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2 Cartografia Desde os primórdios o homem tentou compreender a forma e as características do nosso planeta, bem como representar os seus diferentes aspectos através de croquis, plantas e mapas. Desenhar num mapa em superfície plana as características de parte de uma esfera é um desafio de representação que envolve várias áreas do conhecimento. A Geodésia é a ciência que investiga a forma e dimensão da Terra, enquanto a arte e ciência de elaborar cartas e mapas é denominada Cartografia. A forma do nosso planeta é chamada de Geoide, o que significa que este tem uma forma irregular, com maior achatamento nos pólos, além de outras distorções, sendo muito complexo de ser modelado matematicamente. Sua superfície de nível coincide com o nível médio dos oceanos (A Terra Real). Dada a complexidade do geoide enquanto figura geométrica, utiliza-se um Elipsoide, que é uma representação simplificada da Terra e usada como superfície de referência geodésica (A Terra Cartográfica). A amarração entre o geoide e o elipsoide ocorre através de um Datum, que é um conjunto de parâmetros de referência para determinado sistema cartográfico, podendo ser local (topocêntrico) ou global (geocêntrico). Na atualidade, em função da expansão das técnicas de posicionamento por satélites, usa-se mais os datuns geocêntricos, como, por exemplo, o Sistema de Referência Geocêntrico para a América do Sul (SIRGAS 2000). Da Terra Real (Geoide) para a Terra Cartográfica (Elipsoide), é simplificada a forma arredondada do planeta, mas ainda não se encontra no plano, como os mapas nos mostram. Essa etapa que representa uma parte da Terra no plano bidimensional dos mapas e, próximo à realidade de percepção, requer o uso de diferentes Projeções Cartográficas. As projeções cartográficas são baseadas em concepções geométricas e matemáticas que buscam transcrever a Terra tridimensional para uma carta ou mapa, representando-a numa superfície plana. Conforme suas propriedades, as projeções podem ser equidistantes (preservam os comprimentos ou distâncias), conformes (preservam os ângulos) ou equivalentes (preservam as áreas). Após essas etapas técnicas, pode-se fazer a representação cartográfica das diferentes feições ou temas na forma de Mapas ou Cartas. Siclério Ahlert Cassiano Alves Marchett Um Mapa é a representação gráfica proporcional em superfície plana das características naturais ou antrópicas de determinado espaço geográfico, dentro de rígida localização, referenciado a um sistema de coordenadas. A Carta é uma forma de representação de aspectos naturais e antrópicos de forma sistemática em escalas padronizadas e articuladas na forma de folhas, respeitando um plano nacional de mapeamento. Para elaborar um documento cartográfico, deve-se atentar para a presença de uma série de elementos essenciais que permitam a sua correta leitura e utilização. Além de elementos da Geodésia, como o elipsoide e datum, um mapa deve apresentar elementos básicos que permitam sua adequada leitura, como título, projeção cartográfica, sistema de coordenadas, escala, legenda, orientação, fonte de dados usada, ano de elaboração, autoria, dentre outros aspectos que podem constar em função das peculiaridades de cada um. Os mapas foram elaborados usando o elipsoide GRS-80 (Geodetic Reference System 1980), datum SIRGAS 2000 e a projeção Universal Transversa de Mercator (UTM), com seu sistema de coordenadas métricas de fácil utilização em atividades práticas no campo. Neste atlas, os mapas aparecem em diferentes escalas com uma articulação gráfica que visa facilitar a interpretação. Vários mapas apresentam, de forma complementar, elementos de orientação e coordenadas geográficas. Numeração Zonas UTM Sistema UTM O Sistema UTM é constituído por uma projeção cilíndrica transversa, que divide o mundo em 60 fusos de 6º de longitude, numerados de oeste para leste a partir da linha internacional da data, localizada no Oceano Pacífico a 180º oeste do Meridiano de Greenwich. Cada fuso usa um meridiano central e a linha do equador como referência para um sistema de coordenadas métricas que se estende desde 84º N até 80º S. Em cada fuso, estrutura-se um sistema cartesiano na intersecção do meridiano central com a linha do equador. Ao meridiano central (eixo E) acrescentamos a constante de 500 km e, à linha do Equador (eixo N) é acrescida em km. Esse procedimento se aplica para mapeamentos no hemisfério sul, evitando valores negativos de coordenadas. A área de estudo do projeto Lagoas Costeiras II está situada no fuso UTM 22, conforme apresentado no mapa, bem como os demais elementos básicos de qualquer mapa. A TERRA REAL A TERRA CARTOGRÁFICA A TERRA PLANA y GEOIDE ELIPSOIDE 2D 3D 3D x Os mapas são a tradução da realidade numa superfície plana. 4

