Capítulo 3 – CARTOGRAFIA E INTEGRAÇÃO DE .Projeção UTM - "Universal ... Sistema de coordenadas

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  • Captulo 3 CARTOGRAFIA E INTEGRAO DE DADOS

    (fonte: Muehrcke, Muehrcke, 1992)

    3.1 CARTOGRAFIA PARA GEOPROCESSAMENTO3.2 - NATUREZA DOS DADOS ESPACIAIS

    3.2.1 Conceitos de Geodsia3.2.2 - Sistemas de Coordenadas

    Sistema de coordenadas geogrficasSistema Geocntrico TerrestreSistema de coordenadas planas ou cartesianasSistema de coordenadas polaresSistema de coordenadas de imagem (matricial)

    3.2.3 - Projees CartogrficasClassificao das projees

    Projeo plana ou azimutalProjeo cnicaProjeo cilndrica

    Parmetros das projees - exemplosParalelo padro ou latitude reduzidaLongitude de origemLatitude de origemEscalaProjeo UTM - "Universal Transverse Mercator"Tabela ilustrativa

    3.2.4 - Transformaes geomtricas3.3.4 - Conhecimento da Incerteza

    3.3 - ASPECTOS FUNCIONAIS E DE APRESENTAO3.3.1 - Modelagem Cartogrfica3.3.2 - Integrao de Dados

    Integrao com Sensoriamento RemotoCorreo Geomtrica de ImagensRegistro de Imagens

    3.3.3 Generalizao CartogrficaTipos de GeneralizaoEstratgias de generalizaoSimplificao de linhas

    3.4 - EXERCICIOS3.5 - BIBLIOGRAFIA

  • CAPTULO 3 Cartografia e Integrao de Dados

    Curso - GIS Introduo2

    3.1 Cartografia para Geoprocessamento

    A razo principal da relao interdisciplinar forte entre Cartografia eGeoprocessamento o espao geogrfico. Cartografia preocupa-se em apresentar um modelode representao de dados para os processos que ocorrem no espao geogrfico.Geoprocessamento representa a rea do conhecimento que utiliza tcnicas matemticas ecomputacionais, fornecidas pelos Sistemas de Informao Geogrfica (SIG), para tratar osprocessos que ocorrem no espao geogrfico, ou seja, a informao geogrfica. Isto estabelecede forma clara a relao interdisciplinar entre Cartografia e Geoprocessamento.

    Uma razo histrica, que refora o vnculo que aqui se discute, aprecedncia das iniciativas de automao da produo cartogrfica em relao aos esforosiniciais de concepo e construo das ferramentas de SIG (veja, por exemplo, Maguire,Goodchild e Rhind, 1991). A figura abaixo aproveita e sintetiza a discusso ora apresentada,estendendo-a apropriadamente s reas de Sensoriamento Remoto, CAD (Computer AidedDesign) e Gerenciamento de Banco de Dados.

    Relaes interdisciplinares entre SIG e outras reas (fonte: Maguire, Goodchild e Rhind, 1991)

    O vnculo entre Cartografia e Geoprocessamento explorado de formaprtica neste documento atravs de uma apresentao do que h de essencial quanto natureza dos dados espaciais. Complementa-se o assunto pela exposio de aspectosfuncionais e de apresentao presentes em SIG, que coincidem com aqueles oriundos depreocupaes eminentemente cartogrficas com respeito a dados espaciais.

  • CAPTULO 3 Cartografia e Integrao de Dados

    INPE 3

    3.2 - Natureza dos dados espaciais

    Dados espaciais caracterizam-se especificamente pelo atributo dalocalizao geogrfica. H outros fatores importantes inerentes aos dados espaciais, mas alocalizao preponderante. Um objeto qualquer (como uma cidade, a foz de um rio, o picode uma montanha, etc.) somente tem sua localizao geogrfica estabelecida quando se podedescrev-lo em relao a outro objeto cuja posio seja previamente conhecida ou quando sedetermina sua localizao em relao a um certo sistema de coordenadas.

    O estabelecimento de localizaes sobre a superfcie terrestre sempre foi umdos objetos de estudo da Geodsia, cincia que se encarrega da determinao da forma e dasdimenses da Terra. A seguir so apresentados alguns conceitos de Geodsia quedesempenham um papel de extrema importncia na rea de Geoprocessamento.

    3.2.1 Conceitos de Geodsia

    A definio de posies sobre a superfcie terrestre requer que a Terra possaser tratada matematicamente. Para o geodesista a melhor aproximao dessa Terramatematicamente tratvel o geide, que pode ser definido como a superfcie equipotencialdo campo da gravidade terrestre que mais se aproxima do nvel mdio dos mares. A adoodo geide como superfcie matemtica de referncia esbarra no conhecimento limitado docampo da gravidade terrestre. A medida que este conhecimento aumenta, cartas geoidaisexistentes so substitudas por novas verses atualizadas. Alm disso, o equacionamentomatemtico do geide intrincado, o que o distancia de um uso mais prtico. por tudo issoque a Cartografia vale-se da aproximao mais grosseira aceita pelo geodesista: um elipsidede revoluo . Visto de um ponto situado em seu eixo de rotao, projeta-se como um crculo;visto a partir de uma posio sobre seu plano do equador, projeta-se como uma elipse, que definida por um raio equatorial ou semi-eixo maior e por um achatamento nos plos.

