Apostila Cartografia - Simone Freitas
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CARTOGRAFIA APLICADA BIOGEOGRAFIA
Simone Rodrigues de Freitas
2004
Reproduo autorizada desde que citada a fonte
FREITAS, S. R. Cartografia aplicada biogeografia, 2004. Disponvel em . Acesso em:....
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Cartografia aplicada biogeografia - Simone R. Freitas - 2004
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NDICE
CARTOGRAFIA APLICADA BIOGEOGRAFIA................................................................ 3
COMO E PARA QUE A BIOGEOGRAFIA USA MAPAS? ....................................................................... 3
CONCEITOS BSICOS DE CARTOGRAFIA NECESSRIOS PARA A CONFECO CORRETA DE MAPAS
PARA ESTUDOS BIOGEOGRFICOS ................................................................................................. 4
O geide, o elipside e o datum .............................................................................................. 4
Sistema de coordenadas .......................................................................................................... 6
Escala ...................................................................................................................................... 8
Erro e Preciso Grfica ........................................................................................................ 10
Sistemas de Projeo Cartogrfica....................................................................................... 13
O Sistema Universal Transverso de Mercator (UTM).......................................................... 17
REPRESENTAO CARTOGRFICA: LENDO CARTAS TOPOGRFICAS ........................................... 20
Mapas, cartas ou plantas ...................................................................................................... 20
ONDE ADQUIRIR A BASE CARTOGRFICA? .................................................................................. 23
COMO CONSTRUIR OU ATUALIZAR A BASE CARTOGRFICA?....................................................... 24
Sensoriamento remoto e fotografias areas.......................................................................... 25
O uso do GPS na biogeografia ............................................................................................. 45
AS ESCALAS E PROJEES DOS MAPAS MAIS USADOS EM BIOGEOGRAFIA E SUAS LIMITAES.... 54
AS INFORMAES QUE NO PODEM DEIXAR DE ENTRAR EM UM MAPA ....................................... 55
COMO FAZER OS MAPAS DE DISTRIBUIO GEOGRFICA ............................................................ 57
REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS ................................................................................................. 62
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Cartografia aplicada biogeografia - Simone R. Freitas - 2004
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CARTOGRAFIA APLICADA BIOGEOGRAFIA
Esse apostila tem o objetivo de capacitar alunos e profissionais da rea de biogeografia na
leitura e produo de mapas usados em trabalhos biogeogrficos. Dessa forma, pretende fornecer
os conhecimentos cartogrficos bsicos, discutir as limitaes e aplicaes das bases de dados
cartogrficos, e apresentar as ferramentas necessrias para a construo da base de dados e para a
confeco dos mapas, possibilitando, assim, aumentar a qualidade e a confiabilidade do material
cartogrfico gerado em estudos biogeogrficos.
Como e para que a biogeografia usa mapas?
O principal objetivo da biogeografia explicar os padres de distribuio de espcies
animais e vegetais, no presente e no passado (HENGEVELD, 1990; COX & MOORE, 1993;
BROWN & LOMOLINO, 1998). Dessa forma, a biogeografia relaciona os pontos de ocorrncia
de uma determinada espcie s caractersticas ambientais e histricas destes pontos e da espcie
(Figura 1). A distribuio das aves amaznicas e atlnticas em matas de galeria do cerrado
(SILVA, 1996) e a distribuio do mico-leo-dourado no Estado do Rio de Janeiro
(CERQUEIRA et al., 1998) so exemplos de estudos biogeogrficos.
Figura 1. Mapa mostrando as localidades (nmeros) de coleta das espcies Bola sp., Tringulo sp., Estrela sp. e Quadrado sp. no Brasil e no Peru (modificado de WEKSLER et al., 1999).
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Cartografia aplicada biogeografia - Simone R. Freitas - 2004
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Para realizar esses estudos biogeogrficos necessrio conhecer os pontos de ocorrncia
da espcie estudada, e as caractersticas climticas, vegetacionais, topogrficas, geolgicas,
hidrolgicas, entre outras, destes pontos. A maioria desses estudos, se utiliza de mapas para
mostrar a distribuio geogrfica da espcie estudada, com o limite de distribuio e os pontos
de ocorrncia plotados. Neste sentido, conhecimentos cartogrficos so fundamentais para que os
mapas sejam o mais precisos e confiveis possvel, sem o risco de perda de informao.
Conceitos bsicos de cartografia necessrios para a confeco
correta de mapas para estudos biogeogrficos
Para coletar os pontos de ocorrncia de forma que eles possam ser plotados
adequadamente no mapa, preciso conhecer os conceitos de geide, datum e sistemas de
coordenadas. Para confeccionar um mapa adequado para o estudo em questo, necessrio, alm
disso, saber a escala e a projeo mais adequada para representar a rea do estudo. de
fundamental importncia ter conscincia de que existe sempre um erro de localizao intrnseco
aos mapas, e que esse erro deve ser minimizado ao mximo, se adequando s necessidades do
estudo.
O geide, o elipside e o datum
A Terra possui a forma de um geide, a superfcie equipotencial do campo da gravidade
terrestre que mais se aproxima do nvel mdio dos mares (Figura 2) (ROBINSON et al., 1995).
No entanto, no caso de mapeamentos de preciso, necessria a adoo de uma figura
geomtrica regular, matematicamente definida e semelhante ao geide, chamado de elipside de
revoluo, que um slido gerado pela rotao de uma elipse em torno do eixo dos plos (eixo
menor) (IBGE, 1999; INPE, 2002). O geide usado como referncia altimtrica para
determinar o nvel mdio dos mares, e conseqentemente o datum vertical, que a origem das
coordenadas verticais para todas as observaes de altitude. O datum vertical oficial do Brasil,
atualmente, corresponde ao nvel mdio determinado por um margrafo instalado no Porto de
Imbituba, em Santa Catarina, sendo utilizada como origem para toda rede altimtrica nacional,
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exceo do estado Amap (IBGE, 1999). Para referenciar a rede altimtrica do Amap, usa-se o
margrafo instalado no Porto de Santana (AP) (IBGE, 1999). O elipside a superfcie de
referncia utilizada nos clculos que fornecem subsdios para a elaborao de uma representao
cartogrfica (Figura 2) (IBGE, 1999). A forma e tamanho de um elipside, bem como sua
posio relativa ao geide define um sistema geodsico, ou datum geodsico (Figura 3). No caso
do Brasil, atualmente utiliza-se o Sistema Geodsico Sul Americano de 1969 (SAD69), que
adota o elipside de referncia da Unio Geodsica e Geofsica Internacional de 1967, sendo a
origem das coordenadas (ou datum planimtrico) a estao Vrtice Chu, em Minas Gerais
(IBGE, 1999; PINA & CRUZ, 2000). No Brasil, at 1977, adotava-se como datum geodsico, o
elipside Internacional de Hayford, de 1924, sendo o datum planimtrico a estao Crrego
Alegre, em Minas Gerais (PINA & CRUZ, 2000). O Sistema Geodsico Brasileiro constitudo
por cerca de 70.000 estaes implantadas pelo IBGE em todo o Territrio Brasileiro, divididas
em trs redes: a) Rede Planimtrica (latitude e longitude de alta preciso); b) Rede Altimtrica
(altitudes de alta preciso); e c) Rede Gravimtrica (valores precisos de acelerao da gravidade
para determinar a forma e dimenso da Terra) (IBGE, 1999). No caso global, o datum
considerado mais acurado o WGS84, Sistema Geodsico Mundial, cujo elipside orientado
globalmente (ROBINSON et al., 1995).
