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UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MATO GROSSOENGENHARIA CIVIL
CARTOGRAFIA
Setembro, 2017.
CARTOGRAFIA
"A Cartografia apresenta-se como o conjunto de estudos eoperações científicas, técnicas e artísticas que, tendo por baseos resultados de observações diretas ou da análise dedocumentação, se voltam para a elaboração de mapas, cartas eoutras 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).
Mapa
“É a representação da Terra nos seus aspectos geográficos naturais ouartificiais que se destina a fins culturais ou ilustrativos. Não tem carátercientífico especializado e geralmente é construído em escala pequena cobrindoum território mais ou menos extenso.” Bakker (1965)Características:
- representação plana;- geralmente em escala pequena;
Carta
“É a representação dos aspectos naturais ou artificiais da Terra, destinadas afins práticos da atividade humana, permitindo a avaliação precisa dedistâncias, direções e a localização geográfica de pontos e detalhes. Éportanto 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;
REPRESENTAÇÃO DA TERRAe
SISTEMA GEODÉSICO
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;
Esferoidal
- Pitágoras (528 A.C.)- ESFERA achatada nos pólos;
Elipsoidal
- Isaac Newton (Século XVII)- ELIPSÓIDE DE REVOLUÇÃO: Figura obtida pelo giro da elipse em torno do seu eixo menor.
Elipsoidal
Geoidal
- C.F. Gauss (1828): introduziu um modelo aperfeiçoado da figura daTerra,- J.F. Listing (1873):criou o termo geóide
“O geóide é limitado por uma superfície equipotencial do campo degravidade da Terra que coincide com o nível médio não perturbado dosmares. Em cada ponto o vetor gravidade será perpendicular à superfície.Pode-se imaginar a superfície geoidal prolongada através doscontinentes. Ela tem um formato ondulatório levemente irregular queacompanha as variações da estrutura de distribuição de massa da Terra.Essa ondulação é suave e fica em torno ±30 m, sendo o valor máximode ±100m, em relação ao elipsóide de referência.” IBGE (2011)
Geoidal
GOCE (Gravity field and steady-stateOcean Circulation Experiment)
Geoidal
Porque os modelos de ondulações geoidais são necessários?
A altitude determinada utilizando um receptor GNSS não estárelacionada ao nível médio do mar, mas a um elipsóide de referênciacom dimensões específicas. Portanto, torna-se necessário conhecer aondulação geoidal (diferença entre as superfícies do geóide e elipsóide)para que a altitude acima do nível médio do mar possa ser obtida.
Sistema Geodésico de Referência
É um sistema de coordenadas associado a algumascaracterísticas terrestres, proporcionando a possibilidade delocalização de qualquer elemento no nosso planeta e nasproximidades dele.
Sistema Geodésico de Referência
• ORIENTAÇÃO DO SGR:- Geocêntrica : Eixo de rotação paralelo ao eixo de rotação da Terra, onde aorigem está localizada no centro de massa da Terra.- Topocêntrica (local): O centro do elipsóide (ou origem dos eixos) não estálocalizado 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).
Sistema Geodésico de Referência
Exemplos de SGR:
Clássicos:- Córrego Alegre: adotado na década de 50, vértice em Córrego Alegre, definido peloelipsóide Internacional de Hayford de 1924;-Chuá Astro-Datum: caráter provisório, vértice em Chuá , adotado como um ensaiopara a implantação do Datum SAD69;- SAD69 (South American Datum): adotado oficialmente em 1979, definido peloElipsóide de Referência Internacional de 1967;
Modernos:- WGS84 (World Geodetic System): estabelecido pelo Departamento de DefesaAmericano (DoD) em 1960, com o objetivo de fornecer posicionamento e navegaçãoem qualquer parte do mundo. Ele é o sistema de referência das efeméridesoperacionais do sistema GPS.- SIRGAS2000 (Geocentric Reference System for the Americas): criado em outubrode 1993. É considerado idêntico ao WGS84 em questões de ordem prática. Adotadocomo Referencial Geodésico Brasileiro em 2005 (Resolução do Presidente do IBGEN°1/2005), estando atualmente em um período de transição de 10 anos. O SIRGAS éuma densificação da rede ITRS/ITRF (International Terrestrial Reference Frame)
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
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:2.500.000 folhas. Comprometimento do acervo existente.
