Geoprocessamento
Fundamentos Teóricos das Geotecnologias e Geoprocessamento
Nesta unidade, será abordada a teoria inicial que originou os conceitos que darão suporte básico para os trabalhos em geoprocessamento. Esses conhecimentos são importantes para o profissional entender a teoria e as aplicações por trás das ferramentas e funcionalidades que possuem os comandos realizados nos Sistemas de Informações Geográficas (SIG). Serão abordados temas como a definição de geoprocessamento; o histórico e a evolução dos Sistemas de Informação Geográfica (SIG); os primeiros softwares desenvolvidos no Brasil; a estrutura de um SIG; e os princípios básicos de cartografia, parte fundamental no geoprocessamento. Em cartografia, serão trabalhados assuntos como as diferenças entre a cartografia sistemática e a temática, semiologia gráfica e escala, os sistemas de coordenadas geográficas e UTM (Universal Transversa de Mercator), os sistemas geodésicos de referência, os principais sistemas de projeções e, por fim, a caracterização de fontes de dados espaciais que podem ser trabalhados no ambiente SIG.
O geoprocessamento vem auxiliando o planejamento territorial, principalmente, visando às relações entre o homem e a natureza. Câmara e Davis (2001) afirmam que o termo geoprocessamento representa a disciplina do conhecimento que utiliza técnicas matemáticas e computacionais para o tratamento da informação geográfica.
No Brasil, o termo geoprocessamento é utilizado como sinônimo de geomática. Rosa (2013) afirma que a geomática se utiliza de técnicas matemáticas e computacionais para a análise de informações geográficas, ou seja, informações temáticas ligadas à superfície terrestre, demonstrando, assim, a similaridade entre os dois termos.
Os softwares desenvolvidos especificamente para geoprocessamento são chamados de Sistemas de Informação Geográfica (SIG) (Geographic Information System – GIS em inglês). Eles permitem realizar análises complexas, integrar dados de diversas fontes e criar bancos de dados georreferenciados (CÂMARA; DAVIS, 2001).
Portanto, a partir dos SIGs, podemos realizar os mapeamentos e o processamento digital de imagens de sensoriamento remoto que podem ser utilizadas no planejamento territorial.
A necessidade de coletar medidas geográficas simples acabou por originar o desenvolvimento do primeiro SIG verdadeiro, o Sistema de Informação Geográfica do Canadá (Canada Geographic Information System – CGIS), em meados de 1960. O Inventário de Terras do Canadá foi um esforço do governo federal e dos governos provinciais para identificar os recursos naturais do país e seus usos potenciais. O CGIS foi planejado e desenvolvido como uma ferramenta de mensuração, um produto de informação tabular e não como uma ferramenta propriamente dita de elaboração de mapas (LONGLEY et al., 2013).
Por outro lado, os Estados Unidos tinham a necessidade de realizar o censo demográfico de 1970. Para isso, foi desenvolvido um programa de Codificação Dual Independente de Mapas (Dual Independent Map Coding) que criou os registros digitais de todas as ruas do país para dar suporte de referência e agregação automática aos registros do censo. A similaridade entre os dois sistemas (americano e canadense) acabou resultando em um importante estudo na Universidade de Harvard para o desenvolvimento de um SIG multifuncional que pudesse atender ambas as aplicações. Como resultado do projeto, foi gerado o software de SIG ODYSSEY, no final dos anos de 1970 (LONGLEY et al ., 2013).
Durante os 1980, o SIG realmente ascendeu, devido a dois fatores principais: o desenvolvimento dos microprocessadores, que permitiram a redução de gastos e o aumento da quantidade de memória em “chips” menores, e o crescimento de “softwares” de baixo custo, sendo muitos deles já disponíveis para computadores pessoais (PCs). Esses fatores levaram o SIG a ser uma nova tecnologia no processamento de informações, com capacidades únicas de automação, gerenciamento e análise de vários tipos de dados espaciais (HAMADA; GONÇALVES, 2007).
No caso do Brasil, o geoprocessamento começou com a divulgação e formação dos profissionais, realizado pelo Prof. Jorge Xavier da Silva, da Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ), no início dos anos 1980. A vinda ao Brasil, em 1982, do Dr. Roger Tomlinson, responsável pela criação do CGIS, incentivou a criação de grupos de pesquisa interessados em desenvolver o SIG no país (CÂMARA; DAVIS, 2001).
