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Do mundo real aos mapas 4

CartografiaDesde os primórdios o homem tentou compreender a forma e as características do nosso pla-neta, bem como representar os seus diferentes aspectos através de croquis, plantas e mapas. Desenhar num mapa em superfície plana as características de parte de uma esfera é um de-safio de representação que envolve várias áreas do conhecimento. A Geodésia é a ciência que investiga a forma e dimensão da Terra, enquanto a arte e ciência de elaborar cartas e mapas é denominada Cartografia.

A forma do nosso planeta é chamada de Geoide, o que significa que este tem uma forma irregu-lar, com maior achatamento nos pólos, além de outras distorções, sendo muito complexo de ser modelado matematicamente. Sua superfície de nível coincide com o nível médio dos oceanos (A Terra Real).

Dada a complexidade do geoide enquanto figura geométrica, utiliza-se um Elipsoide, que é uma representação simplificada da Terra e usada como superfície de referência geodésica (A Terra Cartográfica).

A amarração entre o geoide e o elipsoide ocorre através de um Datum, que é um conjunto de parâmetros de referência para determinado sistema cartográfico, podendo ser local (topocên-trico) ou global (geocêntrico). Na atualidade, em função da expansão das técnicas de posicio-namento por satélites, usa-se mais os datuns geocêntricos, como, por exemplo, o Sistema de Referência Geocêntrico para a América do Sul (SIRGAS 2000).

Da Terra Real (Geoide) para a Terra Cartográfica (Elipsoide), é simplificada a forma “arredonda-da” do planeta, mas ainda não se encontra no plano, como os mapas nos mostram. Essa etapa que representa uma parte da Terra no plano bidimensional dos mapas e, próximo à realidade de percepção, requer o uso de diferentes Projeções Cartográficas.

As projeções cartográficas são baseadas em concepções geométricas e matemáticas que bus-cam transcrever a Terra tridimensional para uma carta ou mapa, representando-a numa super-fície plana. Conforme suas propriedades, as projeções podem ser equidistantes (preservam os comprimentos ou distâncias), conformes (preservam os ângulos) ou equivalentes (preservam as áreas). Após essas etapas técnicas, pode-se fazer a representação cartográfica das diferentes feições ou temas na forma de Mapas ou Cartas.

Siclério Ahlert Cassiano Alves Marchett

A TERRA REAL A TERRA CARTOGRÁFICA A TERRA PLANA

y

x

GEOIDE ELIPSOIDE 2D

3D3D

Um Mapa é a representação gráfica proporcional em superfície pla-na das características naturais ou antrópicas de determinado espaço geográfico, dentro de rígida localização, referenciado a um sistema de coordenadas. A Carta é uma forma de representação de aspectos naturais e antrópicos de forma sistemática em escalas padronizadas e articuladas na forma de folhas, respeitando um plano nacional de mapeamento.

Para elaborar um documento cartográfico, deve-se atentar para a presença de uma série de elementos essenciais que permitam a sua correta leitura e utilização. Além de elementos da Geodésia, como o elipsoide e datum, um mapa deve apresentar elementos básicos que permitam sua adequada leitura, como título, projeção cartográfica, sistema de coordenadas, escala, legenda, orientação, fonte de dados usada, ano de elaboração, autoria, dentre outros aspectos que po-dem constar em função das peculiaridades de cada um.

Os mapas foram elaborados usando o elipsoide GRS-80 (Geodetic Reference System 1980), datum SIRGAS 2000 e a projeção Universal Transversa de Mercator (UTM), com seu sistema de coordenadas mé-tricas de fácil utilização em atividades práticas no campo. Neste atlas, os mapas aparecem em diferentes escalas com uma articulação gráfica que visa facilitar a interpretação. Vários mapas apresentam, de forma complementar, elementos de orientação e coordenadas geográficas.

Numeração Zonas UTM

Os mapas são a tradução da realidade

numa superfície plana.

