de um satélite para outro. Estes tipos de receptores são construídos com um número reduzido de circuitos e por isso são mais baratos. São mais lentos na atualização das coordenadas, impre- cisos e são mais susceptíveis a perda de ciclo durante a observação; b) MULTICANAIS: possuem vários canais independentes para ras- trear, simultaneamente, cada satélite visível no horizonte. 181B3.4.3.2.2.3 Quanto ao Tipo de Canais Nesta categoria podem-se encontrar os receptores com canais do tipo: a) SEQÜENCIAIS ou INDEPENDENTES: nos quais cada canal rastreia um único satélite de cada vez, passando a captar dados de outro satélite tão logo tenha armazenado dados suficiente para o cálculo das coordenadas do ponto; b) MULTIPLEXADOS: que tem funcionamento semelhante aos re- ceptores de canais seqüenciais, mas apresentam a vantagem de serem mais rápidos na mudança para a captação dos dados de outros satélites. Possuem circuitos mais complexos, sendo mais precisos e mais caros. 182B3.4.3.2.2.4 Quanto ao Tipo de Sinal Observado Existem receptores que rastreiam: - Apenas código C/A; - Código C/A e a portadora L1; - Código C/A e as portadoras L1e L2; - Códigos C/A e P e as portadoras L1 e L2; - Somente a portadora LI; - Portadoras L1 e L2 (receptores sem código).
- 84. Curso de CartografiaBásica, GPS e ArcGIS 84 183B3.4.3.2.2.5 Quanto ao Tipo de Levantamento a) NAVEGAÇÃO: São os equipamentos que fornecem o posicio- namento em tempo real baseado no código C/A ou P. A distância satélite- receptor é medida através do tempo de propagação com precisão no SPS da ordem de 3 a 10m e precisão PPS na ordem de 0.3 a 1 m, com a AS desativada. Os aparelhos que usam o código P estão restritos ao uso militar ou usuários atualizados. Se dotados de link de rádio podem receber corre- ções diferenciais provenientes de uma estação base; b) TOPOGRÁFICOS: Estes equipamentos trabalham com a fase da portadora L1, com pós-processamento dos dados em software específico e auxiliados por acessórios de apoio (tripés e bastões com nível de cala- gem) atingem uma precisão da ordem de 1cm. Existe ainda outros recepto- res, denominados de cadastrais que se distinguem dos anteriores pela sua capacidade de armazenamento de dados alfanuméricos associados às feições levantadas (ponto, linha, área). Uma vez que trabalham com o códi- go ou com a fase apresentam precisões de 10 cm a 1m; c) GEODÉSICOS: que são receptores de dupla freqüência (L1 e L2). Os receptores de dupla freqüência com seus recursos eletrônicos sofis- ticados sofrem menos os efeitos da ionosfera e conseguem resolver a am- bigüidade mais rapidamente, de modo que pode-se conseguir precisões em pós-processamento da ordem de 5mm + 1 ppm com metade do tempo que um receptor topográfico. São indicados para atividades como transporte de coordenadas e controle de redes. Quando utilizados em trabalhos topográfi- cos conseguem-se produtos de escala melhor que 1:1000. Os receptores L1/L2 que rastreiam o código C/A e o código P em ambas as portadoras, quando dotados de link de rádio podem ser utilizados para a determinação de coordenadas em tempo real e competem com as modernas estações totais na locação de obras; d) HÍBRIDOS: que são receptores capazes de rastrear satélites da constelação GPS, de origem norte americana com da constelação GLONASS (Global Navigation Satellite System), de origem russa. São pou- cos receptores disponíveis no mercado e atualmente não apresentam van- tagens significativas pela fraca manutenção dada ao sistema russo. Independentemente do tipo de classificação, o que realmente é im- portante para o usuário é a precisão desejada para a aplicação requerida, lembrando que esta é função de outros elementos, como por exemplo, o tipo de posicionamento, a observável utilizada, o comprimento da linha
- 85. Sistema de PosicionamentoGlobal GPS 85 base, o número, a geometria e a condição dos satélites observados, o tem- po de observação, dentre outros. 26B3.5 Princípio Básico do Posicionamento Posicionamento consiste na determinação da posição de objetos em relação a um referencial específico. Embora o GPS empregue alguns dos equipamentos da mais alta tecnologia já construídos e softwares sofisti- cados, o princípio básico do posicionamento por satélite é relativamente simples. O cálculo de posicionamento do receptor GPS está baseado nas distâncias entre o receptor e os satélites e, ainda, da posição de cada satéli- te no espaço cartesiano. Isso significa que se determina a posição na terra medindo as distâncias para um grupo de satélites localizados no espaço. Os satélites atuam, na realidade, como pontos de referência precisa. O principio básico do posicionamento usado pelo GPS é conhecido como trilateração eletrônica: determinando as distâncias de um ponto de posição desconhecida a 3 outros pontos de posições conhecidas, então se determina a posição do ponto desconhecido. Para ilustrar, suponha que na Figura 3.8 A, B e C sejam 3 radiofaróis instalados em uma região costeira em posições conhecidas (latitude, longitude e altitude) e que o barco receba mensagem dos radiofaróis informando suas posições. Se algum equipamen- to no barco conseguir calcular as distâncias aos 3 radiofaróis, então, usando essas distâncias juntamente com as coordena- das dos radiofaróis, é possível calcular as coordenadas do barco. Figura 3.8. Trilateração. (http://blogs.businessmobile.fr/wp- content/i/2006/05/bt2-5.jpg , 30/05/2009) Para o caso de GPS então, sendo dado um sistema cartesiano de referência, no caso WGS 84, um ponto A pode ser determinado por suas coordenadas X, Y e Z (Figura 3.9).
- 86. Curso de CartografiaBásica, GPS e ArcGIS 86 Figura 3.9. Trilateração por satélite. (Robaina, 2006) A idéia básica do posicionamento por satélites GPS, consiste em 3 procedimentos fundamentais: Medir as distâncias satélite-receptor. Determinar as coordenadas dos satélites Xs. Ys e Zs. Calcular as coordenadas do receptor no ponto A (XA, YA e ZA). 75B3.5.1 O processo de trilateração a partir de satélites Inicialmente é conhecida a localização de alguns satélites no espaço. Se um objeto encontra-se a certa distância do satélite 1, em torno de 20.000 km, isso significa que estará em algum lugar sobre uma superfície esférica imaginária que está centrada no satélite 1, cuja esfera tem um raio de 20 000km (Figura 3.10). Sabendo que o mesmo ob- jeto está também a 21.000km de um outro satélite 2, então estará ao mesmo tempo sobre uma outra superfície esférica imaginária com o raio de 21.000 km com centro no Figura 3.10. Superfície de contorno em um satélite.
- 87. Sistema de PosicionamentoGlobal GPS 87 satélite 2. Entretanto, somente um lugar no universo poderá conter esta posição, que fica, ao mesmo tempo, a 20.000 km do satélite 1 e a 21.000 km do satélite 2. Este lugar é a circunferência formada pela interseção das duas superfí- cies esféricas (Figura 3.11). Sabendo que a distância do objeto para um terceiro satélite é de 22.000 km, da mesma forma que nos dois satélites anteriores, o obje- to estará na superfície esférica com raio de 22.000 km centrada no 3o satélite. Nestas condições, existirão somente dois pontos, no espaço, onde o objeto poderá estar. Estes dois pontos são aqueles onde a superfície esférica de 22.000 km corta a circunferência formada pela interseção das superfícies esféricas de 21.000 km e de 20.000 km. Pela medição da distância ao terceiro satélite fica reduzida a área de incerteza à apenas dois pontos no espaço (Figura 3.12). A posição correta do objeto é determinada a partir do fato de que uma dessas é impossível de se aceitar, normalmente localizado a uma grande distância da Terra. Figura 3.11. Superfície de contato entre dois satélites. Figura 3.12. Superfície de contato entre três satélites. Os programas de cálculo dos receptores GPS possuem técnicas que permitem identificar com segurança o ponto correto de nossa localiza- ção. Os receptores GPS utilizam este princípio, usando satélites como pontos de referência, para triangular a sua posição na superfície da Terra. Embora em movimento, os satélites podem ser considerados como âncoras
- 88. Curso de CartografiaBásica, GPS e ArcGIS 88 no processo de amarração do posicionamento, pois os receptores realizam cálculos instantâneos a cada segundo. 76B3.5.2 Medição da Distância Satélite-Receptor Existem duas formas utilizadas para a medição da distância do sa- télite ao receptor: através do tempo de propagação do sinal e através da medida de fase da portadora. 106BU3.5.2.1 Pelo Tempo de Propagação - Código C/A ou P A necessidade de posicionamento instantâneo em algumas aplica- ções de GPS é satisfeita através do posicionamento por pseudo-distância ou também conhecida por posicionamento por código. A peseudodistância nada mais é que a distância do receptor a um satélite, calculada com base no tempo de trânsito do sinal, desde o satélite até o receptor. O tempo de trânsito (dt) é obtido mediante comparação, entre o código recebido do satélite e uma réplica deste, gerada no receptor (Figura 3.13). A defasagem entre os dois códigos (o recebido e o gerado no receptor), possibilita deter- minar o tempo de trânsito do sinal transmitido pelo satélite, desde que haja um perfeito sincronismo entre os relógios do satélite e o do receptor. Figura 3.13. Defasagem do código C/A. (Robaina, 2006) O posicionamento do receptor GPS é calculado com base na sua distância para os satélites no espaço. Portanto, precisamos de um método para calcular essa distância. Surpreendentemente, a idéia básica está na velha fórmula D = V · T (Distância é igual a Velocidade multiplicada pelo Tempo), das aulas de Física. Como visto anteriormente cada satélite transmite, simultaneamen- te, (em acurado sincronismo), duas ondas portadoras, a L1 e a L2. As ondas (eletromagnéticas) destas portadoras, se deslocam a velocidade da luz que
- 89. Sistema de PosicionamentoGlobal GPS 89 é de 300.000 km/s (valor aproximado). Assim, de posse do tempo de trânsi- to do sinal e multiplicando este tempo, expresso em segundos, por 300.000 km/s, obtém-se a nossa distância para o satélite. Na equação D = V.T se conhece a velocidade que é de 300.000 km/s, sendo o tempo T determina- do na seqüência. Os relógios necessitam ser muito precisos de modo a registrar es- paços de tempo muito curtos, uma vez que a onda eletromagnética move-se muito rapidamente. Para se ter uma idéia: um satélite que estivesse a uma distância de 20.200km, uma mensagem transmitida por ele levaria aproxi- madamente 0,066 segundos para alcançar a superfície da Terra. Este tipo de acuracidade só é possível por meio de relógios eletrônicos muito preci- sos. Os relógios de pulso marcam o tempo com razoável precisão, mas, mesmo assim, são inaceitáveis para os cálculos do GPS. Os relógios dos receptores GPS são muito mais precisos. A maioria dos receptores pode medir o tempo com uma acuracidade de nano segundos (10 9 segundos). 107BU3.5.2.2 Pela Diferença de Fase - Portadora L1 ou L2 A distância satélite-receptor é determinada pela medida da fase a (parte fracionária do comprimento de onda λ) adicionada à contagem de ciclos inteiros de comprimentos de onda β) e o número inteiro de ciclos de onda desconhecidos N (ambigüidade) (Figura 3.14). Distância: λφ ).( NR += Figura 3.14. Posicionamento pela portadora. (Robaina, 2006)
- 90. Curso de CartografiaBásica, GPS e ArcGIS 90 Sendo βαφ += na qual α é a medida de fase (fração do compri- mento de onda) e β é o número de ciclos inteiros contados a partir do "lock- on" com o satélite e λ o comprimento de onda (L1 = 19,0 cm e L2 = 24,4 cm). 77B3.5.3 Coordenadas dos Satélites Xs, Ys e Zs A obtenção das coordenadas dos satélites pode ser obtida por du- as diferentes alternativas, através das efemérides transmitidas pelos satéli- tes ou as efemérides precisas, as quais podem ser obtidas com diferentes níveis de precisão. 108BU3.5.3.1 Efemérides Transmitidas Os sinais transmitidos pelos satélites GPS fornecem através da mensagem de navegação (Código D) os elementos orbitais necessários para o cálculo das coordenadas de cada satélite (XSl Ys e Zs), bem como os coeficientes para a correção do relógio dos satélites. As coordenadas obtidas estão associadas ao WGS 84 e são as utilizadas para a determina- ção das coordenadas do receptor (XA, YA e ZA) em tempo real ou pós processadas (Quadros 04, 05 e 06). Quadro 05. Tipos de efemérides precisas. Acurácia Tipo Coordenadas (cm) Relógio (ns) Disponibilidade IGS - Precisas 5 0,3 De 7 a 10 dias após o rastreio IGR - Rápidas 10 0,5 Até 48 horas após o rastreio IGP - Preditas 50 150 Horas antes do dia a que se refere 78B3.5.4 Cálculo das Coordenadas do Receptor X, Y e Z O cálculo das coordenadas da antena do receptor envolve tipos de medidas efetuadas, modelos matemáticos empregados e modos de posicio- namento utilizados.
- 91. Sistema de PosicionamentoGlobal GPS 91 Quadro 06. Exemplo do arquivo de efemérides precisas - coordenadas XR sR, YR sR, ZR sR e )(tj δ . 27B3.6 Fatores que Afetam a Precisão do Posicionamento por Ponto 79B3.6.1 Erros relacionados aos satélites 109BU3.6.1.1 Não Sincronização do Relógio do Satélite com Tempo GPS A mensagem de navegação traz os coeficientes necessários para o cálculo da correção do relógio dos satélites, na época da realização das medidas. A expressão utilizada para realizar correção ou a sincronização do tempo no relógio do satélite com o tempo GPS é dada por:
- 92. Curso de CartografiaBásica, GPS e ArcGIS 92 Na qual aR 0R, aR 1R , aR 2R e tR ocR são obtidas na mensagem de navegação, sendo j Tsts δ+= o tempo na escala GPS, na qual, tR sR é o tempo na escala do relógio do satélite. 110BU3.6.1.2 Forma de Cálculo das Coordenadas dos Satélites As informações orbitais podem ser obtidas a partir das efemérides transmitidas pelos satélites ou a partir das pós-processadas pelo segmento de controle do sistema GPS, denominadas efemérides precisas ou ainda pelo uso das efemérides preditas pelo IGS (Internacional GPS Service). O Quadro 07 demonstra o erro esperado na determinação de uma linha base de diferentes comprimentos utilizando diferentes fontes para o cálculo das coordenadas dos satélites (XR sR, YR sR e ZR sR). Quadro 07. Erro em função da fonte de coordenadas para os satélites. Efemérides Erro orbital (m) Linha base (km) Erro linha base (cm) Transmitidas 10 0,5 10 100 5 1000 50 Transmitidas 10 1 20 100 10 1000 100 IGS - Preditas 10 0,05 1 100 0.5 1000 5 IGS - Precisas 10 0,005 0,1 100 0,05 1000 0,5 111BU3.6.1.3 Atraso Entre as Portadoras no Hardware do Satélite Esse tipo de erro é função dos diferentes caminhos eletrônicos percorridos através do hardware do satélite. Durante a fase de teste do satélite, a grandeza desse atraso é determinada e caracterizada por um valor corretivo, designado por Tgd, que é introduzido na mensagem de navegação para ser transmitida ao receptor do usuário.
- 93. Sistema de PosicionamentoGlobal GPS 93 Os softwares dos receptores devem corrigir o erro do relógio do sa- télite, para o caso da portadora L1 através de e para o caso dos receptores que rastreiam também a portadora L2. 112BU3.6.1.4 Distribuição Geométrica dos Satélites - DOP A relação entre o desvio padrão das observações rρ , e o desvio padrão associado à posição ρ , é descrito por um escalar que é usado na navegação: o Dilution Of Precision (DOP). O fator DOP descreve o efeito da distribuição dos satélites no espaço sobre a precisão obtida na solução de navegação, sendo estimado por rDOP ρρ .= . O melhor valor possível para o DOP é igual a 1 e o pior é igual a infinito. O fator DOP tem diferentes definições, tais como rH HDOP ρρ .= pa- ra o posicionamento horizontal, rV VDOP ρρ .= para o posicionamento verti- cal, rP PDOP ρρ .= para o posicionamento em 3D e rT TDOP ρρ .= para a determinação do tempo. A combinação do PDOP e TDOP cria uma nova designação para o DOP que é o GDOP (Geometric Dilution Of Precision), sendo 22 )()( TDOPPDOPGDOP += . O GDOP é interpretado como sendo a razão entre o erro no posi- cionamento e o erro inerente do sistema GPS. O valor de GDOP deve ser pequeno (inferior a 6) (Figura 3.15). Figura 3.15. Posição dos satélites e GDOP.
- 94. Curso de CartografiaBásica, GPS e ArcGIS 94 (http://www.javad.com /jns/gpstutorial/images/GDOP3.gif , 31/05/2009) O GDOP expressa a influência da geometria e do tempo na qualidade das ob- servações, onde pequenos valores indicam boa geometria para os satélites selecionados e também pequenos erros no posicionamento e na determinação da medida do tempo. Nos visores dos receptores GPS de navegação é informada a precisão associada a atual posição do aparelho (Figura 3.16). Esta precisão é fornecida a partir de equações as quais levam em consideração o HDOP para o momento, informações de pre- cisão enviadas através do sinal de navegação (efemérides) pelo satélite e ainda, o nível de Figura 3.16. Visor de um receptor de navegação. precisão que está sendo adotado para o posicionamento, se de 1 desvio padrão (68%), 2 desvios padrões (95%) ou 3 desvios padrões (99%). O desvio padrão adotado é determinado pelo fabricante do aparelho. Sendo que, por exemplo, se estiver sendo adotado um nível de 68% para o posi- cionamento da Figura 4.16, isso quer dizer que há uma chance de ter a coordenada dada pelo aparelho em algum lugar em um raio de 9 metros no entorno do aparelho, fixada em 68%. 113BU3.6.1.5 Disponibilidade Seletiva - SA O objetivo é o de degradar, propositalmente, a obtenção de coor- denadas precisas com um único receptor pelos usuários do SPS. Existem duas formas de implementar a SA: alteração da freqüência fundamental do oscilador do satélite, afetando tanto as portadoras como os códigos; e, o truncamento das informações transmitidas na mensagem de navegação necessárias (efemérides) para o cálculo das coordenadas dos satélites. 80B3.6.2 Erros relacionados à propagação do sinal 114BU3.6.2.1 Atraso na lonosfera U( IΔ ) O atraso no tempo de propagação do sinal devido a sua passagem na ionosfera pode ser medido, modelado ou ignorado, sendo que o efeito de
- 95. Sistema de PosicionamentoGlobal GPS 95 cada atitude tem reflexo direto nos cálculos das coordenadas do receptor (Figura 3.17). A medida do atraso ionosférico é realizada por receptores de dupla freqüência, sendo o principal motivo do uso da portadora L2 nos receptores. Nos receptores de uma freqüência L1, o atraso ionosférico é obtido através de modelos específicos, sendo que para a sua utilização os coeficientes do modelo são transmitidos na mensagem de nave- gação. Dentre os modelos da ionosfera existentes, destaca-se o modelo de Klobuchar. O cálculo do atraso ionosférico é feito a partir do conhecimento do azi- mute Az e da elevação E do satélite (Zo = 90° - E), em relação ao horizonte da antena do receptor. Figura 3.17. Atraso ionosférico. (Robaina, 2006) 115BU3.6.2.2 Atraso na Troposfera ( TΔ ) O atraso do sinal na troposfera pode modelado ou ignorado, sendo que o efeito de cada atitude tem reflexo direto no cálculo das coordenadas do receptor, tal como no caso da ionosfera, sendo a diferença fundamental que esse efeito não pode ser medido pelo receptor. Os modelos de cálculo disponíveis, utilizam valores padrão para a temperatura T = 20° C, para a pressão atmosférica P = 1000 hPa e para a umidade relativa do ar Ur = 50% ou valores dessas variáveis medidos no local e na hora do rastreio. Dentre os vários modelos desenvolvidos, apresenta-se o modelo da troposfera de Hopfield. O atraso na propagação do sinal GPS na troposfera pode ser divi- dida em duas componentes: a componente seca e a componente úmida, sendo que a componente seca pode ser modelada pela expressão matemá- tica em função da temperatura, da pressão atmosférica e do ângulo de elevação do satélite em relação ao plano do horizonte do receptor:
- 96. Curso de CartografiaBásica, GPS e ArcGIS 96 Na Figura 3.18 pode-se observar o efeito do ângulo de elevação E do satélite sobre o atraso na componente seca e na componente úmida quando na sua passagem na camada da atmosfera denominada de tropos- fera. Figura 3.18. Efeito da posição do satélite. (Robaina, 2006) Na Figura 3.19 pode-se observar o esquema ilustrativo de um sinal de radiofreqüência propagando-se na atmosfera, desde um satélite até um receptor localizado na superfície terrestre. O Atraso Zenital Troposférico é a diferença entre a trajetória curva (traço contínuo) e a distância geométrica (traço intermitente) devido à diminuição da velocidade de propagação e o aumento da curvatura da trajetória do sinal causados pela influência dos gases que se concentram na baixa atmosfera terrestre. Figura 3.19. Efeito do Atraso Zenital Troposférico (http://pituna.cptec.inpe.br /zenital/img/imagem1.jpg , 31/05/2009)
- 97. Sistema de PosicionamentoGlobal GPS 97 116BU3.6.2.3 Multicaminhamento O sinal pode chegar à antena do receptor por caminhos diferentes, direto e indireto (Figura 3.20). O caminho indireto causado pela reflexão em superfícies vizinhas à antena, tais como construções, carros, árvores, mas- sas de água e cercas, dentre outros, produz distorções na fase da portadora e no código modulado sobre a portadora, degradando a qualidade do posi- cionamento. Em geral, não há um modelo para tratar o efeito do multicami- nhamento, pois as situações geométricas dos diferentes locais variam de forma arbitrária. A forma de atenuação do efeito é aumentar o tempo de coleta, o uso de antenas capazes de atenuar o efeito do multicaminhamento (antenas chok-ring) e evitar os fatores que podem causar esse efeito, como não posicionar a antena do receptor próximo a edificações, por exemplo. Figura 3.20. Representação do multicaminho do sinal. (http://www8.garmin.com/aboutGPS , 15/06/2008) 117BU3.6.2.4 Perda de Ciclos Esse tipo de problema ocorre devido à obstrução do sinal de um ou mais satélites, de modo que não sejam captados pela antena do receptor. A perda do sinal acarreta a perda na contagem do número inteiro de ciclos medidos pelo receptor, sendo que a ocorrência deste problema é denomi- nada de perda de ciclos (cycle slips), a qual produz uma descontinuidade das medidas. As causas não são restritas somente as obstruções, mas
- 98. Curso de CartografiaBásica, GPS e ArcGIS 98 também podem ser causadas por aceleração da antena, variações bruscas na atmosfera, interferências de outras fontes de rádio e problemas com o hardware do receptor. A localização desse tipo de ocorrência e a determina- ção de sua magnitude é denominado de correção de perdas de ciclos (cycle slip fixing). 81B3.6.3 Erros relacionados ao receptor/ antena 118BU3.6.3.1 Erro do Relógio Os receptores são equipados com osciladores de quartzo, que possuem boa estabilidade e são de custo relativamente baixo. Cada recep- tor possui a sua própria escala de tempo, definida pelo oscilador interno, a qual difere da escala de tempo GPS. Alguns receptores permitem a utiliza- ção de padrões externos de tempo, de custo muito elevado, normalmente utilizados na pesquisa ou em determinações de redes de alta precisão. No caso do posicionamento relativo, os erros dos relógios é praticamente elimi- nado, sendo suficiente a utilização dos osciladores de quartzo. Os recepto- res devem estar sincronizados entre eles na ordem de 1 milisegundo e em relação a escala de tempo GPS deve apresentar uma diferença da ordem de 1 micro segundo. 119BU3.6.3.2 Erro entre os Canais No caso de receptores multicanais, existe a possibilidade de ocor- rer erro sistemático entre os canais, uma vez que o sinal de cada satélite percorrerá um caminho eletrônico diferente. Para corrigi-lo, o receptor dis- põe de um dispositivo que realiza uma calibração no inicio de cada levanta- mento. Cada canal rastreia, simultaneamente, um satélite em estudo e de- termina os erros em relação a um canal tomado como padrão e todas as medidas posteriores serão corrigidas desse valor. 120BU3.6.3.3 Centro de Fase da Antena O centro de fase eletrônico da antena é o ponto onde as medidas dos sinais são referenciados e nem sempre coincide com o centro geométri- co da antena. A diferença varia com a intensidade do sinal, com a direção do sinal e não é igual para as duas portadoras. Para levantamentos de alta
- 99. Sistema de PosicionamentoGlobal GPS 99 precisão, todas as antenas devem ser calibradas e as antenas iguais orien- tadas na mesma direção não apresentam maiores problemas, uma vez que as discrepâncias são praticamente iguais e, de certa forma, eliminadas no posicionamento relativo. 82B3.6.4 Erros relacionados à estação 121BU3.6.4.1 Coordenadas da Estação O posicionamento relativo determina a diferença entre as coorde- nadas dos pontos da base e as coordenadas do ponto de interesse, signifi- cando que o comprimento e a orientação da linha base podem estar corre- tos. A informação errada das coordenadas da estação de referência se propagará para as coordenadas da outra estação, induzindo a um erro de localização. Erros da ordem de 5 m nas coordenadas da base podem pro- duzir erros de 1 ppm, aproximadamente, nas coordenadas geodésicas (ϕ,l e h). 122BU3.6.4.2 Estacionamento da Antena no Ponto de Coleta A atividade de identificação do ponto, centragem, nivelamento e medição do centro de fase da antena do receptor pode se constituir em fontes de erros nas operações com GPS a campo. Por isso, é importante adotar-se alguns procedimentos de segurança, principalmente porque os erros ocorridos nesta fase só poderão ser detectados se houver repetição das medidas da linha base. O nivelamento e a centragem da antena devem ser verificados antes e depois de cada sessão de observação. A medição da altura do centro de fase da antena sobre o marco deve ser realizada antes e depois de cada sessão, efetuando-se a medida ao nível do milímetro e registrando-se os valores no relatório de ocupação. Alguns modelos de antena requerem sua orientação para o norte verdadeiro (ou magnético), sendo dotadas de uma indicação (seta) que deverá ser direcionada para o norte. 123BU3.6.4.3 Erro Grosseiro Devido a Diferença de Datum Atualmente as cartas no Brasil, utilizam um sistema de referencia do tipo local, denominado SAD 69 (South American Datum 69), por com-
- 100. Curso de CartografiaBásica, GPS e ArcGIS 100 promissos internacionais. As cartas mais antigas utilizavam o sistema de referência local denominado Córrego Alegre. Se, por exemplo, na locação de uma estrada municipal, que foi a- berta depois da carta confeccionada, cujo datum horizontal é SAD 69, deve se tomar cuidado para que as coordenadas a serem plotadas sobre a carta, estejam no mesmo sistema de referência, a fim de se evitar esse tipo de erro grosseiro (Figura 3.21). Figura 3.21. Erro de posicionamento devido ao Datum. (Robaina, 2006) 83B3.6.5 Comparação das Diversas Fontes de Erros nas Medidas Na Figura 3.22 es- tão representadas as fon- tes de erro de maior influ- ência no posicionamento absoluto. Por determinação do governo norte america- no a SA foi desativada em maio de 2000. Figura 3.22. Dimensão se cada uma das fontes de erro em metros. (Robaina, 2006)
- 101. Sistema de PosicionamentoGlobal GPS 101 28B3.7 Altimetria com GPS Existe uma grande expectativa no uso do GPS no levantamento ai- timétrico do terreno para implantação de diferentes tipos de projetos de engenharia, que envolve grande quantidade de pontos a ser levantados para gerar um modelo digital da elevação do terreno. O levantamento do terreno por métodos convencionais (nivelamen- to geométrico ou trigonométrico) envolve altitudes em relação ao nível mé- dio dos mares denominada de altura ortométrica H, diferença entre o ponto na superfície real e o geóide. A altitude determinada no levantamento de pontos no terreno com o GPS é denominada de altura elipsoidal ou geomé- trica h, diferença de altitude do ponto na superfície real e o elipsóide, tem significado apenas matemático e sem significado físico (Figura 3.23). O modelo matemático que relaciona os dois tipos de altitudes, pode ser expresso por: H = h - No Onde, No denomina-se de ondulação geoidal, sendo uma relação aproximada em virtude das grandezas envolvidas não serem co-lineares. Figura 3.23. Relação entre a altitude elipsoidal e geoidal. (Robaina, 2006) 84B3.7.1 Modelo de Ondulação Geoidal (No) Existem modelos matemáticos denominados de modelos de ondu- lação geoidal globais e mesmo modelos de ondulação de caráter regional que deixam muito a desejar quanto a acurácia na determinação da altitude ortométrica de pontos do terreno, a partir da altitude geométrica fornecida pelo GPS, dentre os quais aparecem os modelos geoidais globais OSU
- 102. Curso de CartografiaBásica, GPS e ArcGIS 102 (Ohio State University 1991) e o EGM 96 (Earth Goddard Model 96) (Figura 3.24) bem como o mapa geoidal MGB-92 (IBGE/EPUSP), adotado oficial- mente no Brasil, que proporciona ondulação geoidal com precisão absoluta da ordem de 3m e relativa da ordem de 1 cm/km. Figura 3.24. Ondulação geoidal. (Robaina, 2006) Os resultados que os modelos anteriores podem proporcionar, de- ve-se buscar trabalhar com modelos de ondulação geoidal locais, gerados para cada local onde houver a necessidade. 29B3.8 Método Diferencial 85B3.8.1 Com o Código (DGPS) O DGPS - Differencial Global Positioning System - é uma técnica de medição basea- da no código C/A, cujo principal objetivo desse método é a eli- minação dos erros sistemáticos de navegação, sobretudo em função do SA. Com a alternativa do DGPS o erro fica na ordem de 1 a 3 metros no receptor móvel (Figura 3.25). Figura 3.25. Correção diferencial.