S u p e r f c i e d o
E l i ps ide
S u p e r f c i e d o G e i d e
Super f c ie Topogr f i ca
Superfcies Terrestres
Figura 2. O geide e o elipside na superfcie terrestre (modificado de NASA, 2001a).
O conceito de datum importante para o georreferenciamento de pontos na superfcie
terrestre. Por exemplo, no uso do GPS (Sistema de Posicionamento Global) importante definir
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o datum na configurao do sistema, para que as coordenadas obtidas sejam comparveis s de
cartas topogrficas usadas como base cartogrfica. As cartas topogrficas do IBGE e do
Exrcito, dependendo do ano de sua produo, podem ter como datum o SAD69 ou Crrego
Alegre. Tendo datum, e conseqentemente elipsides de referncia diferentes, as coordenadas
obtidas em um estudo de campo atravs de GPS no sero comparveis. Dessa forma,
coordenadas obtidas em um mesmo ponto da superfcie terrestre, usando data distintos, sero
diferentes. Apesar da proximidade entre os sistemas Crrego Alegre e SAD69 ser grande, o fato
de no se efetuar as transformaes devidas para a compatibilizao dos documentos utilizados,
pode introduzir erros da ordem de 10 a 80 metros, que pode ser significativo de acordo com o
objetivo e/ou a escala em uso (PINA & CRUZ, 2000).
Figura 3. Datum regional e global.
Sistema de coordenadas
Os sistemas de coordenadas so necessrios para expressar a posio de pontos sobre
uma superfcie, seja ela um elipside, uma esfera ou um plano (IBGE, 1999). Para o elipside
usualmente emprega-se um sistema de coordenadas cartesiano curvilneo, constitudo por
paralelos e meridianos, enquanto que para o plano, emprega-se um sistema de coordenadas
cartesiano retangular X e Y.
No sistema de coordenadas cartesiano curvilneo, tambm conhecido como, sistemas de
coordenadas geogrficas, considera-se que qualquer ponto na superfcie terrestre dista
igualmente do centro da esfera (PINA & CRUZ, 2000). Meridianos so crculos mximos que
Elipside com melhor ajuste regionalmente
Geide
Elipside mdio da Terra globalmente
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cortam a Terra em duas partes iguais de plo a plo, sendo o meridiano internacional de
referncia ou meridiano de origem, Greenwich (0o) (IBGE, 1999). Paralelos so crculos que
cruzam os meridianos perpendicularmente, sendo o nico crculo mximo, o paralelo de origem,
o Equador (0o). Os outros crculos, tanto no hemisfrio Norte quanto no Sul, vo diminuindo de
tamanho proporo que se afastam do Equador, at se transformarem num ponto, em cada plo
(90o) (IBGE, 1999). A latitude geogrfica ( ) a distncia angular entre um ponto qualquer da
superfcie terrestre e a linha do Equador, enquanto que a longitude geogrfica ( ) a distncia
angular entre um ponto qualquer da superfcie terrestre e o meridiano de origem (Greenwich)
(INPE, 2002). A latitude medida no sentido do plo Norte considerada positiva e no sentido
Sul, negativa. A longitude medida no sentido oeste considerada negativa e no sentido leste,
positiva (Figura 4). Por ser um sistema que considera desvios angulares a partir do centro da
Terra, o sistema de coordenadas geogrficas no um sistema conveniente para aplicaes em
que se buscam distncias ou reas, onde indica-se o uso do sistema de coordenadas planas
(INPE, 2002).
No sistema de coordenadas cartesiano retangular, tambm chamado de sistema de
coordenadas planas, a posio de um ponto qualquer definida atravs de um par de
coordenadas (x, y) (Figura 5). Este sistema pode ser tridimensional, quando se considera mais
um componente perpendicular ao x e y, representado pelo z, que pode ser, por exemplo, cotas
altimtricas ou profundidades (PINA & CRUZ, 2000). Estas coordenadas planas so
relacionadas matematicamente s coordenadas geogrficas, de maneira que umas podem ser
convertidas nas outras (INPE, 2002).
Meridiano Origem
Equador
f +l +
f -l -
f -l +
f +l -
Figura 4. Sistema de Coordenadas Cartesiano Curvilneo.
(Paralelo Origem)
(Greenwich)
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Figura 5. Sistema de coordenadas planas ou cartesianas (INPE, 2002).
Escala
Todo mapa a representao da superfcie topogrfica projetada sobre um plano. A
representao possui menores propores do que o mundo real, essa proporo a escala.
Dependendo da escala utilizada, determinados elementos podem se tornar imperceptveis, esse
problema resolvido pela generalizao e utilizao de smbolos cartogrficos (IBGE, 1999). A
escala , por definio, a relao entre a medida de um elemento representado no mapa e sua
medida no mundo real, dada pela seguinte equao:
Por exemplo, para um mapa com escala 1:100.000, 1cm na carta corresponder a 1km no
terreno (Tabela 1).
E = d/D
onde: d = um comprimento tomado no mapa
D = um comprimento tomado no terreno
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Tabela 1. Escala e a relao dos comprimentos da carta e no terreno.
Escala Comprimento no mapa (d) em cm
Comprimento no terreno (D) em cm
Comprimento no terreno (D) em m
Comprimento no terreno (D) em km
1:500 1 500 5 0,005 1:1.000 1 1.000 10 0,01 1:5.000 1 5.000 50 0,05
1:10.000 1 10.000 100 0,1 1:25.000 1 25.000 250 0,25 1:50.000 1 50.000 500 0,5
1:100.000 1 100.000 1.000 1 1:250.000 1 250.000 2.500 2,5 1:500.000 1 500.000 5.000 5
1:1.000.000 1 1.000.000 10.000 10 1:2.500.000 1 2.500.000 25.000 25 1:5.000.000 1 5.000.000 50.000 50
1:20.000.000 1 20.000.000 200.000 200
A escala pode ser representada no mapa na forma grfica e/ou nmerica (Figura 6). Como
a escala uma frao, quanto maior o denominador, menor a escala e menores so os detalhes
contidos no mapa (Figura 7). As escalas ecolgica e geogrfica so o oposto, quanto menor a
escala, maiores so os detalhes (WIENS, 1989).
Figura 6. Escalas Grfica (acima) e Numrica (abaixo) (MELHORAMENTOS, 1998).