    Neste ponto torna-se oportuno colocar o conceito de datum planimtrico.Comea-se com um certo elipside de referncia, que escolhido a partir de critriosgeodsicos de adequao ou conformidade regio da superfcie terrestre a ser mapeada(veja, por exemplo, Snyder, 1987, para uma lista de elipsides usados em diferentes pases ouregies). O prximo passo consiste em posicionar o elipside em relao Terra real. Paraisto impe-se inicialmente a restrio de preservao do paralelismo entre o eixo de rotaoda Terra real e o do elipside. Com esta restrio escolhe-se um ponto central (ou origem) nopas ou regio e se impe, desta vez, a anulao do desvio da vertical, que o ngulo formadoentre a vertical do lugar no ponto origem e a normal superfcie do elipside. Fica definidoento um dos arcabouos bsicos para o sistema geodsico do pas ou regio: o datumplanimtrico. Trata-se, portanto, de uma superfcie de referncia elipsoidal posicionada comrespeito a uma certa regio. Sobre esta superfcie realizam-se as medies geodsicas que dovida rede geodsica planimtrica da regio.

  • CAPTULO 3 Cartografia e Integrao de Dados

    Curso - GIS Introduo4

    Um datum planimtrico formalmente definido por cinco parmetros: o raioequatorial e o achatamento elipsoidais e os componentes de um vetor de translao entre ocentro da Terra real e o do elipside. Na prtica, devido incertezas na determinao docentro da Terra real, trabalha-se com translaes relativas entre diferentes datunsplanimtricos.

    Dado um ponto sobre a superfcie do elipside de referncia de um certodatum planimtrico, a latitude geodsica o ngulo entre a normal ao elipside, no ponto, e oplano do equador. A longitude geodsica o ngulo entre o meridiano que passa no ponto e omeridiano origem (Greenwich, por conveno). Fala-se aqui da definio do sistema deparalelos e meridianos sobre a superfcie elipsoidal do datum.

    Outro conceito importante o de datum vertical ou altimtrico. Trata-se dasuperfcie de referncia usada pelo geodesista para definir as altitudes de pontos da superfcieterrestre. Na prtica a determinao do datum vertical envolve um margrafo ou uma rede demargrafos para a medio do nvel mdio dos mares. Faz-se ento um ajustamento dasmedies realizadas para definio da referncia zero e adota-se um dos margrafos comoponto de referncia do datum vertical. No Brasil o ponto de referncia para o datum vertical o margrafo de Imbituba, em Santa Catarina.

    Um dos problemas tpicos na criao da base de dados de um SIG aqui noBrasil tem sido a co-existncia de dois sistemas geodsicos de referncia: Crrego Alegre eSAD-69. Algumas cartas topogrficas referem-se Crrego Alegre, que o antigo datumplanimtrico brasileiro, enquanto outras utilizam como referncia o SAD-69, que o atualdatum planimtrico. Os usurios de SIG j esto relativamente acostumados a conviver comescolhas de projeo e selees de datum sempre que precisam realizar entrada ou importaode dados, mas costumam ignorar que as coordenadas geogrficas - na verdade, geodsicas -so definidas sobre a superfcie de referncia do datum selecionado e que, portanto, variam dedatum para datum.

    Desfeito o mito da invariabilidade das coordenadas geodsicas, deve-seatentar para a magnitude das variaes envolvidas. As diferenas entre Crrego Alegre eSAD-69, por exemplo, traduzem-se em discrepncias de algumas dezenas de metros sobre asuperfcie do territrio brasileiro. Essas discrepncias so negligenciveis para projetos queenvolvam mapeamentos em escala pequena, mas so absolutamente preponderantes paraescalas maiores que 1:250.000 (dAlge, 1999). o caso, por exemplo, do monitoramento dodesflorestamento na Amaznia brasileira, que usa uma base de dados formada a partir dealgumas cartas topogrficas na escala 1:250.000 vinculadas ao datum Crrego Alegre e outrasvinculadas ao SAD-69.

    O antigo datum planimtrico Crrego Alegre usa o elipside de Hayford,cujas dimenses sempre foram consideradas convenientes para a Amrica do Sul. Atualmente,no entanto, o datum SAD-69 utiliza o elipside da Unio Astronmica Internacional,homologado em 1967 pela Associao Internacional de Geodsia, quando passou a se chamarelipside de Referncia 1967.

  • CAPTULO 3 Cartografia e Integrao de Dados

    INPE 5

    A tabela apresentada a seguir ilustra os parmetros dos dois elipsidesempregados como figuras de referncia para Crrego Alegre e SAD-69:

    Elipside Raio Equatorial R(m)

    Raio Polar r(m)

    Achatamento

    = R rR

    Unio AstronmicaInternacional

    6.378.160,00 6.356.776,00 1298 25,Hayford 6.378.388,00 6.366.991,95 1297

    Tabela - Parmetros dos elipsides de da Unio Astronmica Internacional e Hayford

    3.2.2 - Sistemas de Coordenadas

    O usurio de SIG est acostumado a navegar em seus dados atravs deferramentas simples como o apontamento na tela com o cursor e a subsequente exibio dascoordenadas geogrficas da posio indicada. Por trs da simplicidade aparente dessa ao, halgumas transformaes entre diferentes sistemas de coordenadas que garantem a relaoentre um ponto na tela do computador e as coordenadas geogrficas. A figura exibida a seguirmostra alguns dos sistemas de referncia mais importantes para Cartografia e SIG.

    Diferentes