Sistema UTM

O Sistema UTM é constituído por uma projeção cilíndrica transversa, que divide o mundo em 60 fusos de 6º de longitude, numerados de oeste para leste a partir da linha internacional da data, localiza-da no Oceano Pacífico a 180º oeste do Meridiano de Greenwich. Cada fuso usa um meridiano cen-tral e a linha do equador como referência para um sistema de coordenadas métricas que se estende desde 84º N até 80º S. Em cada fuso, estrutura-se um sistema cartesiano na intersecção do meridia-no central com a linha do equador. Ao meridiano central (eixo E) acrescentamos a constante de 500 km e, à linha do Equador (eixo N) é acrescida em 10.000 km. Esse procedimento se aplica para ma-peamentos no hemisfério sul, evitando valores ne-gativos de coordenadas.

A área de estudo do projeto Lagoas Costeiras II está situada no fuso UTM 22, conforme apresen-tado no mapa, bem como os demais elementos básicos de qualquer mapa.

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5 Do mundo real aos mapas Do mundo real aos mapas 6

Sensoriamento RemotoSensoriamento Remoto é a ciência de obter informações sobre a superfície terrestre através do registro, análise e interpretação de dados adquiridos por um sensor que não está em contato direto com ela. Câmeras fotogramétricas e sensores a bordo de satélites que orbitam em torno da Terra são os instrumentos responsáveis pela obtenção das imagens. As informações dos diferentes elementos da superfície são conduzidas até os sensores através da radiação eletro-magnética (luz) nos diferentes comprimentos de onda.

Dentre as várias formas de sensoriamento remoto, temos as fotografias aéreas, imagens de satélites ópticos e de RADAR. No presente projeto, foram usadas imagens de sistemas ópticos, como do satélite Landsat 5/TM e da constelação RapidEye. Nesse tipo de sensoriamento re-moto, a radiação solar incide sobre os diferentes alvos, interagindo com estes de forma seletiva em termos de intensidade de reflectância nos diferentes comprimentos de onda (bandas), pro-porcionando o conhecimento de aspectos físico-químicos dos alvos.

O que significa cada parte de um mapa?

Relação de proporcionalidade

entre uma medida efetuada no terreno e sua representação

no papel.

CoordenadasCoordenadas Geográficas

Conjunto de convenções,

como cores e símbolos utilizados, permitindo ao leitor decodificar

o significado das informações do mapa.

Permitem a localização e situação do usuário no contexto do mapa. O sistema cartográfico

usado foi UTM.

As coordenadas geográficas são constituídas pela latitude e pela longitude e permitem

identificar a posição de um ponto sobre a superfície terrestre.

A latitude tem como referência a Linha do Equador e a Longitude,

o Meridiano de Greenwich.

Orientação Ano Autoria Fontes

Representação dos pontos cardeais no mapa,

sendo convencionalmente desenhada de modo

que o norte acompanhe a orientação vertical.

Indica quando o mapa foi

elaborado e serve para comparações

temporais.

A instituição ou pessoa física

responsável pela construção

do mapa.

As fontes usadas para a elaboração de cada mapa

podem ser derivadas de fotos aéreas, imagens

de satélite e levantamentos georreferenciados em campo.

Coordenada UTMEixo E

Coordenada UTMEixo N

Rosa dos Ventos (Orientação)

Sistema Cartográfico e datum

Escala numérica

Escala gráfica

Latitude

Ano

Título

Legenda

Fontes

Autoria

Longitude

Escala Legenda

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7 Do mundo real aos mapas

LANDSAT 5/TM

0,45 - 0,52 · Banda 1 · Azul

0,52 - 0,60 · Banda 2 · Verde

0,63 - 0,69 · Banda 3 · Vermelho

0,76 - 0,90 · Banda 4 · Infravermelho próximo

1,55 - 1,75 · Banda 5 · Infravermelho médio

10,4 - 12,5 · Banda 6 · Infravermelho termal

2,08 - 2,35 · Banda 7 · Infravermelho distante

RAPIDEYE

0,44 – 0,51 · Banda 1 · Azul

0,52 – 0,59 · Banda 2 · Verde

0,63 – 0,685 · Banda 3 · Vermelho

0,69 – 0,73 · Banda 4 · Borda do vermelho

0,76 – 0,85 · Banda 5 · Infravermelho próximo

A interação da luz solar ocorre de forma seletiva com os di-ferentes alvos, dadas as suas variadas características e os di-versos fatores ambientais, que podem alterar expressivamente a intensidade da reflectância dos alvos. A percepção huma-na é limitada, pois nossos olhos só percebem os comprimentos de onda do visível (azul, ver-de e vermelho), enquanto que sensores conseguem captar importantes informações nos comprimentos de onda do in-fravermelho.

