Noções de cartografia

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  • UNIVERSIDADE DE SO PAULO Faculdade de Medicina Veterinria e Zootecnia Dep. Medicina Veterinria Preventiva e Sade Animal Laboratrio de Epidemiologia e Bioestatstica

    PUBLICAES LEB / P-01 NOES DE CARTOGRAFIA, GEOPROCESSAMENTO E SISTEMAS DE INFORMAO GEOGRFICA Ricardo Augusto Dias Fernanda Ywasaki Faculdade de Medicina Veterinria e Zootecnia, Universidade de So Paulo

    Maio / 2007

  • Prefcio A idia de publicar um material escrito sobre tcnicas de geoprocessa-

    mento e sistemas de informao geogrfica (SIG) foi concebida junto com o I Curso de Aborgadem Geogrfica de Problemas de Sade Pblica Veterinria, promovido pelo Departamento de Medicina Veterinria Preventiva e Sade A-nimal da FMVZ-USP, no primeiro semestre de 2003. poca, tnhamos trs es-tagirios da graduao e dois alunos da ps-graduao com projetos especfi-cos na rea de epidemiologia geogrfica. Assim, dada a demanda por um trei-namento acerca de SIG, os professores Marcos Amaku e Fernando Ferreira ti-veram a idia de montar um curso especfico, que capacitasse os alunos a utili-zarem os programas especialistas de maneira objetiva, sem superviso dos docentes. Comprometi-me ento a montar um curso gratuito, destinado no somente aos alunos ligados ao laboratrio, mas a todos os interessados. Sur-preendentemente recebemos inscries de pessoas ligadas ao servio oficial estadual, municipal, pessoas ligadas a laboratrios oficiais, ps-graduandos do departamento e profissionais formados.

    Trabalhar com programas SIG significa trabalhar com informaes geo-graficamente posicionadas, sendo necessrio um conhecimento bsico de car-tografia, abordado no incio da apostila.

    Este material complementa o contedo apresentado no curso, e visa au-xiliar na busca da soluo de problemas prticos do dia-a-dia, no trabalho aca-dmico.

    Em maio de 2007, foram feitas adaptaes dos estudos dirigidos, ade-quando-os ao progama ArcGIS 9.2, organizadas por Fernanda Ywasaki.

    Sumrio 1. Noes de Cartografia ................................................................. 3 1.1. Projees cartogrficas ....................................................... 4 1.2. Sistemas de coordenadas .................................................... 7 1.3. Sistema UTM ........................................................................ 8 1.4. Referncias .......................................................................... 11 2. Noes de geoprocessamento ..................................................... 12 2.1. Referncias .......................................................................... 17 3. Programas SIG.............................................................................. 18 3.1. Estudo de Caso 1.................................................................. 18 3.2. Estudo de Caso 2.................................................................. 20 3.3. Estudo de Caso 3.................................................................. 20 3.4. Estudo de Caso 4.................................................................. 23 3.5. Referncias........................................................................... 24

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  • 1. Noes de cartografia Uma grande revoluo no conceito da forma da Terra foi promovida por

    Pitgoras (528 a. C), que props uma forma esfrica ao planeta. Desde ento, o conceito mudou bastante, e sabe-se que a forma da Terra no to regular como se imaginava.

    O modelo proposto por Gauss (1828), fala sobre uma superfcie irregular devido ao das foras de gravidade e centrfuga sobre os oceanos. Porm tal modelo ocasionaria uma enorme dificuldade para localizar-se um ponto na superfcie. Para simplificar, adotou-se um modelo geomtrico chamado elipsi-de, que a figura de uma elipse achatada nos plos (Figura 1-1).

    a

    b

    N

    S

    f = (a b) / a = achatamento

    ELIPSIDE

    a

    b

    geide

    elipside

    Figura 1-1. Representao do elipside e do geide. Localmente, a forma do elipside e a sua posio relativa ao geide de-

    finem o que se chama de sistema geodsico (datum geodsico).

    No Brasil, adota-se o Sistema Geodsico Sul Americano (SAD 69), que tem os seguintes parmetros:

    (a) Elipside de referncia UGGI 67 semi-eixo maior (a): 6.378.160m achatamento (f): 1/298,25 (b) Origem das coordenadas (Datum planimtrico) estao: Vrtice Chu (MG) coordenadas: 194541,6527S 480604,0639W azimute geodsico para o Vrtice Uberaba: 2713004,05 O sistema GPS (posicionamento global por satlite) utiliza o datum cha-

    mado Sistema Geodsico Mundial 1984 (WGS 84). importante configurar o GPS ao datum correspondente regio onde est sendo feito o levantamento.

    1.1. Projees cartogrficas Entende-se por projeo cartogrfica a representao de uma superfcie

    curva em uma plana. Isto acarreta diversos problemas, pois sempre sero ne-cessrias extenses ou contraes da superfcie curva, de modo a acomod-la em um plano. Programas SIG fazem estes ajustes automaticamente, e de acor-do com os parmetros dados.

    A seguir, seguem representaes das projees cartogrficas mais co-muns, dentre elas as planas, as cnicas e as cilndricas (Figuras 1-2 a 1-4).