- Produtos digitais: Necessidade de conversão de coordenadas entre ossistemas Córrego Alegre/SAD69 e SIRGAS. Possível descontinuidade defeições geográficas entre bordas de folhas adjacentes
Sistema Geodésico Brasileiro´- Situação resultante da adoção de diferentes sistemas de referência:
15 de Junho de 2001 – A Construtora Galvão foi multada em R$ 98.000,00 pelovazamento de GLP (Gás liquefeito de petróleo) de um duto da Petrobrás, no km 20 daRodovia Castelo Branco, uma das principais estradas do Estado de São Paulo. Oacidente foi ocasionado durante as obras da empresa que é contratada pelo governo doEstado, e teve multa aplicada pela Cetesb - Companhia Estadual de Tecnologia deSaneamento Ambiental.
Sistema Geodésico Brasileiro
Sistema Geodésico Brasileiro
- Composto pelas redes altimétrica, planimétrica e gravimétrica.- Duas fases distintas: uma anterior e outra posterior ao advento da tecnologiade observação de satélites artificiais com fins de posicionamento.- Década de 80, o IBGE criou o projeto GPS com o intuito de estabelecermetodologias que possibilitassem o uso pleno da tecnologia do SistemaNAVSTAR/GPS, surge a RBMC (Rede Brasileira de Monitoramento Contínuodos Sistemas GNSS).
DSG (Diretoria do Serviço Geográfico) Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística
Sistema Geodésico Brasileiro
Estações Geodésicas:
Sistema Geodésico BrasileiroEstações Geodésicas:
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 utilizaçãodo método relativo, isto é, ao menos uma estação de coordenadasconhecidas é também ocupada simultaneamente à ocupação dos pontosdesejados. Antes da RBMC, o usuário interessado em obter, com GPS, ascoordenadas geodésicas de um ponto qualquer em território nacional eraobrigado a trabalhar com dois receptores, ocupando o ponto de seuinteresse e um marco do Sistema Geodésico Brasileiro (SGB) próximo.
Sistema Geodésico Brasileiro
Estações RBMC:
Sistema Geodésico Brasileiro
Estações RBMC:
Sistema Geodésico Brasileiro
Estação RBMC Colíder:
Sistema Geodésico Brasileiro
Cronograma de implementação SGB:
- 2000 Criação do PMRG (Projeto Mudança do Referencial Geodésico);
- 2003 Definição do Sistema de Referência;
- 2004 Início do Período de Transição (Convivência entre os sistemas);
- 2014 Adoção definitiva do novo sistema;
Legalmente o SGB adota:
- SIRGAS2000 (Sistema de Referência Geocêntrico para as Américas)
Sistema Geodésico Brasileiro
Sistema Geodésico Brasileiro
A Resolução do IBGE N°22, de 21/07/83, estabeleceu para o SistemaGeodésico Brasileiro (SGB), as fórmulas oficiais de transformação entre osSistemas Geodésicos usados no Brasil e os respectivos parâmetros detransformação entre alguns dos Sistemas de Referência.
Translações entre as origens dos sistemas:
Fonte:http://www6.ufrgs.br/engcart/Teste/refer_exp.html
Sistema Geodésico Brasileiro- MAPGEO2015:
- ProGrid:
altitudes elipsoidais -> altitudes ortométricas
Córrego Alegre <-> SAD69 <-> SIRGAS2000
Sistema Geodésico Brasileiro
POSICIONAMENTOe
PROJEÇÕES
Posicionamento e Projeções
Terra
geóide
Sistema de projeção do esferóide para o plano
Redução de escala
mapa
Coordenadas cartográficas
elipsóide
esfera
Seleção de uma superfície de referência
Coordenadas geográficas, geodésica,geodésica
cartesianas.
