noções básicas de cartografia

noções básicas de cartografia

Noções Básicas de Cartografia

I - INTRODUÇÃO

1 - HISTÓRICO

"A Cartografia apresenta-se como o conjunto de estudos e operações científicas, técnicas e artísticas que, tendo por base os resultados de observações diretas ou da análise de documentação, se voltam para a elaboração de mapas, cartas e outras formas de expressão ou representação de objetos, elementos, fenômenos e ambientes físicos e socioeconômicos, bem como a sua utilização."

2 - FORMA DA TERRA

3 - LEVANTAMENTOS

Compreende-se por levantamento o conjunto de operações destinado à execução de medições para a determinação da forma e dimensões do planeta. Dentre os diversos levantamentos necessários à descrição da superfície terrestre em suas múltiplas características, podemos destacar:

3.1 - LEVANTAMENTOS GEODÉSICOS

GEODÉSIA - "Ciência aplicada que estuda a forma, as dimensões e o campo de gravidade da Terra".

FINALIDADES - Embora a finalidade primordial da Geodésia seja cientifica, ela é empregada como estrutura básica do mapeamento e trabalhos topográficos, constituindo estes fins práticos razão de seu desenvolvimento e realização, na maioria dos países.

Os levantamentos geodésicos compreendem o conjunto de atividades dirigidas para as medições e observações que se destinam à determinação da forma e dimensões do nosso planeta (geóide e elipsóide). É a base para o estabelecimento do referencial físico e geométrico necessário ao posicionamento dos elementos que compõem a paisagem territorial.

3.3 - POSICIONAMENTO TRIDIMENSIONAL POR GPS

- Referência

O sistema geodésico adotado para referência é o World Geodetic System de 1984 (WGS-84). Isto acarreta que os resultados dos posicionamentos realizados com o GPS referem-se a esse sistema geodésico, devendo ser transformados para o sistema SAD-69, adotado no Brasil, através de metodologia própria. Ressalta-se que o GPS fornece resultados de altitude elipsoidal, tornando obrigatório o emprego do Mapa Geoidal do Brasil, produzido pelo IBGE, para a obtenção de altitudes referenciadas ao geóide (nível médio dos mares).

O Sistema GPS subdivide-se em três segmentos: espacial, de controle e do usuário.

- Segmento Espacial (A Constelação GPS) - O segmento espacial do GPS prevê cobertura mundial de tal forma que em qualquer parte do globo, incluindo os pólos, existam pelo menos 4 satélites visíveis em relação ao horizonte, 24 horas ao dia. A constelação de satélites GPS, é composta por 24 satélites ativos que circulam a Terra em órbitas elípticas (quase circulares). A vida útil esperada de cada satélite é de cerca de 6 anos.

- Segmento de Controle (Sistemas de Controle) - Compreende o Sistema de Controle Operacional, o qual consiste de uma estação de controle mestra, estações de monitoramento mundial e estações de controle de campo.

- Segmento do Usuário - O segmento dos usuários está associado às aplicações do sistema. Refere-se a tudo que se relaciona com a comunidade usuária, os diversos tipos de receptores e os métodos de posicionamento por eles utilizados.

II - REPRESENTAÇÃO CARTOGRÁFICA

1 - TIPOS DE REPRESENTAÇÃO

GLOBO - representação cartográfica sobre uma superfície esférica, em escala pequena, dos aspectos naturais e artificiais de uma figura planetária, com finalidade cultural e ilustrativa.

MAPA - " Mapa é a representação no plano, normalmente em escala pequena, dos aspectos geográficos, naturais, culturais e artificiais de uma área tomada na superfície de uma Figura planetária, delimitada por elementos físicos, político-administrativos, destinada aos mais variados usos, temáticos, culturais e ilustrativos."

CARTA - " Carta é a representação no plano, em escala média ou grande, dos aspectos artificiais e naturais de uma área tomada de uma superfície planetária, 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."

2 - ESCALA

Escala é a relação entre a medida de um objeto ou lugar representado no papel e sua medida real.

Sejam:

D = um comprimento tomado no terreno, que denominar-se-á distância real natural.

d = um comprimento homólogo no desenho, denominado distância prática.

A razão ou relação de semelhança é a seguinte:

d D

A esta relação denomina-se ESCALA.