InfravermelhoPróximo

InfravermelhoMédio

InfravermelhoDistante

Re�

ectâ

ncia

(%)

10

20

30

40

50

60

00,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 2,2 2,62,4

Comprimento de onda (micrômetros)

Visível

Água limpa Água turva Solo exposto úmido Solo exposto seco Vegetação

Nos comprimentos de onda do visível, os corpos de água refletem com intensidade moderada a cor azul. A vegetação reflete com maior intensidade o verde e no infravermelho próximo. O solo é um alvo que apresenta grande variação nas intensidades de reflectância e reflete mais no infravermelho médio e distante, diminuindo sua intensidade quando está úmido. As dunas tendem a aparecer com alta reflectância nas imagens.

O uso de imagens de satélite é essencial no estudo das características do ambiente, pro-piciando uma compreensão da dinâmica espacial e temporal de ecossistemas e processos antrópicos.

As características dos sensores determinam as propriedades das imagens.

O sensoriamento remoto é uma ferramenta essencial no monitoramento da dinâmica ambiental.

Resolução espacialÉ a capacidade do sistema sensor em detectar objetos na su-perfície, correspondendo ao tamanho do pixel. Quanto mais de-talhada a imagem, maior a resolução espacial. Para o Landsat 5 TM, o tamanho do pixel é de 30x30 metros, e nos satélites RapidEye é de 5x5 metros.

Resolução espectralDefinida pelo número de bandas espectrais e pela lar-gura do intervalo de compri-mento de onda de cada sis-tema orbital.

Resolução radiométrica É a capacidade do sensor em perceber e registrar as diferentes intensidades de energia refletida ou emitida pela superfí-cie, na forma de número de níveis digitais, representando tons de cinza. Comparado ao olho humano, que diferencia 60 tons de cinza, as imagens Landsat registram 256 tons de cinza (8 bits) e as do RapidEye, 4.096 tons de cinza (12 bits).

Composições ColoridasA combinação de três bandas gera com-posições coloridas adequadas para a aná-lise de diferentes aspectos de interesse. A delimitação dos corpos de água e a vege-tação apresentam bom contraste nas ban-das do infravermelho, enquanto rochas e solos são destacados nas bandas do in-fravermelho médio e distante.

INTERVALO ESPECTRAL (MICRÔMETROS) DAS BANDAS DOS SISTEMAS LANDSAT 5 TM E RAPIDEYE

Composição natural

A composição natural (Landsat RGB 321 e RapidEye 321), também co-nhecida como composição em cores reais, utiliza as três bandas do visível e proporciona uma imagem próxima à percepção do olho humano.

Composição falsa-corA composição falsa-cor utiliza bandas do infravermelho e do visível em associações diferentes das percebidas pelo olho humano. Cada tipo de combinação de bandas é adequado para a realização de diferentes estudos.

As composições Landsat RGB 432 e RapidEye RGB 432 permitem uma boa distinção entre tipos de vegeta-ção, delimitação de corpos hídricos, áreas de lavouras e a caracterização de dunas.

As composições Landsat RGB 543 e RapidEye RGB 453 são adequadas para o reconhecimento de classes de uso e cobertura do solo, permitindo distinguir lavouras, áreas urbanas, la-gos e dunas.

As composições Landsat RGB 453 e RapidEye RGB 543 são adequadas para diferenciar diferentes tipos de vegetação e seus estágios de desen-volvimento, bem como a delimitação de corpos hídricos.

