Cartografia e Orientação

Transcrição

1 UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA Campus de Presidente Prudente Faculdade de Ciências e Tecnologia Disciplina de Cartografia Cartografia e Orientação Prof. João Fernando C. da Silva Departamento de Cartografia

2 Cartografia e a Tomada de Decisões Localização: onde estou/estamos? Orientação: de... para... Mensuração: distâncias, áreas, volumes, desníveis etc. Navegação: barcos, aviões, veículos, pedestres Representação da superfície da Terra: escalas.

3 Noções de Orientação (Astronomia) Onde estamos? De onde viemos? Para onde vamos? Como iremos? Geograficamente, são respostas que interessam a pessoas (indivíduos) e organizações (negócios). São perguntas que interessam e respostas que influenciam diretamente a vida de pessoas de atividades tão diferentes como, por exemplo, um explorador e um carteiro.

4 Distintas necessidades de orientação Explorador caminhos desconhecidos (aventura) mapa à mão. Aqui o explorador representa o usuário que desconhece ou não está habituado a uma nova direção ou ao ponto final do seu destino. Carteiro caminhos conhecidos (rotineiros) mapa mental. Aqui o carteiro representa o usuário habituado ao ambiente e seu entorno e mesmo assim requer a documentação do trajeto, por exemplo.

5 - Origem da palavra orientação A palavra orientação vem de Oriente, que significa a direção do Sol nascente, a parte do céu onde nasce o Sol. - Do p. v. prático, oriente é um conceito muito simples, de fácil entendimento e que, em princípio, também é muito fácil de ser posto em prática: basta observar a direção do nascerdo-sol no local onde estamos.

6 Um observador da Antiguidade, mesmo que fosse pouco atento, perceberia que o Sol nasce de um lado do céu e se põe mais ou menos do outro lado e que tais posições variam ao logo do tempo (ano).

7 Os observadores mais atentos começaram a perceber que apenas em alguns poucos dias do ano o Sol se punha exatamente na direção oposta em que nascia e que estes poucos dias aconteciam somente na primavera e no outono [solstícios: sol sistere (latim) = Sol fixo]. [Equinócio = noites iguais; aequus nox (latim)].

8 As observações do céu evidenciaram outros fenômenos. As constantes mais óbvias e importantes costumavam ser que as estrelas aparentemente giravam em torno de um ponto fixo no céu (movimento aparente do céu; da esfera celeste). E a direção deste ponto fixo no céu estava no meio do caminho entre a direção do nascer do sol e do pôr-dosol num mesmo dia, independentemente da época do ano.

9 Com o passar do tempo, estas direções notáveis foram assumindo nomes e definições que facilitaram seu uso. As direções hoje chamadas, em português, de Leste e Oeste estão relacionadas com as direções do nascer e do pôr-do-sol, com o Oriente e Ocidente, respectivamente. E que as direções hoje denominadas Norte e Sul estão relacionadas com o centro do movimento aparente do céu noturno. Estas quatro direções básicas Norte, Sul, Leste e Oeste são os pontos cardeais.

10 Pontos Cardeais Chamam-se de pontos cardeais as direções com azimutes múltiplos de 90 (sentido horário). N 000 setentrional, boreal E 090 oriente, nascente S 180 meridional, austral W 270 ocidente, poente

11 Chamam-se de pontos colaterais as direções medianas entre pontos cardeais consecutivos. NE 045 SE 135 SW 225 NW 315

12 Orientação e referenciais Localização: duas coordenadas no plano Direção: um ângulo (azimute) Distância: comprimento AB. Quatro valores (parâmetros)! Em Cartografia, orientação é a determinação de uma localização (ponto A: onde estou) e uma direção (ponto B: para onde vou) em relação aos pontos cardeais (sistema referencial). Antigamente, decidia-se com a ajuda de um não declarado sistema de referência de eixos perpendiculares (cartesiano). Surge a noção de orientação em relação a um referencial.

13 Orientação (no plano) e seus parâmetros essenciais - explícitos uma origem localização de um ponto (duas coordenadas) uma direção um ângulo (azimute) de uma direção uma escala distância (comprimento)

14 Orientação (no plano) e seus parâmetros essenciais - implícitos Origem definida pela interseção dos eixos X e Y Orientação (direção) ângulo calculado a partir das coordenadas de A e B Escala distância calculada a partir das coords de A e B

15 Durante séculos e milênios, as únicas fontes de informação confiáveis sobre direções foram os movimentos aparentes do Sol e das estrelas. Se estes astros não estivessem visíveis, nem mesmo manter uma direção aproximada seria possível. Imagine-se então uma estimativa precisa de posição! - As formas de se determinar posição, por força das circunstâncias, eram muito vagas e imprecisas. - ATENÇÃO: Precisão, acurácia, exatidão - conceitos muito importantes na engenharia.