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Figura 7. Nvel de detalhamento em mapas de diferentes escalas (modificado de MELHORAMENTOS, 1998)
Erro e Preciso Grfica
A menor unidade de percepo grfica, ou erro grfico, est associada a escala de
representao no mapa. O olho humano permite distinguir uma medida linear de
aproximadamente 0,1mm, enquanto um ponto ser perceptvel com valores em torno de 0,2mm
de dimetro (PINA & CRUZ, 2000; CRUZ et al., 2001). A experincia demonstrou que o menor
comprimento grfico que se pode representar em um desenho de 0,2mm, sendo este o erro
admissvel (IBGE, 1999). Assim, dependendo da escala do mapa, o erro grfico corresponder a
um erro de localizao no mundo real (Tabela 2). O erro tolervel varia na razo direta do
denominador da escala e inversa da escala, ento quanto menor for a escala, maior ser o erro
admissvel (IBGE, 1999). Sendo assim, o erro de medio (em) ser calculado da seguinte forma:
Seja: E = 1/M e E = d/D Ento: M = D/d ou M = em/0,2 ou em = M x 0,2
onde: E = escala do mapa M = denominador da escala do mapa d = um comprimento tomado no mapa D = um comprimento tomado no terreno em = erro de posicionamento no terreno (em mm) 0,2 = erro grfico no mapa (em mm)
Menor detalhe (p.ex. 1:50.000) Escala cartogrfica menor
Escala ecolgica e geogrfica maior
Maior detalhe (p.ex. 1:20.000) Escala cartogrfica maior
Escala ecolgica e geogrfica menor
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Tabela 2. Escalas e erros de posicionamento correspondentes. Escala Erro Grfico
no mapa Erro de posicionamento no mundo
real (mm) Erro de posicionamento no mundo
real (m) 1:1.000 0,2mm 200mm 0,2m 1:2.000 0,2mm 400mm 0,4m 1:5.000 0,2mm 1.000mm 1m
1:10.000 0,2mm 2.000mm 2m 1:20.000 0,2mm 4.000mm 4m 1:25.000 0,2mm 5.000mm 5m 1:40.000 0,2mm 8.000mm 8m 1:50.000 0,2mm 10.000mm 10m
1:100.000 0,2mm 20.000mm 20m 1:250.000 0,2mm 50.000mm 50m 1:500.000 0,2mm 100.000mm 100m
1:1.000.000 0,2mm 200.000mm 200m
O erro grfico representa, na verdade, a componente final de todos os erros acumulados
durante o processo de construo do mapa (CRUZ et al., 2001). Por exemplo, no processo de
digitalizao de um mapa, onde as informaes impressas em papel (meio analgico) so
transferidas para arquivos de computador (meio digital), o erro mdio encontrado de 0,5mm.
Outro exemplo, o erro intrnseco do mapeamento realizado pelo Projeto RADAM-BRASIL,
cujo produto final tem escala de 1:1.000.000, devido ao erro de posicionamento fornecido pelo
uso de imagens de radar que atinge de 3 a 5km. Outras imagens de satlite possuem limitaes
na escala de representao devido a resoluo espacial dos sensores (Tabela 3). J o GPS, que
trabalha na escala de 1:1, possui um erro de preciso intrnseco de 20m, sendo sua escala de
representao recomendada de 1:100.000 ou menor. Para mapear coordenadas coletadas no
campo na escala maior do que 1:100.000 (p.ex. 1: 20.000), se faz necessrio o uso de aparelhos
de GPS com correo diferencial (DGPS), cuja preciso chega a ser abaixo de 1m. Usando um
DGPS, com preciso de menos de 5m, pode-se trabalhar em escala cadastral, ou seja, maior do
que 1:25.000 (IBGE, 1999).
Tabela 3. Resoluo espacial e escala de representao recomendada, baseada no erro grfico de alguns tipos de imagens de satlite.
Satlite Resoluo espacial Erro Grfico Escala de representao recomendada Landsat 30m = 30.000mm 0,2mm 1:150.000 SPOT 10m = 10.000mm 0,2mm 1:50.000 IKONOS 1m = 1.000mm 0,2mm 1:5.000
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Durante trabalhos cartogrficos, geralmente necessrio unir mapas em escalas
diferentes afim de compatibiliz-los em um nico produto, tendo-se que reduzir alguns e ampliar
outros. O ideal trabalhar com a menor escala por causa dos problemas relacionados
ampliao, onde ocorre um aumento no erro grfico em proporo quadrtica. Quando se amplia
uma carta, ocorre perda de informao e de preciso cartogrfica, o que no recomendvel
(Figura 8). Assim, o melhor seria reduzir as cartas com escala maior, compatibilizando a base
cartogrfica na menor escala, levando em conta a fuso de linhas e demais componentes que as
redues grandes podem gerar (IBGE, 1999).
Figura 8. Exemplo de reduo e ampliao para compatibilizar mapas com escalas diferentes.
A escolha da escala mais adequada para mapear uma rea ou objeto de estudo depender,
ento, da extenso desta rea ou objeto (IBGE, 1999). Alm disso, a escolha da escala de
representao do mapa depender da finalidade do mapa e da convenincia da escala,
considerando as dimenses da rea do terreno que ser mapeado, o tamanho do papel em que o
mapa ser traado, a orientao da rea, o erro grfico e a preciso do levantamento e/ou das
informaes a serem plotadas no mapa (CRUZ et al., 2001). Por exemplo, uma bacia
hidrogrfica de 60.000ha cujo mapeamento ser baseado em uma imagem de satlite Landsat, o
erro grfico estar associado s limitaes da resoluo espacial da imagem, sendo a escala
recomendvel 1:150.000 (Tabela 3). Neste mapeamento, o georreferenciamento poder ser feito
usando como referncia cartas topogrficas 1:50.000 e/ou GPS. J o mapeamento de um
Escala 1:25.000
Erro Grfico
5m
Escala 1:50.000
Erro Grfico
10m
REDUO EM 2X Erro reduz metade (2,5m)
Erro 1/4 de 10m = aceitvel
Escala 1:25.000
Erro Grfico
5m
Escala 1:50.000
Erro Grfico
10m Erro 4x de 5m = inaceitvel
AMPLIAO EM 2X Erro dobra (20m)
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fragmento florestal de 20ha, cujo menor elemento que dever ser representado so as copas das
rvores cujo dimetro mnimo de 3m, dever ser representado na escala de 1:15.000. Sendo
assim, esse mapeamento dever usar como base fotografias areas nessa escala ou maior, mapas
cadastrais ou uma imagem IKONOS, e o georreferenciamento depender de um DGPS sub-
mtrico.
Sistemas de Projeo Cartogrfica
O globo geogrfico a representao mais semelhante da Terra, principalmente quando a
reduzimos escalas muito pequenas (p.ex. 1:127.560.000). Mas este tipo de representao possui
limitaes de tamanho, s atendendo representaes com grandes redues, muitas
generalizaes e pouca quantidade de informao (PINA & CRUZ, 2000; CRUZ et al., 2001).
Esta limitao resolvida quando se utiliza uma representao plana da superfcie terrestre, ou
seja, um mapa ou carta (Figura 9). Para efetuar essa representao necessrio fazer uma
correspondncia entre pontos da superfcie terrestre e do mapa, tendo cada ponto da superfcie
terrestre apenas um ponto correspondente na carta ou mapa (CRUZ et al., 2001). Essa
correspondncia possvel atravs do uso de Sistemas de Projeo Cartogrfica.
Figura 9. Representaes da Terra o globo terrestre e o mapa (MELHORAMENTOS, 1998).
Todos os sistemas de projeo apresentam deformaes, j que no possvel achatar
uma superfcie esfrica em uma superfcie plana sem a deformar. Usando como exemplo uma
laranja com um corte de 180 (de um plo ao outro) sendo esticada em um plano, qualquer
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imagem traada sobre a sua superfcie ficar distorcida ou deformada (CRUZ et al., 2001).