- Paralelos:
- Meridianos:
Posicionamento e Projeções
- Equador (0º);- Latitudes;- As latitudes variam de 0º a 90º paraNorte (N)/North (N) e para Sul(S)/South(S);
- Meridiano de Greenwich (0º);- Longitudes;- As longitudes variam de 0º a 180º para Leste (L)/East (E) e para Oeste (O)/West (W);
• Meridiano de Greenwich
Posicionamento e Projeções
• Coordenadas Geodésicas
f – latitude geodésica (graus)
l – longitude geodésica (graus)
h – altitude elipsoidal (metros)
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;
Posicionamento e Projeções
Elipsóide ou Esfera
plano
Y
X
Posicionamento e Projeções
- superfície terrestre (elipsóide)- coordenadas geodésicas
- superfície plana- coordenadas cartográficas;
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
Posicionamento e Projeções
Não existe uma forma pela qual as projeções possamser divididas em classes que sejam reciprocamenteexcludentes.
Charles H. Deetz e Oscar S. Adams
Elements of Map Projection.
Posicionamento e Projeções
Almirante Múcio Piragibe Ribeiro de Bakker. Cartografia - Noções Básicas. Publicado pelaDiretoria de Hidrografia e Navegação.
Posicionamento e Projeções
1.1 geométricas: feixes de reta que passam por um ponto (PV)
1.1.1 perspectivas: Ponto de vista (PV) fixo;
1.1.2 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.
Projeções: Quanto ao método
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;
Projeções: Quanto à situação do PV
3.1 planas ou azimutais
3.2 por desenvolvimento
3.2.1 cônicas ou policônicas
3.2.2 cilíndricas
3.2.3 poliédricas
Projeções: Quanto à superfície de projeção
Projeções: Quanto à posição da superfície de projeção
5.1 equidistantes: não apresentam deformações lineares, isto é,os comprimentos são representados em escala uniforme emdeterminada direção.
5.1.1 meridianas: eqüidistância segundo os meridianos.5.1.2 transversais: segundo os paralelos.5.1.3 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.
Projeções: Quanto às propriedades espaciais
Convenções:
a. natureza da superfície de projeção adotada;b. Posição da superfície de projeção em relação àsuperfície da Terra;c. classificação da projeção quanto à propriedade queconserva.
Ex: Projeção cônica normal eqüidistante meridiana; Projeção cilíndrica transversa conforme;
Posicionamento e Projeções
- UTM (“Universal Transverse Mercator”)cartas topográficas;sistema cartográfico nacional (IBGE e DSG);
- Mercatorcartas náuticas;
- Cônica conforme de Lambertcartas ao milionésimo;cartas aeronáuticas;
- Policônicamapas temáticos;mapas políticos;
Principais projeções no Brasil
Um exemplo de uso da UTM no Brasil diz respeito à lei10.267/2001 que, dentre outras disposições, trata dogeorreferenciamento de imóveis rurais. Ela diz que aapresentação dos vértices da propriedade na planta e nomemorial descritivo deve estar no sistema de projeçãoUTM (INCRA, 2003; PORTARIA nº 954, 2002).
Universal Transverse Mercator
Universal Transverse Mercator
Modificação da projeção de Mercator, onde o cilindro secante é colocado emposição transversa;
Universal Transverse Mercator
O sistema é constituído por 60 fusos de 6º de longitude, numerados a partirdo antimeridiano de Greenwich, seguindo de oeste para leste até oencontro com o ponto de origem. A extensão latitudinal está compreendidaentre 80º Sul e 84o Norte. O eixo central do fuso, denominado comomeridiano central, estabelece, junto com a linha do Equador, a origem dosistema de coordenadas de cada fuso.
Universal Transverse Mercator
Para evitar coordenadas negativas, são acrescidas constantes à origem do sistema:- 10.000.000 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 - 500.000 m para o meridiano central, com valores crescentes do eixo das abscissas
em direção ao leste.
Universal Transverse Mercator
Cada fuso apresenta um único sistema plano de coordenadas, com valores que serepetem 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 ascoordenadas 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).
Universal Transverse Mercator
Recomendações:
http://www.progonos.com/furuti/MapProj/Normal/TOC/cartTOC.html
http://demonstrations.wolfram.com/search.html?query=Map%20Projections
http://www.ibge.gov.br/home/geociencias/cartografia/default.shtm
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