Noções de Cartografia

Noções de Cartografia
O vocábulo CARTOGRAFIA, etmologicamente - descrição de cartas, foi introduzido em 1839, pelo segundo Visconde de Santarém - Manoel Francisco de Barros e Souza de Mesquita de Macedo Leitão, (1791 - 1856). A despeito de seu significado etmológico, a sua concepção inicial continha a idéia do traçado de mapas. No primeiro estágio da evolução o vocábulo passou a significar a arte do traçado de mapas, para em seguida, conter a ciência, a técnica e a arte de representar a superfície terrestre. Em 1949 a Organização das Nações Unidas já reconhecia a importância da Cartografia através da seguinte assertiva:

"CARTOGRAFIA - no sentido lato da palavra não é apenas uma das ferramentas básicas do desenvolvimento econômico, mas é a primeira ferramenta a ser usada antes que outras ferramentas possam ser postas em trabalho."(1)
(1) ONU, Departament of Social Affair. MODERN CARTOGRAPHY - BASE MAPS FOR WORLDS NEEDS. Lake
Success.

Ou ainda

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."
1966 Associação Cartográfica Internacional (ACI),

Forma da terra
Pitágoras em 528 A.C. introduziu o conceito de forma esférica para o planeta, e a partir daí sucessivas teorias foram desenvolvidas até alcançarmos o conceito que é hoje bem aceito no meio científico internacional.

A superfície terrestre sofre frequentes alterações devido a natureza (movimentos tectônicos, condições climáticas, erosão, etc.) e à ação do homem, portanto, não serve para definir forma sistemática da Terra.
A fim de simplificar o cálculo de coordenadas da superfície terrestre foram adotadas algumas superfícies matemáticas simples. Uma primeira aproximação é a esfera achatada nos pólos.

GEÓIDE - CARL FRIEDRICH GAUSS (1777-1855),
corresponde à superfície do nível médio do mar homogêneo (ausência de correntezas, ventos, variação de densidade da água, etc.) supostamente prolongado por sob continentes. Essa superfície se deve, principalmente, às forças de atração (gravidade) e força centrífuga (rotação da Terra). È importante destacar que o geóide possui o mesmo potencial gravimétrico em todos os pontos de sua superfície visto que as águas do oceano procuram uma situação de equilíbrio, ajustando-se às forças que atuam sobre elas,



Figura 1.1

Ainda assim foi preciso buscar um modelo mais simples para representar o nosso planeta. Para contornar o problema lançou-se mão de uma Figura geométrica chamada ELIPSE que ao girar em torno do seu eixo menor forma um volume, o ELIPSÓIDE DE REVOLUÇÃO, Em geral, cada país ou grupo de países adotou um elipsóide como referência para os trabalhos geodésicos e topográficos, que mais se aproximasse do geóide na região considerada.
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.

GEODÉSIA - "Ciência aplicada que estuda a forma, as dimensões e o campo de gravidade da Terra".
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TIPOS DE REPRESENTAÇÃO DA FORMA DA TERRA

Por traço:
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GLOBO - representação cartográfica sobre uma superfície esférica, em escala pequena, dos aspectos naturais e artificiais de uma Figura planetária, com finalidade cultural e ilustrativa.

MAPA (Características): -representação plana; -geralmente em escala pequena; -área delimitada por acidentes naturais (bacias, planaltos, chapadas, etc.), político-administrativos; -destinação a fins temáticos, culturais ou ilustrativos.
" Mapa é a representação no plano, normalmente em escala pequena, dos aspectos geográficos, naturais, culturais e artificiais de uma área tomada na superfície de uma Figura planetária, delimitada por elementos físicos, políticoadministrativos, destinada aos mais variados usos, temáticos, culturais e
ilustrativos."

CARTA (Características): -representação plana; -escala média ou grande; -desdobramento em folhas articuladas de maneira sistemática; -limites das folhas constituídos por linhas convencionais, destinada à avaliação precisa de direções, distâncias e localização de pontos, áreas e detalhes.

" Carta é a representação no plano, em escala média ou grande, dos aspectos artificiais e naturais de uma área tomada de uma superfície planetária, subdividida 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."

PLANTA - a planta é um caso particular de carta. A representação se restringe a uma área muito limitada e a escala é grande, consequentemente o nº de detalhes é bem maior.