A UFRJ desenvolveu o software SAGA (Sistema de Análise Geoambiental), com grande capacidade de análise geográfica, sendo utilizado como material didático e em projetos de pesquisa (ROSA, 2013). Ainda nos anos 1980, a empresa de aerolevantamento AeroSul desenvolveu um sistema para automatização de processos cartográficos (CÂMARA; DAVIS, 2001).
Em 1984, o Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE) criou uma divisão específica para o desenvolvimento de tecnologia de geoprocessamento e sensoriamento remoto, a chamada Divisão de Processamento de Imagens (DPI). Até 1990, a DPI desenvolveu o Sistema de Tratamento de Imagens (SITIM) e o Sistema Geográfico de Informações (SGI), para ambiente PC/DOS (CÂMARA; DAVIS, 2001).
A partir de 1990, o uso do SIG se tornou ferramenta de apoio na tomada de decisões. Assim, ele saiu do meio acadêmico para ser utilizado por instituições governamentais e empresas privadas, que começaram a investir no uso desses softwares que uniam diversas funções no mesmo sistema, por exemplo, a análise espacial, o processamento digital de imagens, a modelagem 3D e a geoestatística (ROSA, 2013).
Nessa década, no Brasil, o Centro de Pesquisa e Desenvolvimento da Telebras iniciou o desenvolvimento do Sistema Automatizado de Gerência da Rede Externa (SAGRE), que foi uma extensiva aplicação no setor de telefonia. Construído com base em um ambiente SIG (VISION) com o uso de um banco de dados cliente-servidor (ORACLE), o SAGRE envolveu o desenvolvimento e personalização significativa do software (CÂMARA; DAVIS, 2001).
A partir de 1991, o INPE desenvolveu o Sistema para Processamento de Informações Geográficas (SPRING). Esse software une o tratamento das imagens de sensoriamento remoto, mapas temáticos, mapas cadastrais, redes e modelos numéricos de terreno (CÂMARA; DAVIS, 2001). Desde 1996, o SPRING é distribuído via Internet.
No início do século 21, os SIGs passam a fazer parte da Internet, os softwares se tornam mais simples e os usuários não precisam mais ser especialistas. Ocorre o surgimento do Google Maps, do OpenStreetMap, do Google Earth e do Google Street View, entre outras aplicações (ROSA, 2013).
Nesse histórico, vimos como os SIGs evoluíram de softwares com usos extremamente específicos, como, no caso do CGIS no Canadá, sua evolução ao longo dos anos de 1980 juntamente da evolução dos computadores pessoais. Na década de 1990, ocorreu a consolidação dos SIGs. Já na década atual, a evolução dos sistemas de informação geográfica se passa por softwares livres, ou seja, gratuitos como é o caso do QGIS, GvSIG, dentre outros. Os SIGs se tornaram cada vez mais usados nas tomadas de decisões de governos e empresas, por terem precisão e baixo custo de implementação.
Um SIG é capaz de armazenar a geometria e os atributos de dados georreferenciados. Os dados tratados em geoprocessamento possuem várias fontes geradoras e formatos diferentes. Para cada objeto geográfico, o SIG tem a necessidade de armazenar seus atributos e as suas representações gráficas. Existem ao menos três maneiras de utilizar um SIG: como ferramenta para elaboração de mapas; como apoio na análise espacial dos fenômenos naturais e humanos; e como um banco de dados geográficos, incluindo as funções de armazenamento e recuperação de informação espacial (CÂMARA; MEDEIROS, 1998).
No SIG, existem dois tipos de dados: espaciais e alfanuméricos. Os espaciais se dividem em dados matriciais, que são imagens, podendo ser de satélites ou fotografias aéreas, e os dados vetoriais, que se dividem em ponto, linha e área. Os alfanuméricos são os arquivos com o banco de dados geográfico e são lidos juntos aos arquivos vetoriais. É comum que os arquivos vetoriais do tipo . shp (Shapefile), que é a geometria do mapa, possua outros dois arquivos: o . dbf ( dBASE table ), que é a tabela de atributos (dados alfanuméricos), e . shx ( Index file ), que é o arquivo indexador.