- 103. Sistema de PosicionamentoGlobal GPS 103 Um receptor GPS é colocado fixo num ponto com coordenadas previamente determinadas. Através da comparação de valores obtidos pelo rastreio dos satélites com os valores conhecidos, são obtidas as correções a serem aplicadas. Existem duas formas de obtenção das correções a serem aplica- das: diferenças de pseudodistâncias (R) e diferenças de coordenadas (X, Y e Z), sendo as correções que utilizam a diferença de pseudodistâncias a forma mais precisa. Em relação à época de aplicação das correções, esta pode ser em tempo real ou pós-processada. Quando se exige a posição da antena do receptor móvel em tempo real é necessário que o receptor da estação de referência (ou base) deter- mine as correções (pseudodistâncias ou coordenadas) e as transmitam, via rádio, para que sejam recebidas e aplicadas as pseudodistâncias ou as coordenadas do receptor móvel (DGPS por rádio) (Figura 3.26). Figura 3.26. Envio da correção por link de rádio. (http://www8.garmin.com/aboutGPS , 15/06/2008) No Brasil, empresas privadas como a RACAL, a FUGRO e a OMNISTAR estão explorando o DGPS, via satélite, através de redes de estações no Brasil e na América do Sul (DGPS por satélite) (Figura 3.27). Quando não é exigida a posição da antena do receptor móvel em tempo real é necessário que o receptor da estação base determine as cor- reções (pseudodistâncias ou coordenadas) e as armazene para serem usa- das posteriormente por um programa computacional de processamento (pós-processamento).
- 104. Curso de CartografiaBásica, GPS e ArcGIS 104 Figura 3.27. Envio da correção por satélite. (Robaina, 2006) 86B3.8.2 Com a Fase da Portadora Se a solução das ambigüidades for realizada em movimento (OTF) e a transmissão das correções for em tempo real para um receptor em mo- vimento o método de posicionamento é denominado de Real Time Kinema- tic (RTK). Tanto maior a precisão desse tipo de processamento, quanto me- nor for a latência dos dados e se caso a latência for nula, tem-se uma solu- ção de pós-processamento, o que também é válido para o caso do DGPS com código. 30B3.9 Posicionamento Relativo O posicionamento relativo é semelhante ao diferencial quanto ao uso de um dos receptores fixo servindo como referência ou base e o outro (ou outros) como móvel (ou móveis), mas difere daquele por não receberem correções a serem aplicadas em tempo real. Normalmente, são utilizados quando se quer maior precisão, tanto estáticos quanto cinemáticos, sendo as coordenadas desconhecidas determinadas a partir da combinação dos dados das estações envolvidas em programas de pós-processamento. Ape- sar de o código poder ser utilizado, preferencialmente é utilizada a diferença de fase da portadora. Neste tipo de posicionamento, o modelo matemático utilizado, pe- los programas comerciais de pós-processamento é obtido pela combinação
- 105. Sistema de PosicionamentoGlobal GPS 105 dos dados entre estações e satélites, denominada de dupla diferença de fase. Ainda os programas comerciais lançam mão da combinação chamada tripla diferença de fase, cuja principal aplicação é na detecção e correção de perdas de ciclo da portadora. 87B3.9.1 Modelos Utilizados na Solução da Diferença de Fase A partir do modelo matemático do posicionamento absoluto com a diferença de fase da portadora (diferença de fase pura) podem se obter os modelos matemáticos: o das simples diferenças, o das duplas diferenças e o das triplas diferenças de fase. 124BU3.9.1.1 Dupla diferença de fase A dupla diferença de fase consiste na diferença entre duas simples diferenças de fase, envolvendo dois receptores e dois satélites (Figura 3.28). Figura 3.28. Dupla diferença de fase. (Robaina, 2006). Sejam dois receptores A e B, onde a posição A tem suas coorde- nadas conhecidas, rastreando dois satélites J e K, simultaneamente. A equação resultante dessa combinação mostra que a influência do erro cor- respondente ao relógio do satélite foi eliminado e a influência da refração atmosférica (troposfera e ionosfera) foi reduzida e podem até desaparece- rem se forem iguais nas duas estações A e B, bem como foram cancelados os erros do relógio dos receptores.
- 106. Curso de CartografiaBásica, GPS e ArcGIS 106 O modelo da dupla diferença de fase, na forma condensada, é re- presentado pela expressão: O termo é denominado de ambigüidade da dupla diferença e a equação da dupla diferença é normalmente a combinação utilizada na maioria dos programas computacionais de pós-processamento, em virtude da eliminação dos erros sistemáticos envolvidos nos modelos originais. 88B3.9.2 Tipos de Posicionamento Relativo Dentre os métodos de posicionamento relativo, quanto ao estado do receptor (parado ou se movimentando), na época da coleta (gravação ou armazenamento) pode-se destacar dois métodos: o posicionamento estático e suas variações e o posicionamento relativo cinemático. 125BU3.9.2.1 Posicionamento Relativo Estático Técnica tradicional de medição GPS, onde cada estação é ocupa- da até que uma quantidade suficiente de dados tenha sido coletada para quatro ou mais satélites. O tempo de observação varia de acordo com a quantidade de saté- lites, as condições atmosféricas, o tipo de receptor e o comprimento da linha base. Experiências com GPS geodésico mostram que esse método exige de 1 a 4 horas. No caso de GPS de freqüência simples os tempos de ocupação poderão ser duas vezes maiores. O método estático é ideal para distâncias maiores que 15km, sen- do utilizado para implantação, controle e densificação de redes geodésicas, estabelecimento de pontos de controle para aerofotogrametria e para vários outros trabalhos de precisão. 126BU3.9.2.2 Método Relativo Estático Rápido Esse método é uma variação do método estático, que foi desenvol- vida para bases curtas, menores que 15 km, mas segue as mesmas diretri- zes do método estático.
- 107. Sistema de PosicionamentoGlobal GPS 107 Para bases curtas e com uma boa geometria da constelação, um receptor geodésico (dupla freqüência), pode resolver a ambigüidade em um tempo menor que o método estático. O tempo de observação com recepto- res de dupla freqüência é variável, mas da ordem de 10 a 20 minutos e os receptores podem ser desligados entre uma estação e outra. Esse método é muito utilizado para adensamento de redes e outros trabalhos geodésicos que requerem alta precisão com um tempo menor. 127BU3.9.2.3 Método Reocupação Esse método é outra variação do método estático, sendo especial- mente desenvolvido para situações em que se tem menos de 4 satélites disponíveis. O método consiste em ocupar as mesmas estações várias vezes e utilizar todos os dados coletados para calcular as coordenadas das esta- ções. Se, por exemplo, em uma dada situação, na primeira etapa de me- dição, houver apenas 3 satélites disponíveis e, na segunda etapa, também houver apenas 3 satélites, o processamento será realizado como se tives- sem sido observados 6 satélites. O tempo recomendado para reocupar uma mesma estação é no mínimo 1 hora após a ocupação precedente. O método reocupação é ideal para levantamentos em situações em que se tem uma configuração pouco privilegiada para a operação de um sistema GPS. 128BU3.9.2.4 Método Relativo Semi-cinemático (Stop and Go) A idéia básica do método é que inicialmente as ambigüidades de- vem ser resolvidas com um tempo de 10 a 20 minutos, sendo esse processo conhecido como INICIALIZAÇÃO, para num segundo momento, movimen- tar-se (go) um dos receptores para um ponto de interesse para realizar uma coleta estática (stop) por um curto intervalo de tempo e mantendo-se o outro em uma estação fixa. A inicialização pode ser feita por 3 modos de iniciali- zação: 1- determinação de uma base com longo período de ocupação; 2 - curto período de ocupação sobre uma base conhecida e 3 - troca de antenas, este último menos utilizado.
- 108. Curso de CartografiaBásica, GPS e ArcGIS 108 O método exige que se mantenha a comunicação em modo contí- nuo com os satélites durante todo o processo de medição, sendo a sua principal limitação. Cada vez que ocorre uma perda de ciclo (cycle slip) é necessário permanecer no próximo ponto até que a ambigüidade seja resol- vida novamente (aproximadamente 2 minutos). Os GPS topográficos e cadastrais indicam que esse método exige tempo de medição de ordem de 10 a 20 minutos para cada estação, sendo um método ideal para ser utiliza- do em cadastros e serviços topográficos rotineiros, em áreas com poucas obstruções. 129BU3.9.2.5 Método Relativo Cinemático O método cinemático tem sua maior aplicação na determinação de trajetória de objetos em movimento. Pode também ser utilizado para o le- vantamento de perfis (estradas), determinação de posição de barcos e avi- ões. Os dados desse tipo de posicionamento podem ser processados após a coleta (pós-processados) ou durante a coleta (tempo real). 130BU3.9.2.6 Cinemático Pós-Processado No método cinemático mede-se a posição relativa dos pontos le- vantados em um intervalo de tempo pré-definido pelo usuário, com o recep- tor deslocando-se continuamente, mantendo-se a sintonia com os satélites. Os dados que descrevem o objeto em movimento são armazena- dos para posterior pós-processamento no escritório, sendo que existem duas opções para a solução das ambigüidades: solucioná-lo antes de iniciar o movimento ou estimá-lo em conjunto com os dados coletados em movi- mento. 131BU3.9.2.7 Cinemático em Tempo Real Existem algumas aplicações que necessitam que se conheça as coordenadas da antena do receptor em tempo real e para que esse objetivo seja alcançado é necessário que o receptor em movimento receba e aplique correções transmitidas por uma estação de referência, o que requer um link de rádio para essa finalidade. Esse método é conhecido como Real Time Kinematic ou RTK, sendo constituído por dois receptores de (dupla ou simples freqüência) com
- 109. Sistema de PosicionamentoGlobal GPS 109 suas antenas e dotados de um link de rádio, sendo uma das limitações desse método a distância entre os receptores, que deve ser da ordem de 4 km, devido a transmissão das correções serem feitas em VHF ou UHF. Uma exigência desse método é a necessidade de resolver as am- bigüidades em movimento (OTF), o que pode se traduzir numa grande van- tagem se esse método for utilizado em aplicações estáticas, reduzindo o tempo de observação. A partir de cada um dos métodos discutido e das características i- nerentes a estes na busca da solução para as coordenadas de um levanta- mento, pode-se traçar a seguinte tabela do tempo mínimo em função da precisão, Quadro 08. Quadro 08. Métodos de levantamento e seu respectivo tempo e precisão esperada. Método de medição Tempo de Observação Precisão Absoluto 30 - 60 seg 30m - 100m DGPS Tempo Real 1m - 3m Cinemático 1 seg 10cm - 1m Stop and Go 10 a 20 seg 10cm - 20cm Rápido Estático 10 a 20 min 1cm + 1ppm Estático 1 - 4 horas 5mm + 1ppm 31B3.10 Redes de Apoio ao Posicionamento 89B3.10.1 Estação de Controle Ativo Essas estações funcionam, dê modo permanente e contínuo, como um ponto de coordenadas conhecidas para serem utilizadas no processa- mento diferencial, possibilitando aos usuários que possuam apenas um receptor, desenvolver suas atividades de posicionamento dentro da região atendida, adquirindo posteriormente o arquivo coletado pela ECA na esta- ção mais próxima do seu local de interesse. 132BU3.10.1.1 Rede Brasileira de Monitoramento Contínuo (RBMC) O IBGE, dentro de suas atribuições de gerenciamento do SGB im- plantou uma rede de estações GPS, com coordenadas de precisão geodé- sica, melhor do que 1:100.000 (Figura 3.29).
- 110. Curso de CartografiaBásica, GPS e ArcGIS 110 As estações, com raio de ação de 500 km, equipadas com recepto- res de dupla freqüência, funcionam de forma permanente coletando e arma- zenando dados dos satélites. Os arquivos de dados podem ser obtidos pela INTERNET, sendo que o caminho para acesso inicia no endereço eletrônico Hwww.ibge.gov.brH, após procura-se Geociências e depois Geodésia e depois RBMC - Rede Brasileira de Monitoramento Contínuo. São fornecidos dois tipos de arquivos. Um com as informações da estação solicitada tais como coordenadas geodésicas e altura da antena cujo nome é XXXX.PDF e tem aproximadamente 6Kb, sendo XXXX o códi- go da estação e outro arquivo que contém as informações para cada dia, identificados como XXXXDDD1.ZIP (aproximadamente 1,6 Mb) e DDD signi- fica o dia Juliano do ano e 1 significando arquivo único (24 horas). Figura 3.29. Rede RBMC. (http://www.ibge.gov.br, 30/05/2009) Cada arquivo compactado contém 2 arquivos no formato RINEX: o arquivo de observações (XXXXDDDD.AAO) e o arquivo de navegação (XXXXDDDD.AAN). Por exemplo, o arquivo de informações da estação de Santa Maria - RS é SMARSAD.PDF e os dados serão encontrados dentro de um arqui- vo, baixado (download) para o computador do usuário de nome SMAR0891.ZIP após a digitação da data desejada. Os arquivos a serem
- 111. Sistema de PosicionamentoGlobal GPS 111 extraídos terão o nome SMAR0891.09o e SMAR0891.09n, que correspon- dem aos arquivos RINEX dos dados de observação no dia 30 de março de 2009, gravados a uma taxa de 15 segundos e o arquivo dos dados de na- vegação correspondente, ver o exemplo do Quadro 09. Quadro 09: Arquivo de observação - Bases da RBMC – IBGE. 133BU3.10.1.2 Rede INCRA de Bases Comunitárias do GNSS - (RI- BaC) A Rede INCRA de Bases Comunitárias do GNSS - RIBaC é um conjunto de estações ativas de referência do GNSS, implantadas em diver- sos pontos do território brasileiro e tem o propósito auxiliar a execução dos serviços de georreferenciamento, fornecendo correções relativa e diferencial das observações coletadas pelos receptores de sinais do GNSS, em qual- quer dia, a qualquer hora, permitindo que correções pós-processadas sejam efetuadas, por qualquer usuário, sem ter que se deslocar para o ponto de referência escolhido (Figura 3.30). Projetada inicialmente para funcionar com 80 estações, 45 já insta- ladas, das quais 32 se encontram em operação plena, homologadas pelo IBGE, órgão gestor do Sistema Geodésico Brasileiro. Ao final da instalação
- 112. Curso de CartografiaBásica, GPS e ArcGIS 112 de todas as 80 estações, a distância média entre as mesmas será de 250 km. A RIBaC é constituída por receptores próprios do INCRA, de dupla freqüência (L1/L2), que acessam observações do GPS (15 estações), inclu- indo as observáveis L2C e L5 e do GLONASS também (65 estações).As observáveis do GPS/GLONASS são acumuladas discretamente (a cada segundo) por cada uma das estações de referência e são publicadas a cada hora plena, pelo servidor da RIBaC, com taxa de gravação de 5 segundos. Cada arquivo publicado, após a compactação (.zip), ocupa, em média, um espaço de 260 kb e são disponibilizados no formato RINEX. Figura 3.30. Rede RIBaC. (http://ribac.incra.gov.br/ribac , 30/05/2009) Os arquivos de dados podem ser obtidos pela INTERNET, no en- dereço eletrônico Hhttp://ribac.incra.gov.br/ribacH, sendo que, os dados das estações de referência da RIBaC, são armazenados com uma taxa de gra- vação de 5 segundos, com a seguinte nomenclatura dos arquivos:
- 113. Sistema de PosicionamentoGlobal GPS 113 AAMMDDHH.ZIP, onde AA são os últimos algarismos do ano cor- rente; MM é o mês corrente; DD é o dia corrente e HH é a hora Greenwich em que o arquivo foi gerado. Neste arquivo, encontram-se três outros arquivos: o arquivo de da- dos de observação, com o nome AAMMDDHH.AAo e os arquivos dos dados de navegação com os nomes de AAMMDDHH.AAn e AAMMDDHH.AAg, respectivamente para os sistemas GPS e GLONASS. Lembrando que cada arquivo corresponde a uma hora de observação e portanto deverão existir 24 arquivos para cada dia de coleta de dados dos satélites. Exemplo: 09033113.zip é um arquivo contendo uma hora de obser- vações, iniciado às 13 horas (horário de Greenwich) do dia 31 de março do ano 2009. O Quadro 10 abaixo traz um exemplo da configuração do arquivo de observação feito pela RIBaC. Quadro 10: Arquivo de observação - Bases da RIBaC – INCRA. 134BU3.10.1.3 Rede Faróis da Marinha A rede é composta de 13 estações estão distribuídas ao longo do litoral brasileiro, que transmitem sinais continuamente com correções para
- 114. Curso de CartografiaBásica, GPS e ArcGIS 114 DGPS, no formato RTMC-SC104 (Radio Technical for Marine Services Communications Special Commitee 104). O alcance é de 1000 km no mar e de 300 km no continente, dependendo da topografia. A transmissão dos sinais ocorre na freqüência de transmissão na faixa exclusiva de 285-315 kHz, sendo gratuito e no caso do GPS, exige receptor específico de sinais RTMC (Figura 3.31). São dados utilizados para o posicionamento diferencial em tempo real com a utilização do código C/A. Figura 3.31. Faróis da marinha. (Robaina, 2006) 135BU3.10.1.4 Redes de Estações Ativas Particulares São pontos distribuídos pelo território nacional cujo gerenciamento é realizado por firmas particulares para darem suporte aos seus clientes, servindo como estações de referência ou estações base rastreando os satélites GPS durante 24 horas e fornecendo os arquivos através do acesso pela INTERNET aos clientes autorizados. Um exemplo é rede da Santiago & Cintra composta de 25 estações de referência, com raio de ação de 300 km, que poderão servir de suporte aos levantamentos para atender a lei de Registro de Imóveis e que segundo a empresa terão seus pontos homologados pelo IBGE para fazerem parte das Estações de Controle Ativo do Sistema Geodésico Brasileiro.
- 115. Sistema de PosicionamentoGlobal GPS 115 90B3.10.2 Estação de Controle Passivo Essas estações funcionam de maneira similar às redes clássicas ou convencionais (marco ou RN), como um ponto de coordenadas conheci- das para serem utilizadas no processamento diferencial ou relativo, mas existe a necessidade de ocupar a estação de referência com um receptor para coletar e armazenar os sinais dos satélites. Até dezembro de 2006 tinham sido estabelecidas 13 redes GPS estaduais (abrangendo 18 estados): São Paulo, Paraná, Minas Gerais, Mato Grosso, Mato Grosso do Sul, Santa Catarina, Rio de Janeiro, Rio Grande do Sul, Bahia, Ceará, Espírito Santo, Acre e a rede Nordeste. A rede Nordeste foi um caso a parte, pois foi estabelecida em uma única campanha de medi- ção contemplando os estados de Alagoas, Sergipe, Pernambuco, Paraíba e Rio Grande do Norte. A localização de cada marco é previamente escolhida juntamente com representantes de instituições federais, estaduais e municipais de for- ma a zelar pela integridade física do marco, isto é, evitar abalos que possam interferir nas coordenadas do mesmo ou até mesmo a sua destruição. A implantação de uma rede geodésica estadual vem a colaborar na elaboração dos seguintes produtos e informações: - Confecção de mapas e cartas; - Referência para obras de engenharia tais como: construção e pa- vimentação de rodovias e estradas, construção de pontes, viadutos e túneis; - Demarcação de unidades estaduais, unidades municipais, áreas indígenas, áreas de proteção ambiental; - Regulamentação fundiária; - Transmissão de energia; - Abastecimento de água, etc. 136BU3.10.2.1 Rede Estadual de Pontos GPS - Rio Grande do Sul A rede de pontos GPS no Rio Grande do Sul deverá ser composta de 45 (quarenta e cinco) estações, recobrirá todo o território estadual e que servirá de referência tanto para a topografia clássica como para os recepto- res de sinais GPS (Figura 3.32).