Assumindo a existncia dessas distores nas caractersticas de forma, rea, distncia ou direo,
importante escolher um tipo de projeo que preserve as caractersticas mais importantes para
o nosso estudo, e que minimizem as outras distores. Em toda tentativa de se desenvolver uma
esfera em um plano, a rea com menos distoro se encontra em torno do centro desta projeo,
ampliando-se as deformaes conforme nos afastamos do mesmo. Diferentemente da esfera,
existem superfcies que podem se desenvolver em um plano sem qualquer deformao, estas
superfcies so denominadas superfcies de revoluo, e so ideais para serem usadas como
superfcies intermedirias, ou auxiliares, na projeo dos elementos do globo em um plano
(CRUZ et al., 2001). As superfcies de revoluo (em relao ao eixo z) so o cone, o cilindro e
o plano perpendicular ao eixo z (Figura 10).
Figura 10. Superfcies de revoluo (cilindro e cone) desenvolvidas em um plano (modificado de IBGE, 1999).
Os paralelos e os meridianos da superfcie terrestre so representados diferentemente no
cilindro, cone e plano (Figura 11). Dependendo da regio da Terra a ser representada, uma
superfcie de revoluo ser mais adequada do que outra. Por exemplo, para representar os plos,
o cilindro no pode ser usado, j que no existe convergncia meridiana, enquanto o cone mais
adequado pois os meridianos projetados se cruzam no plo, guardando assim, semelhana com a
esfera. Para representar a linha do Equador, o cilindro seria mais adequado do que o cone ou o
plano, porque no cilindro o equador conserva a dimenso original, enquanto no cone e no plano
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as distores so maiores nessa regio (CRUZ et al., 2001). O plano, ou projeo azimutal, seria
mais adequado em escalas maiores, onde seria projetada uma pequena regio em qualquer lugar
na superfcie terrestre, sendo seus limites mais prximos possvel do centro da projeo. Para
aumentar o contato com a superfcie de referncia e, portanto, reduzir as distores, utiliza-se
mais de uma superfcie de projeo do mesmo tipo, como o caso da Projeo Policnica
(IBGE, 1999).
Projeo cilndrica
Projeo cnica
Projeo plana ou azimutal
Figura 11. Projees geradas sobre superfcies de revoluo (modificado de INPE, 2002).
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Quanto s propriedades geomtricas conservadas, as projees podem ser classific adas
em equivalentes (em ingls, equal-area), que no deformam reas, assim todas as regies sero
mostradas em um tamanho relativo correto; conformes (em ingls, conformal), que no
deformam a forma nem os ngulos de pequenas reas, assim todas as direes ao redor de cada
ponto sero representadas corretamente e os paralelos e meridianos se interseptaro 90o; e
eqidistantes (em ingls, equidistant), que no apresentam deformaes lineares, sendo seus
comprimentos representados em escala uniforme (ROBINSON et al., 1995). Uma projeo ter
apenas uma dessas caractersticas, j que essas no podem coexistir (BUGAYEVSKIY &
SNYDER, 1995; PINA & CRUZ, 2000). As projees equivalentes so muito usadas em mapas
de referncia para instrues e para escalas pequenas, devido a possibilidade de comparar reas
geogrficas, por exemplo, as projees equivalentes de Albers e de Lambert (ROBINSON et al.,
1995). Existem quatro projees conformes que so comumente usadas: a de Mercator (Figura
13A), a Transversa de Mercator (Figura 13B), a cnica conforme de Lambert com dois paralelos
padro, e a azimutal estereogrfica. Como as projees conformes conservam a equivalncia das
formas e ngulos, mas no das reas e distncias, no se pode medir reas sobre elas devido s
distores (ROBINSON et al., 1995). Exemplos de projeo eqidistante so a Cilndrica
Eqidistante (Figura 12) e a Eqidistante Azimutal, usada para medir movimentos originados de
um centro, tais como impulsos de rdio ou ondas ssmicas (ROBINSON et al., 1995).
Figura 12. Projeo Cilndrica Equidistante com o equador como paralelo padro (modificado de ROBINSON et al., 1995).
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Existem diversas projees com suas respectivas caractersticas e distores prprias.
Nesse elenco de opes, a melhor projeo ser aquela que minimiza e otimiza as distores, e
que satisfaz da melhor forma possvel, uma srie de requerimentos para projees de acordo com
o objetivo do mapa que est sendo criado (BUGAYEVSKIY & SNYDER, 1995). Mapas usados
para analisar, guiar ou registrar movimentos ou relaes angulares necessitam de projees
conformes, por exemplo, cartas de navegao de marinheiros ou aviadores e mapas topogrficos
(ROBINSON et al., 1995).
Na preparao de dados digitais para sistemas de informao geogrfica, comum a
necessidade de efetuar transformaes geomtricas entre mapas em projees distintas, para
permitir sua compatibilizao em um mesmo projeto, adotando-se um sistema de projeo nico
(PINA & CRUZ, 2000). Conhecendo-se as propriedades de cada projeo, possvel transformar
a projeo de uma para outra, mantendo a acurcia (ROBINSON et al., 1995).
No Brasil, as projees utilizadas para o mapeamento sistemtico so: Cilndrica
Transversa de Mercator Secante (utilizada no Sistema UTM) para cartas topogrficas nas escalas
de 1:25.000 a 1:250.000; Conforme de Lambert para escalas de 1:500.000 a 1:1.000.000;
Policnica (Meridiano Central = -54o) para a escala de 1:5.000.000; e Cilndrica Transversa de
Mercator Tangente para cartas nuticas (IBGE, 1999; PINA & CRUZ, 2000). A projeo
Policnica usada em mapas da srie Brasil, regionais, estaduais e temticos (IBGE, 1999) e da
Amrica do Sul. A projeo cnica conforme de Lambert com dois paralelos padro foi adotada
para a Carta Internacional do Mundo ao Milionsimo, a partir de 1962. Para obter mais detalhes
sobre as propriedades das projees cartogrficas veja PEARSON II (1990) e BUGAYEVSKIY
& SNYDER (1995).
O Sistema Universal Transverso de Mercator (UTM)
A conhecida projeo UTM, na verdade, no uma projeo, mas sim um sistema de
grade, usando o sistema de coordenadas planas, onde o metro a unidade bsica de medida
(ROBINSON et al., 1995). Esse sistema de grade se baseia na Projeo Transversa de Mercator
Conforme de Gauss (Figura 13B), onde o cilindro se encontra em posio transversa (PINA &
CRUZ, 2000).
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No sistema UTM, o mundo dividido em 60 fusos, onde:
1. Cada um se estende por 6o de longitude, numerados a partir do antimeridiano de Greenwich
(180o), seguindo de oeste para leste;
2. Cada fuso possui um meridiano central (MC) que o divide ao meio;
3. A contagem de coordenadas idntica em cada fuso e tem sua origem a partir do
cruzamento entre a linha do Equador e o meridiano central do fuso; e,
4. A extenso em latitude vai de 80o Sul at 84o Norte, ou seja, at as calotas polares (Figura
14) (PINA & CRUZ, 2000).