Um dos fatores principais dos SIGs são sua capacidade de inserir e integrar, em uma única base de dados, as informações espaciais originadas de dados cartográficos, dados censitários e imagens de satélite, entre outras. Eles podem oferecer, também, funções para combinar várias informações, por meio de algoritmos de manipulação e análise, e, também, consultar, recuperar, visualizar e imprimir o conteúdo de uma base de dados georreferenciados. Alguns componentes de um SIG são: a interface com o usuário; a entrada e integração de dados; as funções de processamento gráfico e de imagens; a visualização e impressão; o armazenamento e recuperação de dados (CÂMARA; MEDEIROS, 1998).
A Figura 1.1 esquematiza a hierarquia do SIG. No primeiro nível, está o usuário e como ele controla e opera o sistema. No segundo nível, estão as funções para o processamento dos dados espaciais, os algoritmos, fórmulas etc. E, por fim, o gerenciamento dos bancos de dados geográficos, que reúne a capacidade de armazenar e recuperar os dados.
Os Sistemas de Informação Geográfica (SIGs) nasceram com o propósito de melhorar a forma no qual os governos se relacionavam com os mapas para um melhor planejamento territorial. Atualmente, o uso de SIGs contempla uma série de outras utilidades, mas sempre mantendo os dados georreferenciados de objetos na superfície terrestre. Qual foi o primeiro SIG desenvolvido no Brasil?
O Instituto Brasileiro Geografia e Estatística (IBGE, 1999) aponta que o conceito da cartografia:
[...] hoje aceito sem maiores contestações, foi estabelecido em 1966 pela Associação Cartográfica Internacional (ACI), e posteriormente, ratificado pela UNESCO, no mesmo ano: 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 socioeconômicos, bem como a sua utilização (IBGE, 1999, p. 12).
Rosa (2013) explica que a cartografia pode ser considerada como a ciência e a arte para representar, por meio de mapas e cartas, o conhecimento da superfície terrestre. É uma ciência, visto que, para alcançar exatidão, depende, basicamente, da astronomia, geodésia e matemática. E é uma arte porque está submetida às leis da estética, simplicidade, clareza e harmonia.
Carvalho e Araújo (2008) aponta que já está estabelecida uma divisão conceitual da cartografia em duas áreas: a cartografia sistemática e a cartografia temática. Porém, isso não significa que a ciência tenha nascido com essa divisão; na prática, é difícil identificar um documento cartográfico que seja integralmente sistemático que não contenha um tema.
A Cartografia Sistemática pode ser entendida como a atividade voltada para a representação do espaço com seus atributos dimensionais e de localização absoluta, através da execução de mapeamentos básicos a partir de levantamentos que podem ser topográficos, aerofotogramétricos ou apoiados em imagens de satélites. As escolhas da projeção cartográfica, da escala, da simbologia e de outros requisitos necessários a um mapeamento, estão na pauta dos profissionais envolvidos nas atividades que levam à elaboração do mapa-base de um determinado espaço (CARVALHO; ARAÚJO, 2008, p. 4).
A cartografia sistemática se utiliza de convenções e de escalas-padrão, na execução dos mapeamentos básicos da representação altimétrica e planimétrica dos relevos, buscando representar as feições gerais da superfície terrestre. A cartografia sistemática possui uma preocupação central na localização precisa dos objetos, na instalação e manutenção das redes de apoio geodésico, na execução dos levantamentos aerofotogramétricos e, por fim, na elaboração e atualização dos mapeamentos básicos (ARCHELA, 2000).
Desse modo, o uso da cartografia sistemática é mais focado no mapeamento básico da superfície terrestre. As cartas topográficas realizadas pelo IBGE e DSG no projeto RADAM Brasil são um exemplo desse tipo de cartografia. Enquanto a cartografia sistemática trabalha com a base, a cartografia temática trabalha com temas:
De maneira geral, diz-se que a Cartografia temática preocupa-se com o planejamento, a execução e a impressão final, ou plotagem de mapas temáticos, que são aqueles que possuem um tema principal a ser representado. Para obter-se um bom resultado em um mapa temático, alguns preceitos devem ser respeitados e, como esses mapas se baseiam em mapas preexistentes, deve-se ter um conhecimento preciso das características da base de origem (FITZ, 2008a, p. 48).
A cartografia temática trabalha a cartografia como sendo um mecanismo na expressão dos resultados obtidos pelas ciências que necessitam transmitir dados na forma gráfica. Esses dados devem ser representados a partir da utilização de uma técnica mais conveniente, com o objetivo de melhorar a visualização (ARCHELA, 2000).