3 O que significa cada parte de um mapa? Relação de proporcionalidade entre uma medida efetuada no terreno e sua representação no papel. Conjunto de convenções, como cores e símbolos utilizados, permitindo ao leitor decodificar o significado das informações do mapa. Permitem a localização e situação do usuário no contexto do mapa. O sistema cartográfico usado foi UTM. Escala Legenda Coordenadas Sensoriamento Remoto As coordenadas geográficas são constituídas pela latitude e pela longitude e permitem identificar a posição de um ponto sobre a superfície terrestre. A latitude tem como referência a Linha do Equador e a Longitude, o Meridiano de Greenwich. Coordenadas Geográficas Coordenada UTM Eixo E Ano Sensoriamento Remoto é a ciência de obter informações sobre a superfície terrestre através do registro, análise e interpretação de dados adquiridos por um sensor que não está em contato direto com ela. Câmeras fotogramétricas e sensores a bordo de satélites que orbitam em torno da Terra são os instrumentos responsáveis pela obtenção das imagens. As informações dos diferentes elementos da superfície são conduzidas até os sensores através da radiação eletromagnética (luz) nos diferentes comprimentos de onda. Dentre as várias formas de sensoriamento remoto, temos as fotografias aéreas, imagens de satélites ópticos e de RADAR. No presente projeto, foram usadas imagens de sistemas ópticos, como do satélite Landsat 5/TM e da constelação RapidEye. Nesse tipo de sensoriamento remoto, a radiação solar incide sobre os diferentes alvos, interagindo com estes de forma seletiva em termos de intensidade de reflectância nos diferentes comprimentos de onda (bandas), proporcionando o conhecimento de aspectos físico-químicos dos alvos. Título Legenda Fontes Coordenada UTM Eixo N Latitude Rosa dos Ventos (Orientação) Escala numérica Escala gráfica Sistema Cartográfico e datum Autoria Longitude 5 Orientação Ano Autoria Fontes Representação dos pontos cardeais no mapa, sendo convencionalmente desenhada de modo que o norte acompanhe a orientação vertical. Indica quando o mapa foi elaborado e serve para comparações temporais. A instituição ou pessoa física responsável pela construção do mapa. As fontes usadas para a elaboração de cada mapa podem ser derivadas de fotos aéreas, imagens de satélite e levantamentos georreferenciados em campo. 6

4 A interação da luz solar ocorre de forma seletiva com os diferentes alvos, dadas as suas variadas características e os diversos fatores ambientais, que podem alterar expressivamente a intensidade da reflectância dos alvos. A percepção humana é limitada, pois nossos olhos só percebem os comprimentos de onda do visível (azul, verde e vermelho), enquanto que sensores conseguem captar importantes informações nos comprimentos de onda do infravermelho. Reflectância (%) Visível Próximo Médio Distante 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 2,2 2,4 2,6 Comprimento de onda (micrômetros) Água limpa Água turva Solo exposto úmido Solo exposto seco Vegetação Nos comprimentos de onda do visível, os corpos de água refletem com intensidade moderada a cor azul. A vegetação reflete com maior intensidade o verde e no infravermelho próximo. O solo é um alvo que apresenta grande variação nas intensidades de reflectância e reflete mais no infravermelho médio e distante, diminuindo sua intensidade quando está úmido. As dunas tendem a aparecer com alta reflectância nas imagens. O uso de imagens de satélite é essencial no estudo das características do ambiente, propiciando uma compreensão da dinâmica espacial e temporal de ecossistemas e processos antrópicos. As características dos sensores determinam as propriedades das imagens. O sensoriamento remoto é uma ferramenta essencial no monitoramento da dinâmica ambiental. Composição natural A composição natural (Landsat RGB 321 e RapidEye 321), também conhecida como composição em cores reais, utiliza as três bandas do visível e proporciona uma imagem próxima à percepção do olho humano. Composição falsa-cor As composições Landsat RGB 543 e RapidEye RGB 453 são adequadas para o reconhecimento de classes de uso e cobertura do solo, permitindo distinguir lavouras, áreas urbanas, lagos e dunas. LANDSAT A composição falsa-cor utiliza bandas do infravermelho e do visível em associações diferentes das percebidas pelo olho humano. Cada tipo de combinação de bandas é adequado para a realização de diferentes estudos. As composições Landsat RGB 432 e RapidEye RGB 432 permitem uma boa distinção entre tipos de vegetação, delimitação de corpos hídricos, áreas de lavouras e a caracterização de dunas. As composições Landsat RGB 453 e RapidEye RGB 543 são adequadas para diferenciar diferentes tipos de vegetação e seus estágios de desenvolvimento, bem como a delimitação de corpos hídricos. Resolução espacial É a capacidade do sistema sensor em detectar objetos na superfície, correspondendo ao tamanho do pixel. Quanto mais detalhada a imagem, maior a resolução espacial. Para o Landsat 5 TM, o tamanho do pixel é de 30x30 metros, e nos satélites RapidEye é de 5x5 metros. LANDSAT 5/TM 0,45-0,52 Banda 1 Azul 0,52-0,60 Banda 2 Verde 0,63-0,69 Banda 3 Vermelho 0,76-0,90 Banda 4 próximo 1,55-1,75 Banda 5 médio 10,4-12,5 Banda 6 termal 2,08-2,35 Banda 7 distante 7 Resolução espectral Definida pelo número de bandas espectrais e pela largura do intervalo