Estudos Ambientais. Aula 4 - Cartografia

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1 Estudos Ambientais Aula 4 - Cartografia

2 Objetivos da aula Importância da cartografia; Conceitos cartográficos.

3 O que é cartografia Organização, apresentação, comunicação e utilização da geoinformação nas formas visual, digital ou táctil, que inclui todos os processos de preparação de dados, no emprego e estudo de todo e qualquer tipo de mapa. (Recomendação ICA/ Budapeste/ Hungria, 1989). Segundo a Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT) Cartografia é a arte de levantamento, construção e edição de mapas e cartas de qualquer natureza.

4 Importância da cartografia Registrar e armazenar a informação Facilitar a comunicação dos resultados das análises geográficas Ferramentas para analisar a localização e distribuição de padrões espaciais

5 Mapas: um produto cultural de cada povo A confecção de mapas parece ser anterior à escrita e há muitos registros que comprovam que os mais variados povos nos legaram mapas, tais como: babilônios, egípcios, maias, esquimós, astecas, chineses, além de outros, cada qual refletindo aspectos culturais próprios de sua sociedade.

6 CARTOGRAFIA: Tipos de Representação Vetorial (Ponto, Linha e Polígono) Globo: Representação sobre uma superfície esférica, em escala pequena, dos aspectos naturais e artificiais de uma figura planetária, com finalidade cultural e ilustrativa.

7 CARTOGRAFIA: Tipos de Representação Vetorial (Ponto, Linha e Polígono) Mapa: Representação no plano, normalmente em escala pequena, dos aspectos naturais, culturais e artificiais de uma área tomada na superfície de uma figura planetária, delimitada por elementos físicos, políticos-administrativos, destinadas aos mais variados usos, temáticos, culturais e ilustrativos.

8 CARTOGRAFIA: Tipos de Representação Vetorial (Ponto, Linha e Polígono) Carta: Representação no plano, em escala média ou grande, dos aspectos artificiais e naturais de uma área tomada na superfície planetária, subdivididas 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.

9 CARTOGRAFIA: Tipos de Representação Vetorial (Ponto, Linha e Polígono) Planta: A representação se restringe a uma área muito limitada e a escala é grande, conseqüentemente o n o de detalhes é bem maior (caso particular de carta).

10 CARTOGRAFIA: Tipos de Representação Matricial (Imagem) Mosaico: É um conjunto de fotografias de uma determinada área, recortadas e montadas técnica e artisticamente, de forma a dar a impressão de que todo o conjunto é uma única fotografia. Fotocarta: Mosaico controlado, sobre o qual é realizado tratamento cartográfico. Ortofotocarta: Fotografia resultante da transformação de uma foto original, que é uma perspectiva central do terreno, em uma projeção ortogonal sobre um plano complementada por símbolos, linhas e georreferenciadas, com ou sem legenda, podendo conter informações planialtimétricas. Ortofotomapa: É o conjunto de várias ortofotocartas adjacentes de uma região. Fotoíndice: Montagem por superposição das fotografias, geralmente em escala reduzida. Ë insumo necessário na qualidade de aerolevantamentos. Carta-Imagem: Imagem georreferenciada, superpostas por reticulado da projeção, podendo conter simbologia e toponímia.

11 CARTOGRAFIA: Forma e Dimensões da Terra Geodésia: Ciência que estuda a forma e as dimensões da Terra, a posição de pontos sobre sua superfície e a modelagem do campo de gravidade. Forma da Terra: ESFÉRICA Pitágoras de Samos ( a.c.) e Tales de Mileto ( a.c) defendiam a esfericidade da Terra e que a mesma girava em torno do Sol (heliocentrismo). Aristóteles ( a.c) apresentou três argumentos para a esfericidade da Terra: - Variação no céu estrelado com a latitude; - Sombra circular da Terra nos eclipses da Lua; - Tendência das partículas a se dirigirem a um ponto central do universo, quando competem entre si adquirindo forma esférica. Erastótenes ( a.c) realizou a primeira determinação do raio da Terra, igual a ,96 estádias = km, com erro inferior a 2%

12 CARTOGRAFIA: Forma e Dimensões da Terra Forma da Terra: ELIPSÓIDE Sir Isaac Newton ( ) considerou a forma da Terra como uma figura geométrica gerada pela rotação de uma elipse em torno do eixo menor, chamada de Elipsóide de Revolução. Definido por: Semi-eixo maior = a Semi-eixo menor = b Achatamento (α) = (a b) / a e b a Excentricidade (e) = b / a α

13 CARTOGRAFIA: Forma e Dimensões da Terra Forma da Terra: GEÓIDE Gauss ( ) caracterizou a Superfície Geoidal como uma superfície equipotencial do campo de gravidade que coincide com o nível médio não perturbado dos mares. - Geóide: materializado através marégrafos; - Superfície levemente irregular devido a não homogeneidade de distribuição de massa; - Em todos os pontos da superfície geoidal, o potencial de gravidade é o mesmo.