Para transmitir os dados para uma forma gráfica, Jacques Bertin utilizou princípios da semiótica. A semiologia gráfica representa a maneira pela qual a informação é transmitida e os elementos visuais que serão utilizados nessa comunicação. As variáveis visuais fornecem a forma gráfica dos dados tabelados que estão armazenados em um SIG. Boa parte das variáveis visuais já está incorporada aos softwares atuais (SAMPAIO; BRANDALIZE, 2018).
Bertin identificou três relações, que são: similaridade, ordem e proporcionalidade . Elas consistem nos significados da representação gráfica e são expressas pelas variáveis visuais: tamanho, valor, granulação, cor, orientação e forma . Essas variáveis visuais possuem três modos de implantação: pontual, linear e zonal . Dessa maneira, Bertin foi o pioneiro em sistematizar as relações entre os dados e sua representação gráfica, criando, assim, uma caracterização de uma linguagem cartográfica (QUEIROZ, 2000). Aqui temos uma relação com os SIGs. Os arquivos vetoriais do tipo Shapefile (.shp) não conseguem ser híbridos, ou seja, apenas representam um único modo de implantação, pontual, linear e zonal.
Infelizmente, nem todos os SIGs atuais possuem ferramentas para todos os recursos visuais estabelecidos pela semiologia gráfica. Não é incomum os SIGs sugerirem por padrão a utilização de variáveis visuais inadequadas para representar os atributos na forma gráfica. Dependendo do software , pode ocorrer que o número de elementos gráficos disponíveis seja restrito, o que limita a elaboração de mapas temáticos adequados. Um exemplo é a variável visual granulação . Devido a suas limitações gráficas como a geração de um efeito vibratório, não está disponibilizada nas “paletas” dos principais softwares atuais (SAMPAIO; BRANDALIZE, 2018).
Assim, entendemos um pouco das diferenças entre a cartografia sistemática, que mapeia o modelado do relevo, e a cartografia temática, que possui algum tema. Porém, conforme visto, é difícil separar uma da outra. O próprio mapa topográfico, que é sistemático, possui um tema.
A cartografia sistemática é responsável pelo mapeamento da base da superfície terrestre. A cartografia temática é responsável pelo mapeamento de temas na superfície terrestre. Porém, como dito, é muito difícil identificar as diferenças entre os dois tipos. Qual mapa listado a seguir pode ser considerado da cartografia sistemática?
De modo geral, existem dois sistemas de coordenadas, que são os sistemas de coordenadas geográficas e os sistemas de coordenadas UTM. O primeiro é um sistema global normalmente expresso no sistema sexagesimal, ou seja, em graus, minutos e segundos, podendo ser apresentadas em graus decimais (SAMPAIO; BRANDALIZE, 2018). A latitude, representada pela letra grega φ (fi), é a distância entre o Plano do Equador e um ponto na superfície terrestre, variando de 0º e 90º tanto ao norte quanto ao sul. Geralmente, a marcação do sul é negativa. A longitude, representada pela letra grega λ (lambda), é a distância entre o meridiano de origem (geralmente Greenwich = 0º) e um ponto na superfície terrestre. Ela varia de 0º até 180º tanto a leste quanto a oeste. Geralmente, a marcação do oeste é negativa (FITZ, 2008b).
Já o sistema de coordenadas UTM possui a característica de adotar coordenadas métricas planas ou plano-retangulares. Tem a sua origem estabelecida pelo cruzamento do equador com um meridiano padrão específico, chamado de Meridiano Central (MC). Os valores das coordenadas possuem um sistema que estabelece o valor de 10.000 km sobre o equador e de 500 km sobre o MC. As coordenadas lidas a partir do eixo N (Norte-Sul) de referência decrescem no sentido sul. As coordenadas do eixo E (leste-oeste), contadas a partir do MC de referência, possuem valores decrescentes no sentido oeste (FITZ, 2008b). A Terra é dividida em 60 fusos UTM com de 6º de longitude (1 a 60) e 20 fusos de 8º latitude (C a X, sendo o último com 12º). As letras I e O são suprimidas para não confundir com 1 e 0 (FRIEDMANN, 2003).