2.3 - ESCALA NUMÉRICA

Indica a relação entre os comprimentos de uma linha na carta e o correspondente comprimento no terreno, em forma de fração com a unidade para numerador.

Sendo: E = escalaN = denominador da escalad = distância medida na cartaD = distância real (no terreno)

Isto significa que 1cm na carta corresponde a 25.000 cm ou 250 m, no terreno.

OBS: Uma escala é tanto maior quanto menor for o denominador.

Ex: 1:50.000 é maior que 1:100.000

2.4 - ESCALA GRÁFICA

É a representação gráfica de várias distâncias do terreno sobre uma linha reta graduada. A Escala Gráfica nos permite realizar as transformações de dimensões gráficas em dimensões reais sem efetuarmos cálculos. Para sua construção, entretanto, torna-se necessário o emprego da escala numérica.O seu emprego consiste nas seguintes operações:

1º) Tomamos na carta a distância que pretendemos medir (pode-se usar um compasso).

2º) Transportamos essa distância para a Escala Gráfica.

3º) Lemos o resultado obtido.

3 - PROJEÇÕES CARTOGRÁFICAS

As representações cartográficas são efetuadas, na sua maioria, sobre uma superfície plana (Plano de Representação onde se desenha o mapa). O problema básico consiste em relacionar pontos da superfície terrestres ao plano de representação.

3.1 - SISTEMAS DE COORDENADAS

3.1.1 - CONSTRUÇÃO DO SISTEMA DE COORDENADAS

Os sistemas de coordenadas são necessários para expressar a posição de pontos sobre uma superfície, seja ela um elipsóide, esfera ou um plano. Para o elipsóide, ou esfera, usualmente empregamos um sistema de coordenadas cartesiano e curvilíneo (PARALELOS e MERIDIANOS). Para o plano, um sistema de coordenadas cartesianas X e Y é usualmente aplicável.

A altitude de um ponto qualquer está ilustrada na fig .2.1-a, onde o primeiro tipo (h) é a distância contada a partir do geóide (que é a superfície de referência para contagem das altitudes) e o segundo tipo (H), denominado ALTITUDE GEOMÉTRICA é contada a partir da superfície do elipsóide.

Figura 2.1- Sistemas de coordenadas

3.1.2 - MERIDIANOS E PARALELOS

MERIDIANOS - São círculos máximos que, em conseqüência, cortam a TERRA em duas partes iguais de pólo a pólo. Sendo assim, todos os meridianos se cruzam entre si, em ambos os pólos. O meridiano de origem é o de GREENWICH (0º).(2)

PARALELOS - São círculos que cruzam os meridianos perpendicularmente, isto é, em ângulos retos. Apenas um é um círculo máximo, o Equador (0º). Os outros, tanto no hemisfério Norte quanto no hemisfério Sul, vão diminuindo de tamanho à proporção que se afastam do Equador, até se transformarem em cada pólo, num ponto (90º). (Figura 2.2)

Figura 2.2 - Paralelos e Meridianos

3.1.3 - LATITUDE E LONGITUDE

3.1.3.1. - A TERRA COMO REFERÊNCIA (Esfera)

LATITUDE GEOGRÁFICA ( j )

É o arco contado sobre o meridiano do lugar e que vai do Equador até o lugar considerado. A latitude quando medida no sentido do pólo Norte é chamada Latitude Norte ou Positiva. Quando medida no sentido Sul é chamada Latitude Sul ou Negativa.

Sua variação é de: 0º a 90º N ou 0º a + 90º;                           0º a 90º S ou 0º a - 90º

LONGITUDE GEOGRÁFICA ( l )

É o arco contado sobre o Equador e que vai de GREENWICH até o Meridiano do referido lugar. A Longitude pode ser contada no sentido Oeste, quando é chamada LONGITUDE OESTE DE GREENWICH (W Gr.) ou NEGATIVA. Se contada no sentido Este, é chamada LONGITUDE ESTE DE GREENWICH (E Gr.) ou POSITIVA.

A Longitude varia de: 0º a 180º W Gr. ou 0º a - 180º;                               0º a 180º E Gr. ou 0º a + 180º .