- 116. Curso de CartografiaBásica, GPS e ArcGIS 116 Figura 3.32. Rede de marcos passivos no Rio Grande do Sul. (Robaina, 2006) As estações distam entre si aproximadamente 70 km. Fazem parte desta rede as estações de Porto Alegre e de Santa Maria, que integram a Rede Brasileira de Monitoramento contínuo do sistema - RBMC. A escolha dos locais para a implantação das estações levou em conta aspectos sócio- econômicos e a configuração geométrica da rede. Cada vértice passivo da rede é constituído de um marco de precisão e de um marco de azimute (Figura 3.33) com as informações do mesmo descritas em uma monografia, Quadro 11. Figura 3.33. Marco de Precisão, ou de centragem forçada (à esquerda) e de azimute. (http://www.ibge.gov.br, 30/05/2009)
- 117. Sistema de PosicionamentoGlobal GPS 117 Quadro 11: Exemplo de monografia do ponto.
- 119. 4B4 AULAS PRÁTICASDE GPS∗ 32B4.1 Modelos de Receptores GPS de navegação São popularmente chamados de receptores de navegação possu- em 12 canais, recebem a freqüência L1, mas não possuem estrutura para armazená-la. Desde modo, oferecem posicionamento somente pela solução de código em tempo real e de modo absoluto com uma precisão de < 15 metros RMSm 95% (segundo o fabricante). Também podem oferecer uma solução de código pelo método diferencial (precisão de 3 a 5 metros 95%), necessitando para isto de acessórios complementares. Serão abordados os receptores GPS da marca Garmin modelos eTrex Legend e eTrex Vista, que possuem as seguintes características. UModelo eTrex Legend: • Armazenagem de 500 Waypoints com nome e símbolo gráfico. • Um Registro de Trilha automático com capacidade de armaze- namento para 10 trilhas com 250 pontos cada. • Capacidade de processar rotas, com armazenamento para 20 Rotas com 50 Waypoints cada. • Um Computador de Navegação que fornece uma variedade de dados de navegação tais como velocidade, ETA, ETE, rumo, odômetro, etc. • Uma Função de Localização para encontrar Waypoints, Cida- des, Saídas de Rodovias Interestaduais, Pontos de Interesse, Endereça- mento de Ruas e Interseções. • 8 MB de armazenamento de dados cartográficos detalhados. UModelo eTrex Vista: Apresenta as cinco primeiras características do modelo anterior mais as funções listadas abaixo: • Um Computador de Elevação para fornecer o valor total de su- bida/ descida, a média de subida/descida, a subida/descida máxima, a ten- dência de pressão por 12 horas, e a elevação máxima/mínima. • 24 MB de armazenamento de dados cartográficos detalhados. • Capacidade de usar o Sistema de Correção Diferencial de Área Ampla (WAAS). ∗ As figuras apresentadas neste capítulo foram obtidas pelos autores, a partir da captura dos displays de um receptor Garmin modelo Etrex Vista pelo software G7TOWin. Além disso, também foram capturadas as telas dos softwares TrackMaker e Google Earth.
- 120. Curso de CartografiaBásica, GPS e ArcGIS 120 33B4.2 Manual Garmin eTrex Vista∗ 91B4.2.1 Introdução: página dos satélites Uma vez que o eTrex Vista apoia-se nos sinais de satélite para for- necer a você orientação náutica, a visão do céu acima da unidade determi- nará quão rapidamente você atingirá o estado adequado à navegação. Os sinais GPS não se propagam através de rochas, edifícios, pessoas, metais ou cobertura espessa de árvores. Assim, mantenha a unidade com visão clara do céu para melhores resultados. A Página dos Satélites (Figura 4.1) fornece a situação do acompa- nhamento dos sinais de satélite e diz a você quando a unidade está pronta para navegação. Pelo menos três sinais de satélite são necessários para achar sua localização. O gráfico do Céu representa uma vista do céu dire- tamente acima de sua localização atual mostrando os satélites e seus nú- meros. O aro externo representa o horizonte à sua volta e o círculo interno, uma posição no céu a um ângulo de 45° a partir de sua localização. Uma barra de intensidade de sinal para cada satélite é mostrada logo abaixo. Os satélites e seus sinais aparecem como imagens em contorno até que um sinal seja recebido e, então, eles aparecem escurecidos. Quanto mais forte for o sinal, maior a barra correspondente. Se a unidade não pode inicialmente (quando ligada pela primeira vez) determinar sua localização, ela mostrará uma mensagem “Aguarde rastreio de satélites” com quatro opções. Cada uma oferece uma explicação breve quando selecionada, para orientar sua decisão. Quando em casa ou onde uma clara visão do céu está obstruída, ou você quer poupar a energia das pilhas, selecione a opção ‘Use com GPS desligado’ (Figura 4.2), que faz parte do Menu de opções da Página dos Satélites (Satellite Page Option Menu). Você pode inserir dados, criar rotas, etc., mas não pode navegar neste modo. Você pode orientar a visão do céu selecionando a opção ‘Track Up’ (sua direção de viagem) ou ‘North Up’, direcionando o gráfico do céu para o Norte. Você pode inserir manualmente uma nova elevação, mais correta, caso seja conhecida, para aumentar a eficácia da posição. Se você moveu-se mais do que 600 milhas desde quando usou a unidade pela últi- ma vez, pode precisar usar a opção ‘New Location’ que ajuda a unidade a se localizar e apressa a obtenção da posição. ∗ As telas do Garmin modelo Etrex Vista são iguais às telas do modelo Etrex Legend com exce- ção do item 4.2.7 (página do altímetro), que somente o modelo Vista possui.
- 121. Aulas Práticas deGPS 121 Figura 4.1. Página dos satélites (5 satélites estão sendo acompanhados). Figura 4.2. Opções de menu da página dos satélites. Uma vez que os satélites tenham sido sintonizados, as coordena- das e a elevação de sua localização são mostradas na parte inferior da Página dos Satélites. a) Como selecionar a opção ‘Use com GPS desligado’: 1. Use o CLICK STICK para selecionar o botão Menu de Opções no alto da página e então pressione-o para acionar o Menu de Opções (Figura 4.2). 2. Use o CLICK STICK para selecionar a opção ‘Use com GPS desligado’ então pres- sione-o para ativar esta opção. 3. Observe que o bloco de título da Página dos Satélites agora especifica “GPS Desligado” (Figura 4.3). 4. O eTrex Vista agora parará de a- companhar satélites e não deve ser usado para navegação. Sempre que a unidade for religada ela retorna à operação GPS normal. Figura 4.3. Mensagem GPS desligado. b) Como selecionar ‘Track Up’ ou ‘North Up’: 1. Siga os procedimentos para acionar o Menu de Opções.
- 122. Curso de CartografiaBásica, GPS e ArcGIS 122 2. Selecione opção ‘Track Up’ ou a ‘North Up’ (dependendo da op- ção que está no momento em uso), e pressione o CLICK STICK para ativar. c) Como inserir uma nova elevação: 1. Use o CLICK STICK para acionar o Menu de Opções. 2. Selecione ‘Nova Elevação’ e então pressione o CLICK STICK. Observe o primeiro dígito selecionado no campo de elevação e a tecla nu- mérica na parte inferior da Página dos Satélites. 3. Entre com a elevação desejada usando o CLICK STICK para se- lecionar os números adequados e então pressione-o. Selecione ‘OK’ e pres- sione para completar a entrada de dados. d) Como inserir uma nova localização: 1. Siga os procedimentos para acionar o Menu de Opções. 2. Selecione ‘Nova Localização’ e pressione o CLICK STICK para mostrar as alternativas ‘Auto’ ou ‘Use o Mapa’. 3. Se você escolher ‘Auto’ o eTrex Vista determinará sua nova lo- calização automaticamente. 4. Se você escolher ‘Use o Mapa’ uma página de mapa aparecerá com instruções dizendo “Point to your approximate location and press Enter” (Aponte para sua localização aproximada e pressione ENTER). Use o CLICK STICK para mover o Ponteiro do Mapa até sua localização no mapa e pressione-o. 92B4.2.2 Métodos de Navegação Métodos de Navegação usando o eTrex Vista Existem quatro métodos de navegação quando se utiliza o eTrex Vista e cada um deles é mostrado graficamente na Página do Mapa. Goto – Um caminho direto a uma loca- lização no mapa, (waypoint, cidade, endereço, etc.) (Figura 4.4). Track – Um caminho de uma viagem anterior que ficou armazenado no eTrex Vista. Um Track permite a você repetir um caminho ou retornar ao seu ponto de partida pelo mesmo caminho, usando a função TrackBack da Figura 4.4. Goto.
- 123. Aulas Práticas deGPS 123 GARMIN. Route – Um caminho para um destino consistindo de pontos notáveis ao longo do mesmo (waypoints, cidades, saídas de rodovi- as, pontos de interesse, pontos de interseções, etc.) (Figura 4.5). Viagem sem utilizar Goto, Track ou Route – Esta circunstância é melhor descrita como viagem sem introduzir um destino no eTrex Vista. A Página do Mapa mostra seu movimento em tempo real, à medida que você viaja com a unidade ligada e recebendo satéli- tes. Figura 4.5. Route. A Navegação ativa é auxiliada por três das cinco Páginas Princi- pais: A Página do Mapa mostra a você, graficamente, detalhes do mapa, sua localização atual, sua elevação, marca sua rota para o destino com uma linha de rota, e deixa uma trilha (Registro de Trilha) dos lugares por onde passou. A Página de Navegação diz a você qual a direção seguir e a dire- ção que você está viajando. A Página do Computador de Navegação registra e mostra dados da viagem, como, por exemplo, sua velocidade, a distância que você viajou, ou a distância que vai viajar e a hora do dia ou o tempo que falta para che- gar a um destino, além de outras informações. 93B4.2.3 Página do Mapa A Página do Mapa (Figura 4.6) mostra sua posição atual e a dire- ção de movimentação através de um ‘Ícone de Posição’ triangular, no centro do mapa. À medida que você viaja, o equipamento deixa uma “trilha” (Regis- tro de Trilha) desenhado no mapa, de onde você esteve. A tela também mostra a escala do mapa e detalhes geográficos tais como lagos, rios, es- tradas, e cidades. Use os botões ZOOM IN e OUT para mudar a escala do mapa a fim de mostrar mais áreas do mapa com menos detalhes ou menos áreas do mapa com mais detalhes. Pressione e segure o ZOOM para mudar rapi- damente a escala do mapa.
- 124. Curso de CartografiaBásica, GPS e ArcGIS 124 Em muitas circunstâncias o mapa mos- trará um ‘Círculo de Incerteza’ circundando o ‘Ícone de Posição’. O eTrex Vista usa tanto as resoluções do mapa quanto a exatidão GPS ao definir sua localização para um ponto dentro do círculo. Quanto menor o círculo, mais exata a sua localização. Para informações mais exatas quanto à localização, refira-se à Página dos Satélites. Quando estiver usando a função ‘Pan Map’, uma pequena seta (Ponteiro do Mapa) pode ser movimentada pela página para sele- cionar e identificar itens do mapa ou para rolar o mapa para áreas de visão que não aparecem na tela de visualização. Figura 4.6. Página do Mapa. Um Campo de Status no alto da página fornece o acompanhamen- to dos satélites e informação sobre a exatidão de sua localização. Dois campos de dados na parte inferior da página podem ser pro- gramados para fornecer uma variedade de informações de viagem e nave- gação. Feições cartográficas mais detalhadas bem como informações so- bre essas feições podem ser baixadas para a unidade, a partir de um CD- ROM MapSource GARMIN. Quando estiver usando dados do MapSource, a palavra ‘mapsource’ aparecerá abaixo da escala do mapa toda vez que você usar o zoom para ver seus detalhes. O Menu de Opções da Página do Mapa permite que você mude a disposição das características da página, pare a navegação ativa, acione a visão panorâmica do mapa, e personalize o mapa propriamente dito para mostrar características que atendam às suas preferências pessoais. 137BU4.2.3.1 Opções da Página do Mapa As opções da Página do Mapa (Figura 4.7) permitem uma varieda- de de características de operação e personalizam características para o seu eTrex Vista. Nem todas as opções da Página do Mapa estão disponíveis ao mesmo tempo. Muitas são substituídas por uma opção oposta quando são
- 125. Aulas Práticas deGPS 125 selecionadas, tais como Hide Data Fields/Show Data Fields. As opções da Página do Mapa são: Percorrer Mapa – Permite que você movimente a Seta panorâmica (Ponteiro do Mapa) pelo mapa. Parar Navegação – Interrompe a na- vegação para um destino. Esconda Estado de Navegação – Remove a janela do status da navegação para ampliar a área do mapa ou insere a referida janela. Esconda Campos de Dados – Remo- ve ou insere dois campos de dados programá- veis na parte inferior da página e amplia ou reduz a área do mapa. Mapa de definições – Mostra as Pá- ginas de Configuração do Mapa, as quais per- mitem que você adapte seu mapa às suas ne- cessidades, tais como mudar o tamanho do texto, a orientação do mapa, e o seu detalha- mento. Figura 4.7. Opções da página do mapa. Repor Dados iniciais – Retorna a Página do Mapa aos ajustes o- riginais de fábrica (defaults). 138BU4.2.3.2 Instruções Passo a Passo a) Para selecionar uma opção da página do mapa: 1. Selecione o Menu Option no botão no alto da tela e então pres- sione o CLICK STICK para abrir o menu. 2. Selecione a opção desejada no menu e então pressione o CLICK STICK para ativar a opção. 3. Para fechar sem fazer uma seleção, mova o CLICK STICK para a direita.
- 126. Curso de CartografiaBásica, GPS e ArcGIS 126 94B4.2.4 Página de Navegação A Página de Navegação fornece orien- tação ativa com uma bússola giratória que mos- tra seu rumo em relação ao solo (trilha) enquan- to você está se movimentando, e uma seta de direção para indicar a direção atual até o seu destino (bearing) relativa ao seu caminho pelo solo (Figura 4.8). A Bússola e o Indicador de Rumo fun- cionam independentemente, indicando a dire- ção da sua movimentação e a direção até o seu destino. Por exemplo: se a seta está apontando direto para o alto, você está indo diretamente para seu destino. Se ela aponta para qualquer direção que não seja para cima, volte-se na direção da seta até que ela aponte para cima e, então, continue naquela direção. Figura 4.8. Página de Navegação. Se você, em vez disso, está usando a opção ‘Course Pointer’ e se afasta da linha de viagem do seu destino (Course Deviation Indicator – CDI), a seta dá a indicação gráfica de afastamento (para a direita ou para a es- querda) e expõe a distância de afastamento do rumo. A bússola somente é exata quando você está se movendo. A Página de Navegação também expõe um campo ‘Waypoint’ aci- ma da Bússola ou da Estrada com o nome do próximo waypoint na sua rota, ou de seu destino final. As coordenadas geográficas para aquele item apa- recem logo abaixo do nome. 139BU4.2.4.1 Opções da página de navegação Um botão na tela, no alto da página, aciona o Menu de Opções pa- ra esta página. As opções incluem: ‘Parar Navegação’, ‘Ponteiro de Rumo, ‘Números grandes, e ‘Repor dados iniciais. ‘Números Grandes’ converte informações nos campos de dados para mostrar um formato de texto grande enquanto reduz o tamanho da Bússola (Figura 4.9). Na parte inferior da página estão dois campos de dados que são programáveis pelo usuário com diferentes opções de dados (Figura 4.10).
- 127. Aulas Práticas deGPS 127 Figura 4.9. Menu de opções da página de navegação. Figura 4.10. Opções de dados da página de navegação. 140BU4.2.4.2 Instruções passo a passo a) Usando opções para configurar a Página de Navegação: 1. Com a Navigation Page ativa, use o CLICK STICK para selecio- nar o botão do Menu de Opções no alto da página. Pressione esse botão para abrir o menu. 2. Observe o Options Menu: Se você está navegando nesse mo- mento em um Goto, Trajeto, ou Rota, a opção ‘Parar Navegação’ estará ativa, de outra maneira ela estará “acinzentada”. A opção seguinte da lista será ‘Ponteiro de Azimute’, o ponteiro que é mostrado na bússola. A próxi- ma opção da lista será ‘Números Grandes’ que expõe informação em dois campos de dados com números grandes, acima e abaixo da bússola en- quanto mostra a bússola em uma escala menor. A última opção da lista é ‘Repôr Dados Iniciais’. 3. Use o CLICK STICK para destacar sua seleção e então pressio- ne-o para ativar. b) Para mudar os campos de dados: 1. Use o CLICK STICK para destacar o campo de dados desejado e então pressione-o para expor a lista de opções. 2. Selecione a opção desejada da lista e pressione o CLICK STICK.
- 128. Curso de CartografiaBásica, GPS e ArcGIS 128 3. Você pode abrir novamente os campos de dados a qualquer momento para mudar o tipo de dados visualizados enquanto estiver nave- gando. 95B4.2.5 Página do Computador de Navegação O Computador de Navegação fornece uma variedade de campos e dados com leituras atualizadas à medida que você viaja. Oito campos mos- tram informações de navegação e são programáveis pelo usuário. As op- ções iniciais para esses campos são mostradas na ilustração à direita. 141BU4.2.5.1 Opções da página do computador de navegação O Menu Opções para a página fornece as seguintes opções: Rede- finindo, Números Grandes, e Repor dados iniciais. 142BU4.2.5.2 Instruções passo a passo a) Para programar um campo de da- dos: 1. Use o CLICK STICK para selecionar o campo de dados desejado e então pressione- o para abrir o menu de opções daquele campo. 2. Use o CLICK STICK para mover o menu para cima ou para baixo, a fim de sele- cionar a opção de dados desejada. 3. Pressione o CLICK STICK para se- lecionar a opção e colocá-la no campo de da- dos (Figura 4.11). b) Para acessar a página Menu Op- ções: 1. Use o CLICK STICK para selecionar o botão Menu Opções na tela e pressione-o para acionar o menu de opções. Figura 4.11. Computa- dor de navegação. 2. Selecione a opção desejada e então pressione o CLICK STICK para ativar.
- 129. Aulas Práticas deGPS 129 3. Para ativar opções individuais de ‘Redefinindo’, selecione o item da lista e então pressione o CLICK STICK para colocar ou remover a marca de seleção. 96B4.2.6 Página do Menu Principal O Menu Principal permite acessar as páginas de características adicionais do eTrex Vista. As páginas relacionadas abaixo permitem melhorar a operação do eTrex Vista. Pressione o botão PAGE repetidamen- te para chegar ao Menu Principal... Ou selecio- ne-o a partir da lista de páginas no alto de cada página principal (Figura 4.12). Marcar um ponto – Permite que se marque e armazene como ponto a sua localiza- ção atual ou a posição da seta de localização do mapa. Procura – Permite que você localize, execute Goto, ou use como parte de uma Rota: Pontos, Localizações Favoritas, Cidades, Saí- das Interestaduais, Pontos de Interesse, Ende- reços, e Interseções. Rota – Permite que você crie e arma- zene rotas para serem usadas repetidas vezes. Trajetos – Fornece acesso ao Registro de Trilha e às trilhas memorizadas. Figura 4.12. Menu prin- cipal com ícones de funções e janela de status da alimentação, data/hora e iluminação da tela. Definições – Permite adaptação de itens tais como formato do re- lógio, unidade de medida, tempo de duração da iluminação da tela e ajuste de contraste, configurações de interfaces, seleção de direções e informa- ções de software do sistema. Acessórios – Permite acessar dados do Sol e da Lua, um Calen- dário, e dados sobre Caça e Pesca. Informações acerca do status da iluminação da tela, hora e data, e energia das pilhas são mostrados na janela, na parte inferior da Página do Menu Principal. O ícone da pilha mostrará a quantidade aproximada de reserva de energia disponível. Quando a unidade tem energia fornecida por um adap-
- 130. Curso de CartografiaBásica, GPS e ArcGIS 130 tador de acendedor de cigarro, um ícone de tomada de energia substituirá o ícone da pilha. A data e a hora estão expostas no centro da janela e quando a iluminação de fundo está ativa, a lâmpada à direita aparecerá iluminada. 143BU4.2.6.1 Página Marcar Ponto A Página marcar ponto (Figura 4.13) permite que você marque e registre sua locali- zação atual como um ponto, e mostra uma imagem (homem com uma bandeira) com o número designado para aquele ponto e o seu símbolo. a) Para marcar sua localização atual como um waypoint: 1. Pressione e mantenha pressionado o CLICK STICK até que a Página Marcar Ponto apareça. Você pode também acessar esta pá- gina selecionando o Ícone Marca na Página do Menu Principal e, então, pressionando o CLICK STICK. Automaticamente será atribuído (ao ponto) um número com 3 dígitos. 2. Para mudar o nome do ponto, use o CLICK STICK para selecionar o campo corres- pondente. 3. Para atribuir um símbolo identifican- do um ponto, use o CLICK STICK para selecio- nar o bloco de símbolo logo acima do nome do ponto (Figura 4.14). 4. Para salvar o ponto, selecione ‘OK’ e pressione o CLICK STICK. 5. Se você não quiser salvá-lo como um novo ponto, basta apertar o botão PAGE antes de pressionar qualquer outro botão, para poder cancelá-lo. b) Para criar um ponto usando a se- ta panorâmica do mapa: 1. Com a característica Pan Map ativa, mova a seta panorâmica (Ponteiro do Mapa) Figura 4.13. Página Marcar Ponto. Figura 4.14. Lista de símbolos cartográficos.
- 131. Aulas Práticas deGPS 131 para o item do mapa que você quer e selecio- ne-o. 2. Pressione e solte o CLICK STICK para mostrar a página de informação do item. 3. Com a Página de Informação expos- ta, selecione o botão de opões do menu no alto da página e então pressione o CLICK STICK para abrir o menu. 4. Selecione a opção ‘Save como pon- to’ e pressione o CLICK STICK para salvar o item do mapa como um ponto. c) Para criar um ponto usando a se- ta panorâmica quando o item do mapa não está selecionado: Com a função Pan Map ativa, mova a seta panorâmica (Ponteiro do Mapa) sobre o mapa até a localização que você quer marcar e, então, pressione o CLICK STICK, soltando-o em seguida (Figura 4.15). A Página Marcar Ponto aparecerá, au- tomaticamente, designando um número para o ponto. Esteja certo de que pressionou e em seguida soltou o CLICK STICK para esta ope- ração. Ao pressionar e manter pressionada a tecla será marcado um ponto para sua localiza- ção atual. d) Para criar um ponto inserindo manualmente suas coordenadas (lat/lon): 1. Pressione e mantenha o CLICK STICK pressionado para acessar a Página Marcar Ponto (Figura 4.16). 2. Selecione o Campo de Localização na Página Marcar Ponto e introduza as novas coordenadas usando o teclado numérico. Sele- cione e pressione ‘OK’ quando tiver terminado. 3. Você também pode mudar o nome e/ou o símbolo do ponto. Figura 4.15. Marcando um ponto no mapa sem selecionar um item do mapa. Figura 4.16. Criando um ponto pela introdução manual de suas coor- denadas.
- 132. Curso de CartografiaBásica, GPS e ArcGIS 132 e) Para mover um waypoint arrastando-o no mapa: 1. Use o Menu Procura para expor a Página Ponto para o ponto que você quer mover. Refira-se à seção intitulada “Usando o Menu Procu- ra”. 2. Selecione e pressione o botão ‘Mapa’, na tela, para expor o ma- pa para o ponto. 3. Com o ponto selecionado pela seta panorâmica, pressione e sol- te o CLICK STICK. Aparece a palavra ‘Mova’ abaixo da seta. 4. Use a seta panorâmica para arrastar o ponto até a nova localiza- ção e então pressione o CLICK STICK para coloca-lo aí. 5. Pressione o botão PAGE antes de pressionar o CLICK STICK para cancelar a movimentação do ponto e retornar às Páginas Principais. 144BU4.2.6.2 Menu de Procura O Menu Procura (Figura 4.17) permite que você ache localizações armazenadas (pon- tos) e itens do mapa (cidades, saídas, etc.). Eles podem ser encontrados pelo nome ou por aqueles mais próximos da sua localização atual (Ícone de Posição). Se você estiver usando dados do MapSource MetroGuide, a lista locali- zações será aumentada para incluir categorias como Pontos de Interesse, Endereços de Rua e Interseções. Pressione e solte o botão Procura pa- ra acessar o Menu Procura. O Menu Procura permite que você lo- calize e viaje para: Pontos – Localizações marcadas e salvas no mapa, usadas como um destino, ou um ponto no caminho para um destino. Referir- se à página 89 para marcar ou criar um ponto. Favoritos – Uma lista de pontos fami- liares e usados muitas vezes. Cidades – Uma lista de cidades no mapa básico. Saídas – Uma lista de todas as Saídas Figura 4.17. Página de procura usando sua localização atual como ponto de referência. Figura 4.18. Opções de procura de pontos.