Uma explicação muito importante: o Meridiano Central do sistema de coordenadas UTM não tem relação com o Meridiano de Greenwich (utilizado no sistema de coordenadas geográficas). Sendo assim, ele “reinicia a contagem” a cada 500 km, e cada reinício é chamado de fuso. Um mapa só poderá ser elaborado no sistema de coordenadas UTM se a área a ser mapeada não abranger dois fusos. Caso isso ocorra, terá de ser, necessariamente, utilizado o sistema de coordenadas geográficas. A Figura 1.2 mostra os fusos UTM para o Brasil:
Outro detalhe é não confundir o sistema de coordenadas UTM com a projeção Universal Transversa de Mercator (UTM). O primeiro é o sistema de coordenadas no mapa, e a segunda é uma forma de projeção da superfície terrestre para o mapa.
O meio acadêmico utiliza o termo geoide para a figura que mais se aproxima à verdadeira forma do planeta. O geoide seria uma superfície idêntica ao nível médio e inalterado dos mares e criada por um conjunto de pontos infinito, cuja medida do potencial do campo gravitacional da Terra é constante e possui direção exatamente perpendicular (FITZ, 2008a).
O
elipsoide de referência
é a figura matemática que mais se aproxima da forma da superfície terrestre. Para estabelecer uma relação entre um ponto na superfície terrestre e um no elipsoide de referência, é necessário um sistema geodésico de referência que consegue fazer essa ligação entre a superfície real e o cálculo matemático (FITZ, 2008a). A Figura 1.3 mostra os diferentes modelos de representação da superfície terrestre.
Um sistema geodésico é constituído de marcos geodésicos e suas coordenadas e busca correlacionar o geoide e o elipsoide . O elipsoide de revolução é selecionado para se ajustar da melhor forma ao geoide local, estabelecendo coordenadas geodésicas indicadas para esse elipsoide, através dos datum horizontal e vertical. É necessário conhecer o seu semieixo maior (a), o semieixo menor (b) ou o achatamento (α). O cálculo do achatamento é realizado pela seguinte fórmula: α = a-b/a. A posição, a forma e o tamanho do elipsoide em relação ao geoide completam um conjunto de parâmetros que são denominados datum geodésico (ROSA, 2013).
A partir do elipsoide de referência, é possível traçar os planos horizontal das latitudes e vertical das longitudes. Assim, o elipsoide apenas facilita o cálculo matemático para uma elipse perfeita da superfície terrestre que é imperfeita.
Cada país adota um tipo de sistema geodésico. No Brasil, o sistema é composto por redes de altimetria, gravimetria e planimetria. A altimetria está vinculada ao geoide; no caso brasileiro, coincidindo com a marca “zero” do marégrafo de Imbituba, Santa Catarina. O referencial de gravimetria do sistema geodésico brasileiro está vinculado a milhares de estações existentes espalhadas por todo território nacional, que coletam dados sobre a aceleração da gravidade em cada uma delas. E o referencial de planimetria define as superfícies, a origem e a orientação do sistema de coordenadas utilizado no mapeamento e georreferenciamento do território brasileiro (FITZ, 2008b).
Existem dois tipos de datuns horizontais: os globais são aqueles que não possuem um ponto de amarração sobre a superfície terrestre além daqueles definidos no sistema. Já os locais são aqueles que possuem um ponto de amarração local e parâmetros diferenciais. Por exemplo, o sistema de coordenadas geográficas definido no WGS-84 (World Geodetic System), o qual utiliza o elipsoide global UGGI-79 (União Geodésica e Geofísica Internacional), não possui um ponto de amarração local. Já o sistema SAD69 (South American Datum 1969), o qual utiliza o elipsoide local UGGI-67, que é o elipsoide para a América do Sul, possui o ponto de amarração situado no vértice Chuá, MG (ROSA, 2013). No Brasil, adotou-se, até a década de 1970, o elipsoide Internacional de Hayford, de 1924, possuindo origem nas coordenadas planimétricas instituída pelo Datum Planimétrico de Córrego Alegre. Em 1984, o sistema geodésico brasileiro foi alterado para o SAD69 (ROSA, 2013).
Entretanto, desde 2015, o sistema geodésico brasileiro é o Sistema de Referência Geocêntrico para a América do Sul (SIRGAS) na versão 2000. Esse não possui um ponto datum associado, mas uma rede de pontos distribuídos em todo o território sul americano (SAMPAIO; BRANDALIZE, 2018).