16 acurado e preciso Abrindo parênteses: Exatidão, acurária e precisão acurado e pouco preciso Preciso, mas não acurado compensação de erro Exatidão: quão próxima da verdadeira é a medida (observação) de uma grandeza; média e valor verdadeiro. Acurácia: quão próxima da referência (padrão) é a medida (observação) ; média e valor de referência. Precisão: quão próximas estão umas das outras as medidas (observações). Desvio padrão.

17 Exatidão <= Acurácia (média da amostra) Precisão (desvio-padrão) Acurácia e precisão: experimentação; observação. Muitos aceitam que exatidão e acurácia são sinônimos. Para efeito prático, pode-se aceitar que sim. Entretanto, é necessário distinguir que: Exatidão tem significado teórico, pois o valor verdadeiro (VV) será sempre incógnito e Acurácia é dada pela média de uma amostra (MA) e um valor referencial (VR) por convenção, consenso, histórico, teórico, etc.).

18 Exemplos VV =? VR = 10 Amostra A: 0, 10, 20 => MA = 10; DP = ±10 Amostra B: 9, 10, 11 => MA = 10; DP = ±1 Amostra C:11, 12, 13 => MA = 12; DP = ±1 Amostra acurada e pouco precisa: A Amostra acurada e muito precisa: B Amostra menos acurada e muito precisa: C FECHANDO OS PARÊNTESIS

19 Direções e Posições Bússola direções Agulha imantada Geomagnetismo Polo Norte Magnético Astronomia de Posição - Posições Coordenadas Sistemas referenciais

20 - Um dos mais significativos marcos na história das navegações e da tecnologia foi o desenvolvimento da bússola. Com relação a questão da posição, esta era mais complexa de ser resolvida na ausência de pontos de referência.

21 - Daí surge outro marco na história das navegações e da tecnologia, o desenvolvimento da Astronomia de posição. - A astronomia de posição, como o nome sugere, permitiu a determinação de posição em qualquer ponto da superfície terrestre com base: nas posições aparentes do Sol ou das estrelas, genericamente chamado de astros.

22 A astronomia de posição resolveu a questão das posições e permitiu aos usuários especializados (engenheiros, por exemplo) determinar posições e navegar com base em coordenadas (sist. refer.)

23 Para a maior parte dos usuários interessados em posições e coordenadas, este recurso pode ser caro, demorado, complexo e tedioso. Tecnologia, equipamentos, métodos: Obtenção dos dados (SFT), Cálculos de transformação (datum: elipsoide), Fórmulas de projeção, Calculeira manual e repetitiva (quadriculado da projeção cartográfica). E por isso permaneceu inibida até o advento da tecnologia e computação digital...

24 A BÚSSOLA Existem modelos de bússolas para as mais diferentes aplicações, navegação marítima, navegação aérea, navegação terrestre, geologia, topografia, mergulho, etc. Para cada aplicação também existe grande quantidade de modelos disponíveis.

25 Em sua essência, a bússola é composta de uma agulha metálica imantada, equilibrada horizontalmente sobre um pivô de baixíssimo atrito. A agulha da bússola, ao interagir com o campo magnético da Terra, gira até atingir a posição de equilíbrio, o que ocorre quando a agulha fica alinhada com o campo magnético terrestre no local. Possui uma escala graduada giratória para a leitura dos ângulos que a origem desta escala faz com a agulha da bússola, que expressa uma direção numericamente, como um ângulo.

26 A bússola de campo é uma bússola de base plana transparente cujo desenho básico surgiu na Suécia, na década de A sua concepção combina vários recursos com uma grande facilidade de operações.

27 Cuidados no uso e conservação de bússolas É muito importante que não seja armazenada próxima a quaisquer dispositivos que gerem fortes campos magnéticos tais como imãs, máquinas fotográficas, filmadoras, computadores, telefones celulares, televisores e equipamentos elétricos e eletrônicos em geral. O principal motivo dessas recomendações é que, por se tratar de um pequeno imã, muito sensível e extremamente delicado, a agulha da bússola pode sofrer alterações nas suas conduções de magnetização, perdendo precisão e confiabilidade.

28 Cuidados no uso e conservação de bússolas Quando em uso, além de manter a bússola longe de objetos como os citados anteriormente, não mantê-la próxima a objetos metálicos ou magnéticos, como canivetes, facas, ferramentas, armas, rádios, relógios, óculos com armação de metal, fivelas de metal de cintos e mochilas, cantis, latas, etc. Tais objetos, se estiverem próximos da bússola, podem interferir com o campo magnético terrestre e causar leituras errôneas.

