UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MATO GROSSO ENGENHARIA CIVIL CARTOGRAFIA

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1 UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MATO GROSSO ENGENHARIA CIVIL CARTOGRAFIA Setembro, 2017.

2 CARTOGRAFIA "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 sócio-econômicos, bem como a sua utilização." Associação Cartográfica Internacional ACI (1966).

3 Mapa É a representação da Terra nos seus aspectos geográficos naturais ou artificiais que se destina a fins culturais ou ilustrativos. Não tem caráter científico especializado e geralmente é construído em escala pequena cobrindo um território mais ou menos extenso. Bakker (1965) Características: - representação plana; - geralmente em escala pequena;

4 Carta É a representação dos aspectos naturais ou artificiais da Terra, destinadas a fins práticos da atividade humana, permitindo a avaliação precisa de distâncias, direções e a localização geográfica de pontos e detalhes. É portanto uma representação similar ao mapa, mas de caráter especializado, construído com uma finalidade específica e, geralmente em escalas grandes. Bakker (1965) Características: - representação plana; - escala média ou grande;

5 REPRESENTAÇÃO DA TERRA e SISTEMA GEODÉSICO

6 SUPERFÍCIE DE REFERÊNCIA A superfície terrestre sofre freqüentes alterações devido à natureza (movimentos tectônicos, condições climáticas, erosão, etc.) e à ação do homem, portanto, não serve para definir forma sistemática da Terra. Exemplos de superfícies de referência: - Esferoidal; - Elipsoidal; - Geoidal;

7 Esferoidal - Pitágoras (528 A.C.) - ESFERA achatada nos pólos;

8 Elipsoidal - Isaac Newton (Século XVII) - ELIPSÓIDE DE REVOLUÇÃO: Figura obtida pelo giro da elipse em torno do seu eixo menor.

9 Elipsoidal

10 Geoidal - C.F. Gauss (1828): introduziu um modelo aperfeiçoado da figura da Terra, - J.F. Listing (1873):criou o termo geóide O geóide é limitado por uma superfície equipotencial do campo de gravidade da Terra que coincide com o nível médio não perturbado dos mares. Em cada ponto o vetor gravidade será perpendicular à superfície. Pode-se imaginar a superfície geoidal prolongada através dos continentes. Ela tem um formato ondulatório levemente irregular que acompanha as variações da estrutura de distribuição de massa da Terra. Essa ondulação é suave e fica em torno ±30 m, sendo o valor máximo de ±100m, em relação ao elipsóide de referência. IBGE (2011)

11 Geoidal GOCE (Gravity field and steady-state Ocean Circulation Experiment)

12 Geoidal Porque os modelos de ondulações geoidais são necessários? A altitude determinada utilizando um receptor GNSS não está relacionada ao nível médio do mar, mas a um elipsóide de referência com dimensões específicas. Portanto, torna-se necessário conhecer a ondulação geoidal (diferença entre as superfícies do geóide e elipsóide) para que a altitude acima do nível médio do mar possa ser obtida.

13 Sistema Geodésico de Referência É um sistema de coordenadas associado a algumas características terrestres, proporcionando a possibilidade de localização de qualquer elemento no nosso planeta e nas proximidades dele.

14 Sistema Geodésico de Referência ORIENTAÇÃO DO SGR: - Geocêntrica : Eixo de rotação paralelo ao eixo de rotação da Terra, onde a origem está localizada no centro de massa da Terra. - Topocêntrica (local): O centro do elipsóide (ou origem dos eixos) não está localizado no centro de massa da Terra, mas sim no ponto de origem (vértice) escolhido. IMPLEMENTAÇÃO DO SGR: definição do sistema de referência (Reference System) e sua materialização (Reference Frame).

15 Sistema Geodésico de Referência Exemplos de SGR: Clássicos: - Córrego Alegre: adotado na década de 50, vértice em Córrego Alegre, definido pelo elipsóide Internacional de Hayford de 1924; - Chuá Astro-Datum: caráter provisório, vértice em Chuá, adotado como um ensaio para a implantação do Datum SAD69; - SAD69 (South American Datum): adotado oficialmente em 1979, definido pelo Elipsóide de Referência Internacional de 1967; Modernos: - WGS84 (World Geodetic System): estabelecido pelo Departamento de Defesa Americano (DoD) em 1960, com o objetivo de fornecer posicionamento e navegação em qualquer parte do mundo. Ele é o sistema de referência das efemérides operacionais do sistema GPS. - SIRGAS2000 (Geocentric Reference System for the Americas): criado em outubro de É considerado idêntico ao WGS84 em questões de ordem prática. Adotado como Referencial Geodésico Brasileiro em 2005 (Resolução do Presidente do IBGE N 1/2005), estando atualmente em um período de transição de 10 anos. O SIRGAS é uma densificação da rede ITRS/ITRF (International Terrestrial Reference Frame)