- 133. Aulas Práticas deGPS 133 na Rodovia Interestadual mais próxima, categorizada como “Todos os Ti- pos”, “Serviços”, “Áreas de Descanso”, “Outras”, tais como “estações de pesagem”, etc. Pontos de interesse – Uma lista de restaurantes, museus, hospi- tais, etc. Endereços – Uma página com campos de entrada de dados para número de endereço, nome de rua, cidade e código postal, usados para definir um endereço. Cruzamentos – Uma página com campos de entrada de dados pa- ra duas ruas, uma cidade, códigos postais. Usados para definir uma interse- ção. Para algumas categorias, existem dois métodos de listagem (Figura 4.18 acima). A lista “Por nome” contém todos os itens no ban- co de dados do mapa para a categoria selecio- nada, enquanto que a lista “Mais próxima” con- tém somente aqueles itens que estão perto da sua localização atual ou do Ponteiro do Mapa (Figura 4.19). As categorias listadas por qual- quer um destes métodos mostrarão uma sele- ção imediata. Essas páginas estão estruturadas com um conjunto de submenus e páginas informati- vas que guiarão você através do processo de achar localizações. Use-as para construir uma Rota, estabelecer uma linha direta de viagem (Goto), ou quando estiver coletando informa- ções. Figura 4.19. Resultado da procura por cidades mais próximas. 145BU44.2.6.3 Criando e usando uma rota A navegação por rota permite que você crie uma seqüência de pontos intermediários que levam ao seu destino final. O eTrex Vista arma- zena 20 rotas, cada uma com até 50 pontos. Uma rota pode ser criada e modificada a partir da Página de Rotas, e pontos podem ser adicionados a uma rota a partir do Menu Procura. Rotas mais complexas podem ser cria- das usando um PC e programas de mapeamento MapSource e, então,
- 134. Curso de CartografiaBásica, GPS e ArcGIS 134 transferidas para a memória da unidade. Você pode adicionar um ponto ou item do mapa a uma rota existente a qualquer instante (Figura 4.20). a) Para criar uma rota 1. Acesse a página ‘Rotas” do Menu Principal. A página tem um botão ‘Nova’, uma lista de rotas, e o número de rotas não usadas. 2. Use o CLICK STICK para selecionar o botão ‘Nova’ e pressione-o para visualizar a página de configuração de rota. 3. Selecione uma coluna vazia (trace- jada) na lista de rotas e pressione o CLICK STICK para acionar o Menu Procura. 4. Use o Menu Procura para selecionar um ponto de uma das categorias existentes nesse Menu e abra a Página de informação para o ponto, cidade, saída, ponto de interesse, etc. escolhido. Selecione o botão ‘OK’ na tela e pres- sione o CLICK STICK para colocar o ponto seleciona- do na Lista de Rotas. Figura 4.20. Página de rotas com uma lista de rotas e o número de rotas não utilizadas. 5. Para acrescentar mais pontos à rota, repita o processo dos itens 3 e 4. A rota receberá o nome do primeiro e último pontos. Você pode acrescentar pontos ao fim de uma rota existente a qual- quer momento usando o Menu Procura. b) Para acrescentar um item do Menu Procura à rota: 1. Selecione um item do Menu Procura e acione sua Página de in- formação. 2. Abrir a página Menu Opções e selecione a opção ‘Adicianar Ro- ta’ para expor a Lista de Rotas. Destaque e selecione a rota desejada e então pressione o CLICK STICK. Uma mensagem “ponto acrescentado com sucesso” aparecerá. c) Editando uma Rota - Para remover todos os pontos: 1. Selecione o botão da página de opções na tela da Página Rota e pressione o CLICK STICK para acessar o menu de opções (Figura 4.21). 2. Selecione a opção ‘Retire Todos’ e então pressione o CLICK STICK para remover todos os pontos da lista. Aparecerá a pergunta “Você quer realmente remover todos os pontos da rota?”, selecione “Sim”.
- 135. Aulas Práticas deGPS 135 d) Editando uma Rota - Para inverter a rota: 1. Selecione o botão página de opções na tela da Página Rota e pressione o CLICK STICK para acessar o menu de opções. 2. Selecione a opção ‘Rota Inversa’ e então pressione o CLICK STICK para inverter a ordem dos pontos da lista. Para mudar novamente a rota para a sua ordem original, repita este processo. e) Editando uma Rota - Para copiar a rota: 1. Selecione o botão página de opções na tela da Página Rota e pressione o CLICK STICK a fim de acessar o menu de opções. 2. Selecione a opção ‘Copiar Rota’ e Figura 4.21. Menu de opções de rota. então pressione o CLICK STICK para copiar. A rota copiada aparecerá na Página de Rotas e a rota original receberá o mesmo nome, mas seguida do número 1. Você pode então trocar o nome e/ou modificar a rota copiada. f) Editando uma Rota - Para apagar a rota: 1. Selecione o botão página de opções na tela da Página Rota e pressione o CLICK STICK a fim de acessar o menu de opções. 2. Selecione ‘Apagar’ e então pressione o CLICK STICK. Aparece- rá a pergunta “Você quer realmente remover a rota?”, selecione “Sim”. g) Editando uma Rota - Para restaurar as configurações origi- nais de fábrica para a rota: 1. Selecione botão página de opções na tela da Página Rota e pressione o CLICK STICK para acessar o menu de opções. 2. Selecione ‘Repor Dados Iniciais’ e então pressione o CLICK STICK para restaurar as configurações de fábrica. h) Editando uma Rota - Para rever um ponto: 1. Selecione o ponto da Lista pontos da rota e pressione o CLICK STICK para acessar o menu de opções para aquele ponto. 2. Selecione ‘Revisão’ e então pressione o CLICK STICK para a- cionar a Página de informação para o ponto (Figura 4.22). 3. Selecione o botão ‘OK’ na tela e então pressione o CLICK STICK para retornar à Lista de Rotas. i) Editando uma Rota - Inserir um novo ponto na lista da rota:
- 136. Curso de CartografiaBásica, GPS e ArcGIS 136 1. Selecione a linha em que você quer inserir o novo ponto. Pressione o CLICK STICK para aces- sar o menu de opções. 2. Selecione ‘Inserir’, pressione o CLICK STICK para abrir o Menu Procura e selecione um novo ponto, cidade, saída, ponto de interesse, etc. 3. Com o novo ponto selecionado, pressione o CLICK STICK para acionar a Pági- na de informação para o novo ponto e então selecione o botão ‘OK’ na tela para adicioná-lo à rota. j) Editando uma Rota - Para remover um ponto da lista de rota: 1. Selecione o ponto que você quer remover da Lista Pontos da Rota e pressione o Figura 4.22. Menu de opções de um ponto da rota. CLICK STICK para mostrar o menu de opções para o pontos. 2. Selecione ‘Retire’ e pressione o CLICK STICK para remover o pontos da lista. l) Editando uma Rota - Para mudar um ponto da rota: 1. Selecione o ponto que você quer mudar da Lista de Pontos da Rota e pressione o CLICK STICK para abrir o menu de opções para o pon- to. 2. Selecione ‘Alterar’ e pressione o CLICK STICK para abrir o Me- nu Procura ou criar um novo ponto e adicioná-lo à lista pontos. 3. Selecione o novo ponto, acesse sua Página de informação e pressione o botão ‘OK’ na tela para substituir o antigo ponto da rota. 146BU4.2.6.4 Usando Registro de Trilhas ou Trajetos O eTrex Vista desenha uma trilha eletrônica “de miolo de pão” na Página do Mapa, à medida que você se desloca. Esta trilha de “miolo de pão” é o ‘Track Log’ (Registro de Trilha). O Track Log contém informação sobre pontos ao longo de seu caminho, incluindo tempo e posição. O eTrex Vista pode usar esta informação para permitir que você navegue usando a trilha que foi salva (Figura 4.23).
- 137. Aulas Práticas deGPS 137 A característica ‘TracBack’ permite que você retorne ao longo de um caminho viajado sem marcar quaisquer pontos. Quando você está pronto para voltar ao ponto de partida, o eTrex Vista o levará de volta, seguindo o ‘Track Log’ que você deixou atrás. Você pode salvar um total de dez trilhas na memória da unidade. O Track Log começa a ser gravado assim que a unidade obtém uma localização fixa de satélite e a função Track Log está ligada. Se você quer manter gravado um Re- gistro de Trilha específico ou usar a caracterís- tica ‘TracBack’, recomenda-se que você limpe o Registro de Trilha antes de começar a viajar. A porcentagem de memória usada pelo atual re- Figura 4.23. Página de trajetos. gistro de trilha é mostrada em uma janela no alto da página. Depois que o Track Log tiver sido apagado o valor mostrado será zero. Quando a tela mostra 99%, os pontos mais recentes da trilha começarão a sobreporse aos mais antigos. Para evitar perder pontos necessários da trilha, salve o Track Log antes que ele chegue à marca dos 99%. A Página Saved Track mostra a trilha, e ela pode também ser vista na Página Main Map enquanto você navega. A função ‘TracBack’ permite que você percorra sua trilha em am- bas as direções. As trilhas são marcadas com BEGIN e END (Início e Fim). Você pode estabelecer um intervalo de registro de trilha com base em Distância, Horário, ou Automático. Você pode estabelecer a resolução da imagem da trilha para High, Medium, Low e Lowest (Alta, Média, Baixa e Mínima). Você também pode usar o menu de opções para apagar todas as trilhas que foram salvas. 147BU4.2.6.5 Menu de Definições As páginas de configuração permitem que você personalize seu eTrex Legend de acordo com suas preferências pessoais. Você pode esco- lher ajustes de horário, unidades de medida, iluminação da tela e ajustes de contraste, medida de rumo, opções de interface e modo de operação (Figu- ra 4.24).
- 138. Curso de CartografiaBásica, GPS e ArcGIS 138 Selecionando os ícones do Menu de Definições e, em seguida, pressionando o CLICK STICK, você pode abrir a página de configuração para cada um dos itens do menu. 157B4.2.6.5.1 Página do Horário Você pode estabelecer o horário cor- respondente à sua localização ou para uma localização projetada em qualquer lugar do mundo (Figura 4.25). Formato de hora – Permite que você escolha o horário de 12 ou 24 horas. Quando você seleciona o horário de 12 horas, o relógio será como um relógio padrão com ciclos de 12 horas AM e PM. A opção de 24 horas define o relógio com um ciclo de 24 horas (Horário Mili- tar). Fuso horário – Pode ser estabelecido um dos oito Fusos Horários Norte Americano, ou 24 Fusos Horários Internacionais (a região geográfica ou cidade mais próxima). Quando seleciona ‘Outro’ você pode inserir a diferença horária em relação ao Tempo Universal Coor- denado (UTC Time Offset) para qualquer outro fuso horário. Horário de verão – (Horário de Verão) pode ser acionado (Sim), desligado (Não) ou ficar no modo automático (Auto). a) Passos para definir o horário: 1. Use o botão PAGE para acessar o Menu Principal. 2. Use o CLICK STICK para selecionar o Ícone de Configuração e então pressione-o para abrir o Menu de Definições. 3. Use o CLICK STICK para selecionar o ícone Hora e então pressione-o para mostrar a Página de Hora. 4. Use o CLICK STICK para selecionar Figura 4.24. Página de definições. Figura 4.25. Página de configuração da hora.
- 139. Aulas Práticas deGPS 139 o campo ‘Fuso Horário’ e então pressione-o para mostrar a lista de opções de fuso horário. 5. Selecione o fuso horário da lista de 8 fusos horários Norte Ame- ricanos ou os 24 fusos horários internacionais (definidas pela cidade mais próxima ou geograficamente) e, então, pressione o CLICK STICK. Observe o horário correto que aparece na parte inferior da página. 158B4.2.6.5.2 Página de Unidades As opções de configuração são as seguintes (Figura 4.26): Formato da Posição – Permite que você escolha diferentes sistemas de coordena- das. O formato de posição inicial ‘hddd°mm.mmm’ mostra a latitude e longitude em graus e minutos é habitualmente o mais usado. Datum de Mapa – Oferece uma sele- ção de praticamente todos os datums comu- mente usados. Todo mapa está baseado em um datum (um modelo de referência da forma da terra) que está usualmente listado no bloco de título do mapa. Se você está comparando as coordenadas GPS com um mapa impresso, ou outra referência, o datum do mapa neste campo precisa coincidir com o datum horizontal usado para gerar o mapa ou a referência em questão. Figura 4.26. Página das Unidades. O datum inicial é o WGS 84 (World Geodetic Survey 1984) e só deveria ser mudado quando se estiver usando mapas ou cartas especificando um da- tum diferente. Se um mapa não especifica um datum, use a lista de opções para achar datums aplicáveis à região do mapa, selecionando aquele que fornece o melhor posicionamento em um ponto conhecido. Você pode tam- bém escolher o datum ‘User’ para sistemas de coordenadas personalizados. Distância/Velocidade – Você pode escolher uma de três unidades de medida para mostrar sua taxa de deslocamento. Elevação/Velocidade vertical – Você pode escolher uma de duas unidades de medida para registrar sua elevação e razão de subida. a) Para selecionar opções da Página de Unidades
- 140. Curso de CartografiaBásica, GPS e ArcGIS 140 1. Para todos os campos nesta página, selecione o campo e então pressione o CLICK STICK para abrir o menu de opções para o mesmo. 2. Selecione a opção desejada no menu e então pressione o CLICK STICK para colocá-la no campo. 159B4.2.6.5.3 Página de Acessórios Existem três páginas de acessórios (funções que melhoram a operação da unidade, mas não são essenciais): a posição do sol e da lua relativa à uma localização, um calendário mensal, e um registro das melhores ocasiões para caça e pesca (Figura 4.27). Selecione o ícone apropriado e então pressione o CLICK STICK para abrir a página desejada. O Sol e a Lua Esta característica fornece a você um gráfico das posições do sol e da lua para uma determinada data, horário e localização, com horários do nascer e pôr do sol e da lua (Figura 4.28). Os botões na tela, que aparecem na parte inferior dessa página, permitem que você anime o movimento do sol e da lua e pare esse movimento quando chegue a uma data estabe- lecida. O primeiro botão à esquerda anima os movimentos do sol e da lua representados acima, e você pode ver posições para qualquer data estabelecida, observando o campo de data e parando o movimento quando a data deseja- da aparecer. Você pode também ver as fases diferentes da lua pressionando o botão central e, então, o botão de parada, mais à direita, quando a data deseja aparecer. a) Página Sol e Lua - Para estabele- cer data e hora: 1. Para a data e hora atuais, selecione cada campo e então pressione o CLICK STICK Figura 4.27. Página de Acessórios. Figura 4.28. Página do Sol e Lua.
- 141. Aulas Práticas deGPS 141 para introduzir os caracteres individuais. 2. Para abrir a data atual e o horário, selecione a página Menu de opções e pressione o CLICK STICK para abrir a opção ‘Use Current Time’ e, então, pressione o CLICK STICK para ativar. b) Página Sol e Lua - Para estabelecer a localização: 1. Selecione o campo Localização e então pressione o CLICK STICK para abrir a lista de opções ‘Nova Localização’. 2. Selecione a opção desejada e então pressione o CLICK STICK para ativar. Se você escolher ‘Localização Atual’ os valores do campo aber- to nesta página corresponderão à sua localização atual. Se você escolher a função ‘Use Mapa, uma página de mapa aparecerá. Use a seta de mapa para identificar a localização desejada e então pressione o CLICK STICK. Se você escolher ‘Use Menu de Busca’ siga mesmas instruções para a utilização do Menu de Procura (páginas anteriores). 96B4.2.7 Página do Altímetro A Página Altímetro fornece a você uma variedade de informações sobre altitude: Uma janela de status mostra a elevação atual junto com a média atual de subida/descida, um perfil de mudanças de elevação relativas à distância ou tempo, um perfil de mudanças de pressão relativas o tempo, e dois campos de dados selecionáveis pelo usuário (Figura 4.29). A janela de status está localizada no alto da página e mostra a elevação atual e a média atual de subida ou descida quando você está se movendo. Ela também pode mostrar a pressão ambiente. O campo de perfil gráfico está localiza- do no centro da página e pode ser configurado para expor os gráficos de elevação ou de pres- são atmosférica, a partir do menu de opções da Página do Altímetro. Campos de Dados na parte inferior da página são selecionáveis pelo usuário e permi- tem visualizar uma variedade de dados regis- Figura 4.29. Página do Altímetro com o gráfico de elevação ativo.
- 142. Curso de CartografiaBásica, GPS e ArcGIS 142 trados ou atuais. Calibração do Altímetro: Introdução Uma vez que o eTrex Vista baseia-se na pressão barométrica para determinar a alti- tude e a pressão em uma elevação qualquer pode flutuar, você pode calibrar o altímetro para melhorar sua precisão. A fim de que isto ocorra, você precisa saber a altitude de sua atual loca- lização. Você pode obter esta informação em um mapa ou em outra fonte confiável. Claro que, se aquela informação concorda com a informação de e elevação apresentada pela unidade, a calibração não é necessária. Para calibrar o altímetro 1. Use o CLICK STICK para acessar a página Menu de Opções. 2. Selecione a opção ‘Calibrar Altíme- tro’ e pressione o CLICK STICK para abrir a Página de calibração. 3. A página mostrará uma mensagem dizendo “Você Sabe a Elevação Correta?” (Fi- gura 4.30). Selecione, na tela, o botão ‘Sim’ e pressione o CLICK STICK. 4. Aparecerá um teclado numérico. Use o CLICK STICK para indicar a nova eleva- ção, selecione ‘OK’ e pressione-o para voltar à página Altímetro (Figura 4.31). 5. Se você selecionou ‘Não’, também voltará à página Altímetro, mas sem nenhuma mudança na elevação. Figura 4.30. Página de Calibração. Figura 4.31. Teclado numérico.
- 143. Aulas Práticas deGPS 143 34B4.3 Aplicativos 97B4.3.1 GPS TrackMaker 148BU4.3.1.1 Informações Importantes O TGTM PRO®T destina-se a uma parcela de usuários que utiliza o programa profissionalmente, ou seja, necessitam de cálculo de área, transferência de dados dos recepto- res de navegação Garmin, Megallan, entre outros. Realiza também trans- ferências de dados para o Excel®, expor tação para o AutoCad® e ArcView®, e outras funções avança- das. Geralmente são empresas, engenheiros, agrimensores, peritos ju- diciais ou pessoas que querem utilizar o GPS de mão como ferramenta auxiliar a levantamentos topográficos mais precisos, realizados com teodoli- to, estação total ou outros equipamentos topográficos de precisão. O GTM PRO® é o mesmo GPS TrackMaker® gratuito disponí- vel na Internet, com os seguintes acréscimos: • Permite criar projetos completos de Mapas (arquivos MAP e PJC) • Rotação de imagens para uma calibração precisa • Recorte de Imagem • Função Expandir Zona que permite calibrar mapas localizados em duas ou mais zonas • Suporte pata imagens GeoTiff (TIFF geocodificado) • Suporte para arquivos DRG (Digital Raster Graphic) • Abre e grava imagens BMP, JPG, GIF, TIFF, PNG, PCX • Suporte para Plano Cartográfico e Plano Topográfico • Calculo de áreas cartográficas delimitadas por Trilhas • Cálculo da áreas locais topográficas delimitadas por Trilhas • Cálculo de distâncias topográficas locais
- 144. Curso de CartografiaBásica, GPS e ArcGIS 144 • Cálculo de distâncias da projeção horizontal ou considerando as altitudes • Função de conversão topográficas dos dados obtidos do GPS • Importação e exportação para o AutoCad®, no formato DXF • Importação e exportação para o ArcView®, no formato SHP • Tratamento de dados em tabelas semelhantes ao Microsoft Ex- cel® • Exportação de arquivos no formato XLS (Excel® 95) • Exportação de arquivos no formato DBF (dBase® IV) • Exportação de arquivos MIF/MID (MapInfo®) • Função Visualizar Impressão • Importação e exportação de dados para editores de texto • Criação de múltiplos estilos de Waypoints, para mapas mais de- talhados • Datum definido pelo usuário • Grade Retangular definida pelo Usuário (User Grid) • Sistemas LTM e RTM de coordenadas • Ferramenta de União de Trilhas • Cálculo de média da posição geodésica de Waypoints, Trilhas e Rotas • Rotação de dados • Perfil de Altitudes com funções avançadas • Ferramenta para aplicar altitudes em curvas de nível • Criação de Trilhas de perfil de altitudes a partir de curvas de ní- vel • Ferramenta de remoção de acentos • Ferramenta de Recorte Retangular para mapeamentos avança- dos • Fator de escala e Convergência Meridiana UTM • Tabela de azimutes, velocidades e distâncias • Cálculo de azimutes com precisão de centésimos de segundo • Permite restaurar o aspecto original de imagens • Rastreamento de múltiplos veículos com o Tracker II • Relatórios completos de endereço por onde o veículo passou
- 145. Aulas Práticas deGPS 145 NOTAS IMPORTANTES: O GTM PRO® não substitui o trabalho de profissionais de agrimensura, tendo em vista que o programa foi desen- volvido para trabalhar com GPS de navegação que possui uma precisão de 5 a 10 metros depois da retirada da degradação intencional (SA) pelo go- verno dos Estados Unidos. Para obter precisão no cálculo de área, o GPS de navegação não é o instrumento mais adequado. A precisão somente será conseguida com a contratação de um profissional habilitado que utilize equipamentos mais precisos e de custo muito superior aos GPS de navegação, como é o caso das Estações Totais e GPS Diferencial. O programa não é indicado para trabalhos que exijam precisão in- ferior a 10 metros, como por exemplo, demarcações de terras e avaliação de pequenos lotes urbanos. Levantamentos planialtimétricos devem ser realizados com cautela, pois o erro de altitude do GPS de mão é superior a 10 metros. 149BU4.3.1.2 Tutorial do GPS TrackMaker Este Tutorial tem por objetivo trazer um resumo das principais ferramentas do software GPS TrackMaker Free, versão 13.3 disponível na internet, de modo que o mesmo possa auxiliar o usuário nas mais diversas aplicações de levantamentos com o sistema GPS, através de receptores de navegação. 4.3.1.2.1 Barra de Ferramentas Horizontal 1- Novo Arquivo – Fecha o arquivo que está aberto e fica com a te- la limpa. 2- Abrir Arquivo – Fecha o arquivo que está aberto e abre um novo arquivo. 3- Unir Arquivo – Mantém o arquivo aberto e uni com o novo arqui- vo.
- 146. Curso de CartografiaBásica, GPS e ArcGIS 146 4- Salvar Arquivo – Salva o arquivo com o nome do primeiro arqui- vo aberto – Cuidado – Usar :” Salvar Como” 5- Imprimir a tela 6-Visão Geral – Zoom mínimo. 7- Ferramenta Zoom 8- Zoom - Aproximar. 9- Zoom - Afastar. 10-Opção de exibição 11-Ver trilhas por cores. A trilha fica na cor original e com linha fina. 12-Perfil de altitude. 13-Velocidade da trilha. 14-Cartográfico. 15-Fragmentar trilhas. 16-Inverter trilhas e rotas. 17-Inverter pontos selecionados. 18-Selecionar pontos pelos ícones. 19-Selecionar trilhas por estilo. 20-Modificar Waypoints selecionados. 21-Modificar estilo da trilha. 22-Ferramenta de Waypoint repetido. 23-Selecionar trilhas/rotas repetidos. 24-Redutor de trilhas. 25-Inserir imagem de mapa. 26-Abrir catalogo de imagem. 27-Visão 3D no Google Earth. 28-Abrir mapa na Internet. 29-Ajuda. 30-Escala. 31-Selecionar mapas. 32-Mapa em branco e preto. 33-Pesquisar waypoints. 34-Mostrar coordenadas.