Figura 2.3 - Latitude e Longitude

3.1.3.2. - O ELIPSÓIDE COMO REFERÊNCIA

LATITUDE GEODÉSICA ( j )

É o ângulo formado pela normal ao elipsóide de um determinado ponto e o plano do Equador.

LONGITUDE GEODÉSICA ( l )

É o ângulo formado pelo plano meridiano do lugar e o plano meridiano tomado como origem (GREENWICH). (Figura 2.1.a)

3.2 - CLASSIFICAÇÃO DAS PROJEÇÕES CARTOGRÁFICAS

3.2.2 - QUANTO À SUPERFÍCIE DE PROJEÇÃO

3.3 - PROJEÇÕES MAIS USUAIS E SUAS CARACTERÍSTICAS

CARACTERÍSTICAS BÁSICAS DO SISTEMA UTM:

O mundo é dividido em 60 fusos, onde cada um se estende por 6º de longitude. Os fusos são numerados de um a sessenta começando no fuso 180º a 174º W Gr. e continuando para este. Cada um destes fusos é gerado a partir de uma rotação do cilindro de forma que o meridiano de tangência divide o fuso em duas partes iguais de 3º de amplitude (Figura 2.11).

Avaliando-se a deformação de escala em um fuso UTM (tangente), pode-se verificar que o fator de escala é igual a 1(um) no meridiano central e aproximadamente igual a 1.0015 (1/666) nos extremos do fuso. Desta forma, atribuindo-se a um fator de escala k = 0,9996 ao meridiano central do sistema UTM (o que faz com que o cilindro tangente se torne secante), torna-se possível assegurar um padrão mais favorável de deformação em escala ao longo do fuso. O erro de escala fica limitado a 1/2.500 no meridiano central, e a 1/1030 nos extremos do fuso (Figura 2.12).

A cada fuso associamos um sistema cartesiano métrico de referência, atribuindo à origem do sistema (interseção da linha do Equador com o meridiano central) as coordenadas 500.000 m, para contagem de coordenadas ao longo do Equador, e 10.000.000 m ou 0 (zero) m, para contagem de coordenadas ao longo do meridiano central, para os hemisfério sul e norte respectivamente. Isto elimina a possibilidade de ocorrência de valores negativos de coordenadas.

O sistema UTM é usado entre as latitudes 84º N e 80º S.

3.4 - CONCEITOS IMPORTANTES

O sistema de coordenadas geodésicas ou o UTM permite o posicionamento de qualquer ponto sobre a superfície da Terra, no entanto é comum se desejar posicionamento relativo de direção nos casos de navegação. Assim, ficam definidos três vetores associados a cada ponto:

Norte Verdadeiro ou de Gauss - Com direção tangente ao meridiano (geodésico) passante pelo ponto e apontado para o Polo Norte.

Norte Magnético - Com direção tangente à linha de força do campo magnético passante pelo ponto e apontado para o Polo Norte Magnético.

Norte da Quadrícula - Com direção paralela ao eixo N (que coincide com o Meridiano Central do fuso) do Sistema de Projeção UTM no ponto considerado e apontado para o Norte (sentido positivo de N)

Azimute: É o ângulo formado entre a direção Norte-Sul e a direção considerada, contado a partir do Pólo Norte, no sentido horário. O Azimute varia de 0º a 360º

OBS.: O azimute Geodésico corresponde ao Azimute Verdadeiro contato a partir do Polo Sul.

Declinação Magnética ( d ): É o ângulo formado entre os vetores Norte Verdadeiro e o Norte Magnético associado a um ponto.

Convergência Meridiana Plana ( g ): É o ângulo formado entre os vetores Norte Verdadeiro e o Norte da Quadrícula associado a um ponto.

No sistema UTM, a Convergência Meridiana Plana cresce com a latitude e com o afastamento do Meridiano Central (MC).

4 - CARTAS E MAPAS

São documentos cartográficos elaborados sem um fim específico. A finalidade é fornecer ao usuário uma base cartográfica com possibilidades de aplicações generalizadas, de acordo com a precisão geométrica e tolerâncias permitidas pela escala.

Apresentam os acidentes naturais e artificiais e servem, também, de base para os demais tipos de cartas.

Figura 2.14 - O Brasil dividido em fusos de 6º

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