O Brasil dividido em 8 fusos do Sistema UTM, sendo que o Estado do Rio de Janeiro
ocupa os fusos 23 e 24 (Tabela 4, Figura 15). Vale notar que o sistema UTM, j que se baseia em
uma projeo conforme, altera reas, distncias e direes, porm, o posicionamento da grade
coordenada relativa ao mapa resulta em uma acurcia geral do sistema UTM de uma parte em
2.500. Assim, pode-se calcular distncias e direes entre dois pontos na faixa UTM com uma
acurcia de 1cm em 2.500cm, ou 2,5m (ROBINSON et al., 1995). J as distores em relao a
reas no ultrapassam 0,5% (INPE, 2002).
A)
B)
Figura 13. A) Projeo de Mercator e B) Projeo Transversa de Mercator conforme de Gauss, na qual o Sistema UTM se baseia (modificado de INPE, 2002).
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Figura 14. Fuso do Sistema UTM.
Tabela 4. Fusos do Sistema UTM que ocorrem no territrio brasileiro (PINA & CRUZ, 2000).
Fusos Meridiano Central (MC) Limites do Fuso
18 75oW 78oW - 72oW 19 69oW 72oW - 66oW 20 63oW 66oW - 60oW 21 57oW 60oW - 54oW 22 51oW 54oW - 48oW 23 45oW 48oW - 42oW 24 39oW 42oW - 36oW 25 33oW 36oW - 30oW
importante notar que as mesmas coordenadas se repetem em todos os fusos, sendo
fundamental conhecer a numerao do fuso ou a coordenada do Meridiano Central, j que esses
parmetros distinguem os fusos e possibilitam sua transformao para coordenadas geogrficas
(PINA & CRUZ, 2000). Para evitar coordenadas negativas, so acrescidas as constantes
10.000.000m para o Equador no hemisfrio sul e 500.000m para o meridiano central de cada
fuso (Figura 14). Para o Brasil, quase totalmente inserido no hemisfrio sul, considera-se as
coordenadas acima do equador, crescendo seqencialmente a partir dos 10.000.000m, no se
considerando o equador como 0m (PINA & CRUZ, 2000). A simbologia adotada para as
coordenadas UTM N para as coordenadas Norte-Sul e E para as coordenadas Leste-Oeste.
Assim, um ponto qualquer P, ser definido no sistema UTM pelo par de coordenadas E e N,
correspondendo aos eixos X e Y das coordenadas planas (PINA & CRUZ, 2000). No sistema
Limite de
Fuso
Limite de
Fuso 3o 3o
0m Equador
10.000.000m E
Quadrante 2 E < 500km N > 0km
Quadrante 1 E > 500km N > 0km
Quadrante 3 E < 500km
N < 10.000km
Quadrante 4 E > 500km
N < 10.000km
Meridiano Central
500.000m N
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UTM, quanto mais afastada uma coordenada estiver do Meridiano Central, maior ser a
deformao em escala e maior ser o erro de posicionamento deste ponto na superfcie terrestre.
Caso a rea de estudo esteja prxima do limite do fuso, permitido o prolongamento de at 30'
sobre os fusos adjacentes, criando assim uma regio de superposio de 1o de largura (IBGE,
1999).
Representao cartogrfica: lendo cartas topogrficas
Mapas, cartas ou plantas
Podemos chamar de mapa qualquer representao cartogrfica em uma superfcie plana e
numa determinada escala, com a representao de acidentes fsicos e culturais da superfcie da
Terra, ou de um planeta ou satlite. Carta a representao cartogrfica subdividida em folhas,
de forma sistemtica, obedecendo um plano nacional ou internacional (Figura 15). Planta
representa uma rea de extenso suficientemente restrita para que a sua curvatura no precise ser
levada em considerao, assim as escalas destes documentos tendem a ser muito grandes, ou
seja, com bastante detalhe. Seu uso bastante comum em arquitetura e na engenharia civil
(CRUZ et al., 2001).
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Figura 15. Distribuio das folhas da Carta do Brasil ao Milionsimo (INPE, 2002).
As cartas topogrficas, cuja escala varia de 1:25.000 a 1:250.000, se caracterizam por
possurem informaes planimtricas, altimtricas, hidrogrficas e de vegetao (Figura 16). As
informaes planimtricas correspondem, principalmente, ao sistema virio (rodovias, ferrovias,
caminhos,...); aos limites e fronteiras (municipal, estadual,...); s localidades (reas urbanas,
cidades,...); s obras e edificaes e a pontos de controle. As informaes altimtricas, tambm
conhecidas como hipsografia, compreendem as diferentes formas de representao do relevo
(curvas de nvel e pontos cotados). As informaes hidrogrficas correspondem aos rios
(permanentes, temporrios,...) e canais; aos lagos e lagoas; s reas inundadas e linha de costa.
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As informaes de vegetao correspondem as reas cobertas por mangues, mata, culturas,
pasto, etc (CRUZ et al., 2001).
Figura 16. Carta topogrfica.
Toda carta topogrfica possui uma referncia, que consiste de trs nortes (norte da
quadrcula, norte geogrfico ou verdadeiro, e o norte magntico), informando a orientao do
sistema de coordenadas (CRUZ et al., 2001). A direo das linhas de coordenadas paralelas ao
meridiano central, ou seja, as linhas verticais de um mapa so o norte da quadrcula. O norte
geogrfico ou verdadeiro dado pela direo da convergncia de todos os meridianos, apontando
para o Plo Norte. O norte magntico a direo determinada pela agulha magntica, livre de
influncia de massas metlicas, baseada na orientao do campo magntico da Terra. Os mapas
indicam a diferena entre o norte verdadeiro e magntico atravs de um valor denominado
declinao magntica (Figura 17). Esse valor varia conforme o local da Terra em que se est, e
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no tempo (as cartas topogrficas apresentam a variao anual em minutos). O norte da quadrcula
geralmente coincide com o norte geogrfico. Quando se utiliza um mapa e uma bssola para
localizao, necessrio fazer a converso entre o ponto de apoio adquirido atravs da bssola
(magntico) e o ponto correspondente no mapa (quadrcula), usando a declinao magntica
(BROWN & HUNTER, 1975).
Figura 17. Legenda de uma carta topogrfica mostrando os nortes magntico (NM), da quadrcula (NQ) e geogrfico (NG), e a declinao magntica.
Onde adquirir a base cartogrfica?
No Brasil, os rgos ou instituies governamentais responsveis pela produo de dados
cartogrficos so (RIPSA, 2000):
Fundao IBGE (Instituto Brasileiro de Geografia e Estatstica): responsvel pelo mapeamento sistemtico de todo o territrio nacional em escalas pequenas (1:25.000 e menores);
DSG (Diretoria de Servio Geogrfico do Exrcito): divide com o IBGE a responsabilidade pelo mapeamento sistemtico;
DHN (Diretoria de Hidrografia e Navegao da Marinha): responsvel pela gerao de cartas nuticas;
ICA (Instituto de Cartografia de Aeronutica): responsvel pela gerao de cartas aeronuticas;
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INPE (Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais): responsvel pela aquisio e distribuio de imagens de satlite Landsat e CBERS;
Prefeituras: responsveis pelo levantamento cadastral dos municpios (escalas maiores que 1:25.000).