“Carta que representa uma área de extensão suficientemente restrita para que a sua curvatura não precise ser levada em consideração, e que, em consequência, a escala possa ser considerada constante.”

Por imagem:

MOSAICO - é o conjunto de fotos de uma determinada área, recortadas e montadas técnica e artísticamente, de forma a dar a impressão de que todo o conjunto é uma única fotografia.
FOTOCARTA - é um mosaico controlado, sobre o qual é realizado um tratamento cartográfico planimétrico).
ORTOFOTOCARTA - é uma ortofotografia - 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 georeferenciada, com ou sem legenda, podendo conter informações planimétricas.
ORTOFOTOMAPA - é o conjunto de várias ortofotocartas adjacentes de uma determinada região.
FOTOÍNDICE - montagem por superposição das fotografias, geralmente em escala reduzida. É a primeira imagem cartográfica da região. O fotoíndice é insumo necessário para controle de qualidade de aerolevantamentos utilizados na produção de cartas através do método fotogramétrico. Normalmente a escala do fotoíndice é reduzida de 3 a 4 vezes em relação a escala de vôo.
CARTA IMAGEM - Imagem referenciada a partir de pontos identificáveis e com coordenadas conhecidas, superposta por reticulado da projeção, podendo conter simbologia e toponímia.

ESCALA:

Uma carta ou mapa é a representação dos detalhes naturais( morros, serras, planícies, vegetação, etc) ou artificiais ( cidades, represas, estradas,etc) da superfície topográfica e só estará completa se trouxer esses elementos devidamente representados.

Essa representação gera então dois problemas:
1- A necessidade de reduzir as proporções dos acidentes à representar, a fim de tornar possível a representação dos mesmos em um espaço limitado. Essa proporção é chamada de ESCALA

2- Determinados acidentes, dependendo da escala, não permitem uma redução acentuada, pois tornar-se-iam imperceptíveis, no entanto são acidentes que por usa importância devem ser representados nos documentos cartográficos. A solução é a utilização de símbolos cartográficos.

Definição: Escala é a relação entre a medida de um objeto ou lugar representado no papel e sua medida real.
Distancia real = distancia no mapa x escala

Escala Grande(grande nível de detalhe, pouca área): que possuem escala superior 1:100.000 (plantas comuns e cadastrais);
Escala Média: que possuem escala entre 1: 100.000 e 1:500.000 (cartas topográficas);
Escala Pequena(pequeno nível de detalhe, grande área): que possuem escala inferior à 1: 500.000 (mapas de estados, mundo)

Lembre-se que matematicamente falando1/100 é maior que 1/1.000.000

Os mapas com escala pequena(1:1.000.000) tem o nível de detalhamento menor, porém abrangem maior área. Os mapas com escala grande(1:50.000) tem o nível detalhamento maior, porém abrangem menor área.


Escala numérica:


Significa que 1 unidade no mapa equivale a 25000 unidades na realidade.
1cm no mapa , equivale a 25000 cm ou 1m no mapa, equivale a 25000 m na realidade.

Escala gráfica:

É a representação gráfica de várias distâncias do terreno sobre uma linha reta graduada. A Escala Gráfica nos permite realizar as transformações de dimensões gráficas em dimensões reais sem efetuarmos cálculos.


Curvas de Nível:

Em uma carta topográfica, uma curva de nível caracteriza-se como uma linha que une todos os pontos de igual altitude em uma dada região representada. São associadas a valores de altitude em metros (m) e devem ser sempre eqüidistantes verticalmente.
Portanto, a curva de nível serve para identificar e unir todos os pontos de igual altitude de um certo lugar.





As curvas de nível nos permitem determinar sentidos de rios, locais íngremes ou suaves no terreno entre
outras utilidades. As curvas de nível são chamadas também de isoípsas, no entanto este recurso gráfico também pode ser utilizado para representar outras grandezas físicas como temperatura (isoterma), profundidade(isobata) pressão atmosférica (isobaras), precipitação (isoetas), etc...

SISTEMAS DE COORDENADAS



É um conjunto de linhas imaginárias (paralelos e meridianos) que traçados sobre a esfera terrestre nos dão medidas de latitude e longitude de um ponto qualquer na superfície terrestre.


Meridianos: são semicírculos de 180o traçados na direção Norte-Sul. Todos os meridianos são semicírculos máximos e dividem a Terra em dois hemisférios: Leste e Oeste.