LAN

DS

AT

LANDSAT

RA

PID

EY

E

RAPIDEYE

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Do mundo real aos mapas 109 Do mundo real aos mapas

GPSGPS é a sigla de Global Positioning System (Sis-tema de Posicionamento Global), sendo uma constelação de satélites que constitui o siste-ma de posicionamento e navegação desenvol-vido pelo Departamento de Defesa dos Estados Unidos da América. Inicialmente projetado para atender às necessidades das forças armadas norte-americanas, tornou-se um sistema de am-plo uso civil e permite a qualquer pessoa que possua um receptor obter a sua posição na Terra (latitude, longitude, altitude). É constituído por, no mínimo, 24 satélites posicionados a uma alti-tude de 20.200 km. Isso corresponde a 3,2 vezes o raio terrestre e é mais de 1.800 vezes a altitude de voo dos aviões, que é de 11 km. Cada satélite faz duas voltas por dia em torno da Terra.

Esse sistema de posicionamento apresenta boa precisão, funciona a qualquer hora do dia e independente do lugar no planeta, desde que haja condições de recepção do sinal. Aspectos como a topografia, vegetação densa ou estrutu-ras construídas podem dificultar ou até inviabi-lizar a recepção do sinal. As condições atmos-féricas, como uma espessa camada de nuvens, e aspectos ionosféricos interferem na precisão, mas não impedem a sua utilização.

As características técnicas dos receptores GPS permitem obter diferentes níveis de precisão. Receptores chamados de Geodésicos alcan-çam precisão milimétrica e são usados em le-vantamentos topográficos, como as aplicações cartográficas. Os receptores instalados em ve-ículos, telefones móveis e outros dispositivos apresentam menor precisão e são conhecidos como sistemas de navegação.

A constelação de satélites GPS orbitando em torno da Terra.

O receptor GPS usado em levantamentos realizados no projeto recebe o sinal de vários satélites.

O sistema GPSpermite saber a localização na superfície

da Terra.No projeto Lagoas Costeiras II, os receptores GPS foram utilizados para várias atividades. Foram essenciais para a localização em cam-po, navegação nas lagoas, localização de pon-tos de amostragens, levantamento batimétrico, reconhecimento de classes de uso e cobertura, dentre outros.

Geoprocessamento e sistemas de informação geográfica

O Geoprocessamento é um conjunto de ferramentas matemáticas e computacionais desenvolvido para a realização de estudos em que a localização geográfica é condi-ção determinante no processo de análise. Os sistemas computacionais que fazem o processamento de dados georreferenciados são conhecidos como Sistemas de In-formação Geográfica (SIG). É definido por um conjunto de ferramentas para coletar, armazenar, recuperar, transformar e visualizar dados do mundo real, permitindo in-tegrar informações de diferentes origens e características, como fotografias aéreas, imagens de satélite, dados cadastrais e pontos levantados por GPS. De forma geral, os SIGs permitem elaborar uma base cartográfica única e realizar análises espaciais com a geração de relatórios e principalmente a produção de mapas.

Numa perspectiva operacional, um SIG é estruturado numa sequência de camadas, representando os atributos geométricos das feições (desenho das estradas, lagoas, locais de amostragem). A base cartográfica está vinculada a uma tabela de dados, permitindo que para cada feição mapeada possa se atribuir um conjunto de infor-mações específicas como toponímias, dimensões, áreas e outras informações.

O projeto Lagoas Costeiras II fez intenso uso de ferramen-tas de geoprocessamento, incluindo o planejamento das atividades de campo, a organização e espacializa-ção de informações coleta-das, a interpolação de dados batimétricos, a geração de mapas temáticos e finalmen-te a produção de mapas que compõem o presente atlas.

Dados morfométricos como a área das lagoas, o volume de água, os limites munici-pais, a identificação e ma-peamento de estradas e os caminhos para acesso às lagoas são exemplos da uti-lização dos recursos de geo-processamento.

O Geoprocessamento

permite a análise

e integração

de diferentes dados

coletados em campo

com a base cartográfica

da região.

MAPA

Lavouras

Estradas e caminhos

Delimitação das lagoas

Imagem de satélite

Floresta

Dunas