de comprimento de onda de cada sistema orbital. INTERVALO ESPECTRAL (MICRÔMETROS) DAS BANDAS DOS SISTEMAS LANDSAT 5 TM E 0,44 0,51 Banda 1 Azul 0,52 0,59 Banda 2 Verde 0,63 0,685 Banda 3 Vermelho 0,69 0,73 Banda 4 Borda do vermelho 0,76 0,85 Banda 5 próximo Resolução radiométrica É a capacidade do sensor em perceber e registrar as diferentes intensidades de energia refletida ou emitida pela superfície, na forma de número de níveis digitais, representando tons de cinza. Comparado ao olho humano, que diferencia 60 tons de cinza, as imagens Landsat registram 256 tons de cinza (8 bits) e as do RapidEye, tons de cinza (12 bits). Composições Coloridas A combinação de três bandas gera composições coloridas adequadas para a análise de diferentes aspectos de interesse. A delimitação dos corpos de água e a vegetação apresentam bom contraste nas bandas do infravermelho, enquanto rochas e solos são destacados nas bandas do infravermelho médio e distante. LANDSAT

5 GPS GPS é a sigla de Global Positioning System (Sistema de Posicionamento Global), sendo uma constelação de satélites que constitui o sistema de posicionamento e navegação desenvolvido pelo Departamento de Defesa dos Estados Unidos da América. Inicialmente projetado para atender às necessidades das forças armadas norte-americanas, tornou-se um sistema de amplo uso civil e permite a qualquer pessoa que possua um receptor obter a sua posição na Terra (latitude, longitude, altitude). É constituído por, no mínimo, 24 satélites posicionados a uma altitude de km. Isso corresponde a 3,2 vezes o raio terrestre e é mais de vezes a altitude de voo dos aviões, que é de 11 km. Cada satélite faz duas voltas por dia em torno da Terra. Esse sistema de posicionamento apresenta boa precisão, funciona a qualquer hora do dia e independente do lugar no planeta, desde que haja condições de recepção do sinal. Aspectos como a topografia, vegetação densa ou estruturas construídas podem dificultar ou até inviabilizar a recepção do sinal. As condições atmosféricas, como uma espessa camada de nuvens, e aspectos ionosféricos interferem na precisão, mas não impedem a sua utilização. As características técnicas dos receptores GPS permitem obter diferentes níveis de precisão. Receptores chamados de Geodésicos alcançam precisão milimétrica e são usados em levantamentos topográficos, como as aplicações cartográficas. Os receptores instalados em veículos, telefones móveis e outros dispositivos apresentam menor precisão e são conhecidos como sistemas de navegação. O sistema GPS permite saber a localização na superfície da Terra. No projeto Lagoas Costeiras II, os receptores GPS foram utilizados para várias atividades. Foram essenciais para a localização em campo, navegação nas lagoas, localização de pontos de amostragens, levantamento batimétrico, reconhecimento de classes de uso e cobertura, dentre outros. 9 A constelação de satélites GPS orbitando em torno da Terra. O receptor GPS usado em levantamentos realizados no projeto recebe o sinal de vários satélites. Geoprocessamento e sistemas de informação geográfica O Geoprocessamento é um conjunto de ferramentas matemáticas e computacionais desenvolvido para a realização de estudos em que a localização geográfica é condição determinante no processo de análise. Os sistemas computacionais que fazem o processamento de dados georreferenciados são conhecidos como Sistemas de Informação Geográfica (SIG). É definido por um conjunto de ferramentas para coletar, armazenar, recuperar, transformar e visualizar dados do mundo real, permitindo integrar informações de diferentes origens e características, como fotografias aéreas, imagens de satélite, dados cadastrais e pontos levantados por GPS. De forma geral, os SIGs permitem elaborar uma base cartográfica única e realizar análises espaciais com a geração de relatórios e principalmente a produção de mapas. Numa perspectiva operacional, um SIG é estruturado numa sequência de camadas, representando os atributos geométricos das feições (desenho das estradas, lagoas, locais de amostragem). A base cartográfica está vinculada a uma tabela de dados, permitindo que para cada feição mapeada possa se atribuir um conjunto de informações específicas como toponímias, dimensões, áreas e outras informações. O Geoprocessamento permite a análise e integração de diferentes dados coletados em campo com a base cartográfica da região. O projeto Lagoas Costeiras II fez intenso uso de ferramentas de geoprocessamento, incluindo o planejamento das atividades de campo, a organização e espacialização de informações coletadas, a interpolação de dados batimétricos, a geração de mapas temáticos e finalmente a produção de mapas que compõem o presente atlas. Dados morfométricos como a área das lagoas, o volume de água, os limites municipais, a identificação e mapeamento de estradas e os caminhos para acesso às lagoas são exemplos da utilização dos recursos de geoprocessamento. MAPA Lavouras Estradas e caminhos Floresta Dunas Delimitação das lagoas Imagem de satélite 10

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