O parâmetro do elipsoide utilizado no SIRGAS2000 é considerado idêntico ao do WGS-84, para casos como o mapeamento. Os semieixos dos dois elipsoides são idênticos a= 6.378.137 e b=6.356.752, a diferença está em uma pequena variação no achatamento terrestre (α), sendo 1/298.257223563 para o WGS84 e 1/298.257222101 para o SIRGAS2000 (ROSA, 2013). Devido a essa característica, as latitudes e longitudes são iguais, havendo um pequeno erro na altitude que não afeta a maioria dos mapas.
Uma das principais diferenças entre os datuns horizontal SAD69 e o SIRGAS2000 é que o SAD-69 não é Geocêntrico, ou seja, o centro do elipsoide não é alinhado ao centro do geoide, como no SIRGAS2000 e no WGS-84. Assim, ocorre uma diferença entres os sistemas. Essa diferença, para o Brasil, é de aproximadamente 65 metros na direção nordeste, variando para mais ou menos ao longo do território nacional (PEREIRA
et al
., 2004). A Figura 1.4 apresenta o esquema dessa diferença:
Assim, a elaboração de mapas no Brasil atualmente deve seguir como sistema geodésico o SIRGAS2000. Entretanto, muitas cartas topográficas e outros produtos cartográficos elaborados no passado ainda possuem o datum SAD-69 ou Córrego Alegre. Esses produtos, se utilizados como base de mapas temáticos, por exemplo, deverão, obrigatoriamente, ter o datum horizontal convertido para o SIRGAS2000. A resolução do Presidente 01/2005 (IBGE, 2005) especifica os cálculos necessários para essa conversão. A conversão é necessária, pois utilizar sistemas geodésicos diferentes em um mesmo mapa causará erros de precisão na localização dos objetos.
Alguns tipos de georreferenciamento utilizado nos SIGs são localização, tempo (opcional) e atributos. O tempo é opcional, mas a localização é essencial. Os sistemas de coordenadas, como vimos, são um exemplo de localização, mas podem existir outras maneiras de localizar um determinado ponto como nome de lugares, endereços e códigos postais, endereços de IP, sistemas de referenciamento linear (ex. Ponta A está a 30 m do ponto B) e código de área para telefones, dentre outros. Por ser útil para a localização, uma referência geográfica precisa ser persistente ao longo do tempo (LONGLEY et al ., 2013).
Mais informações sobre cartografia podem ser obtidas no site a seguir, em que é possível visualizar algumas animações sobre diversos conceitos da cartografia.
Fonte: Adaptado de Longley et al . (2013).
As projeções cartográficas podem ser descritas como a forma de representação da Terra, que é arredondada para um mapa em papel, ou seja, num plano. Isso acaba por gerar uma série de soluções e de problemas. Uma projeção pode ser útil em uma parte do globo, mas muito deformada em outra parte.
Desse modo, uma projeção cartográfica é um conjunto de linhas (paralelos e meridianos), que formam uma rede na qual são representados os elementos da superfície terrestre. Todos os mapas são representações aproximadas dessa superfície, visto que a forma esférica da Terra é representada numa superfície plana. A elaboração de um mapa é o método pelo qual a cada ponto da superfície terrestre é representado como sendo um ponto no mapa. Essa representação se utiliza dos sistemas de projeções cartográficas que são classificadas quanto ao tipo de projeção e pelo grau de deformação da superfície terrestre (ROSA, 2013). Quanto à superfície, temos, segundo Fitz (2008a p. 45):
Plana: quando a superfície de projeção é um plano; Cônica: quando a superfície de projeção é um cone; Cilíndrica: quando a superfície de projeção é um cilindro; Poliédrica: quando se utilizam vários planos de projeção que, reunidos, formam um poliedro.
A Figura 1.5 apresenta várias projeções diferentes:
Dentre os vários tipos de projeções, temos as projeções conformes ou isogonais, que consistem em não deformar os ângulos de pequenas áreas. Na projeção conforme, os paralelos e os meridianos se cruzam em ângulos retos e a escala em torno de um ponto se mantém para qualquer direção. Entretanto, essa característica, de manter a precisão dos ângulos, acaba por distorcer a forma dos objetos no mapa (ROSA, 2013). As projeções equivalentes ou isométricas não deformam áreas, conservando uma relação constante, em termos de área, com a superfície terrestre. Por conta das suas deformações, não são adequadas à cartografia de base, mas são bastante utilizadas para a cartografia temática (ROSA, 2013).