O mapeamento sistemtico no Brasil, feito principalmente pelo IBGE, no cobre
todo o territrio nacional e so, em sua maioria, da dcada de 60 e 70 (Tabela 5). Existe
um esforo para atualizar as cartas topogrficas existentes usando imagens de satlite como
base, mas os recursos so escassos. O Projeto SIVAM, por exemplo, visa levantar, tratar e
integrar as informaes obtidas por cada rgo governamental (p.ex. IBGE, IBAMA,
INPE) que trabalha na Amaznia Legal, com o propsito de vigiar, controlar e fiscalizar as
fronteiras e a regio amaznica em diversas escalas.
Tabela 5. Objetivos e proporo de cobertura no territrio nacional das cartas topogrficas produzidas no Instituto Brasileiro de Geografia e Estatstica.
ESCALA OBJETIVO COBERTURA NACIONAL
1:25.000 Planejamento socioeconmico e base para anteprojetos de engenharia, principalmente em reas das regies metropolitanas
1,01%
1:50.000 Planejamento socioeconmico e base para anteprojetos de engenharia, principalmente em zonas densamente povoadas
13,9%
1:100.000 Representao de reas com notvel ocupao, priorizadas para os investimentos governamentais
75,39%
1:250.000 Subsidiar o planejamento regional e elaborao de estudos e projetos que envolvam ou modifiquem o meio ambiente
80,72%
Fonte: IBGE (1999).
Como construir ou atualizar a base cartogrfica?
Quando a base cartogrfica disponvel no suficiente ou inexistente necessrio
constru-la ou atualiz-la. A aquisio de dados para a base cartogrfica atualmente feita
principalmente por meio digital para serem utilizadas em sistemas de informaes
geogrficas. As metodologias empregadas para a aquisio de dados digitais so o
levantamento de campo (atravs de mtodos tradicionais de topografia e do uso de
aparelhos GPS), sensoriamento remoto (imagens de satlite ou fotografias areas),
digitalizao de dados (atravs de teclado, mesa digitalizadora ou scanner) (RIPSA, 2000).
A CDTECA do INPE distribui imagens Landsat gratuitamente (http://www.dpi.inpe.br/cdteca/) http://www.sivam.gov.br/INDEX.HTM
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Sensoriamento remoto e fotografias areas
Imagens de sensoriamento remoto vem servindo de fontes de dados para estudos e
levantamentos geolgicos, ambientais, agrcolas, cartogrficos, florestais, urbanos,
oceanogrficos, entre outros. Acima de tudo, as imagens de sensoriamento remoto passaram a
representar uma das nicas formas viveis de monitoramento ambiental em escalas locais e
globais, devido rapidez, eficincia, periodicidade e viso sinptica que as caracterizam. Neste
momento em que a humanidade comea a encarar seriamente a necessidade de monitorar as
mudanas globais que vem ocorrendo na superfcie do planeta, o sensoriamento remoto aparece
como uma das ferramentas estratgicas para o futuro (CRSTA, 1992).
Definio de Sensoriamento Remoto O campo do sensoriamento remoto vem sendo definido de vrias formas, mas o conceito
central o da tecnologia que permite a aquisio de informaes distncia.
Sensoriamento remoto a cincia e a arte de obter informao de um objeto, rea ou fenmeno atravs da anlise de dados adquiridos por um equipamento que no est em
contato com o objeto, rea ou fenmeno sob investigao. (LILLESAND, 1994)
Esta definio , no entanto, muito ampla, necessitando ser refinada. Quando se
especifica o tipo de energia utilizada na transferncia de informao do objeto ao sensor para
energia ou radiao eletromagntica, o sensoriamento remoto fica restrito, principalmente s
imagens de satlite, s fotografias areas e aos radimetros.
Sensoriamento remoto a utilizao conjunta de modernos sensores, equipamentos para
processamento de dados, equipamentos de transmisso de dados, aeronaves, espaonaves, etc., com o objetivo de estudar o ambiente terrestre atravs do registro e da anlise das
interaes entre a radiao eletromagntica e as substncias componentes do planeta Terra em suas mais diversas manifestaes. (NOVO, 1992)
Sensoriamento remoto a prtica de derivar informao sobre a superfcie terrestre usando imagens adquiridas de uma perspectiva area, usando radiao eletromagntica em uma ou
mais regies do espectro eletromagntico, refletida ou emitida da superfcie terrestre. (CAMPBELL, 1996)
que aparece, juntamente e de uma nica vez, vista; resumido, sinttico (MELHORAMENTOS, 2000).
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O sensoriamento remoto fundamenta-se na interao entre a radiao incidente e os alvos
de interesse, envolvendo sete elementos (CCRS, 1998):
1. Fonte de Energia ou Iluminao (A): o primeiro requisito para o sensoriamento remoto possuir uma fonte de energia que ilumina ou fornece energia eletromagntica para o alvo de interesse.
2. Radiao e a Atmosfera (B): como a energia viaja de sua fonte ao alvo, esta entrar em contato e ir interagir com a atmosfera pela qual passar. Esta interao pode ocorrer novamente quando a energia viajar do alvo at o sensor.
3. Interao com o Alvo (C): atravessando a atmosfera, a energia interage com o alvo. O resultado desta interao depender das propriedades do alvo e da radiao.
4. Registro da Energia pelo Sensor (D): depois da energia ter sido refletida pelo alvo, necessrio um sensor (remoto, ou seja, sem contato com o alvo) para coletar e registrar a radiao eletromagntica.
5. Transmisso, Recepo, e Processamento (E): a energia registrada pelo sensor deve ser transmitida, freqentemente eletronicamente, para a estao receptora onde os dados sero processados em imagem (analgico ou digital).
6. Interpretao e Anlise (F): a imagem processada interpretada, visualmente e/ou digitalmente, para extrair informaes sobre o alvo que foi iluminado.
7. Aplicao (G): o elemento final do sensoriamento remoto alcanado quando informaes sobre o alvo so extradas da imagem para melhor compreend-lo, revelando algumas informaes novas, ou auxiliando na soluo de um determinado problema.
Fonte: CCSR, 1998
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Sensoriamento Remoto como sistema de aquisio de informaes
O processo pelo qual o registro da interao entre a radiao eletromagntica e os objetos,
reas ou fenmenos ocorridos na superfcie terrestre so transformados em informao e
interpretados longo. Esse processo dividido por NOVO (1992) em dois sistemas: Sistema de
Aquisio de Dados e Sistema de Anlise de Dados.
Segundo NOVO (1992), para que o sistema de aquisio de dados funcione necessrio
preencher as seguintes condies: existncia de fonte de radiao, propagao de radiao pela
atmosfera, incidncia da radiao sobre a superfcie terrestre, ocorrncia de interaes entre a
radiao e os objetos da superfcie, produo de radiao que retorna ao sensor aps propagar-se
pela atmosfera. Sendo assim, a aquisio de dados depende da interao energia-matria. No
sensoriamento essa interao se d entre a energia eletromagntica e os objetos da superfcie
terrestre. O sol a principal fonte de energia eletromagntica disponvel para o sensoriamento
remoto da superfcie terrestre. Essa energia emitida pelo sol, incidente (I) sobre a superfcie
terrestre, parte absorvida (A), parte transmitida (T) e parte refletida (R) pelo objeto ou alvo
(Figura 18). Alm disso, antes dela atingir o objeto, parte dessa energia dispersa ou absorvida
por partculas e gases da atmosfera. O sensor, ento, captura a energia refletida e emitida
reflectncia por estes objetos. As formas de interao entre a radiao e os componentes da
superfcie terrestre variam ao longo do espectro eletromagntico (Figura 19). A resposta de um
sensor depende no s da quantidade de luz, como tambm da freqncia da luz. comum,
portanto, descrever a caracterstica de um sensor atravs de uma curva de resposta espectral que
fornece a intensidade da resposta para cada freqncia ou comprimento de onda. O espectro
eletromagntico dividido em faixas denominadas regies ou bandas espectrais, desde os raios
gama at as ondas de rdio (Figura 19).