14 CARTOGRAFIA: Forma e Dimensões da Terra Forma da Terra: ELIPSÓIDE Sendo a superfície geoidal irregular, não é possível criar um modelo matemático de coordenadas georreferenciadas. No entanto, é possível adotar o modelo de Newton para descrever a superfície da Terra. Ou seja, uma superfície elipsoidal que melhor se adapte ao geóide. O elipsóide é uma superfície de fácil modelagem matemática, adequada para estabelecer um sistema de coordenadas. A esfera é uma aproximação válida do elipsóide para levantamentos topográficos. Cada região do globo definia o elipsóide que melhor se adaptasse ao geóide local. No momento, procura-se o elipsóide que melhor se ajuste ao geóide globalmente.

15 CARTOGRAFIA: Forma e Dimensões da Terra Superfícies de Referência Superfície Física: limitante do relevo topográfico. Superfície Geoidal: limitante do geóide. Superfície Elipsoidal: limitante do elipsóide de referência.

16 CARTOGRAFIA: Forma e Dimensões da Terra Vertical e Normal Vertical: reta que passa por um ponto do espaço e é perpendicular ao geóide. É a direção fornecida pelo fio de prumo. Normal: reta que passa por um ponto do espaço e é perpendicular ao elipsóide.

17 CARTOGRAFIA: Forma e Dimensões da Terra Coordenadas Geodésicas e Geográficas (X e Y) Latitude Geodésica ou Elipsóidica (λ G ): ângulo que a normal forma com sua projeção sobre o plano do equador. Longitude Geodésica ou Elipsóidica (φ G ): ângulo diedro formado pelo plano IRM e pelo plano do meridiano geodésico local. Latitude Geográfica ou Astronômica: ângulo que a vertical forma com sua projeção sobre o plano do equador. Longitude Geográfica ou Astronômica: ângulo diedro formado pelo plano do meridiano astronômico de Greenwich e pelo plano do meridiano astronômico local.

18 CARTOGRAFIA: Forma e Dimensões da Terra Coordenadas Geodésicas (Z) Altitude Ortométrica (H): Distância entre a superfície geoidal e a superfície física medida sobre a vertical. Altura Geoidal (N): Distância entre a superfície elipsoidal e a geoidal medida sobre a normal Altura Geométrica (h): Distância entre a superfície elipsoidal e o ponto espacial P, considerado, sobre e a normal. H = h - N

19 Rede Geográfica A confecção, ou projeção, de uma representação cartográfica, é facilitada por uma rede geográfica, que é o conjunto formado por meridianos e paralelos, ou seja, pelas linhas de referência que cobrem o globo terrestre com a finalidade de permitir a localização precisa de qualquer ponto sobre sua superfície, conhecendo-se a latitude e longitude.

20 Meridianos Meridianos são semi-circunferências de círculos máximos, cujas extremidades são os dois polos geográficos da Terra. O plano de cada meridiano contém o eixo do planeta e todos convergem para os polos, dividindo a Terra em duas metades, que são os dois hemisférios.

21 Paralelos Paralelos são circunferências que têm seus planos, em toda a sua extensão, a igual equidistância do plano do Equador, sendo sempre perpendiculares ao eixo da Terra. A linha do Equador seria um círculo máximo e os demais paralelos, círculos menores.

22 Latitude Latitude é o valor angular do arco de meridiano compreendido entre o equador e o paralelo do lugar de referência. Será sempre norte (N) ou Sul (S).

23 Longitude Longitude é o valor angular, junto ao eixo da Terra, do plano formado pelo prolongamento das extremidades do arco de paralelo compreendido entre o meridiano de Greenwich e o meridiano do lugar de referência. A longitude será sempre leste (E) ou Oeste (W). Para melhor visualização, olhar de cima.

24 Meridiano de Greenwich Meridiano de Greenwich é o meridiano de referência, que passa pela cidade de Greenwich, na Grã- Bretanha. Sua longitude é 0 0.