Paralelos: são linhas circulares (que dão a volta na
Terra) somando 360o. O equador é um círculo máximo, pois passa pelo centro da Terra, já os outros são círculos menores ou mínimos (traçados paralelamente ao Equador). Dividem a Terra em dois hemisférios: Norte e Sul.









Longitude: A longitude (de um ponto) é a distância em graus de um ponto qualquer da superfície terrestre até o meridiano de Greenwich. O meridiano de Greenwich – 0o de longitude – onde inicia-se a contagem indo até 180o.


Latitude: A latitude (de um ponto) é a distância em graus de um ponto qualquer da superfície terrestre até a linha do Equador. O Equador é o circulo máximo – 0o de latitude – onde inicia-se a contagem indo até os pólos nos quais a latitude é igual a 90o.


PROJEÇÕES CARTOGRÁFICAS

Os sistemas de projeções cartográficas foram desenvolvidos para dar uma solução ao problema da transferência de uma imagem da superfície curva (elíptica) da esfera terrestre para um plano da carta, o que sempre vai acarretar deformações. A única maneira fidedigna de representá-la é o globo terrestre, mas não é uma forma prática para manuseio e transporte de um lado para outro
Portanto não há uma solução perfeita para o problema, visto que sempre haverá distorções e deformações em um mapa qualquer que seja a projeção adotada.

As projeções cartográficas podem assim ser classificadas:


Quanto à superfície de projeção:
Planas (AZIMUTAIS)
Cônicas
Cilíndricas
Poli-superficiais

Quanto à superfície de projeção:

Quanto às propriedades
Equidistantes
Conformes
Equivalentes
Afiláticas

a) Planas - este tipo de superfície pode assumir três posições básicas em relação a superfície de referência: polar, equatorial e oblíqua (ou horizontal) .
b) Cônicas - embora esta não seja uma superfície plana, já que a superfície de projeção é o cone, ela pode ser desenvolvida em um plano sem que haja distorções e funciona como superfície auxiliar na obtenção de uma representação. A sua posição em relação à superfície de referência pode ser: normal, transversal e oblíqua (ou horizontal)
c) Cilíndricas - tal qual a superfície cônica, a superfície de projeção que utiliza o cilindro pode ser desenvolvida em um plano (Figura 2.5) e suas possíveis posições em relação a superfície de referência podem ser: equatorial, transversal e oblíqua (ou horizontal).
d) Poli-Superficiais - se caracterizam pelo emprego de mais do que uma superfície de projeção (do mesmo tipo) para aumentar o contato com a superfície de referência e, portanto, diminuir as deformações (plano-poliédrica ; cone-policônica ; cilindropolicilíndrica).







Ainda quanto à superfície de projeção, podemos classificar as projeções como sendo:
a) normais – eixo do cone paralelo ao
eixo da Terra;
equatoriais – eixo do cilindro paralelo
ao eixo da Terra;
b)transversas – eixo do cone perpendicular ao eixo da Terra;
transversas ou meridianas – eixo do
cilindro perpendicular ao eixo da
Terra;
c)horizontais ou oblíquas – eixo do cone ou cilindro inclinado em relação ao
eixo da Terra.






QUANTO ÀS PROPRIEDADES QUE CONSERVAM

Na impossibilidade de se desenvolver uma superfície esférica ou elipsóidica sobre um plano sem deformações, na prática, buscam-se projeções tais que permitam diminuir ou eliminar parte das deformações conforme a aplicação desejada. Assim, destacam-se:
a) Eqüidistantes (comprimentos) - As que não apresentam deformações lineares para algumas linhas em especial, isto é, os comprimentos são representados em escala uniforme.
b) Conformes(ângulos) - Representam sem deformação, todos os ângulos em torno de quaisquer pontos, e decorrentes dessa propriedade, não deformam pequenas regiões.
c) Equivalentes (áreas) - Têm a propriedade de não alterarem as áreas, conservando assim, uma relação constante com as suas correspondentes na superfície da Terra. Seja qual for a porção representada num mapa, ela conserva a mesma relação com a área de todo o mapa.
d) Afiláticas - Não possui nenhuma das propriedades dos outros tipos, isto é, equivalência, conformidade e equidistância, ou seja, as projeções em que as áreas, os ângulos e os comprimentos não são conservados.
As propriedades acima descritas são básicas e mutuamente exclusivas. Elas ressaltam mais uma vez que não existe uma representação ideal, mas apenas a melhor representação para um determinado propósito. Ex. projeção gnomônica,

Podemos ainda classificar as projeções de acordo com o ponto de vista do observador:



a) gnomônica – ponto de vista no
centro da Terra;
b) estereográfica – ponto de vista
na superfície da Terra;
c) ortográfica – ponto de vista no infinito.