29 Cuidados no uso e conservação de bússolas Mesmo não muito próximos, grandes objetos metálicos, como, por exemplo, veículos, estruturas metálicas, postes de metal, linhas de transmissão e outros, também podem causar desvio. Recomenda-se uma distância de 10m de cercas de arame, 20m de veículos e 50m de grandes estruturas metálicas, torres de antenas e linhas de transmissão.

30 Cuidados no uso e conservação de bússolas Finalmente, não custa lembrar que, por ser basicamente um imã, uma bússola pode interferir com outras bússolas, se a distância entre elas for muito pequena. A simples aproximação de duas bússolas pode demonstrar este efeito. O desvio causado por bússolas próximas é uma fonte de erro bastante comum quando diversos participantes de um mesmo grupo que se encontram quase lado a lado.

31 A BÚSSOLA E O NORTE MAGNÉTICO Livre de influências magnéticas externas, a agulha da bússola aponta para o Norte, porém, deve-se lembrar que a agulha da bússola aponta para o Norte Magnético.

32 Pólo Magnético localização variável com o tempo

33 Norte Geográfico ou Norte Verdadeiro Para muitas aplicações, assume-se que a Terra tem forma esférica. Esta esfera gira em torno de si mesma ao longo de um eixo imaginário. Norte Verdadeiro é a direção que, no local onde estamos, aponta para o Pólo Norte. Os pontos onde este eixo atravessa a superfície da esfera, a crosta terrestre, são chamados de Pólo Norte e Pólo Sul.

34 Meridiano do Lugar Consideremos um ponto específico da superfície da Terra e uma linha que, passando por este ponto, ligue o Pólo Norte ao Pólo Sul. Esta linha é a semi-circunferência e é chamada de Meridiano Local ou Meridiano do Lugar. A direção NV/NG é a direção do Meridiano Local que leva diretamente ao Pólo Norte Verdadeiro (Geográfico).

35 Pólo Norte Geográfico

36 Norte Magnético A Terra tem um campo magnético próprio - um grande imã, cujas extremidades, também conhecidas como pólos magnéticos, não coincidem com os pólos geográficos. Esta falta de coincidência faz com que o campo magnético terrestre não esteja alinhado com a direção Norte-Sul e, consequentemente, a agulha da bússola não aponta para o Norte Geográfico. Chama-se de Norte Magnético a direção das linhas do campo magnético da Terra em um ponto qualquer.

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38 DECLINAÇÃO MAGNÉTICA Chama-se de Declinação Magnética ( ) ao ângulo formado entre as direções Norte Magnético e Norte Geográfico em um ponto específico da superfície da Terra. A declinação magnética não é igual em todo o planeta: - varia de região para região [f(, )]; - varia ao longo do tempo. Normalmente, a declinação magnética está indicada nas cartas topográficas e mapas de cada região: Se NM estiver a W Gr, < 0 ; Se NM estiver a E Gr, > 0.

39 Azimute É o ângulo plano horizontal entre uma direção específica e a direção Norte. Este ângulo é calculado no sentido horário, a partir da direção Norte (0 a ). Se o Norte considerado for o Norte Magnético, o azimute em questão é chamado azimute magnético. Se o Norte considerado for o Norte Geográfico, o azimute em questão é chamado azimute geográfico.

40 Azimute Magnético e Verdadeiro NM NV NV NM NM no hemisfério ocidental, então <0º. Subtrai-se do A M. A B A V (AB) = A M (AB) + A B NM no hemisfério oriental, então >0º. Soma-se ao A M.

41 Bússola, NM, NV, DM ( )

42 DM ( ), CM( ) e variação anual

43 Exercício 1: calcular (2000,5) Dados: (1999,0) = ,6 ; V anual = -8,5 WGr V(2000,5 1999,0) = (2000,5 1999,0)*(-8,5 ) = -12,75 (2000,5) = (1999,0) + V(2000,5 1999,0) = ,4

44 Exercício 2 Calcular AV do PNM em 2000,5 AV(PNM;2000,5) = AV(PNV) + (2000,5) AV(PNM;2000,5) = ,4 = ,6

45 Exercício 3 Dado o AV(P) = (2000,5) = ,4 Pede-se o AM(P; 2000,5) AM(P; 2000,5) = AV(P) - (2000,5) = 64 26,4

46 NV = NQ ± CM( ) Convergência meridiana será estudada ao final do capítulo Projeções Cartográficas.

47 Conclusão Entre os mais variados usos da Cartografia, a ORIENTAÇÃO é um dos mais comuns e úteis para qualquer usuário. {N-S-E-W} ; {NE-SE-SW-NW} PNG = PNV PNM Azimute Declinação magnética