As projeções equidistantes são aquelas em que as projeções não apresentam deformações lineares, ou seja, os comprimentos são representados em escala uniforme, porém essa só é conseguida em determinada direção. Essas projeções são menos empregadas porque raramente é desejável um mapa com distâncias corretas apenas em uma direção (ROSA, 2013).
A projeção de Mercator, conhecida também como projeção cilíndrica de Mercator, procura traçar um mapa de toda a superfície terrestre. Ela reproduz bem o formato e o tamanho de área na zona intertropical, mas exagera na representação das áreas temperadas e polares. É nessa projeção que a Groenlândia parece ter a mesma área que a do Brasil, quando, na verdade, é cerca de quatro vezes menor (ROSA, 2013).
Desse modo, a determinação da projeção a ser utilizada na elaboração de um mapa altera a forma como ele será lido e interpretado. Essa decisão tem um peso maior na cartografia sistemática, que servirá de base para os outros mapas temáticos. A distorção da representação da superfície terrestre pelo uso de uma projeção não adequada àquela área pode acarretar sérios problemas sérios de medição de distâncias e da representação da superfície terrestre.
Dentre os modos de localização na superfície terrestre, os sistemas de coordenadas são muito utilizados nos mapeamentos. Existem, de modo geral, o sistema de coordenadas e geográficas e o sistema de coordenadas UTM. Cada sistema possui suas características, e essas podem divergir com o outro sistema. Qual das características a seguir é pertencente aos sistemas de coordenadas geográficas?
A entrada de dados no SIG requer do usuário uma busca por dados geoespaciais e por atributos disponíveis em diversas fontes de dados geográficos existentes. É necessário, também, compreender as escalas, as projeções cartográficas, os sistemas de referência geodésica e os sistemas de coordenadas distintos. Todos esses dados podem ter ou não custo, em diversas instituições ou organizações, públicas ou privadas. Atualmente, a busca pode ser realizada por meio dos websites das instituições/organizações, principalmente as públicas, que estão disponibilizando seus acervos de dados on-line ou informações sobre dos dados produzidos por elas (SAMPAIO; BRANDALIZE, 2018).
Essa entrada requer, ainda, que o usuário do sistema tenha acesso aos metadados disponibilizados pelas instituições/organizações. Esses metadados são informações pertinentes, tais como escala de representação, projeção cartográfica e sistema de coordenadas utilizados, datum (horizontal e/ou vertical), unidades de medida e ano de obtenção/produção dos dados originais, entre outros (SAMPAIO; BRANDALIZE, 2018).
Os SIGs possuem a capacidade de tratar dados geográficos e recuperar informações da localização espacial e de suas características alfanuméricas. Cada objeto geográfico necessita ter armazenado seus atributos e suas várias representações gráficas. A principal diferença entre os SIGs está na forma como os dados geográficos são gerenciados. Existem, basicamente, três diferentes arquiteturas de SIGs na utilização de um Sistema de Gerenciamento de Banco de Dados (SGBD) (CÂMARA; QUEIROZ, 2001).
O sistema dual utiliza um SGBD relacional que armazena os atributos dos objetos geográficos na forma de tabelas e arquivos para dar representações geométricas desses objetos. As tabelas são organizadas de modo que as linhas correspondem aos dados e as colunas correspondem aos atributos. Na inserção de atributos não espaciais, cada entidade gráfica recebe um identificador único, que faz a ligação com seus respectivos atributos não espaciais (CÂMARA; QUEIROZ, 2001).
A arquitetura Integrada consiste em armazenar todo o dado espacial em um SGBD. A vantagem é a utilização dos recursos para controle e manipulação de dados espaciais. Existem duas alternativas para a arquitetura integrada: a baseada em SGBDs relacionais e a baseada em extensões espaciais sobre SGBDs objeto-relacionais. A primeira utiliza campos longos, chamados de BLOBs, que armazenam o componente espacial do dado. A segunda possui funcionalidades e procedimentos que permitem armazenar, acessar e analisar os dados espaciais de formato vetorial. Os SGBDs objeto-relacionais oferecem recursos para a definição de novos tipos de dados e de métodos para manipular esses dados, aumentando, assim, o modelo de dados e sua linguagem de consulta. Desse modo, um SGBD objeto-relacional é o mais adequado para tratar dados geográficos (CÂMARA; QUEIROZ, 2001).