Figura 18. As trs formas de interao entre a energia eletromagntica e o alvo (CCRS, 1998).
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Figura 19. Faixas do espectro eletromagntico dos raios gama at as ondas de rdio, passando pela faixa do visvel entre 0,4 e 0,7mm (Violeta: 0,4-0,446mm; Azul: 0,446-0,500mm; Verde: 0,500-0,578mm; Amarelo: 0,578-0,592mm; Laranja: 0,592-0,620mm e Vermelho: 0,620-0,7mm) e pela faixa do infravermelho entre 0,7 e 3mm (MSSL, 2000).
O sistema de aquisio de dados pode ser digital, sendo composto por elementos de cena
discretos, chamados pixels, ou contnuos, chamados vetores. A imagem constituda por vetores
chamada imagem vetorial. A imagem produzida por pixels imagem matricial ou raster pode
ser representada por uma matriz onde o cruzamento das linhas e das colunas definem as
coordenadas espaciais de cada pixel (Figura 20). No sensoriamento remoto, quando a energia
eletromagntica proveniente do alvo chega ao sensor, ela transformada em sinal. Esse sinal
dividido em nveis discretos de intensidade (conhecidos como DN, digital numbers, ou BV,
brightness values, ou ainda, NC, nveis de cinza) traduzindo a resoluo radiomtrica do sensor.
Dessa forma, cada pixel receber um valor de nvel de cinza (Figura 21).
Raios Gama
Raios-X
Ultravioleta
Visvel
Infravermelho
Micro-ondas
Ondas de Rdio
Comprimento de onda (em metros)
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Figura 20. Representao de um mapa base nos formatos vetorial e matricial. Adaptado de TURNER et al. (2001).
Figura 21. Representao matricial em uma imagem de satlite, onde cada pixel possui um valor de nvel de cinza (CCSR, 1998).
MAPA BASE
VETOR MATRIZ
Campo
Floresta Lago
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Resoluo, em um sentido geral, refere-se habilidade do sensor registrar e exibir
detalhes finos (CAMPBELL, 1996). A resoluo radiomtrica o nmero de nveis discretos de
intensidade de energia eletromagntica que o sensor capaz de capturar. Quanto maior o nmero
de nveis de intensidade, ou nveis de cinza, maior e mais fina ser a resoluo radiomtrica
(Figura 22). Outros trs tipos de resoluo so utilizados no sensoriamento remoto: a resoluo
espectral, a espacial e a temporal. A resoluo espectral o nmero de intervalos de
comprimentos de onda (faixas ou bandas) definidos pelo sensor. Quanto mais estreitos so os
intervalos de comprimento de onda e maior for o nmero de bandas, mais fina e maior ser a
resoluo espectral (Figura 23). A resoluo espacial a capacidade de identificar objetos na
superfcie abrangida pelo pixel. Quanto menor a rea coberta pelo pixel, maior ser a resoluo
espacial (Figura 24). A resoluo temporal dada pela freqncia de aquisio de dados pelo
sensor. Quanto maior a freqncia, maior ser a resoluo temporal (Figura 25).
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Figura 22. Resoluo radiomtrica usando como exemplo uma imagem do Maracan (RJ) tomada pelo satlite IKONOS: A) menor resoluo (2 bits ou 4 nveis de cinza), B) maior resoluo (11 bits ou 2048 nveis de cinza), C) detalhe da imagem com menor resoluo, D) detalhe da imagem com maior resoluo (Fonte: SPACEIMAGING, 2002).
A B
C D
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Figura 23. Resoluo espectral comparando o filme preto e branco com menor resoluo e o filme colorido com maior resoluo espectral (modificado de CCRS, 1998).
Imagem CBERS/WFI 09/04/2000
Resoluo 260m
Imagem Landsat 7 ETM+ 05/08/1999
Resoluo 30m
Imagem IKONOS 20/08/2000
Resoluo 4m Figura 24. Resoluo espacial comparando imagens de menor (CBERS/WFI) a maior resoluo (IKONOS). Fonte: INTERSAT (2002).
Filme Preto e Branco Azul+Verde+Vermelho
0,4mm 0,7mm
Filme Colorido Azul Verde Vermelho
0,4mm 0,5 0,6 0,7mm
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Figura 25. A resoluo temporal calculada pelo tempo que o satlite leva para completar o ciclo orbital (CCRS, 1998).
Sistemas sensores e sistemas orbitais
Existem diversos sistemas de aquisio de dados, tais como cmaras fotogrficas
aerotransportadas, satlites, sistemas de radar, sonares de microondas, etc. Os sistemas podem
ser ativos, independendo da energia emitida pelo sol, como o caso dos sistemas de microondas
que registram a diferena de freqncia entre o sinal emitido por eles e o sinal recebido da
superfcie (p.ex. radares); ou passivos, como o caso das cmaras fotogrficas que registram a
reflectncia de uma superfcie produzida pela emisso da energia eletromagntica oriunda do sol
(CMARA et al., 1996).
Os radares transmitem os sinais de microondas e recebem sua reflexo como base para
formar imagens da superfcie terrestre (Figura 26). Os sinais de radar so capazes de penetrar
alm da cobertura vegetal e da superfcie do solo. A rugosidade e a geometria superficiais so os
parmetros mais importantes para analisar imagens de radar sendo estas utilizadas
principalmente para anlises geomorfolgicas (FRANCISCO, 1999). Usando como exemplo
uma imagem de radar da regio Amaznica prxima aos Andes pode-se destacar elementos do
relevo e da drenagem da rea (Figura 27).
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Figura 26. Resultados da imagem de radar para diferentes superfcies no terreno (modificado de CCRS, 1998).
Figura 27. Imagem de radar JERS1-SAR de uma regio da Amaznia Andina (NASA, 2001b).
Superfcie
Superfcie Lisa
Floresta Plantao Montanhas Superfcie Rugosa
Cidade
Imagem de Radar
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Sensores passivos detectam a radiao solar refletida ou a radiao emitida pelo objeto da
superfcie terrestre, dependendo assim, de uma fonte de radiao externa. Esses sensores podem
ser fotogrficos ou de varredura (scanning systems). Os sensores fotogrficos so as cmaras
fotogrficas cuja operao consiste em focalizar e capturar instantaneamente (framing) a energia
proveniente da superfcie sobre um filme foto-sensvel (Figura 28A). Esses sensores utilizam,
principalmente, as faixa do visvel, podendo captar emisses da faixa do ultravioleta prximo a
do infravermelho distante (LILLESAND & KIEFER, 1994; MOREIRA, 2001; SPRING, 2002).