25 Medidas na Esfera Terrestre (Modelo Simplificado) Comprimento de 1 o de Latitude (Meridiano): 2 x 3,1416 (PI) x m / 360 = m Comprimento de 1 o de Longitude (Paralelo): 2 x 3,1416 (PI) x m x Cos (Lat) / 360 > Variável com a Latitude No Equador = m Latitude de 45 o = m Latitude de 60 o = m Medidas de Distância (Coordenadas Planas) Distância entre 2 pontos: D 2 = (X 2 X 1 ) 2 + (Y 2 Y 1 ) 2 Cálculo de Área: A = (((Y 2 + Y 1 )(X 2 - X 1 )) + ((Y 3 + Y 2 ) (X 3 X 2 )) + etc )/2

26 Direção Norte Em um mapa podem aparecer até três indicações da direção Norte: Norte Geográfico ou Verdadeiro, Norte Magnético e Norte de Quadrícula. O Norte Geográfico (NG) ou Norte Verdadeiro (NV), é aquele indicado por qualquer meridiano geográfico, ou seja, na direção do eixo de rotação do planeta. O Norte Magnético (NM) apresenta a direção do pólo Norte magnético, aquela indicada pela agulha imantada de uma bússola. O Norte de Quadrícula (NQ) é aquele representado nas cartas topográficas seguindo-se, no sentido sulnorte, a direção das quadrículas apresentadas pelas cartas.

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28 Projeções Cartográficas Traçado sistemático de linhas numa superfície plana, destinado à representação de paralelos e meridianos da Terra ou de parte dela. É a base para construção dos mapas, pois ela se constitui numa rede de paralelos e meridianos, sobre a qual os mapas poderão ser desenhados.

29 Como a Terra é uma esfera, como representá-la num plano? Sendo a Terra uma esfera, esta, ao ser colocada numa folha de papel, deverá adaptar-se à forma plana. Para que isso ocorra só há um modo: dividir o globo terrestre em várias partes para que ele fique plano.

30 Como a Terra é uma esfera, como representá-la num plano? A Terra finalmente ficará plana (um mapa), porém com uma série de deformações. Então, as projeções cartográficas buscam solucionar esse problema, apesar de que nenhuma delas irá evitar totalmente as deformações. O princípio primário das projeções cartográficas é o de se colocar um globo entre uma fonte de luz e uma tela. As imagens curvas do globo, ao serem projetadas na tela, irão adaptar-se à forma plana desta, sofrendo uma série de deformações.

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32 CARTOGRAFIA: Projeções Cartográficas É uma transformação matemática executada sobre pontos da superfície elipsóidica terrestre, de forma a representa-los sobre uma superfície plana provocando o mínimo de deformações. Não existe projeções livres de deformações Compressão Estiramento Cisalhamento Corte

33 Classificação das projeções As projeções cartográficas podem ser classificadas de acordo com diferentes metodologias que buscam sempre um melhor ajuste da superfície a ser representada. As projeções podem ser classificadas quanto: 1. Às deformações apresentadas; 2. À localização do ponto de vista; 3. Ao tipo de superfície de projeção; 4. À posição da superfície de projeção; e 5. À situação da superfície de projeção.

34 Classificação quanto às deformações apresentadas Projeções conformes ou semelhantes: mantêm a verdadeira forma das áreas a serem representadas, não deformando os ângulos existentes no mapa. Equidistantes: apresentam constância entre as distâncias representadas. Equivalentes: possuem a propriedade de manter constantes as dimensões relativas das áreas representadas, isto é, não as deformam. Azimutais ou zenitais: se preocupam apenas com que os azimutes ou as direções de todas as linhas vindas do ponto central da projeção sejam iguais aos das linhas correspondentes na esfera terrestre. Afiláticas ou arbitrárias: não conservam áreas, ângulos, distâncias nem os azimutes.

35 Classificação quanto à localização do ponto de vista a) Gnômica ou central: quando o ponto de vista (PV) está localizado no centro do elipsoide. b) Estereográfica: o PV se localiza na extremidade diametralmente oposta à superfície de projeção. c) Ortográfica: o PV se situa no infinito.

36 Classificação quanto ao tipo de superfície de projeção Plana; Cônica; Cilíndrica; Poliédrica.

37 Classificação quanto à posição da superfície de projeção Equatorial: quando o centro da superfície de projeção se situa no equador terrestre. Polar: o centro do plano é um pólo. Transversa: quando o eixo da superfície de projeção (um cilindro ou um cone) se encontra perpendicular em relação ao eixo de rotação da Terra. Oblíqua: quando está em qualquer outra posição.