- 147. Aulas Práticas deGPS 147 161B4.3.1.2.2 Barra de Ferramentas Vertical 1 - Detectar elementos (deve ficar ligado) 2 - Abrir janela quando criar novo elemento 3 - Arrastar vértices ou waypoints. 4 - Selecionar dados 5 - Trazer para frente 6 - Enviar para traz 7 - Ferramenta lápis 8 - Criar Rotas 9 - Desenho a mão livre 10 - Linha continua 11 - Retângulo 12 - Retângulo com borda arredondada 13 - Elipse 14 - Triângulo 15 - Pentágono 16 - Hexagono 17 - Círculo 162B4.3.1.2.3 Criando um Ponto 1 - Acender o lápis (ícone 7 na vertical). 2 - Em qualquer local da tela clicar com o botão esquerdo do mou- se, que aparecera um WAY numero tal. 3 - Colocar o lápis a esquerda da palavra WAY que aparecera um circulo, clicar com o botão direito do mouse que será aberta uma nova tela (Editar Waypoint). 4 - No quadro acima a esquerda, escolha o ícone que deseja apre- sentar. Clique sobre o ícone com o botão esquerdo que ele aparecera no circulo abaixo. 5 - Na parte direita da tela, apagar a latitude que esta grafada e in- serir a latitude do ponto que esta sendo criado (use o sinal negativo para o SUL) + 2 dígitos para os graus + espaço + 2 dígitos para os minutos + apos- trofo + espaço + 2 dígitos para os segundos + ponto (vírgula no teclado) + 1 digito para o décimo de segundo + apostrofo duplo. Faça da mesma forma
- 148. Curso de CartografiaBásica, GPS e ArcGIS 148 com a longitude. Na altitude, digite a altitude em metros. Ex: Latitude -29 32' 23,45398''. 6 - Na parte abaixo e à esquerda da tela, clicar em editar estilo do waypoint e outra tela se abrirá. Clicar em símbolo com nome e em seguida editar fonte. Em Fonte, colocar o tipo de letra desejada; em estilo da fonte, selecionar opção desejada (negrito é o normal); em tamanho o tamanho de letra desejada (o usual é entre 8 a 12). Clicar OK em tudo e estará criado o ponto (Figura 4.32). Figura 4.32. Tela de edição do estilo do Waypoint. 163B4.3.1.2.4 Transferindo pontos do computador para o GPS e vice versa 1 - Clicar no ícone 2 horizontal (abrir arquivo) 2 - Verificar na janela superior (examinar) se aparece o nome do subdiretório “Atualização”; caso não apareça, clicar na seta à direita e se dentre as opções abertas não estiver, clicar em disco local C e procurar o diretório “Arquivos Trackmaker e subdiretório “Atualização”. 3 - Procurar o arquivo que vai ser transferido para o GPS. Se preci- sar unir mais de um arquivo, clicar no ícone 3 horizontal ( Unir arquivos ) e proceder da mesma forma que o item anterior.
- 149. Aulas Práticas deGPS 149 4 - Faça isso com quantos arquivos for necessário. Verifique no ro- dapé da tela, para saber quantos Wpts estão na tela, e compare com a capacidade da memória USER do seu GPS. 5 - Ligue o GPS, coloque-o em modo simulador, conecte o GPS ao computador com o cabo Serial ou USB. Delete os Wpts da memória. 6 - Clique em Interface (na régua superior ). Escolha a interface do seu GPS (por exemplo interface Garmin). Abrirá uma janela “GPS TrackMaker – Interface Garmin” . Clique em Identificar. Olhe no quadro preto, deverá aparecer a identificação do seu GPS. Caso isso não ocorra, é que a conexão não foi feita e deverá ser resolvido o problema do computa- dor. 7 - Clique em “Enviar dados ao GPS” e em “Waypoints”. A trans- ferência será feita em alguns segundos. Clique em “Sair”. Verifique no GPS se os pontos estão na memória “USER”. 8 - Da mesma forma você poderá transferir rotas, trilhas, waypoins, tudo, tanto do computador para o GPS ( Enviar dados para o GPS ), como do GPS para o computador (Capturar dados do GPS) (Figura 4.33). 164B4.3.1.2.5 Configurando menu ferramentas, opções do Software GTM 184B4.3.1.2.5.1 Opções Gerais Através do menu “ferramentas” encontrado na parte superior da te- la do programa, podemos configurar portas de comunicação do computador com o Receptor GPS, bem como fontes, opções de coloração dos grids através da aba “General”. O usual é deixar a configuração padrão nesta aba, ou seja, não mudar as configurações que estão selecionadas. Como mostra a Figura 4.34.
- 150. Curso de CartografiaBásica, GPS e ArcGIS 150 Figura 4.33. Interfase Garmin, utilizada para transferências de dados do GPS e o computador. Figura 4.34. Tela de menu “ferramentas”, “opções”, “aba configurações gerais”.
- 151. Aulas Práticas deGPS 151 185B4.3.1.2.5.2 Opções de Unidades Quando se trabalha em levantamentos onde serão coletadas coor- denadas é muito importante configurar as unidades em que será dimensio- nado o projeto para não haver nenhum erro grosseiro. A opção de configu- ração de unidades é encontrada no menu ferramentas através da aba “U- nits” , nesta aba vamos encontrar as configurações da “unidades de com- primentos”, “altitude” e “fuso horário local”. A Figura 4.35 abaixo mostra com mais detalhes a configuração das unidades de trabalho. Figura 4.35. Tela de menu “ferramentas”, “opções”, “aba Unidades”. 186B4.3.1.2.5.3 Opções de Coordenadas Uma das configurações que devemos ter mais atenção é a configu- ração das coordenadas que será projetado o levantamento, esta configura- ção deve estar de acordo com a configuração que o usuário configurou o GPS, ou seja, as coordenadas podem ser levantadas através de grades retangulares conhecidas como coordenadas UTM, em Graus, Graus/Min e Graus/Min/Seg, como mostra a Figura 5.36 apresentada a abaixo:
- 152. Curso de CartografiaBásica, GPS e ArcGIS 152 Figura 4.36. Tela de menu “ferramentas”, “opções”, “aba Coodenadas”. 187B4.3.1.2.5.4 Opções de Datum Das 8 abas encontradas no caminho “menu ferramentas”, “Op- ções”, as 4 que merecem maiores atenções na parte de configuração são as abas “General”, “Units”, “Coordinates” e por ultimo a aba “Datum” que será vista neste item. Um Datum como vimos durante o curso é constituído pela adoção de um elipsóide de referência que representará a figura mate- mática da Terra, um Ponto Geodésico Origem e um Azimute inicial para fixar o sistema de coordenadas na Terra e servir como marco inicial das medidas de latitudes e longitudes. O Datum utilizado nas configurações do GPS deverá ser igual ao configurado no programa para evitar o erro gros- seiro de diferentes dada. Atualmente o Brasil adotou o Datum SIRGAS 2000 que é idêntico ao WGS-84 utilizado pelos americanos. Aconselha-se utilizar o mesmo citado acima. A Figura 4.37 mostra as opções de configuração dos diferentes dada suportados no Receptor GPS.
- 153. Aulas Práticas deGPS 153 Figura 4.37. Tela de menu “ferramentas”, “opções”, “aba Datum”. 98B4.3.2 Google Earth 150BU4.3.2.1 Introdução ao Google Earth Pense em praticamente ter o mundo dentro da tela do seu PC? Na possibilidade ver imagens dos locais mais importantes do mundo? Conhecer lugares, monumentos históricos, tudo isso viajando sem sair da cadeira do computador? Pensou em tudo o que falamos? Pois pare de pensar e come- ce agora a ação, porque isso tudo é possível de um jeito muito simples: Google Earth. Você não sabe ou faz idéia de como usar o programa? Não se pre- ocupe, o Makaeh Cult criou um Tutorial simples e fácil para você saber dominar as principais funções e características do Google Earth. 151BU4.3.2.2 O que é o Google Earth? Num mundo onde saber se localizar torna-se cada vez mais impor- tante e aonde aparelhos de GPS já vêm embutidos em celulares e veículos, viajar ou se locomover já não pode mais depender apenas de pontos de
- 154. Curso de CartografiaBásica, GPS e ArcGIS 154 referência e paradas na estrada para obter informação com pessoas nati- vas. O Google Earth é um programa desenvolvido e distribuído pelo Google no qual sua principal função é apresentar um modelo tridimensional do globo terrestre, constituído a partir de imagens de satélite obtidas em fontes diversas, uma delas a NASA. Desta forma, o programa pode ser usado simplesmente como um gerador de mapas bidimensionais e fotos de satélite ou até como um fiel simulador das diversas paisagens presentes no Planeta Terra. Com isso, é possível identificar lugares, construções, cidades, paisagens, entre outros elementos presentes na geografia do mundo. Atualmente, o programa permite dar zoom para visualizar detalhes, inclinar ou girar uma imagem, marcar os locais que você conseguiu identificar para visitá-los posteriormente, medir a distância entre dois pontos, traçar trajetos ou rotas e até mesmo ter uma visão tridimensional de uma determinada localidade. Ele faz a cartografia do planeta, agregando imagens obtidas de várias fontes, incluindo imagens de satélite, fotografia aérea e sistemas de informação geográfica (SIG), e sobre um globo em 3D. Também é possível ver mapas antigos do planeta todo. A nova versão 4.2 do Google Earth, torna possível visualizar até mesmo o espaço, suas galáxias e planetas. 152BU4.3.2.3 Requisitos do Sistema Bom, todo e qualquer programa necessita de uma configuração mínima para que se possa funcionar e uma configuração recomendada onde você possa aproveitar o máximo dele. Com o Google Earth não é diferente, existe os dois tipos, e uma unanimidade entre as configurações: internet de banda larga é imprescindível. 165B4.3.2.3.1 Requisitos Mínimos Windows 2000 ou superior, Mac OSX ou Linux Processador Pentium III 500 Mhz Memória RAM 128 Mb HD com 400 Mb de espaço livre Placa de Vídeo 3D com 16 Mb
- 155. Aulas Práticas deGPS 155 Monitor com resolução 1028x768 - 16 bits Conexão com a internet 166B4.3.2.3.2 Configuração Recomendada Windows XP ou superior, Mac OSX ou Linux Processador Pentium 4 2,4 Ghz ou Athlon XP 2400+ Memória RAM 512 Mb HD com 2 Gb de espaço livre Placa de Vídeo 3D com 32 Mb Monitor com resolução 1280x1024 - 32 Bits Conexão com banda larga Não importa se a sua configuração seja a mínim imposta ou a re- comendada pelo Google, de qualquer forma você aproveitará pra valer esse fantástico programa. A versão que explicaremos neste manual é a do Google Earth 4.2 Beta e serve tanto para o Windows, quanto para o Mac OSX e o Linux.Não há grandes diferenças entre eles. 153BU4.3.2.4 Instalação Execute o arquivo executável que você acabou de baixar do pro- grama Google Earth para iniciar a instalação. Agora irá se abrir a janela do Assistente de instalação do Google Earth, clique no botão Avançar para iniciar a instalação. Depois irão aparecer os termos de compromisso, o contrato de uti- lização do programa. Caso deseje prosseguir, marque a opção "Eu aceito os termos do contrato de licença" e depois aperte Avançar. Após isso o software estará sendo instalando, cabendo a você u- suário apenas aguardar o fim do processo. Depois aparecerá a janela infor- mando que o processo de instalação foi terminado com êxito, então clique no botão Concluir. Parabéns, você acabou de instalar o Google Earth e está pronto para utilizá-lo. O programa está pronto para ser utilizado, ele ocupa aproxi- madamente 35 Mb de espaço no disco.
- 156. Curso de CartografiaBásica, GPS e ArcGIS 156 154BU4.3.2.5 Iniciando o Google Earth Pronto, agora você pode iniciar o programa e começar a explorá-lo. Para isso clique duas vezes sobre o ícone localizado na área de trabalho ou vá ao Menu Iniciar>Programas>Google Earth>Iniciar o Google Earth. Note que haverá duas opções de inicialização, iniciar no Modo Di- rectX ou iniciar no modo OpenGL. Isso depende da sua placa de vídeo, em qual dos dois padrões ele suporta o início e executa melhor o programa. Para usuários do Windows, recomendamos sempre iniciar o soft- ware no modo DirectX pela maior chance de compatibilidade e melhor qua- lidade gráfica. Usuários de Mac ou Linux devem obrigatoriamente usar o padrão OpenGL. Uma vez que o programa esteja carregado, aparecerá a tela inicial com o Globo Terrestre direcionado perpendicularmente ao Brasil, em nosso caso. A visão geral que você está tendo é a interface do programa, todos os comandos estão distribuídos na tela, cada um com a sua função, e são esses comandos dos quais falaremos a seguir. 167B4.3.2.5.1 Controles de Navegação Bom, para iniciarmos a utilização do Google Earth devemos saber de seu principal instrumento de navegação. Com o auxílio dele, faremos a tarefa mais importante do programa que é navegar pelo espaço terrestre. Os controles de navegação ficam no canto superior direito da tela. Eles mais se parecem com uma bússola de navegação e são a parte mais importante para a movimentação do usuário pelo Globo. Esses controles exercem diversas funções como fazer movimento de rotação, indicar o Norte, inclinar, aumentar e diminuir zoom, e se movi- mentar em várias direções pelos mapas. Para visualizar estes controles, basta que o usuário mova o cursor sobre a área onde fica localizada a ferramenta para que ela pareça. Quando você mover o cursor para ouro lugar, os controles desaparecerão e ficarão ocultos até você passar sobre eles novamente. Eles oferecem o mesmo tipo de ação da navegação de um mouse. Você ainda pode usá-los para inclinar a visualização de um local, e assim obter outra perspectiva de visualização do terreno. A Figura 4.38 abaixo apresenta todos os controles e suas respectivas funções:
- 157. Aulas Práticas deGPS 157 Figura 4.38. Controles de navegação do Google Earth. (1) Regulador de Inclinação – Esta ferramenta possibilita inclinar o terreno e obter uma visualização semelhante ao horizonte. Para regular e conseguir uma visualização de cima para baixo, mova o regulador para a esquerda. Se preferir uma visualização mais próxima de um horizonte, mova o regulador para a direita. (2) Botão Central – Use o joystick para mover o botão central, ar- raste ele para qualquer direção em busca de um determinado ponto- objetivo. (3) Teclas Direcionais – Utilize as setas de direção para se mover Nara os para os lados correspondentes a elas. Para cima, baixo, direita ou esquerda. (4) Marcador do Norte – Clique no botão com a letra N para redefi- nir a visualização de modo que o ponto Norte fique na parte superior da tela. (5) Zoom – Use o regulador de zoom para aumentar ou diminuir o zoom (+ e –). Clique duas vezes nos sinais para aumentar ou diminuir o zoom totalmente. Note que sempre quanto o maior o zoom, menor irá fican- do a qualidade da imagem. (6) Anel de Navegação – Clique em cima e arraste para os lados o anel de navegação a modo de que ele gire a visualização chegando até 360º de ângulo. Assim você poderá observar determinado local com rumo para outros pontos cardeais além do Norte.
- 158. Curso de CartografiaBásica, GPS e ArcGIS 158 168B4.3.2.5.2 Funções do Menu O Menu do Google Earth é bem simples. Ele se assemelha aos menus de outros programas como o Office e o Picasa, por exemplo. O me- nu permite que o usuário acesse as funcionalidades mais relevantes do Google Earth. A seguir, listaremos todas as guias e sua funções que estão conti- das dentro do menu do Google Earth (Figura 4.39): Figura 4.39. Menus do Google Earth 188B4.3.2.5.2.1 Arquivo Esta guia lhe dá acesso a várias funções entre elas: - Abrir... Permite abrir um arquivo de localização no Google Earth. Você verá isso mais detalhadamente depois. (Atalho: Ctrl+O) - Salvar: Permite salvar em formato JPEG (.jpg) a imagem que está sendo mostrada no momento e que também permite salvar um arquivo de localização dessa imagem. Para que no futuro você possa visitar este ponto novamente, basta clicar em Abrir e selecionar o arquivo que você salvou. - Enviar por e-mail: Permite ao usuário que ele envie pelo Gmail ou conta padrão do Outlook Express, imagens, marcadores e visualizações para amigos. - Compartilhar/Postar: Permite que você envie para a comunidade online do Google Earth o ponto marcado por você mesmo para que todos no mundo possam ter acesso a ele. - Visualizar no Google Maps: Permite que você visualize o ponto atualmente onde você está no site do Google Maps. (Atalho: Ctrl+Alt+M) - Imprimir: Permite que você imprima em papel o local que está vi- sualizando no Google Earth. A qualidade depende das imagens de satélite do local. (Atalho: Ctrl+P) 189B4.3.2.5.2.2 Editar Lista que dá acesso as opções de recorte e colagem dos pontos e imagens do Google Earth. As funções deste menu são aplicáveis quando você seleciona um ponto ou clica em cima dele na área Lugares.
- 159. Aulas Práticas deGPS 159 - Recortar: Recorta um ponto ou imagem para ser copiado para qualquer lugar dentro e fora do programa Google Earth. (Atalho: Ctrl+X) - Copiar: Copia e duplica uma imagem ou marcador presente nas suas configurações do Google Earth. (Atalho: Imagem Ctrl+Alt+C e Marca- dor Ctrl+C) - Colar: Cola imagem ou ponto que você havia copiado ou recorta- do de dentro ou fora do Google Earth. (Atalho: Ctrl+V) - Excluir: Apaga uma imagem ou marcador que você havia adicio- nado ou do próprio Google Earth. (Atalho: Backspace) - Localizar: Abre uma caixa de pesquisa em Lugares para que você digite o nome do marcador para encontrá-lo dentro dos pontos disponíveis em seus locais salvos. (Atalho: Ctrl+F) - Atualizar: Atualiza as informações quando o carregamento for efe- tuado de maneira errada ou quando sequer for carregado as imagens do local. (Atalho: Ctrl+R) - Renomear: Renomeia o ponto marcado ou imagem selecionada adicionando outro nome no lugar. (Atalho: Ctrl+Alt+R) - Limpar Histórico de Pesquisa: Exclui todos os nomes pesquisados e resultados mostrados anteriormente. Assim o recurso de autocompletar ficará limpo. - Propriedades: Mostra as propriedades do ponto selecionado. Nela você pode inserir ou editar a descrição, mudar o estilo ou cor do marcador e saber a latitude e longitude do ponto em questão. (Atalho: Alt+Enter) 190B4.3.2.5.2.3 Visualizar Menu que permite acessar todas as opções de visualização e cus- tomização da interface do Google Earth, adicionando e eliminando recursos visuais. Nele você pode incluir ou retirar a barra de ferramentas, a barra la- teral. Mostrar o programa em tela cheia ou escolher o tamanho de visualiza- ção. Pode mostrar ou ocultar a bússola, os controles de navegação e a barra de status. Pode também inserir uma grade na imagem, legenda de escala cartográfica, mudar a visualização para o espaço e utilizar o local em ques- tão para que o Google Earth sempre inicie direcionado para ele. Este menu praticamente cuida de todos os recursos visuais.
- 160. Curso de CartografiaBásica, GPS e ArcGIS 160 191B4.3.2.5.2.4 Ferramentas O menu de Ferramentas permite alterar as suas configurações do Google Earth e acessar recursos adicionais do programa. - Web: Quando você clica nele, o seu navegador de internet abre uma página inicial do Google Search (Pesquisa Google). - Régua: Recurso bem interessante que permite você traçar um caminho ou medir a distância entre dois pontos. Você ainda pode converter a medidas de distância, entre milhas, metros, quilômetros, jardas e etc. (Figura 4.40). Figura 4.40. Imagem mostra o traçado de um caminho feito com a Régua, a medida está em metros. - GPS: Recurso disponível apenas para assinantes do Google Ear- th Plus (versão paga do Google Earth). Ele te dá as localizações em tempo real de onde você está sobrevoando. - Reproduzir Passeio: Ele exibe automaticamente todos os pontos marcados em Lugares. Tipo, quando você seleciona esta opção, ele auto- maticamente sobrevoa ponto por ponto, fica alguns segundos parado sobre o local e voa novamente para o próximo ponto. Muito divertido! (Atalho: Ctrl+Alt+P)
- 161. Aulas Práticas deGPS 161 - Opções: Local onde permite que você altere e ajuste as configu- rações do programa Google Earth de acordo com a sua necessidade e a capacidade do computador. A janela de opções conta com várias abas de configurações. Nelas você pode alterar a seguintes opções: Visualização em 3D, Cache, Pas- seio, Navegação e Geral. Você pode fazer as alterações e salvá-las, a qualquer momento cli- que em Restaurar Padrão para voltar às configurações originais (Figura 4.41). Figura 4.41. Caixa de Opções: Mude e ajuste as configurações do Google Earth. 192B4.3.2.5.2.5 Adicionar Este menu permite adicionar marcadores em locais escolhidos pelo próprio usuário. É o menu que trata das modificações feitas pelo usuário. Assim você pode localizar e visualizar facilmente os seus locais preferidos. Este menu está diretamente ligado a caixa Lugares (Figura 4.42). - Pasta: Com esta opção você pode criar uma pasta onde irá reunir os pontos marcados e imagens de seu interesse. Um exemplo é você criar uma pasta chamada "Praias" e reunir todos os marcadores que se referem a praia. (Atalho: Ctrl+Shift+N).
- 162. Curso de CartografiaBásica, GPS e ArcGIS 162 - Marcador: Esta opção é a mais importante do software Google Earth. Ela é quem demarca o local exato onde a pessoa deseja guardar. Por exemplo, você encontrou a sua casa e quer gravá-la no programa? Basta adicionar um marcador, arraste o ícone para o local adequado. Depois é só preencher os dados da janela como nome e descrição. Clique no botão do alfinete amarelo para mudar o desenho do marcador, você pode criar um próprio. Selecione a aba Estilo/Cor e assim poderá per- sonalizar a marcação, alterando a cor, o tamanho e etc. (Atalho: C- trl+Shift+P). Figura 4.42. Marcador: Arraste o alfinete para o local exato e depois edite as informações do ponto. - Caminho: Permite guardar o traçado de um caminho sobre a ima- gem. A função é uma das opções presentes na Régua, só que a possibili- dade de salvar. Para guardar o trajeto, basta marcá-lo, ir em Adicionar e depois selecionar a opção Caminho. Depois nomeie o caminho e clique em Ok. Pronto! Ele estará guardado na caixa Lugares. (Atalho: Ctrl+Shift+T). - Polígono: Permite a utilização de polígonos para definir áreas e marcações com um maior detalhe. Assim você pode definir as marcações e medidas de um terreno com melhor precisão. (Atalho: Ctrl+Shift+G)
- 163. Aulas Práticas deGPS 163 - Modelo: Recurso avançado do Google Earth. Permite que o usuá- rio adicione um conjunto de informações vetoriais para realizar produções 3D em cima da imagem exibida, por exemplo. (Atalho: Ctrl+Shift+M) - Foto: Permite adicionar fotos e imagens dos locais onde possuem marcador. Suponha que você encontrou sua escola no programa. Você pode adicionar uma fotografia desse ponto usando esta opção. Quando ativar este item, clique no botão Navegar para procurar a imagem. Logo em seguida clique na aba Foto para fazer ajustes na fotogra- fia. - Superposição de Imagem: Você pode adicionar uma imagem so- bre o mapa. Ao contrário da foto, esta opção não adiciona uma imagem ao marcador e sim no próprio mapa. Você pode colocar um logotipo seu sobre determinado local. Suporta imagens em .jpg, .bmp, .tif, .png, .tga ou .gif. (Atalho: Ctrl+Shift+O) (Figura 4.43). Figura 4.43. Superposição de imagens orbitais, Campus da UFSM. - Link de Rede: Permite adicionar um link que redirecione para um site ou um arquivo na internet. Assim você pode colocar o endereço da página de internet de determinada empresa, por exemplo.
- 164. Curso de CartografiaBásica, GPS e ArcGIS 164 193B4.3.2.5.2.6 Ajuda Neste menu você pode encontrar informações sobre a versão do programa, colocar uma licença e assim fazer o upgrade para o Google Earth Plus ou tirar algumas das dúvidas mais freqüentes. 169B4.3.2.5.3 Painel Pesquisar A caixa pesquisar é umas das ferramentas fundamentais para loca- lizar, lugares, cidades e pontos no software Google Earth e marcá-los. Ela está dividida em 3 abas (Figura 4.44). São elas: Voar Para, Lo- calizar Empresas e Trajeto. Figura 4.44. Ferramenta de localização do Google Earth. 194B4.3.2.5.3.1 Voar Para Com esta opção você pode localizar países, cidades, estados, hospitais, pontos turísticos e etc. Suponha que queira localizar a cidade de Macaé, no Rio de janeiro. Para isso basta digitar o nome da cidade no cam- po de pesquisa do Voar Para e clicar no botão da lupa. Quando o Google Earth localizar a cidade, irá direcionar o visuali- zador no campo total da cidade. Caso haja mais de um local com o mesmo nome, experimente digitar mais informações para eliminar as outras alterna- tivas. Dependendo do local, o Google Earth lista as possíveis localidades da qual você quis falar. Então basta escolher uma delas para ir voando até a planta-baixa do local.