    Fonte: USGS Map Projections URL: http://mac.usgs.gov/mac/isb/pubs/MapProjections/projections.html

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  • Figura 1-2. Exemplo de Projeo Plana. No caso, Ortogrfica.

    Figura 1-3a. Exemplo de Projeo Cnica. No caso, Policnica.

    Figura 1-3b. Exemplo de Projeo Cnica. No caso, Cnica Normal de Lambert.

    Figura 1-4. Exemplos de Projeo Cilndrica (Equatorial, Transversa e Oblqua)

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  • 1.2. Sistemas de coordenadas So necessrios para a localizao de pontos atravs de coordenadas,

    em uma superfcie, seja plana ou curva. No caso de um elipside, utiliza-se meridianos e paralelos. No plano, utiliza-se coordenadas cartesianas (x e y).

    Os meridianos cortam a Terra em dois hemisfrios, de plo a plo. O meridiano de origem o de Greenwich (0).

    Os paralelos so crculos que cruzam perpendicularmente os meridianos. O maior crculo o Equador (0). Os outros diminuem conforme se afastam do Equador, at se transformarem nos plos (90) (Figura 1-5).

    Equador

    Greenwich

    elipsideparalelos

    meridianosmeridianos

    Figura 1-5. Representao dos meridianos e paralelos.

    Para a localizao de um determinado ponto na superfcie terrestre, de-

    termina-se suas coordenadas em termos de latitude e longitude (Figura 1-6). A latitude o arco sobre o meridiano que passa pelo ponto de interesse,

    contado do Equador at o referido ponto. Sua variao de 0 a 90N (+ 90) para o norte e 0 a 90S ( 90) para o sul.

    A longitude o arco contado sobre o Equador que vai de Greenwich ao meridiano que passa pelo ponto de interesse. A oeste de Greenwich, a longitu-de varia de 0 a 180W ( 180), at a Linha Internacional da Data. A leste de Greenwich, a longitude varia de 0 a 180E (+ 180), at a Linha Internacional da Data.

    Equador

    Greenwich

    latitude

    90S 90

    0

    + 9090N

    plo0

    + 180180E

    180180W

    Equador

    hemisfriohemisfrioocidentalocidental

    hemisfriohemisfrioorientaloriental

    longitude

    Greenwich

    Linha Internacional

    da Data

    Figura 1-6. Esquema do sistema de coordenadas baseado em latitude e longitude. 1.3. Sistema UTM um sistema de coordenadas de uso primordial militar. Baseia-se na di-

    viso do mundo em 60 fusos de 6 de longitude. A numerao destes fusos comea no fuso 1 (180 a 174W) e continua para leste (Figura 1-7).

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  • Equador

    Plo Norte

    Meridiano Central

    10000 km

    8000 km

    6000 km

    4000 km

    2000 km

    0 km

    10000 km

    8000 km

    6000 km

    4000 km

    2000 km

    0 km

    Plo Sul

    1

    0

    0

    k

    m

    3

    0

    0

    k

    m

    5

    0

    0

    k

    m

    7

    0

    0

    k

    m

    9

    0

    0

    k

    m

    0

    - 30

    - 60

    - 90

    30

    60

    90

    6 de longitude

    Equador

    Plo Norte

    Meridiano Central

    10000 km

    8000 km

    6000 km

    4000 km

    2000 km

    0 km

    10000 km

    8000 km

    6000 km

    4000 km

    2000 km

    0 km

    Plo Sul

    1

    0

    0

    k

    m

    3

    0

    0

    k

    m

    5

    0

    0

    k

    m

    7

    0

    0

    k

    m

    9

    0

    0

    k

    m

    0

    - 30

    - 60

    - 90

    30

    60

    90

    6 de longitude

    fuso UTM

    Figura 1-7. Fuso UTM.

    Cada fuso possui bandas horizontais de 8 de latitude, chamadas zonas, extendedo-se da latitude 80S a 84N. Cada Zona recebe uma letra (do sul pa-ra o norte), da letra 'C' letra 'X' (o I e o O no existem, para evitar confuso com 1 e 0). A letra 'X' tem 12 de latitude.

    Na regio polar, o sistema UTM no se aplica, devendo ser utilizado o Sistema Universal Polar Estereogrfico (UPS).

    O sistema UTM baseia-se num quadriculado, que coincide com o Meridia-no Central do fuso e o Equador. Cada fuso prolongado em 30' nas extremida-des, sobre os fusos adjacentes.

    As coordenadas do quadriculado UTM so expressas em distncias em metros do leste ("chamadas de easting") e do norte ("chamadas de northing").

    Eastings: So medidas referenciadas ao Meridiano Central. O valor do Meridiano

    Central 500.000 m, um valor arbitrrio, s vezes chamado de "falso eas-ting". Os valores mnimos e mximos so, respectivamente:

    160.000 m e 834.000 m no Equador; 465.000 m e 515.000 m na latitude 84N. Nunca h valor igual a zero, pois a zona de 6 de longitude nunca exce-

    de 674.000 m (Figura 1-7). Northings: So