16 Sistema Geodésico Brasileiro Razões para a adoção de um referencial único e geocêntrico para o Brasil : - Unificar o mapeamento nacional; - Compatibilização com os sistemas globais adotados em outras regiões do planeta; - Compatibilização com os sistemas de referência adotados no posicionamento GNSS; - Facilitar a demarcação das fronteiras com os demais países da América do Sul (segurança nacional); Ex.: Problemas de definição da fronteira Equador Peru resolvidos com o estabelecimento do SIRGAS

17 Sistema Geodésico Brasileiro Impacto da adoção de um referencial único e geocêntrico para o Brasil : - Cartas impressas (off-set): Estoque existente das cartas impressas da DSG: folhas. Comprometimento do acervo existente. - Produtos digitais: Necessidade de conversão de coordenadas entre os sistemas Córrego Alegre/SAD69 e SIRGAS. Possível descontinuidade de feições geográficas entre bordas de folhas adjacentes

18 Sistema Geodésico Brasileiro - Situação resultante da adoção de diferentes sistemas de referência: 15 de Junho de 2001 A Construtora Galvão foi multada em R$ ,00 pelo vazamento de GLP (Gás liquefeito de petróleo) de um duto da Petrobrás, no km 20 da Rodovia Castelo Branco, uma das principais estradas do Estado de São Paulo. O acidente foi ocasionado durante as obras da empresa que é contratada pelo governo do Estado, e teve multa aplicada pela Cetesb - Companhia Estadual de Tecnologia de Saneamento Ambiental.

19 Sistema Geodésico Brasileiro

20 Sistema Geodésico Brasileiro - Composto pelas redes altimétrica, planimétrica e gravimétrica. - Duas fases distintas: uma anterior e outra posterior ao advento da tecnologia de observação de satélites artificiais com fins de posicionamento. - Década de 80, o IBGE criou o projeto GPS com o intuito de estabelecer metodologias que possibilitassem o uso pleno da tecnologia do Sistema NAVSTAR/GPS, surge a RBMC (Rede Brasileira de Monitoramento Contínuo dos Sistemas GNSS). DSG (Diretoria do Serviço Geográfico) Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística

21 Sistema Geodésico Brasileiro Estações Geodésicas:

22 Sistema Geodésico Brasileiro Estações Geodésicas:

23 Sistema Geodésico Brasileiro RBMC (Rede Brasileira de Monitoramento Contínuo dos Sistemas GNSS ): - A utilização da tecnologia GPS (Global Positioning System); - Nas aplicações geodésicas e topográficas do GPS está implícita a utilização do método relativo, isto é, ao menos uma estação de coordenadas conhecidas é também ocupada simultaneamente à ocupação dos pontos desejados. Antes da RBMC, o usuário interessado em obter, com GPS, as coordenadas geodésicas de um ponto qualquer em território nacional era obrigado a trabalhar com dois receptores, ocupando o ponto de seu interesse e um marco do Sistema Geodésico Brasileiro (SGB) próximo.

24 Sistema Geodésico Brasileiro Estações RBMC:

25 Sistema Geodésico Brasileiro Estações RBMC:

26 Sistema Geodésico Brasileiro Estação RBMC Colíder:

27 Sistema Geodésico Brasileiro Cronograma de implementação SGB: Criação do PMRG (Projeto Mudança do Referencial Geodésico); Definição do Sistema de Referência; Início do Período de Transição (Convivência entre os sistemas); Adoção definitiva do novo sistema; Legalmente o SGB adota: - SIRGAS2000 (Sistema de Referência Geocêntrico para as Américas)

28 Sistema Geodésico Brasileiro

29 Sistema Geodésico Brasileiro A Resolução do IBGE N 22, de 21/07/83, estabeleceu para o Sistema Geodésico Brasileiro (SGB), as fórmulas oficiais de transformação entre os Sistemas Geodésicos usados no Brasil e os respectivos parâmetros de transformação entre alguns dos Sistemas de Referência. Translações entre as origens dos sistemas: Fonte:

30 Sistema Geodésico Brasileiro - MAPGEO2015: altitudes elipsoidais -> altitudes ortométricas - ProGrid: Córrego Alegre <-> SAD69 <-> SIRGAS2000

31 Sistema Geodésico Brasileiro

32 POSICIONAMENTO e PROJEÇÕES

33 Posicionamento e Projeções geóide Seleção de uma superfície de referência Terra esfera elipsóide Coordenadas geográficas, geodésica, geodésica cartesianas. Sistema de projeção do esferóide para o plano Redução de escala mapa Coordenadas cartográficas

34 Posicionamento e Projeções - Paralelos: - Equador (0º); - Latitudes; - As latitudes variam de 0º a 90º para Norte (N)/North (N) e para Sul(S)/South(S); - Meridianos: - Meridiano de Greenwich (0º); - Longitudes; - As longitudes variam de 0º a 180º para Leste (L)/East (E) e para Oeste (O)/West (W);

35 Posicionamento e Projeções Meridiano de Greenwich

36 Posicionamento e Projeções Coordenadas Geodésicas f latitude geodésica (graus) l longitude geodésica (graus) h altitude elipsoidal (metros)