O armazenamento de dados geoespaciais está no meio digital, e tais dados, geralmente, são disponibilizados por meio de repositórios, bases de dados e bibliotecas digitais, além de portais na internet . Um exemplo é o Portal Brasileiro de Dados Geoespaciais (SIG Brasil), que é uma rede de servidores denominada Diretório Brasileiro de Dados Geoespaciais (DBDG), e que tem por objetivo integrar os dados geoespaciais gerados por diversas instituições, facilitando o acesso a esses dados e a outros recursos. Nesse portal, existem dados de diferentes provedoras. Dentre elas, as principais são: a Diretoria de Hidrografia e Navegação (DHN); o Instituto de Cartografia Aeronáutica (ICA); IBGE; e INPE, entre outras (SAMPAIO; BRANDALIZE, 2018).
As diferentes fontes de possuem mapas com diferentes escalas. Em relação à escala, essa pode ser maior ou menor em comparação à outra. A escala é maior quando o denominador for menor, consequentemente, o mapa será mais detalhado. A escala será menor quando o denominador for maior, ou seja, o mapa será menos detalhado. Um exemplo é que um mapa de 1:10.000 possui uma escala maior (mais detalhado) que um mapa de escala 1:100.000 (menos detalhado).
Se temos uma base cartográfica em escala 1:50.000 e a necessidade de realizar um mapa em 1:250.000, é possível utilizar essa base? Nesse caso, se a escala da base é maior que a escala do produto final, então é perfeitamente possível utilizar a base de 1:50.000 sem causar erros no mapa. Algumas informações poderão ser perdidas devido à diferença nas escalas. O que não poderá ser feito é o contrário: utilizar uma base em 1:250.000 para gerar um mapa em 1:50.000. Isso causará erros no mapa. Em relação à escala, essa pode ser maior ou menor em comparação à outra. A escala é maior quando o denominador for menor, consequentemente o mapa será mais detalhado. A escala será menor quando o denominador for maior, ou seja, o mapa será menos detalhado. Um exemplo é que um mapa de 1:10.000 possui uma escala maior (mais detalhado) que um mapa de escala 1:100.000 (menos detalhado).
Os dados georreferenciados podem possuir outras inúmeras fontes nacionais e internacionais. É importante verificar localmente os dados, ou seja, nos websites de prefeituras e/ou órgão estaduais. Infelizmente, no Brasil, ainda é comum dados georreferenciados ficarem apenas no sistema interno das prefeituras, necessitando a solicitação de acesso a esses dados pessoalmente.
Os dados georreferenciados são essenciais no geoprocessamento. Esses podem ser obtidos geralmente nos websites de órgãos públicos ou privados. Quais informações advindas desses dados são essenciais na hora de elaborar um mapa?
Editora : UFPR
Autores : Tony Vinicius Moreira Sampaio e Maria Cecília Bonato Brandalize
Comentário : o livro aborda os conceitos de cartografia de forma avançada. As explicações são mais técnicas e apresentam muitos usos diretamente em alguns softwares SIGs. Está disponibilizado gratuitamente.
Ano : 2008
Comentário : o vídeo, produzido pelo Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE), mostra o processo passo a passo da construção de uma carta topográfica, que compreende a cartografia sistemática. Apesar de o vídeo ter sido feito em 2008, a elaboração de um mapa desse tipo não se alterou. As novas tecnologias diminuem custos como o uso de DRONES ou VANTs, imagens digitais etc. Processos como a ortorretificação, estereoscopia e as visitas em campo ainda continuam sendo utilizadas.
Nesta unidade, vimos um pouco sobre a história dos Sistemas de informação Geográfica; o primeiro SIG, desenvolvido no Canadá; a explosão dos SIG, com o avanço da computação até hoje, em que os SIGs fazem parte do dia a dia da população; e, por fim, a estruturação e arquitetura dos SIGs.
Além disso, estudamos a cartografia, a ciência e a arte na elaboração de mapas; as diferenças entre a cartografia sistemática e temática; a semiologia gráfica; os sistemas de coordenadas geográficas e UTM; os sistemas geodésicos de referência; e os tipos de projeções cartográficas e suas importâncias para a melhor representação possível do terreno.
Esses tópicos são importantes para que o usuário de geoprocessamento comece a entender o funcionamento dos SIGs e a teoria que existe por trás deles.
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