- 165. Aulas Práticas deGPS 165 Note que você também pode localizar lugares através de suas co- ordenadas geográficas, mais precisamente a latitude e a longitude do local. Essa questão da latitude e longitude será tratada com mais detalhe adiante. 195B4.3.2.5.3.2 Localizar Empresas Imagine que você esteja em Macaé e irá viajar para o Rio de janei- ro assistir um show numa casa de espetáculos? Você não conhece o lugar e então decide visualizar no Google Earth onde e como é o local. Para isso, basta mudar a opção de pesquisa para Localizar Empre- sas. Esta opção não serve apenas para localizar empresas, mas sim qual- quer tipo de estabelecimento. Digite no campo O que o nome do estabelecimento que deseja lo- calizar de no campo Onde, escreva o nome do lugar onde ele fica – Rio de Janeiro neste caso. Perceba que o programa irá exibir as imagens do ponto onde o estabelecimento se encontra, caso o programa consiga localizá-lo. 196B4.3.2.5.3.3 Trajeto Você necessita saber com ir da Prefeitura, no Centro da cidade, até a orla da Praia dos Cavaleiros. Para isso você deve abrir a aba chamada Trajeto no Painel Pesquisar. No campo De, informe o ponto de origem (Prefeitura de Macaé, Macaé) e no campo Para, coloque o destino (Praia dos Cavaleiros, Macaé). Caso consiga traçar o caminho, o programa irá lhe mostrar as coordenadas. Lembre-se que você pode pedir informação de trajetos entre cidades, usar número nas ruas, utilizar pontos de referência, entre outras coisas. Esses recursos vão sempre sendo aprimorados pela equipe de de- senvolvimento do Google Earth. Portanto se numa primeira vez você não obter sucesso com sua pesquisa com uma dessas ferramentas, lembre-se de que no futuro próximo, você terá sucesso na procura. De qualquer forma tente melhorar sua pesquisa adicionando mais informações específicas. 170B4.3.2.5.4 Painel Lugares Esta é a segunda ferramenta essencial para poder utilizar o Google Earth. É nela que ficam armazenadas todos os pontos marcados no mapa, tanto os do Google Earth quanto os criados por você mesmo. Esta caixa funciona como uma espécie de arquivo de marcadores, realmente todos estarão armazenados lá.
- 166. Curso de CartografiaBásica, GPS e ArcGIS 166 Quando se tem muito esforço para localizar algo ou você tem cer- teza de que usará aquele ponto muitas vezes e por isso necessita guardá-lo para ter sempre à mão, você utiliza as funções deste painel. Bom, seria legal existir uma forma de sempre acessar este lugar sem precisar ficar procurando várias vezes. Para isso você pode fazer isso colocando os marcadores existentes no menu Adicionar. Quando você cria um marcador, uma pasta, um caminho ou uma imagem, é lá na caixa de Lugares que eles ficam guardados (Figura 4.45). Portanto basta acessar essa área para ver a lista de todos os pontos exis- tentes. Caso queira fazer alguma alteração nos marcadores, basta clicar com o botão direito do mouse e selecionar a opção de sua escolha. Figura 4.45. Guia Eletrônico Makaeh Cult armazenado no painel Lugares. 171B4.3.2.5.5 Painel Camadas Se você tem interesse em aproveitar o Google Earth ao máximo, você deve deixar habilitado a função Camadas. É neste painel que estão organizados e divididos por categoria, todos os recursos que aprimoram e adicionam informações às imagens visualizadas por você no mapa do Goo- gle Earth. Para você ver estas informações do próprio programa, basta mar- car a opções na caixa. Por exemplo, se você que ver os nomes das ruas e estradas do local onde está, basta ativar clicando no item Rodovias. Você localizar outras coisas como Transporte, Praças, Utilidades Pública e várias outras coisas, bastando ativar os itens correspondentes na
- 167. Aulas Práticas deGPS 167 caixa de camadas. É só você escolher o tipo de ponto desejado que o pro- grama mostre a marcação para você (Figura 4.46). Figura 4.46. Banco de dados principais de locais de interesse. Repare que o Painel Camadas está recheado de itens e que o Go- ogle está constantemente adicionando novos recursos. Obviamente que dependendo do lugar, um item não oferecerá detalhe algum, mas o número de informações no Google Earth. Não pára de crescer, o que significa que as camadas podem se tornar úteis no futuro em determinados locais e quem hoje elas não têm serventia. Nunca deixe de explorar os itens da caixa de Camadas, pois com certeza alguns deles vão lhe ser muito úteis. 172B4.3.2.5.6 Comunidade Google Earth Uma opção muito útil é a Google Earth Community, uma espécie de comunidade onde qualquer usuário pode disponibilizar seus marcadores para qualquer pessoa do mundo utilizar. Elas exibem informações de de- terminados locais, que os próprios usuários do Google Earth inserem. Graças a isso, alguns lugares que não têm muita informação dos desenvolvedores do programa, acabam sendo beneficiados pelos próprios usuários. Essa opção é representada por um ícone em forma de "i" nos mapas.
- 168. Curso de CartografiaBásica, GPS e ArcGIS 168 173B4.3.2.5.7 Navegação do Google Earth A área de navegação é onde, de fato, você verá as imagens dos lugares. Utilizar essa área é muito fácil, especialmente com o auxílio do mouse. Com esse dispositivo você pode se aproximar ou distanciar do pon- to em questão. Basta usar o botão de rolagem (Scroll) para movimentar a tela com a ajuda do mouse. Se você mantiver pressionado o botão esquerdo do mouse sob qualquer ponto do mapa e movimentá-lo, o foco do Google Earth se moverá de acordo com a direção do movimento. Caso queira que o programa se aproxime automaticamente de al- gum ponto, basta clicar duas vezes seguidas sobre ele. Mas os recursos de navegação não param por aí. Por padrão, o Google Earth exibe na área de imagens, uma bússola no canto superior direito. Ao se aproximar dela, a bússola dá lugar aos controles de navegação, descritos anteriormente. 174B4.3.2.5.8 Barra de Atalhos A seguir, mostraremos a barra de atalhos localizada acima da área de visualização do globo. Ela contém atalhos que economizam tempo no acesso de algumas funções. A descrição será na ordem respectiva aos ícones que aparecem da esquerda para a direita (Figura 4.47). Figura 4.47. Barra de atalhos. Ocultar Barra Lateral – Esconde o Painel de Pesquisa, de Lugares e Camadas, proporcionando assim uma maior área de visualização do ma- pa, Adicionar Marcador – Atalho que facilita bastante o processo de in- serir um marcador no mapa. Adicionar Polígono – Atalho para o recurso de demarcação deta- lhada disponível no menu Adicionar. Adicionar Caminho – Atalho feito para o recurso adicionar caminho, facilita o processo de marcar o trajeto e salvar no painel Lugares. Adicionar Superposição de Imagem – Adiciona imagens sobre o mapa de satélite do Google Earth.
- 169. Aulas Práticas deGPS 169 Mostrar Régua – Abre a régua para facilitar a medição de distanci- as entre dois ou mais pontos. Enviar por e-mail – Facilita a tarefa de enviar um ponto marcado em anexo por e-mail a um conhecido. Imprimir – Atalho para imprimir em papel a imagem visualizada no painel de navegação do Google Earth. Visualizar no Google Maps – Encurta o caminho da imagem do Google Earth convertida para os mapas do Google Maps disponibilizados na internet. Alternar entre Céu e a Terra – Atalho super simples para mudar o modo de visualização entre o terrestre e o espacial. 175B4.3.2.5.9 Latitude e Longitude Quem nunca aprendeu na quinta série sobre os conceitos de Lati- tude e Longitude? Pois é, você deve ter pensado que isto nunca seria útil, que nunca utilizaria isso na vida. Porém você está redondamente enganado. Uma das maneiras mais fáceis e precisas de se localizar um lugar no Google Earth é através das coordenadas de latitude e longitude. E você vai gosta disso... A localização exata de um determinado ponto na Terra é único e depende do confronto de sua latitude e sua longitude. Vale penas dizer que as medições desses parâmetros são mais precisos no software do que na aula de Geografia. Por padrão, elas são dadas respectivamente em graus (º), minutos (') e segundos ("). Como exemplo, digite as coordenadas de latitude 22°54'28.76"S e longitude 43° 7'33.28"O no campo Voar Para (Não precisa digitar com os símbolos). Veja que o Google Earth exibirá o Museu de Arte Contemporânea, em Niterói, local correspondente às coordenadas dadas. Você pode compartilhar isso com amigos. Caso você encontrou aquele restaurante para sair no fim de semana com a sua turma e quer mostrar onde fica para algum conhecido, anote as informações de latitude e longitude que se localizam no rodapé da área de navegação (Figura 4.48). Mas como fazer isso de forma prática? Basta simular que irá adi- cionar um marcador, quando abrir a janela de edição de informações, copie as coordenadas e cancele o ponto. Agora você possui as coordenadas do lugar em mãos, se a necessidade de ficar anotando manualmente (Figura 4.49).
- 170. Curso de CartografiaBásica, GPS e ArcGIS 170 Figura 4.48. Informações no rodapé da área de navegação. Figura 4.49. Adicionar marcador através de coordenadas conhecidas. Atenção: Caso alguém use as coordenadas para fazer uma pes- quisa através do Voar para no Google Earth, vale lembrar que deve traduzir os pontos cardeais do português para o inglês caso o contrário o programa irá dizer que o ponto indicado não foi encontrado. 197B4.3.2.5.9.1 Tabela de Conversão Sul (S) traduzido para o inglês fica South (S). Norte (N) traduzido para o inglês North (N). Leste (L) traduzido para o inglês East (E). Oeste (O) traduzido para o inglês West (W). Exemplo: antes 22º23'41.33"S 41º46'53.21"O depois 22º23'41.33"S 41º46'53.21"W 176B4.3.2.5.10 Arquivos KML e KMZ Como dissemos agora a pouco, você pode fornecer a latitude e a longitude de um ponto para ser visualizado no Google Earth. Além do modo que ensinamos anteriormente, também há outro muito melhor e mais com- pleto. Você também pode utilizar arquivos.kml e .kmz para compartilhar marcações de locais. Esses arquivos são gerados pelo Google Earth para
- 171. Aulas Práticas deGPS 171 que quando você envie uma marcação para algum conhecido. Além das coordenadas, esse arquivo guarda o nome, a descrição, o estilo e cor e etc. Arquivo .kmz é na verdade um arquivo .kml compactado. Quando você possui o programa Google Earth instalado no computador e recebe um arquivo desses, basta clicar duas vezes e o software irá abrir mostrando os pontos contidos dentro dele. Eles guardam informações como latitude, longitude, escala, textura, links, descrições entre outros. Um exemplo de arquivo .kmz são os dados fornecidos pelo IBGE – MAPAS, onde disponibiliza para download todas as cidades e limites do Brasil. O guia reúne todas as informações de municí- pios localizados no Brasil e esta disponível no link http://www.quoos.com.br/geomatica/. Para criar algo parecido, basta você reunir todos os pontos que de- seja dentro de uma pasta e depois clicar com o botão direito do mouse e selecionar a opção Salvar Como... e escolher entre o .kml e o .kmz a sua escolha. Se o arquivo for pequeno o .kml é ideal, deixando o .kmz para arquivos grandes. Você pode, por exemplo, criar um arquivo que contém todas as fili- ais de sua empresa, criar um guia de praias, reunir as utilidades públicas, mostrar todos os pontos de ônibus e etc. Você pode carregar acessando o menu Arquivo e selecionando a opção Abrir e escolher o arquivo. Depois selecione a opção Reproduzir Passeio, uma dica bem legal que falamos lá no início. 177B4.3.2.5.11 Visualizando o Espaço Com certeza vocês devem estar maravilhados com isso tudo que descrevemos sobre o Google Earth. Imagine se além de visualizar a Terra, você tivesse a possibilidade de visualizar o céu, mais especificamente o espaço com as suas galáxias, planetas e constelações. Esse é o Google Sky. Para isso você deve ir até o menu Visualizar e selecionar a opção Mudar para Céu. O Google Earth irá carregar as informações, exatamente quando você inicia o programa para poder lhe mostrar todos os detalhes do espaço. Em vários pontos da visualização é possível obter explicações sobre as constelações, galáxias e outras partes da astronomia. A navega- ção é a mesma que no modo de visualização da Terra. Mas é extremamen-
- 172. Curso de CartografiaBásica, GPS e ArcGIS 172 te recomendável se orientar pelo painel de Camadas, visto que o espaço é infinito e pouco explorado (Figura 4.50). Figura 4.50. Visualização do Céu pelo Google Earth. 178B4.3.2.5.12 Agradecimentos à equipe da Google. É inegável que o software é vasto e recheado de recursos, as fina- lidades nas quais se pode utilizá-lo são incalculáveis. Não é fácil ou, quem sabe, possível ensinar e explicar de forma detalhada todos os recursos, funcionalidades e possibilidades do programa. Por isso, por mais que exis- tam ou criem tutoriais que auxiliem na utilização do programa, nada substitui a curiosidade e exploração com afinco do Google Earth pelo próprio usuário. Isso porque ele está sempre sendo atualizado e com isso vão sur- gindo novos recursos e possibilidades. Para saber sobre atualizações e novidades sempre é bom dar uma olhada em sites de download ou na pró- pria página do Google Earth. Por todas essas vantagens agradecemos o desempenho da Google em trazer esta inovação tecnológica ao público em geral.
- 173. Aulas Práticas deGPS 173 4.4 Exercício 1) Com o RECEPTOR GPS, configure-o com o sistema de coorde- nadas UTM e o Datum South American 1969; 2) Localize, com receptor GPS os pontos no campus da UFSM cu- jas coordenadas UTM (em metros) são as seguintes: Coordenada E Coordenada N 237166 6708973 237485 6709145 237198 6709218 237274 6709125 237123 6708962 237142 6709095 3) Georreferencie 3 postes ,1 lixeira e 3 árvores (com os devidos nomes); 4) Faça um trajeto no campus, calcule sua área e perímetro; 5) Descarregue os dados nos softwares: Campeiro 7 ou no Track- Maker.
- 175. 6B5 ARCGIS DESKTOP9.3 BÁSICO 5.1 Introdução O ArcGIS (A Figura 5.1 mostra a tela de abertura do programa) é um SIG que consta de 5 componentes fundamentais: Figura 5.1. Tela Inicial do ArcMap. ArcGIS Desktop: Nome coletivo dado para três produtos que são ArcView, ArcEditor e ArcInfo Server GIS: ArcSDE, ArcIMS e ArcGIS Server - Esses produtos são usados para criar e gerenciar aplicações baseadas em servidores (ser- ver-based GIS) que compartilham conhecimento dentro de organizações maiores e com muitos outros usuários por meio da Intranet. Mobile GIS – ArcPad: É a expansão de um GIS de escritório para o Campo. É semelhante ao Arc GIS Desktop feito para “Handhelds”. ArcGIS Engine: Ferramenta para customização do software. GIS Web Services: Ferramenta para facilitar a leitura de dados espacial (conjunto) pra grupo de usuários via internet. A Figura 5.2 mostra a representação esquemática de todo o siste- ma ArcGIS.
- 176. Curso de CartografiaBásica, GPS e ArcGIS 176 Figura 5.2 Representação esquemática do sistema ARCGIS. (Fonte: www.esriportugal.pt/produtos/produtos_sig_desktop_arcview.html) O ArcGis Desktop é composto pelos seguintes aplicativos: Arc- MAP, ArcCATALOG e ArcTOOLBOX. Podemos ver na figura 5.2 que o mesmo apresenta algumas subdivisões. Essas subdivisões são as diversas formas em que são comercializados, em que as principais são: ArcInfo, ArcView e ArcEditor. Esses três conjuntos de programas funcionam todos em uma mesma plataforma (ou núcleo de atividades), diferindo apenas por apresentarem funções simples (ArcView) até o que apresenta funções com- pletas (ArcInfo) cada uma dessas versões comercializadas é composta pelos três aplicativos citados acima. 5.1.1 O ArcCatalog O ArcCatalog é um aplicativo do ArcGis que permite o acesso e ge- renciamento do conteúdo de dados geográficos. O acesso aos dados se dá através de conexões, estas juntas formam o catálogo de origem dos dados geográficos (Figura 5.3). Ao acessar pela primeira vez o ArcCatalog mostra a entrada do disco rígido do seu computador. Para acessar dados externos armazenados em um CD, disco flexível, ou em outro computador na rede, você deve adi- cionar conexões para estas posições.
- 177. ArcGIS 9.3 DesktopBásico 177 Figura 5.3. Tela de inicialização do ArcCatalog. Quando se acessa uma pasta conectada visualizam-se os itens que ela contém. Ao contrário do Explorer do Windows, o ArcCatalog não lista todos os arquivos armazenados no disco. Ao se conectar a uma pasta tem-se acesso ao conteúdo geográfico desta, o caminho de um determinado arquivo aparece na caixa de localiza- ção e na barra de título do ArcCatalog (Figura 5.4). Recomenda-se desco- nectar pastas que não estão sendo usadas na árvore de localização, pois uma nova conexão não será adicionada no ArcCatalog se já houver a mes- ma conexão ativa. Uma pasta pode aparecer vazia no ArcCatalog mesmo que contenha outros arquivos, somente extensões pré-definidas serão visu- alizadas no conteúdo das pastas conectadas. Quando se quer acessar um local conhecido na rede é mais fácil a conexão, digitando diretamente o endereço na caixa de localização. Um ponto de exclamação vermelho ou um ícone junto a uma cone- xão significa que esta não está acessível para visualização, ou foi desco- nectada, sendo necessário o seu restabelecimento. 5.1.2 O ArcMap ArcMap (Figura 5.5) é um programa (software) muito utilizado para manipulação/geração de mapas digitais. É um programa criado para mape- amento digital. No ArcMap é possível visualizar e também associar vários tipos de informações não gráficas em conjunto com as informações gráficas, seja vetorial (ex: shp ou CAD) ou raster (imagens).
- 178. Curso de CartografiaBásica, GPS e ArcGIS 178 Figura 5.4. Tela do ArcCatalog – Conexão com pastas. O ArcMap permite ainda a criação de mapas resultantes de análi- ses geográficas. O ArcMap pode muito bem ser utilizado para entender as relações existentes nos vários tipos de informações que estão sendo inte- gradas em ambiente digital (informação espacial geográfica), para a tomada de decisões. Por último, normalmente temos a apresentação dos resultados de forma profissional utilizando-se de mapas, cartas, gráficos, tabelas, etc.
- 179. ArcGIS 9.3 DesktopBásico 179 Figura 5.5. Tela de inicialização do ArcMap. 5.1.3 O ArcToolbox O ArcToolbox é um aplicativo simples que contém muitas ferramentas GIS usa- das para geoproces- samento de dados. Conforme a licença adquirida, do pacote de softwares da ESRI (ARCINFO, VIEW ou EDITOR), este aplica- tivo apresenta mais ou menos ferramentas, sendo o ARCINFO a versão mais completa, com mais de 150 tipos de ferramentas, dentre elas a conversão de dados, cruzamento de planos de informações (PI), sistemas de pro- jeção, e muitas outras (Figura 5.6). Figura 5.6. ArcToolbox – acoplado no ArcMap.
- 180. Curso de CartografiaBásica, GPS e ArcGIS 180 5.2 Características do ArcGIS Simplicidade na manipulação/uso: Ferramentas de mapeamen- to, análise e gerenciamento de dados, utilizadas em todos os níveis da família ArcGIS e facilmente customizadas; Extremamente funcional: incorpora poderosas ferramentas de e- dição, cartografia avançada, administração de dados aprimorada e análises espaciais sofisticadas; Escalonável: desenvolvido em estruturas modernas de componen- tes orientados a objetos, permitindo que os softwares que compõem a famí- lia ArcGIS, compartilhem os mesmos aplicativos, interfaces de usuário e conceitos de operação; Habilitado para a Internet: o ArcGIS pode ser utilizado para a ob- tenção de dados geográficos pela Internet ou Intranet; Facilidade de customização: construído sob padrões abertos de mercado, o ArcGIS é rico em funcionalidades, com extensa documentação e completamente customizável com as linguagens padrões mais utilizadas pelos profissionais de informática. 5.2.1 Conceitos Gerais Tema ou Plano de Informação: é representado por um layer, nor- malmente representando algum elemento geográfico do mundo real. Exem- plo: Eixo de ruas, bairros, nascentes, órgãos de interesse, departamentos, etc. Quando temos a combinação de um conjunto de temas (li- nhas/polígonos/pontos/imagens) podemos chamar esse conjunto de “com- posição de mapas”. Feature: Elementos de um Tema, normalmente apresentam-se na forma de polígonos, linhas e pontos, ex: ⇒ Polígonos: Divisa de bairros, bacias hidrográficas, zonas urbanas, mapa qualitativos (uso do solo), etc. ⇒ Linhas: Ruas, redes de água, rios, etc. ⇒ Pontos: Nascentes, postos de saúde, escolas e creches, departamentos municipais, etc. View ou Vista: Interface gráfica de ArcMap onde se pode visuali- zar os mapas ou conjunto de mapas. Layout: Interface gráfica de ArcMap usada principalmente quando se deseja plotar mapas finais.
- 181. ArcGIS 9.3 DesktopBásico 181 Vetor: Localização exata de objetos geográficos na terra. Objetos geográficos são representados como pontos, linhas ou polígonos. Normal- mente tem-se a posição dos objetos geográficos na terra referenciada em algum sistema de projeção cartográfica com coordenadas x, y. Raster: Consiste de um conjunto de dados apresentados na forma de imagens. São imagens digitais, normalmente representadas em quadrí- culas ou células quadradas, onde temos o menor elemento dessas imagens, conhecidos como pixel (do inglês picture element). Cada célula, ou pixel é referida no ambiente digital a um numero de linha e coluna, devendo ainda apresentar um atributo geográfico e também correspondente a uma área da superfície da terra. Coverage: Modelo de dato geográfico, também conhecido como o modelo de datos georrelacional, da ESRI introduzido em 1981 com o ArcIn- fo. Shape: formato de datos geográficos do ArcView. Arquivos ‘shape’ podem representar objetos geográficos como linhas, pontos e áreas (polí- gonos). Geodatabase: É a unidade primária, ou seja, corresponde ao nível mais alto das classes de dados geográficos. É uma coleção de classe de dados, classes geográficas, objetos geográficos e classes de relações. a) Classes de dados: Conhecida como Geographic Datasets representam três modelos de dados geográficos: vetor, raster e triangulação (TIN). No Geodatabase pode existir classe geográfica (feature dataset), classes raster (raster dataset) e também classe TIN (TIN dataset). Classe geográfica: Conhecida como Feature dataset é represen- tado por uma coleção de classes geométricas, pontos, linhas e polígonos, que possuem o mesmo sistema de coordenadas. ⇒ Classe geométrica: Conhecida como Feature class é uma coleção de objetos geográficos com o mesmo tipo de ge- ometria, ponto, linha ou polígono ⇒ Objeto geográfico: conhecido como Feature é qualquer elemento do mundo real representado no mapa. Classe raster: Pode ser uma simples classe ou uma série de clas- ses composta por mais de uma “banda”, contendo diferentes espectros e valores.
- 182. Curso de CartografiaBásica, GPS e ArcGIS 182 Classe TIN: contém uma série de triângulos que cobrem uma área contendo além das coordenadas “X” e “Y”, um valor de elevação/ou cota (coordenada z) em cada nó que representa algum tipo de superfície. b) Objeto classes: É uma tabela dentro de um Geodatabase. Os objetos classes possuem informações descritivas dos objetos, porém sem apresen- tar nenhuma representação geométrica no mapa. 5.3 Trabalhando com o ArcCatalog O ArcGIS pode trabalhar com diversos tipos de arquivos e também integrar diversos tipos de dados em layers separados. As figuras abaixo representam ícones (formatos) como eles aparecem no ArcGIS (Cata- log/Map/Toolbox), onde tem-se (Figura 5.7): Arquivos de Imagens (raster) ex: JPEG; TIF; GRID; BMP, etc) Arquivo TIN Arquivo shape (shapefile) de pontos; Arquivo shape (shapefile) de linhas; Arquivo shape (shapefile) de polígonos; Árvore de Layer de pontos Árvore de Layer de linhas Árvore de Layer de polígonos Árvore de Layer de imagens (raster) Árvore de Layer de arquivos TIN Arquivo em formato tabular (tabela *.DBF) Arquivo Geodatabase Arquivo CAD (*.DWG, *.DXF, *.DGN) Arquivo cad de pontos Arquivo cad de linhas Arquivo cad de polígonos. Figura 5.7. Ícones dos arquivos visualizados no ArcCatalog
- 183. ArcGIS 9.3 DesktopBásico 183 As atividades que aqui serão desenvolvidas buscarão mostrar co- mo procurar, gerenciar e visualizar os arquivos de forma rápida e fácil, antes mesmo de iniciar o trabalho com o ArcMap. O ArcCatalog permite que você procure o mapa que deseja visuali- zar, e plotar, consultar valores e informações na tabela, sistema de projeção de arquivos, dentre outras utilizações. 5.3.1 Exercício 1 – Explorando o ArcCatalog 5.3.1.1 Iniciar ArcCatalog Antes de iniciar as tarefas é necessário iniciar o aplicativo ArcCata- log, que pode ser iniciado seguindo os seguintes passos: – Click no botão “Iniciar” do Windows; – Selecione Programas; – Selecione ArcGis; – Click em ArcCatalog que abrirá uma janela de inicialização do a- plicativo (Figura 5.8). Figura 5.8. Inicialização do ArcCatalog. Depois de inicializado, o ArcCatalog apresenta a forma da Figura 5.9. Se observarmos no canto superior esquerdo, temos os menus em cascata no formato do windows (File, Edit, View, Tools, etc...) (Figura 5.10).