37 Posicionamento e Projeções Coordenadas Geodésicas Cartesianas (Retangulares) - Origem centro de massa da Terra; - Eixos X e Y o plano equatorial; - Eixo Z coincide com eixo de rotação; - Eixo X passa no meridiano de Greenwich;

38 Posicionamento e Projeções - superfície terrestre (elipsóide) - coordenadas geodésicas Elipsóide ou Esfera - superfície plana - coordenadas cartográficas; Y plano X

39 Posicionamento e Projeções Foram descritas centenas de projeções, mas apenas uma pequena parte é actualmente usada. As mais comuns são: Mercator Universal Transversa de Mercator (UTM) Transversa de Mercator (Gauss-Kruger) Cónica conforme de Lambert Policónica Projeção estereográfica

40 Posicionamento e Projeções Não existe uma forma pela qual as projeções possam ser divididas em classes que sejam reciprocamente excludentes. Charles H. Deetz e Oscar S. Adams Elements of Map Projection.

41 Posicionamento e Projeções Almirante Múcio Piragibe Ribeiro de Bakker. Cartografia - Noções Básicas. Publicado pela Diretoria de Hidrografia e Navegação.

42 Projeções: Quanto ao método 1.1 geométricas: feixes de reta que passam por um ponto (PV) perspectivas: Ponto de vista (PV) fixo; pseudoperspectivas: Ponto de vista (PV) não fixo; 1.2 analíticas: perderam o sentido geométrico em conseqüência da introdução de leis matemáticas. 1.3 convencionais: se baseiam em princípios arbitrários, puramente convencionais.

43 Projeções: Quanto à situação do PV 2.1 gnomônica: ponto de vista no centro da Terra; 2.2 estereográfica: ponto de vista na superfície da Terra; 2.3 ortográfica: ponto de vista no infinito;

44 Projeções: Quanto à superfície de projeção 3.1 planas ou azimutais 3.2 por desenvolvimento cônicas ou policônicas cilíndricas poliédricas

45 Projeções: Quanto à posição da superfície de projeção

46 Projeções: Quanto às propriedades espaciais 5.1 equidistantes: não apresentam deformações lineares, isto é, os comprimentos são representados em escala uniforme em determinada direção meridianas: eqüidistância segundo os meridianos transversais: segundo os paralelos azimutais ou ortodrômicas: não apresentam distorções nos círculos máximos que passam pelo ponto de tangência. 5.2 equivalentes: não deformam as áreas. 5.3 conformes: não deformam os ângulos. 5.4 afilática: não conversa os comprimentos, as áreas e os ângulos.

47 Posicionamento e Projeções Convenções: a. natureza da superfície de projeção adotada; b. Posição da superfície de projeção em relação à superfície da Terra; c. classificação da projeção quanto à propriedade que conserva. Ex: Projeção cônica normal eqüidistante meridiana; Projeção cilíndrica transversa conforme;

48 Principais projeções no Brasil - UTM ( Universal Transverse Mercator ) cartas topográficas; sistema cartográfico nacional (IBGE e DSG); - Mercator cartas náuticas; - Cônica conforme de Lambert cartas ao milionésimo; cartas aeronáuticas; - Policônica mapas temáticos; mapas políticos;

49 Universal Transverse Mercator Um exemplo de uso da UTM no Brasil diz respeito à lei /2001 que, dentre outras disposições, trata do georreferenciamento de imóveis rurais. Ela diz que a apresentação dos vértices da propriedade na planta e no memorial descritivo deve estar no sistema de projeção UTM (INCRA, 2003; PORTARIA nº 954, 2002).

50 Universal Transverse Mercator Modificação da projeção de Mercator, onde o cilindro secante é colocado em posição transversa;

51 Universal Transverse Mercator O sistema é constituído por 60 fusos de 6º de longitude, numerados a partir do antimeridiano de Greenwich, seguindo de oeste para leste até o encontro com o ponto de origem. A extensão latitudinal está compreendida entre 80º Sul e 84 o Norte. O eixo central do fuso, denominado como meridiano central, estabelece, junto com a linha do Equador, a origem do sistema de coordenadas de cada fuso.

52 Universal Transverse Mercator Para evitar coordenadas negativas, são acrescidas constantes à origem do sistema: m para a linha do Equador, referente ao eixo das ordenadas do hemisfério sul, com valores decrescentes nesta direção; - 0 m para a linha do Equador, referente ao eixo das ordenadas do hemisfério norte, com valores crescentes nesta direção; e m para o meridiano central, com valores crescentes do eixo das abscissas em direção ao leste.

53 Universal Transverse Mercator Cada fuso apresenta um único sistema plano de coordenadas, com valores que se repetem em todos os fusos. Assim, para localizar um ponto definido pelo sistema UTM, é necessário conhecer, além dos valores das coordenadas, o fuso ao qual as coordenadas pertençam, já que elas são idênticas de em todos os fusos. - N: coordenadas norte-sul (ordenadas) - E, para as coordenadas leste-oeste (abscissas). - Um par de coordenadas no sistema UTM é definido, assim, pelas coordenadas (E, N).

54 Universal Transverse Mercator

55 Recomendações: OC/cartTOC.html uery=map%20projections fia/default.shtm