38 Tipos de projeção

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40 Classificação das Projeções Cartográficas Projeções Planas Estereográficas Polar Equatorial / Horizontal Meridional / Oblíqua

41 Classificação das Projeções Cartográficas Projeção Gnômica Polar Equatorial / Horizontal Meridional / Oblíqua

42 Classificação das Projeções Cartográficas Exemplos de Projeção Plana ou Azimutal Projeção Azimutal Equivalente de Lambert (Ortográfica) Projeção Equidistante Azimutal

43 Quanto à Superfície de Projeção Projeção Cônica É um cone que envolve a Terra e que, em seguida é desenvolvido num plano (podem ser tangentes ou secantes). Ex: Projeção Cônica de Lambert, Cônica de Albers meridianos paralelos

44 Classificação das Projeções Cartográficas Projeção Cônica Equatorial Oblíqua Transversa

45 Classificação das Projeções Cartográficas Exemplos de Projeção Cônica Projeção Cônica Conforme de Lambert Projeção Cônica Equivalente de Albers

46 Projeção Cilíndrica Usa-se um cilindro tangente ou secante à superfície da Terra como superfície de projeção. Em seguida, desenvolve-se o cilindro num plano. Ex. Projeção UTM, Mercator, Miller Geralmente utilizada para mostrar fenômenos com distribuição global. meridianos paralelos

47 Classificação das Projeções Cartográficas Projeção Cilíndrica Equatorial Transversa Oblíqua

48 Classificação das Projeções Cartográficas Exemplos de Projeção Cilíndrica Mercator (Conforme) Equivalente de Behrmann

49 Classificação das Projeções Cartográficas Exemplos de Projeção Cilíndrica Equidistante ou Equiretangular LATLONG ou Geográfica ou Não-Projetada

50 CARTOGRAFIA: Projeções Cartográficas Meridiano Central = Greenwich (0 ) Paraleo Padrão = Equador (0 ) Projeção Policônica

51 Meridiano Central = 54 W Paralelo Padrão = Equador (0 ) CARTOGRAFIA: Projeções Cartográficas Projeção Policônica

52 CARTOGRAFIA: Projeções Cartográficas Projeção Policônica

53 Datum Para se produzir resultados locais mais precisos, cada país adotaram elipsóides de parâmetros ligeiramente diferentes que ajustassem melhor as suas regiões específicas. Ao adotar um elipsóide que se ajuste ao geóide de uma região, define-se um Datum Geodésico. Datum Geodésico Planimétrico ou Horizontal (DGH): - Topocêntrico - Elipsóide de referência: critérios geodésicos de adequação ou conformidade a superfície terrestre. - Ponto Geodésico de Origem: máxima coincidência entre a superfície do Geóide e Elipsóide (desvio da vertical i=0). Com os seguintes parâmetros: Coordenadas Geodésicas / Altura Geoidal / Azimute de Partida - Geocêntrico ou Global: Ajusta-se a Terra como um todo e a origem dos seus eixos coordenados é no geocentro. O elipsóide é fixado à Terra pelo Equador e Meridiano de Greenwich (não necessita de Ponto Geodésico Origem nem de Azimute Inicial). É o Datum utilizado pelo sistema GPS.

54 CARTOGRAFIA: Forma e Dimensões da Terra Datum Geodésico Datum Geodésico Planimétrico ou Horizontal (DGH): - Sistema Geodésico Definido: define-se o sistema geodésico através da escolha do DGH. - Sistema Geodésico Materializado: sua materialização são os marcos de referência e suas coordenadas. Datum Geodésico Altimétrico ou Vertical (DGV): Definir altitudes de pontos na superfície terrestre. A As altitudes são referentes ao nível médio dos mares, ou seja, à superfície do Geóide, utilizando Marégrafos ou Redes de marégrafos, por um período de pelo menos 19 anos.

55 PROFESSOR! NÃO ENTENDI!

56 Datum Um datum caracteriza-se por uma superfície de referência posicionada em relação à Terra. A forma e tamanho de um elipsóide, bem como sua posição relativa ao geóide define um sistema geodésico (também designado por datum geodésico). No caso brasileiro adota-se o Sistema Geodésico Sul Americano - SAD 69. Ou seja, de acordo com o datum utilizado, os mapas podem ficar diferentes! Tipos de DATUM: SAD69; AstroChua; Corrego Alegre; Indian; NAD27; NAD83; Spherical;WGS84.

57 Datum Datum, do latim dado, detalhe, pormenor (plural data) em cartografia refere-se ao modelo matemático teórico da representação da superfície da Terra ao nível do mar utilizado pelos cartógrafos numa dada carta ou mapa. Dado existirem vários datum em utilização simultânea, na legenda das cartas está indicado qual o datum utilizado. De uma forma muito simplificada, datum providencia o ponto de referência a partir do qual a representação gráfica dos paralelos e meridianos, e consequentemente do todo o resto que for desenhado na carta, está relacionado e é proporcionado.

58 A importância do datum tem a ver com a necessidade de projetar um corpo curvo e a 3 dimensões (a Terra), num plano a duas dimensões mantendo no entanto os cruzamentos em ângulo retos dos meridianos e paralelos (o mapa).

59 Próxima aula: Sistema UTM Fusos horários Exercícios práticos