- 184. Curso de CartografiaBásica, GPS e ArcGIS 184 Figura 5.9. Janela da árvore de arquivos visualizados no ArcCatalog. Figura 5.10 Detalhe do ArcCatalog. Abaixo dos menus temos alguns botões de acesso rápido às pas- tas, acima, formas de visualização dos arquivos (ícones grandes, pequeno, listados, detalhes, figuras) (Figura 5.11). Figura 5.11. Botões de visualização de conteúdos.
- 185. ArcGIS 9.3 DesktopBásico 185 Temos ainda atalhos para ArcMap, ArcCatalog e ArcToolbox, além da ajuda. Ainda na Figura 5.10 temos do lado direito (como no Windows Ex- plorer) o que chamamos de Catálogo em Árvore (Catalog Tree), mostrando de forma rápida e simples todas as pastas do Disco Rígido (HD). 5.3.1.2 Visualizando Pastas No Arccatalog Quando utilizamos o mouse para visualizar pastas no catálogo em árvore “catalog tree”, ele mostra o conteúdo da pasta do lado direito, de forma semelhante ao Windows Explorer, permitindo ainda a forma de visua- lização desses arquivos, conforme mostrado na figura anterior. 5.3.1.3 Olhando uma pasta qualquer no ArcCatalog: Click na pasta desejada no Catalog Tree. Os itens que estão dentro da pasta selecionada, serão mostrados no lado direito. Clicando duas vezes na pasta selecionada ou no símbolo “+” abrirá no catálogo em arvore as subpastas que estão dentro da pasta selecionada (Figura 5.12). Figura 5.12. Visualização de uma pasta no ArcCatalog.
- 186. Curso de CartografiaBásica, GPS e ArcGIS 186 5.3.1.4 Localizando a pasta tutorial e criando uma cópia Antes de começar a explorar dados do tutorial deste exercício é necessário selecionar a pasta onde os dados estão localizados. Essa tarefa no ArcCatalog é bastante rápida e simples. Primeiramente vamos localizar a pasta. 1) Clique na caixa de localização (location) e digite “ C:ArcgisArcTutor” ou então vá no Catálogo e selecione a pasta e vá até o local indicado (Figura 5.13). Figura 5.13. Caixa de localização. 2) Para Criar uma cópia da pasta vamos inicialmente criar uma pasta no disco rígido. Ex: “C:Curso_ExtensaoMet_InformacionaisArc_Gis”. Para isto vá ao catálogo e selecione o local “C:” e então você pode criar uma pasta selecionando o menu “File / New / Folder” (Figura 5.14). Figura 5.14. Criando uma nova pasta no ArcCatalog. Logo após clicar em “New Folder” aparecerá a nova pasta criada com nome “newfolder” que deve ser renomeado simplesmente editando o texto, conforme pode ser visto na Figura 5.15.
- 187. ArcGIS 9.3 DesktopBásico 187 Figura 5.15 Renomeando a nova pasta no ArcCatalog. Para copiar o conteúdo da pasta “____________” para a pasta cri- ada, selecione o local “C:Curso_ExtensaoMet_InformacionaisArc_Gis” no comando “location”e logo após selecione o botão “copy” na barra de ferra- mentas, como mostra a Figura 5.16. Figura 5.16. Botões de atalho na barra de ferramentas. Para completar a operação vá à nova pasta criada para o exercício e cole os arquivos copiados anteriormente, utilizando o botão “paste” na barra de ferramentas. 5.3.1.5 Visualizando dados no ArcCatalog Como já criamos anteriormente uma pasta, para exercitar utiliza- remos os arquivos contidos nela para visualização. Para tal tarefa vá ao local onde foi criada a pasta e selecione a pasta “ArcGIS” (Figura 5.17).
- 188. Curso de CartografiaBásica, GPS e ArcGIS 188 Figura 5.17. Formas de visualização para thumbmails no ArcCatalog. A Figura acima mostra no detalhe em vermelho uma das quatro formas de apresentação do conteúdo das pastas na parte da direita. As formas de apresentação dos arquivos podem ser: ícones gran- des/listados/detalhes/miniatura (list/large icon/details/thumbnails). Na parte sinalizada em azul temos outras formas de apresentação dos dados (Con- tents/Preview/Metadata). 5.3.1.6 Trabalhando com a ferramenta de visualização “Preview” Esta é a ferramenta do ArcCatalog que permite ao usuário visuali- zar os arquivos em pré-visualização. A interface de visualização e ferramen- tas são as mesmas utilizadas no ArcMap. Essa ferramenta permite ainda trabalhar com dados no formato de tabelas, ou seja, permite o trabalho diretamente na tabela de atributos dos arquivos. Se os dados são, por exemplo, arquivos *.shp, é possível selecio- nar em Preview se você deseja trabalhar na Tabela de atributos ou em ambiente gráfico (visualização espacial) (Figura 5.18). As ferramentas para navegação, aproximação (zoom) e identifica- ção de dados, são mostradas na Figura 5.19.
- 189. ArcGIS 9.3 DesktopBásico 189 Figura 5.18. Opções de visualização. Figura 5.19. Menu de ferramentas “Standard”. 5.3.1.7 Explorando o conteúdo da tabela Se o arquivo que está sendo utilizado é um “shp” ou simplesmente uma tabela, é possível também, utilizando o ArcCatalog, trabalhar com os dados na tabela de atributos. Para abrir a tabela de atributos desses tipos de arquivos basta: Escolha um arquivo no “catalog tree” e selecione o modo de exibi- ção “Preview”. Abaixo, onde temos a opção preview (Geográfico/Tabela), selecione tabela (Figura 5.20). Com esta opção é possível localizar elementos na tabela de atribu- tos, adicionar novos campos, exportar dados. Para tal tarefa basta ir ao botão “options”, conforme indicado na (Figura 5.21). Selecione C:Curso_ExtensaoMet_InformacionaisArc_GisShape”, no catálogo em árvore, e selecione o arquivo de polígonos “hidrografi- a_poligonos_lambert.shp”. Figura 5.20. Visualização Preview/tabela.
- 190. Curso de CartografiaBásica, GPS e ArcGIS 190 Figura 5.21. Options/Find. Clique com o botão direito do mouse em cima do campo “Tipo” e aparecerá uma nova caixa de diálogo com opções para mostrar os dados em ordem crescente, decrescente, apresentar resultados estatísticos, con- gelar/descongelar e até mesmo “excluir” (deletar) um campo inteiro. Veja Figura 5.22. Figura 5.22. Removendo um campo da tabela. 5.4 Trabalhando com o ArcMAP 5.4.1 Visualizando Informações Algumas vezes trabalhamos com mapas com objetivos simples e direto de interpretar as informações gráficas e geográficas. Mas mapas não são apenas simples representações de onde estão localizados geografica- mente certos objetos de estudo, mas também informações específicas so- bre cada um desses objetos analisados. A Figura 5.23 mostra, por exemplo, o mapa dos Estados Unidos com informações sobre a densidade populacio- nal, facilitando a identificação das regiões metropolitanas.
- 191. ArcGIS 9.3 DesktopBásico 191 Figura 5.23. Mapa de densidade populacional. 5.4.2 Trabalhando Geograficamente Trabalhar com ArcMap em “ambiente digital”, não é o mesmo que trabalhar em mapas plotados, cartas. etc. Você pode pré-visualizar um ma- pa e, quando necessitar analisar com maior detalhe uma área em particular, você pode ampliar a forma de visualização (através de “zoom”), Figura 5.24. Figura 5.24. Mapa Temático.
- 192. Curso de CartografiaBásica, GPS e ArcGIS 192 5.4.3 Mostrando Relações Trabalhar com o ArcView permite a você mostrar relações entre planos de informações abrindo tabelas, criando gráficos e adicionando es- ses elementos no mapa (Figura 5.25). Figura 5.25. Mapa com diferentes layers e edição de layout. 5.4.4 Solucionando Problemas Ao trabalhar com o ArcMap e visualizar informações sobre regiões de estudo, você pode estabelecer critérios para cada área, como por exem- plo, proximidade, nome, medidas, e outras informações, que são importan- tes na tomada de decisões (Figura 5.26). 5.4.5 Criando e Atualizando dados Você pode adicionar informações ao mapa de trabalho, trabalhan- do com a tabela de atributos. Para essas tarefas o ArcMap possui ferramen- tas avançadas de edição que ajudam a criação de novos dados e atualiza- ção dos dados existentes. 5.4.6 Apresentando os Resultados Você pode criar mapas a serem apresentados como resultados em alta qualidade e também em diferentes formatos. Os mapas podem ser
- 193. ArcGIS 9.3 DesktopBásico 193 apresentados em relatórios, para publicação na WEB, exportado para for- matos mais utilizados, ou impressos em (A4, A0, A1, etc...) Figura 5.26. Mapas de florestas com buffer. Os exercícios a serem desenvolvidos durante o curso são exercí- cios onde você aprenderá a utilizar o ArcMap para obter informações a partir de dados georreferenciados obtidos na internet e também algumas tarefas para geração de seu próprios mapas utilizando diferentes bases cartográfi- cas. Será possível ainda compreender o formato dos arquivos, desen- volvendo atividades de manipulação dos dados em formato de tabelas, ou seja, manipular informações espaciais através da tabela de atributos dos arquivos, podendo inserir ou suprimir informações nessas tabelas (ou ma- pas). Será possível também criar leiaute para impressão de qualquer região de interesse, podendo ainda adicionar legendas, escalas, grids, textos adi- cionais e outros elementos. 5.4.7 Iniciando o ArcMAP Para iniciar o ArcMAP clicar em Iniciar/ Programas /ArcGIS / Arc- Map como mostra a Figura 5.27.
- 194. Curso de CartografiaBásica, GPS e ArcGIS 194 Figura 5.27. Abrindo o ArcMap. Após carregar todo programa, a tela inicial apresenta algumas op- ções para iniciar, seja um projeto já existente ou mesmo um novo mapa (Figura 5.28). Figura 5.28. Abrindo um arquivo no ArcMap. Como foi visto anteriormente, o ArcMap é um aplicativo onde se faz a inserção e manipulação de dados. As ferramentas mais usadas estão dispostas como ícones e carregam na abertura do programa (Figura 5.29). Layouts prontos para serem utiliza- dos em mapas bases de várias regiões geográficas Um novo mapa vazio Um mapa já existente
- 195. ArcGIS 9.3 DesktopBásico 195 5.29. Ferramentas de visualização mais utilizadas no ArcMAP. 5.4.7.1 Modos Básicos de Visualização O ArcMAP permite duas formas básicas de visualização dos dados. Àquela em que visualizo os layers dispostos na área de trabalho na forma de DataView (Figura 5.30) e a visualização layout (Figura 5.31). Figura 5.30. Modo de visualização DataView. Ferramentas padrão do windows. Ferramentas do Arc View Adicionar dados Arc Editor Arc Catalog Arc Tool box Ferramentas de Visualização
- 196. Curso de CartografiaBásica, GPS e ArcGIS 196 Figura 5.31. Modo de visualização layout. A tela em modo de visualização layout é usada principalmente para a plotagem e edição de mapas e a tela no modo dataview para melhor visu- alização durante a manipulação dos dados geográficos. 5.4.7.2 Exercício 2 - Trabalhando com Formato Raster Para inserir uma imagem raster (Carta Topográfica de Santa Mari- a), retificada e georreferenciada, siga os seguintes passos: – Clique no ícone ; – Abre-se a janela Add Data (Figura 5.32); – Abra a pasta Arc_Gis; – Selecione a imagem (SantaMaria5011) / clique em Add; – A Imagem será inserida georreferenciada. Arraste o mouse sobre a figura e observe os valores em coordenadas UTM, idênticos aos valores da carta; – No quadro de layers selecione (SantaMaria5011), clique com o botão direito do mouse; – Abre-se a janela (layer properties), observe o sistema de referên- cia espacial que acompanha o arquivo da imagem (Figura 5.33).
- 197. ArcGIS 9.3 DesktopBásico 197 Figura 5.32. Janela de adição de dados. Figura 5.33. Acessando a referência espacial. 5.4.8 Cartas Topográficas As Cartas Topográficas são representações dos aspectos naturais e artificiais da Terra, destinadas a fins práticos da atividade humana, permi- tindo a avaliação precisa de distâncias, direções e a localização geográfica de pontos, áreas e detalhes (BAKKER, 1965). Geralmente estão em média e grande escala e encontram-se subdivididas em folhas, de forma sistemáti- ca obedecendo a um plano nacional ou internacional (DUARTE,1994). Elaboradas nas décadas de 60 e 70, ainda são em termos de base geográfica uma referência, no que se refere a confiabilidade de dados e orientação no terreno. Embora o Estado do Rio Grande do Sul ainda não
- 198. Curso de CartografiaBásica, GPS e ArcGIS 198 tenha uma política de atualização, na grande maioria dos projetos os dados obtidos nas cartas ainda são muito utilizados. Portanto é ainda recomendá- vel que ao se iniciar um projeto temático, mesmo com o advento de imagens de alta resolução, se mantenha uma imagem da carta da área sobrepondo- se as outras imagens. Esse procedimento garantirá que os produtos adqui- ridos ou os dados obtidos por outros meios estejam, ao menos, compatíveis com a precisão da carta, evitando-se assim chegar a um final do projeto e verificar que parte ou todo o trabalho está comprometido. 5.4.9 Sistema de Referência É um conjunto de informações que fazem parte de um sistema que contém: um determinado elipsóide de revolução (figura matemática calcula- da que se aproxima da forma da terra com parâmetros de achatamento e raio conhecidos); um meridiano principal que ao cruzar com o equador de- termina a origem das coordenadas; um ponto referenciado por seus valores de latitude e longitude e o azimute desse ponto (datum). 5.4.9.1 Exercício 3 – Inserindo Imagens sem Referência Para inserir imagens ou arquivos vetoriais criados no ArcCatalog ou em outros softwares, em formatos reconhecidos pelo ArcView: usamos o botão Add Data. Na janela Add Data , clicar na pasta Arc_Gis onde aparecerão outras sub-pastas e um ícone característico de imagem raster (Arquivos de imagens raster ex: JPEG; TIF; GRID; BMP, etc., ícone tipo ). Após pressionar o botão “Add Data” procure a imagem com o nome Camobi_50. Após selecionar a imagem, pressione o botão Add. Como foi demonstrado na Figura 5.32. 5.4.10 Criando Pirâmides em Arquivos Raster no ArcMAP Por padrão, do programa ArcMAP, quando se dá, o preview na i- magem digital no ArcCatalog ou quando se adiciona uma imagem em um mapa, e, esta imagem for maior que 1024x1024 pixels, o programa pergun- tará se deseja criar pirâmide (Figura 5.34). Em softwares que mantém a mesma resolução original de cada célula, dependendo da resolução em que
- 199. ArcGIS 9.3 DesktopBásico 199 foram digitalizadas, podem exigir maior tempo para visualização quando se dá o zoom, uma vez que ocupam maior espaço no disco. Quando se cria pirâmides visualiza-se primeiramente a imagem em baixa resolução e a medida que você dá zoom acessa áreas sucessivamen- te menores e obtém-se níveis de resolução maiores, mantendo o mesmo tipo de visualização. Ao mesmo tempo no arquivo da imagem digital, um arquivo de resolução reduzida da série de dados é criado RRD- Reduced Resolution Datasets. Para um raster não comprimido o tamanho desse arquivo é de aproximadamente 8% da série de dados original. Em determi- nadas situações, entretanto, um arquivo RRD pode ser maior do que o ar- quivo original, dependendo da técnica de compressão utilizada. Normalmen- te este arquivo está armazenado dentro do arquivo da imagem se o formato permitir, ou pode-se criar arquivos auxiliares ao lado da imagem. Figura 5.34. Janela de construção da pirâmide. Pressione o botão YES e o programa criará a composição de três bandas para a imagem inserida. Porém, antes de aparecer a imagem a mensagem da Figura 5.35 aparecerá. Figura 5.35. Mensagem de alerta. Abre-se a janela informando que não encontrou informações sobre a referência espacial da imagem, portanto os dados não podem ser projeta- dos. Para solucionar isso o Arc Map utiliza o sistema de coordenadas da primeira série de dados (primeiro layer adicionado) e transforma todos os outros dados para este sistema de coordenadas. Para que o Arc Map reco- nheça o sistema de coordenadas, ele deve ser definido como um arquivo I s
- 200. Curso de CartografiaBásica, GPS e ArcGIS 200 .PRJ (criado no Arc Catalog ou importado do conjunto já existente no pro- grama). 5.4.11 Definindo o Sistema de Referência no Arc Catalog. Vamos atribuir a imagem Camobi_50 a referência espacial e adi- cionar essa referência na imagem SantaMaria5011. – Abra o ArcCatalog; – Selecione o arquivo da imagem (Camobi_50.jpg). Clique na ima- gem com o botão do mouse direito (Figura 5.36); Figura 5.36. Acessando Propriedades da Imagem no ArcCatalog. – Selecionar Propriedades; – Abrirá a janela Raster Dataset Properties, mova a barra de rola- gem até Spatial Reference / Clique Edit; – Abrirá a janela Propriedades de Spatial Reference com as se- guintes opções: Select: Seleciona um sistema de coordenadas pré-definido Import: seleciona um sistema de coordenadas à partir de uma i- magem ou arquivo antes definidos. New, modify: Cria um novo SR e modifica um pré-existente à partir de parâmetros fornecidos pelo usuário. – No quadro Propriedades de Spatial Reference, selecione a opção Select (Figura 5.37); – A janela Browse for Dataset será aberta;
- 201. ArcGIS 9.3 DesktopBásico 201 Figura 5.37. Janela de propriedades da referência espacial. – Abra a pasta Projected Coordinate Systems, selecione (UTM South America SAD69 22S) e clique em Add (Figura 5.38); – Clique em Aplicar e OK para fechar a janela. Figura 5.38. Janela de Aplicação da referência espacial importada. Como podemos observar agora a imagem possui uma referência espacial. Vamos novamente inserir a imagem, observe que a mensagem anterior não reaparece (Figura 5.39).
- 202. Curso de CartografiaBásica, GPS e ArcGIS 202 Figura 5.39. A imagem agora com referência espacial. 5.4.12 Georreferenciamento Se sua imagem raster não contiver nenhum sistema de coordena- das associado a ela (Coordenadas Geodésicas ou Planas Retangulares - UTM), você pode georreferenciar no ArcMap. O processo de georreferenci- amento de uma imagem, definirá como os dados estão situados através de coordenadas, associando esses dados a uma posição específica na super- fície terrestre. O ArcMAP necessita de no mínimo três pontos de controle para a transformação de primeira ordem (polinômio), de seis para a de se- gunda ordem e 10 para a de terceira ordem. Se os coeficientes a, e b, dos polinômios são conhecidos, então os polinômios de mapeamento podem ser usados para relacionar qualquer ponto no mapa, com seu correspondente na imagem. No entanto, estes coeficientes são desconhecidos, e seus valo- res podem ser estimados através da identificação de conjuntos de feições sobre o mapa, as quais devem também ser identificáveis na imagem. Estas feições, chamadas de pontos de controle no terreno devem ser bem defini- das, espacialmente pequenas, podendo constituir-se de intersecções de estradas, intersecções de pistas de aeroportos, curvas de rios, feições pro- eminentes na linha de costa, etc. Como procedimentos, são escolhidas várias destas feições (em pares sobre o mapa e a imagem), de modo que os coeficientes do polinômio possam ser estimados pela substituição dos valores dos coeficientes do polinômio de mapeamento, para produzir o conjunto de equações. Através das equações definidas anteriormente, po- de-se verificar que o número mínimo de pontos de controle requeridos para mapeamentos polinomiais de segunda ordem é seis, da mesma maneira
- 203. ArcGIS 9.3 DesktopBásico 203 que para polinômios de terceira ordem é dez. Na prática, escolhe-se um número muito maior de pontos de controle, os quais são avaliados usando a estimativa dos mínimos quadrados. Os pontos de controle devem ser sele- cionados em um número de pares que seja significativo, e eles devem estar bem distribuídos na cena, de modo a assegurar a geração de polinômios de mapeamento bastante acurados, quando da retificação de uma imagem. Entretanto, deve-se ter cuidado na escolha desses pontos e ter em mente que eles devem estar distribuídos na periferia da imagem a ser corrigida, bem como deve haver um espalhamento de pontos também no centro da imagem. A aplicação de uma transformação de primeira ordem mantém in- variante o paralelismo entre as respectivas linhas da figura, mas altera a forma, pois introduzem duas escalas, essa transformação atende a maioria do georreferenciamento para análises temáticas. Quanto mais elevada a ordem de transformação, mais complexa será a correção. Esses modificam a geometria da imagem de uma maneira não linear, independente das duas direções. Aqui, nem a colinearidade é mantida, isto é, a geometria fica inde- finida pelo conjunto de pontos dos vértices de uma imagem. A distância entre dois pontos de ligação é o erro residual. O erro total é a soma do qua- drado da média de todos os erros residuais. Resampling é o mesmo que reamostragem e é utilizado para retificação de imagem. É o processo que determina o valor do pixel na imagem retificada. O resampling no ArcMAP utiliza três técnicas de interpolação: vizinho mais próximo (técnica mais rápida e é apropriado para dados temáticos), atribui o valor da célula mais próxima para a célula que será transformada; bilinear e convolução cúbica (para superfícies com elevação, inclinação e fotos aéreas, adequado para imagens que necessitam ser dobradas ou curvadas). A interpolação bilinear combina o valor das quatro células mais próxima para atribuir um valor a célula transformada. Interpolação pelo método da convolução cúbica combi- na com as dezesseis células mais próximas. Essas duas técnicas são de intensa ou pesada computação e podem exigir mais tempo de processa- mento do computador. O resampling é parte do processo de georreferenci- amento no ArcMap, mas também pode ser parte de uma operação de geo- processamento para alterar o valor dos pixels no ArcToolBox . Usa-se também a retificação quando se deseja exportar a imagem corrigida e georreferenciada para um outro software qualquer . Os formatos mais comuns para exportação são: .TIF e .IMG
- 204. Curso de CartografiaBásica, GPS e ArcGIS 204 Você pode também adicionar os dados através do ArcCatalog na tabela de conteúdos do ArcMap diretamente. Clique simplesmente sobre o nome do arquivo na árvore dos dados no ArcCatalog e arraste-o em qualquer lugar dentro da tabela de conteúdos do ArcMap. Os arquivos adicionados podem ainda ter sua sequência alterada. Se você não conseguir visualizar a informação de um dos layers da tabela de conteúdos, você pode alterar a seqüência de adição dos dados diretamente pela tabela de conteúdos no ArcMap, para isso clique com o botão esquerdo do mouse sobre o nome do layer (arquivo) e arraste para a nova posição na tabela de conteúdos. No exemplo usamos um arquivo raster e um shape. Note que a se- qüência dos dados na tabela de conteúdos foi alterada permitindo a visuali- zação do arquivo vetorial sobre a imagem do campus. 5.4.12.1 Exercício 4 – Georreferenciando no ArcMap Pontos de Controle ou Control Points: Para georreferenciar no ArcMAP necessito de no mínimo três pontos de controle. Utiliza-se da barra de ferramentas Georeferencing (Figura 5.40). Se essa não estiver ativa busque em: View Toollbox georreferencing. Figura 5.40. Ferramenta Georeferencing. Observe os valores das coordenadas antes do georreferenciamen- to. Dê um zoom sobre os pontos marcados na carta, vamos atribuir a esses pontos os valores das coordenadas conhecidas. P1 - Canto Superior Esquerdo: ________________________; P2 - Canto Inferior Direito: ________________________; P3 - Canto Superior Direito: ________________________; P4 - Canto Inferior Esquerdo: ________________________; As coordenadas também poderiam ser obtidas no terreno com re- ceptor GPS de navegação. Pressione o botão Add Control Points identificado na figura abai- xo: A ferramenta está habilitada, dê sucessivos zooms sobre a imagem até
- 205. ArcGIS 9.3 DesktopBásico 205 encontrar o ponto exato, depois clique com o botão esquerdo do mouse sobre ele em seguida com o botão direito. Na janela de edição substitua os valores pelos indicados no quadro e dê OK (Figura 5.41). Figura 5.41. Adicionando pontos de controle e coordenadas. Após apertar o OK, a imagem desaparecerá da tela, pressionando o zoom geral ou o botão full extent a imagem reaparece. Você notará que no canto inferior direito os valores da barra de rolagem foram modificados após a inserção do primeiro ponto. Antes de inserir valores de P1: Após inserir valores de P1: Repita este procedimento para o P2, P3 e P4. Você pode conferir os valores dos pontos atribuídos e o erro residual em (Figura 5.42): georre- ferencing/ view link table. Figura 5.42. Tabela dos pontos de controle. Carrega um arquivo de georreferenci- amento já existente Por padrão o programa executa a transfor- mação em polinômio de 1° ordem
- 206. Curso de CartografiaBásica, GPS e ArcGIS 206 Se os pontos estiverem corretamente digitados, e o erro admissí- vel, vá na barra de ferramentas Georeferencing e pressione a opção rec- tify. Abre-se a janela da Figura 5.43. Figura 5.43. Retificando a Imagem. A imagem agora está georreferenciada e foi salva na pasta C:Curso_ExtensaoMet_InformacionaisArc_Gis. Para sobrepor um layer qualquer da tabela de conteúdos deve-se alterar a sequência de visualização, para isso clique com o botão esquerdo do mouse sobre o nome do layer (arquivo) selecionando-o e arraste para a nova posição na tabela de conteúdos. 5.4.13 Sistema de Coordenadas Geográfico (GCS) Usa uma superfície esférica tridimensional para definir posições na Terra. Usa um sistema de referência espacial e valores de latitude e longitu- de em graus decimais ou graus minutos e segundos. Embora a latitude e longitude possam encontrar a posição exata no globo, não é o grau uma unidade de medida uniforme em todo o globo, sendo esse sistema inade- quado para medidas de áreas e distâncias.