Exemplos de projeções

PROJEÇÃO CILÍNDRICA TRANSVERSA DE MERCATOR (Secante)
- Cilíndrica.
- Conforme.
- Secante.
- Só o Meridiano Central e o Equador são linhas retas.
- Projeção utilizada no SISTEMA UTM - Universal Transversa de Mercator desenvolvido durante a 2ª Guerra Mundial. Este sistema é em essência, uma modificação da Projeção Cilíndrica Transversa de Mercator.
- Aplicações: Utilizado na produção das cartas topográficas do Sistema
Cartográfico Nacional produzidas pelo IBGE e DSG.

ALGUMAS CARACTERÍSTICAS BÁSICAS DO SISTEMA UTM:
1) O mundo é dividido em 60 fusos, onde cada um se estende por 6º de longitude. Os fusos são numerados de um a sessenta começando no fuso 180º a 174º W Gr. E continuando para este. Cada um destes fusos é gerado a partir de uma rotação do cilindro de forma que o meridiano de tangência divide o fuso em duas partes iguais de 3º de amplitude.
4) A cada fuso associamos um sistema cartesiano métrico de referência, atribuindo à origem do sistema (interseção da linha do Equador com o meridiano central) as coordenadas 500.000 m, para contagem de coordenadas ao longo do Equador, e 10.000.000 m ou 0 (zero) m, para contagem de coordenadas ao longo do meridiano central, para os hemisfério sul e norte respectivamente. Isto elimina a possibilidade de ocorrência de valores negativos de coordenadas.
5) Cada fuso deve ser prolongado até 30' sobre os fusos adjacentes criando-se assim uma área de superposição de 1º de largura. Esta área de superposição serve para facilitar o trabalho de campo em certas atividades.
6) O sistema UTM é usado entre as latitudes 84º N e 80º S.
Além desses paralelos a projeção adotada mundialmente é a Estereográfica Polar
Universal.
- Aplicações: Indicada para regiões de predominância na extensão Norte-Sul entretanto mesmo na representação de áreas de grande longitude poderá ser utilizada. É a mais indicada para o mapeamento topográfico a grande escala, e é o Sistema de Projeção adotado para o Mapeamento Sistemático Brasileiro.




Projeção de Mercator
Nesta projeção os meridianos e os paralelos são linhas retas que se cortam em ângulos retos. Corresponde a um tipo cilíndrico pouco modificado. Nela as regiões polares aparecem muito exageradas.
Projeções de Mercator ou Cilíndrica Equatorial.
Projeção de Peters
Outra projeção muito utilizada para planisférios é a de Arno Peters, que data de 1973. Sua base também é cilíndrica equivalente, e determina uma distribuição dos paralelos com intervalos decrescentes desde o Equador até os pólos, como podemos observar no mapa a seguir:


Projeção ortográfica
Ela nos apresenta um hemisfério como se o víssemos a grande distância. Os paralelos mantêm seu paralelismo e os meridianos passam pelos pólos, como ocorre na esfera. As terras próximas ao Equador aparecem com forma e áreas corretas, mas os pólos apresentam maior deformação.


Projeção cônica
Nesta projeção os meridianos convergem para os pólos e os paralelos são arcos concêntricos situados a igual distância uns dos outros. São utilizados para mapas de países de latitudes médias.


Projeção de Mollweide
Nesta projeção os paralelos são linhas retas e os meridianos, linhas curvas. Sua área é proporcional à da esfera terrestre, tendo a forma elíptica. As zonas centrais apresentam grande exatidão, tanto em área como em configuração, mas as extremidades apresentam grandes distorções


Projeção de Goode, que modifica a de Moolweide
É uma projeção descontínua, pois tenta eliminar várias áreas oceânicas. Goode coloca os meridianos centrais da projeção correspondendo aos meridianos quase centrais dos continentes para lograr maior exatidão.


Projeção Azimutal