- 207. ArcGIS 9.3 DesktopBásico 207 5.4.14 Sistema de Coordenadas Projetado (PRJ) Utiliza um sistema de coordenadas geográfico como referência e uma projeção cartográfica, que projeta o elipsóide no plano. Embora esse sistema se utilize de superfícies de apoio (cilindro cone, ...) provoca deter- minadas distorções (em áreas, distâncias e ângulos), dependendo do tipo de representação que se queira, deve-se escolher qual sistema de projeção pode ser mais adequado para a elaboração de um mapa. 5.4.15 Cartografia Digital Com o desenvolvimento da cartografia digital já é possível visuali- zar e trabalhar no computador com mais de uma fonte de dados. Hoje é possível sobrepor uma imagem com outra, dar zoom, recortar, traçar veto- res, entrar diretamente com dados coletados através de GPS, e obter dados através de links da Internet. Vivemos enfim uma revolução digital que trans- formou muito as técnicas de elaboração de mapas. No meio digital é possível a visualização de dados em diferentes escalas, contribuindo assim com enorme gama de opções e aumentando os recursos para a elaboração de análise geográfica. Contudo é importante salientar que essa facilidade de trabalhar com imagens e dados digitais no computador, não modifica a origem e a escala em que o dado foi obtido. Por exemplo: na elaboração de um mapa temático você geralmente usa dados coletados com GPS de navegação, que a precisão dos dias atuais 5 a 15m nos remete as escalas de 1:25.000 à 1:50.000 aproximadamente; as cartas topográfica estão disponíveis em nosso estado na escala 1:50.000; uma fotografia aérea geralmente está na escala de 1:20.000 ou 1:40.000; ima- gens de satélite de alta resolução correspondem a uma escala entre 1:1.000 e 1:2.000. Geralmente em uma análise geográfica que resulte em um mapa temático é possível trabalhar com essas fontes de dados, ressaltando que a origem dos dados será sempre a fonte original. Para trabalhos que exigem maior precisão, as fontes de dados, o georreferenciamento, e a retificação vistos até aqui, não são suficientes; métodos mais complexos de correções de imagens (ortorretificação) e GPS de precisão (topográficos e geodésicos) e equipamentos como teodolitos e estação total devem ser utilizados. È importante que o leitor do mapa tenha em local visível as referências sobre as origens dos dados tal como data, escala e fonte.
- 208. Curso de CartografiaBásica, GPS e ArcGIS 208 5.4.16 Arquivos Vetoriais Vetores são definidos matematicamente como um conjunto forma- do por pontos e linhas, cada um constituído de características diferentes como cor, formato, tamanho, posição, área entre outros aspectos. A vantagem de se trabalhar com arquivos vetoriais em relação aos arquivos rasters, é que no arquivo vetorial você pode: editar, mover e alterar esses vetores de maneira simples facilitando a criação e manipulação do leiaute, enquanto que no raster, essa manipulação requer mais memória e espaço em disco além de conhecimentos específicos para tratamento e interpretação de imagens. 5.4.16.1 Exercício 5 – criando novos arquivos .SHP Utilizando o ArcCatalog pode-se ainda fazer uma série de tarefas, como por exemplo: criar Layers, Metadados, novos arquivos *.shp, grupo de layers, tabelas, etc... Abra o ArcCatalog e crie uma nova pasta (C:Curso_ExtensaoMet_InformacionaisArc_GisProjeto_Aluno1) e de o seu nome ao projeto. Salve os arquivos vetoriais que você criar nesta nova pasta. A mesma rotina deve ser utilizada para criar novos arquivos “sha- pefile”. Abre-se a janela “create/new/shapefile” e no campo “Name” e “Fea- ture Type” crie os arquivos constantes da Tabela 1 (Figura 5.44). Figura 5.44. Criando arquivos shapefile.
- 209. ArcGIS 9.3 DesktopBásico 209 Tabela 1 – Novos arquivos shapefile. Nome do arquivo característica Ponto polyline Polyline Polyline Polygon Polygon Polygon Polygon Raster CAMOBI_501.TIF Raster 5.4.17 Organizando a Pasta Projeto_Aluno para o Mapa Final O produto final deste curso será um mapa temático com a extensão (.MXD) do ArcMap. Todos os arquivos utilizados para elaboração do mapa final devem estar organizados na pasta projeto_Aluno do ArcCatalog. Ao entrar com dados externos oriundos de mídia removível, verifique se a op- ção somente leitura está desmarcada (com o Windows Explore, utilize o botão do mouse direito), utilize o ArcCatalog para inserção dos dados na pasta antes de inserir no ArcMap. Todos os arquivos a serem acrescenta- dos a tabela de conteúdos do projeto devem estar localizados nesta nova pasta, principalmente os dados de bases externas utilizados. Em seguida clique na opção EDIT para importar os dados de refe- rência espacial da imagem rectify campus do vale.tif – como vimos inicial- mente na inserção de arquivos raster. Adicione ao projeto_aluno criado (.mxd) os novos arquivos shape (.shp). Agora selecione na barra de ferramentas EDITOR a opção Start Editing conforme a figura abaixo e as ferramentas de vetorização serão habilitadas (Figura 5.45).
- 210. Curso de CartografiaBásica, GPS e ArcGIS 210 Figura 5.45. Ferramentas de vetorização. Quando você vetoriza um shape, observe que quando pressionar o start editing, habilita a opção target nela você deverá selecionar o tipo de feição que você vai vetorizar: Polígonos, Linhas ou Pontos. Clique sobre o ponto inicial a ser vetorizado na imagem, note que é habilitado o cursor em forma de quadrado. Clique com o mouse esquerdo para iniciar a vetorização e arraste o mouse sobre o segmento da estrada a ser vetorizada conforme o exemplo abaixo e assim sucessivamente até o final do trajeto quando você deverá clicar com o mouse direito e selecionar a opção finish sketch. O traçado adquire a cor azul em destaque na Figura 5.46. Figura 5.46. Concluindo a vetorização. Selecione a ferramenta lápis clicando com o mou- se sobre o ícone.
- 211. ArcGIS 9.3 DesktopBásico 211 Feito isto, clique no Editor na barra de ferramentas, selecione a op- ção save edit e stop edit. Repita o mesmo procedimento também para as linhas e polígonos dos arquivos criados no ArcCatalog na sua pasta. 5.4.18 Exercícios 5.4.18.1 Exercício 6 – Edição Vetorial O Display (tabela de conteúdos do projeto/ao lado esquerdo da te- la) mostra os layers inseridos, e como os mesmos estão editados, esta configuração é padrão do programa. Você notará no display (tabela de conteúdos) símbolos abaixo do nome dos arquivos identificando de imediato o estilo do layer: ponto, linha, polígono, imagem..... Para editar o vetor com cor, tamanho e símbolos diferentes do pa- drão do programa temos que selecionar o arquivo pelo nome no display e com o botão direito clicar em propriedades (Figura 5.47). Figura 5.47. Visualizando a janela ‘layer properties’.
- 212. Curso de CartografiaBásica, GPS e ArcGIS 212 Selecione a opção symbology para editar a cor do polígono, a lar- gura do contorno do mesmo e o tamanho da letra. Nesta janela você tem a opção também de editar o nome que você quer que conste na legenda bem como, a descrição do layer. Se você clicar com o botão esquerdo no símbolo do layer aparece- rá imediatamente a janela de edição do mesmo como na Figura 5.48. Figura 5.48. Edição Fonte e símbolos. Isto permite que você selecione diferentes formatos para exibição do layer no mapa, inclusive com categorias padronizadas internacionalmen- te (convenções) que são encontradas na opção More symbols. Você poderá definir sua própria paleta de cores na opção color se- lector (Figura 5.49). Figura 5.49. Definindo as cores. No exemplo temos uma barragem editada com diferentes cores, dimensões de bordas e hachuras em categorias distintas (Figura 5.50).
- 213. ArcGIS 9.3 DesktopBásico 213 Figura 5.50. Editando a barragem. As múltiplas opções de símbolos possibilitam a aplicação em dife- rentes áreas (Figura 5.51). Figura 5.51. Escolha de símbolos por categoria. Além da vetorização na tela você também pode inserir arquivos ve- toriais nos formatos reconhecidos pelo ArcView (.dxf, .shp) e editá-los. Também com o auxílio de um programa de transferência você pode inserir dados coletados em campo com o GPS. Você pode abrir arquivos em diferentes formatos com a opção add data. Um dos programas que permite a transferência de dados do GPS para o computador é o Campeiro e o TrackMaker. Com estes softwares também é possível salvar nos formatos .shp que é o formato proprietário do ArcView ou em .dxf que é o formato proprietário de transferência do AutoCad para dados vetoriais.
- 214. Curso de CartografiaBásica, GPS e ArcGIS 214 5.4.18.2 Exercício 7 - Trabalhando com elementos do mapa Neste exercício, você irá inserir elementos adicionais ao mapa para completar seu leiaute e imprimir o mapa temático. – No menu View, clique sobre a opção Layout View (Figura 5.52). Figura 5.52. Acessando as propriedades do quadro de dados (frame) do Mapa. – Clique com o botão direito do mouse sobre a moldura e posteri- ormente sobre a opção Properties. – Clique na guia Frame. Clique no dropdown Background e sele- cione o fundo Sand. Clique sobre o botão OK (Figura 5.53). – No menu Insert, clique sobre a opção Title (Figura 5.54). – Digite “Curso Metodologias_Informacionais_ArcGis – Mapa final” na caixa de texto e pressione Enter. – Clique no dropdow da opção Text Size da barra de ferramentas Draw e selecione o valor 36 (Figura 5.55).
- 215. ArcGIS 9.3 DesktopBásico 215 Figura 5.53. Inserindo uma cor de fundo. Figura 5.54. Janela de inserção de texto. Figura 5.55. Determinando o tama- nho da fonte. – Clique sobre a caixa de texto e arraste o título para a parte supe- rior do lay-out. – No menu Insert, clique sobre a opção Legend (Figura 5.56). O construtor de legenda irá aparecer. – Clique sobre o botão Next várias vezes aceitando os parâmetros padrões de legenda. Clique sobre o botão Finish para fechar o construtor de legenda.
- 216. Curso de CartografiaBásica, GPS e ArcGIS 216 Figura 5.56.Inserindo a legenda. – Arraste a legenda elaborada para o canto inferior esquerdo do la- yout. Diminua um pouco o tamanho da legenda clicando em uma das alças diagonais e arrastando-a para o centro. – No menu Insert, clique sobre a opção Scale Bar (Figura 5.57). Figura 5.57. Inserindo a Escala. – Clique em Scale Line 1 e clique em OK. Arraste a barra de esca- la para baixo da legenda (Figura 5.58). Figura 5.58. Escolhendo a barra de escala.
- 217. ArcGIS 9.3 DesktopBásico 217 – Agora, adicione uma seta norte para o mapa. No menu Insert, clique sobre a seta de norte, arraste-a para a parte superior direita da pági- na de layout, aumentando seu tamanho em diagonal (Figura 5.59). Figura 5.59. Escolhendo um símbolo de Norte. – Agora, vamos adicionar o GRID ao projeto. Clique com o botão esquerdo no data frame, em seguida com o botão direito selecione a opção propriedades. – Selecione na janela Grids/New Grid, a Figura 5.60 representa as três opções de grades para inserção. Figura 5.60. Opções de grids.
- 218. Curso de CartografiaBásica, GPS e ArcGIS 218 Selecione a projeção que você vai utilizar no seu projeto e clique avançar/concluir/aplicar (Figura 5.61). Figura 5.61. Opções de aparência do grid. – Após selecionar o Grid para o seu projeto o usuário poderá definir a formatação conforme o espaço disponível no seu leiaute. 5.4.18.3 Exercício 8 – Opções avançadas para edição e visualiza- ção de dados no ArcMap – Na tabela de conteúdos, clique com o botão direito do mouse so- bre a layer tracts e posteriormente clique sobre a opção Open Attribute Table para visualizar esta tabela (Figura 5.62). Acrescentando um novo campo a uma tabela de atributo: Para você acrescentar um novo campo à tabela de atributo do ar- quivo trilhascopy: – Clique sobre o botão Options abaixo da tabela Attributes trilhas copy e posteriormente sobre a opção Add Field (Figura 5.63).
- 219. ArcGIS 9.3 DesktopBásico 219 Figura 5.62. Abrindo tabela de dados . Figura 5.63. Adicionando campo na tabela de atributos. Se alguma mensagem aparecer indicando que esta tabela está sendo usada por outro aplicativo, tenha certeza de que você fechou anteri- ormente o ArcCatalog. – Na caixa de diálogo que aparece, digite predios para opção Na- me. – No dropdow da opção Type selecione a opção text. – Clique sobre o botão OK. Neste momento, você pode visualizar o novo campo da tabela de atributos e adicionar dados (nome dos prédios) através do menu editor.
- 220. Curso de CartografiaBásica, GPS e ArcGIS 220 Manipulação de Tabelas: Os arquivos gerados e manipulados no ARCGIS tem como parte integrante de sua constituição uma tabela (.dbf) onde estão armazenadas todas as informações referentes ao arquivo quer sejam nativa ou inserida de alguma forma. Para visualizar a tabela de um arquivo devemos selecionar o layer e clicar com o botão da direta abrindo uma janela com o comando open attibute table (Figura 5.64). Figura 5.64. Visualizando dados da tabela. Para excluirmos uma coluna na tabela é necessário selecionar a coluna a ser excluída e clicar com o botão direito do mouse, abrirá uma janela com varia informações selecione deletar campo (delet field) (Figura 5.65). Para adicionar uma coluna basta abrir a tabela e clicar sobre a op- ção options no final da tabela que abrira uma janela com a opção para adicionar campo (add field) (Figura 5.66).
- 221. ArcGIS 9.3 DesktopBásico 221 Figura 5.65. Excluindo colunas e linhas da tabela. Figura 5.66. Adicionando campos na tabela. Podemos alterar as informações na tabela campo a campo a partir desta estar em modulo de edição. Para editar uma tabela é necessário utilizar a barra de ferramenta EDITOR (Figura 5.67).
- 222. Curso de CartografiaBásica, GPS e ArcGIS 222 Figura 5.67. Editando campos na tabela. Depois de estar em modulo de edição o campo pode ser alterado clicando no campo que se deseja editar. Após efetuar as mudanças é necessário salvar a edição (save) e depois finalizar a edição (stop) (Figura 5.68). Figura 5.68. Finalizando edição da tabela. As manipulações da lista anterior são permitidas na tabela que está associada ao arquivo. Mas, se o usuário tiver uma informação em outra tabela (cvs, txt, xls ou dbf) independente, sem vinculo com o arquivo, é possível associá-la ao vetor através da junção de tabelas. Ao clicar no início da edição (start editing) esta fun- ção vai permitir a modificação dos campos da tabela.
- 223. ArcGIS 9.3 DesktopBásico 223 Para que se possa unir as tabelas é necessário que as duas te- nham um campo idêntico, ou seja, um campo chamado chave que possa servir para identificar as informações entre as tabelas e que seja correspon- dente a feição associada. No ARCMAP utiliza-se a função join para fazer este linck entre ta- belas. Para ativá-la é preciso seleciona o layer que se deseja realizar a junção e clicar com o botão da direita, isso abrirá a janela da Figura 5.69. Figura 5.69. Função join. Ao selecionar a função join abrirá a janela acima que deverá ser preenchida conforme as informações necessárias. Ao se associar a tabela encolhida e o critério de junção e só clicar em ok (Figura 5.70). O arquivo ao qual foi unida a nova informação não vai muda graficamente, mas vai ter uma car- ga maior de dados na sua tabela que poderá ser permanente ou não. Figura 5.70. Definindo critérios.
- 224. Curso de CartografiaBásica, GPS e ArcGIS 224 5.4.18.4 Exercício 9 – Funções de análise espacial A análise espacial tem como objetivo encontrar objetos que satis- fazem a determinadas condições impostas tanto pelo usuário, quanto por fatores externos (modelo, situação ou cenário). Um procedimento comum ao lidar com informações espaciais consiste primeiramente em selecionar os objetos que satisfaçam a estas condições, para em seguida realizar opera- ções sobre estes objetos, como recuperar informações a respeito deles, convertê-los a um novo layer ou shapefile, ou ainda realizar operações geométricas como união e intersecção, quando em modo de edição. A consulta espacial pode ser efetuada interativamente, onde o u- suário vai indicando com o mouse os objetos que satisfazem a determinada condição, e através de uma consulta por atributos, onde por meio de ex- pressões SQL (uma linguagem padrão de consultas a banco de dados) o usuário constrói a expressão que irá selecionar os dados. 5.4.18.4.1 Seleção interativa Para selecionar interativamente um objeto (isto é, indicando com o mouse) é necessário primeiro saber se o layer ao qual pertence o objeto é selecionável. 5.4.18.4.2 Sintaxe SQL Para construir expressões usando a sintaxe SQL (Structured Query Language, ou linguagem estruturada de consultas) é necessário que o usu- ário seja sempre bastante explícito naquilo que ele deseja. Por uma questão de formalidade é importante dizer que as expres- sões utilizadas no ArcGIS não são SQL, mas bastante semelhantes. Você pode ver exemplos de expressões usadas no ArcGIS em seleção por atribu- tos (Figura 5.71). 5.4.18.4.3 Seleção por atributos Usando-se o construtor de expressões é possível estabelecer con- dições simples ou complexas para a seleção dos dados (Figura 5.72).
- 225. ArcGIS 9.3 DesktopBásico 225 Figura 5.71. Construtor de expressões. Figura 5.72. Seleção por atributos. 5.4.18.4.4 Inquirição espacial – Aplicação de vizinhança As operações utilizando BUFFER são as mais simples e frequen- temente utilizadas. Desta forma é necessário definir o que um é BUFFER que é uma feição criada para representar uma distância uniforme em volta de uma determinado feição (objeto geográfico). Esse tipo de analise é comumente utilizado para delimitação de á- reas em torno de determinada feição, podendo ser um polígono único ou divido em distâncias proporcionais. Pode ser utilizado para a delimitação de APPs (Áreas de Proteção Permanente) de recursos hídricos, área de prote-
- 226. Curso de CartografiaBásica, GPS e ArcGIS 226 ção ao longo de rodovias, reserva legal, área de influencia ou abrangência de determinado estabelecimento entre outras possibilidades. Para gerar um BUFFER é necessário selecionar a feição (objeto) no qual se deseja criar essa informação à distância e a forma como ela será apresentada. Dependendo da escolha da forma de representação, da quan- tidade de objetos e da proximidade das feições a serem analisados os BUFFERS podem ser sobrepostos. No exercício a seguir vamos criar um BUFFER de 500m em torno do arquivo ___________________. O exercício envolve a criação de arquivos independente com dife- rentes formas de acordo com a opção escolhida. – Abra o ARCMAP e adicione os arquivos vetoriais: ____________.shp ____________.shp. Depois de adicionar os arquivos é necessário verificar se a Caixa de Ferramentas ARCTOOLBOX está ativada. Caso não esteja é necessário ativar clicado sobre o ícone Para executar a operação de BUFFER, o usuário deve selecionar a seguinte seqüência de ferramentas Analysis Tools Proximity Buffer. Para ativar a ferramenta Buffer é preciso dar um duplo click. E com isso abrirá uma janela de dialogo que será preenchida. 5.4.18.4.5 Sobreposição de temas - CLIP Ao realizarmos um trabalho, por vezes, os dados disponíveis são maiores que á área de interesse. Assim faz-se necessário recortar informa- ções no tamanho da área de interesse. Para tanto é necessário ter um layer ou arquivo tipo polígono que será usado como “mascara” ou limite de sua área de estudo. Para acessar a rotina CLIP é necessário ir para Analysis Tools Extract Clip. Para ativar a rotina clip dê duplo click e abrirá a janela de dialogo. Esta janela será ser preenchida.
- 227. 5B6 BIBLIOGRAFIA BAKKER, M.P.R.,1965. Noções Básicas de Cartografia. DH 21-1 BRASIL, INCRA. Norma Técnica para Georreferenciamento de Imóveis Rurais. Brasília: novembro de 2003, 1P a P edição. BRASIL. Noções básicas de cartografia. Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística – IBGE, www.ibge.gov.br acesso em: http://www.politecnico.ufsm.br/cursos/tecnicos/images/downloads/cartografia .pdf COIMBRA, P. et al, 1998. Geografia: Uma análise do espaço geográfico. Ed. HARBRAS. 417 p. DIAS, S. O., Curso de ArcMap 9. Porto Alegre, 2005. DUARTE, P.A. Fundamentos de Cartografia. Florianópolis; Ed. da UFSC, 1994. 148p. ENVI. Guia do Envi. <http://envi.com.br/guia/d/index.html>, acesso em 01/09/2005. ESRI, Getting to know ArcView GIS Published by ESRI, 1999. EUROPEAN COMMISSION. "GALILEO, A Satellite Navigation System for the World", European Communities, 2002. EUROPEAN COMMISSION. "The Galileo Project: GALILEO Design Con- solidation". August 2003. MONGUILHOTT, M., VIST, H. L., SOUZA, S. F, de, VALDAMERI, R. M., FERREIRA, A. H., Curso ArcView 9 : Básico [Manuscrito] 2 ed. 2006. 47 pg., il. MONICO, J.F.G. Posicionamento pelo GNSS: Descrição, fundamentos e aplicações. 2ª edição, São Paulo, Editora UNESP, 2008. 480p. NIEVMSK, F. G., Curso de Introdução ao ArcView 8. Apostila, UFRGS – Geodésia, Abril de 2004. ROBAINA, A.D.; CATEN, A.T. Caderno Didático: Fundamentos do Sis- tema de Posicionamento Global - GPS. Santa Maria, Colégio Politécnico da UFSM, 2006. 72p. ROSA, R. Cartografia Básica. Universidade Federal de Uberlândia. 2004
- 228. Curso de CartografiaBásica, GPS e ArcGIS SEBEM, E.; LANGENDOLFF, A.; PELLEGRINI, G. C.; TEN CATEN, A. (2008). Rede de referência cadastral como base para qualificar a geoin- formação no Campus da UFSM. In: SIMPÓSIO BRASILEIRO DE CIÊNCIAS GEODÉSICAS E TECNOLOGIAS DA INFORMAÇÃO, 2. Recife, 2008. Anais (CD ROM) Recife. SEBEM, E., CATEN, A. t., ROBAINA, A. D., MOREIRA, A. L. L., PELLEGRINI, G. C. de, Fundamentos de Cartografia e o Sistema de Posicionamento Global GPS. Santa Maria : UFSM/Colégio Politécnico da UFSM e Departamento de Engenharia Rural, 2009. 205 p., il. SEEBER, GÜNTER; Satellite geodesy : foundations, methods, and ap- plications / Günter Seeber.-- Berlin [etc]: W. de Gruyter, 1993.-- XIII, 531 p. : il., mapes. SEGANTINE, P. C. L. GPS Sistema de Posicionamento Global – parte 2 - Curso de Atualização em Topografia e GPS. São Carlos, EESC/Transportes, 1996. University of Arkansas Libraries, Tutorial. <http://libinfo.uark.edu/gis/tutorial_sec1.asp>