J os sensores imageadores (ou de varredura eletro-ptica) transmitem seus dados distncia e
as imagens produzidas so formadas pela aquisio seqencial dos pixels (Figura 28B). Alm
disso esses sensores utilizam uma faixa maior do espectro eletromagntico, tendo uma maior
resoluo espectral. Comparando-se as vantagens e desvantagens das fotografias areas sobre as
imagens produzidas por sensores de varredura pode-se dizer que apesar de apresentar condies
mais fceis de operao, devido as suas caractersticas geomtricas bem definidas, e baixos
custos para escalas cartogrficas maiores, as fotografias areas limitam-se as horas de sobrevo e
devido a fenmenos atmosfricos no permitem frequentemente observar o solo a grandes
altitudes (SPRING, 2002).
A)
Figura 28. Esquema apresentando o funcionamento de sensores passivos fotogrfico (A) e de varredura (B) (modificado de NASA, 2001a).
Satlite
Sensor
Varredura
Cena
B)
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As fotografias areas e alguns sensores de varredura permitem a estereoscopia. Durante o
aerolevantamento, sucessivas fotografias so tomadas de forma que tenha sobreposio de 50 a
60% entre elas (Figura 29). Essa sobreposio permite que duas fotos subseqentes
(estereopares) forneam duas perspectivas diferentes de uma rea. Quando essas imagens so
visualizadas atravs de um estereoscpio, cada olho observa um ponto a partir do qual aquela
imagem do estereopar foi tomada no vo (Figura 30). O resultado a percepo da imagem em
trs dimenses (LILLESAND & KIEFER, 1994). Fotografias areas podem servir de base para
mapeamentos e para localizao de reas de estudo (Figura 31).
Figura 29. Esquema de plano de vo mostrando as sobreposies entre as fotografias, que possibilitam a estereoscopia (ROBINSON et al., 1995).
60% de sobreposio
Linha de vo
Sobreposio lateral de 30%
de vo
Sobreposio lateral
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Figura 30. Tipos de estereoscpios: A) estereoscpio de bolso (Abrams CB-1 Pocket Stereoscope), B) esterescpio de espelho (TOPCON Mirror Stereoscope, C) microscpio 3D (SRM20 Stereo Dissecting Microscope).
R Figura 31. Fotografia area (1:20.000, feita em Janeiro de 1996) do Garrafo (G=Guapimirim, R=Rio Soberbo, P=Posto de gasolina Garrafo, C=Grade C, S=Buraco da Sunta/Alan, B=Grade B, L=Laboratrio/Alojamento, A=Grade A, I=Rio Iconha, T=Terespolis, X=Paraso das Plantas).
A B C
FOCUS SCIENTIFIC, 2002BEN MEADOWS, 2002 BEN MEADOWS, 2002
Centro de Informaes e Dados do Rio de Janeiro (CIDE), Palcio Guanabara, Prdio Anexo
I
X A
T
B S
C
L
P
G
R
-
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Sensores bordo de satlites permitem a realizao de medidas consistentes
multitemporais relativas a grandes reas, durante perodos de tempo que chegam a dcadas.
Muitos sensores so transportados em satlites em rbitas prximas dos plos e sincronizadas
com o sol, para cruzar sempre o Equador na mesma hora solar atingindo uma cobertura global e
uma geometria de iluminao consistentes. Este o caso dos satlites das sries Landsat e SPOT
e do NOAA/AVHRR. O intervalo de repetio varia entre esses satlites dependendo de sua
altitude e velocidade. Outros sensores so transportados em satlites orbitais geoestacionrios a
fim de proverem uma grande freqncia de cobertura de uma mesma regio. Este o caso dos
satlites meteorolgicos da srie GOES (CMARA et al., 1996).
Dentre os principais satlites em operao atualmente destacam-se os satlites
meteorolgicos GOES Geostationary operational environmental satellite, operado pelo
National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA, EUA) e METEOSAT
Meteorological Satellite, operado pela European Space Agency (ESA) ; os satlites de
aplicao hbrida como o caso do NOAA (EUA); e os satlites de recursos naturais como a
srie Landsat operado pela NASA, sendo as imagens comercializadas pela United States
Geological Survey (USGS, EUA) , a srie SPOT Systeme Probatoire d Observation de la
Terre, operado pela empresa privada SPOT Image (Frana) , o CBERS (Chinese Brazilian
Earth Resources Satellite, Brasil e China), o IRS (Indian Remote Sensing, desenvolvido pela
Indian Space Research Organization, ndia), o JERS (Japanese Earth Resources Satellite,
Japo), o ERS (European Remote Sensing Satellite, administrado pela European Space Agency,
Unio Europia), o RADARSAT (lanado pela Agncia Espacial Canadense e operado pela
empresa privada RADARSAT International Inc.), o IKONOS (lanado pelos EUA) (ROCHA,
2000) e o QuickBird (lanado e operado pela empresa norte-americana Digital Globe)
(DIGITAL GLOBE, 2002). A Tabela 6 apresenta as caractersticas dos principais satlites em
operao atualmente.
-
Tabela 6. Caractersticas dos principais sistemas orbitais (baseado em CRSTA, 1997; ROCHA, 2000; INTERSAT, 2002).
Resoluo Satlite (Origem) Altitude Sensor
Espectral (mm) Espacial Radiomtrica Temporal Largura da faixa Site (WWW)
NOAA 15 (EUA) 870km AVHRR
0,58-0,68 0,78-1,10 3,55-3,93
10,30-11,30 11,50-12,50
1,1km 10 bits
1024 NC 6 horas 2.700km http://www.noaa.gov/
GOES 11 (EUA)
35.000km VAIN
0,65 3,90 6,70
11,00 12,00
1km 13,8km
8 bits 256 NC
15 minutos At 1/3 da superfcie terrestre
http://www.noaa.gov/
0,45-0,52 0,53-0,61 0,63-0,69 0,75-0,90 1,55-1,75
30m
10,4-12,5 60m
ETM+
2,09-2,35 30m
LANDSAT 7 (EUA)
705km
PAN 0,52-0,90 15m
8 bits 256 NC
16 dias 185 km http://geo.arc.nasa.gov/sge/landsat/lands
at.html
39
-
Cartografia aplicada biogeografia - Simone R. Freitas - 2004
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Tabela 6. Caractersticas dos principais sistemas orbitais (baseado em CRSTA, 1997; ROCHA, 2000; INTERSAT, 2002) (continuao 1).
Resoluo Satlite (Origem) Altitude Sensor
Espectral (mm) Espacial Radiomtrica Temporal Largura da
faixa Site (WWW)
0,50-0,59 20m
0,61-0,68 10 e 20m
0,79-0,89 HRV-IR
1,58-1,75 20m
10 bits 1024 NC
PAN 0,51-0,73 10m 6 bits 64 NC
60km
VEGETATION 0,61-0,68 0,78-0,89 1,58-1,75
1,16km 2.250km
SPOT 4 (Frana)
832km
HRV-IR 0,43-0,47 (oceanografia)
20m
10 bits 1024 NC
26 dias ou at 2 dias
60km
http://www.spot.com/
CCD
0,45-0,52
0,52-0,59
0,63-0,69
0,77-0,89
PAN 0,51-0,73
20m 26 dias ou at
3 dias
1,55-1,75
2,08-2,35
0,50-1,01
80m IR-MSS
10,4-12,5 160m
26 dias
120km
CBERS 1 (Brasil e China)
778km
WFI 0,63-0,69
0,76-0,90 260m
8 bits 256 NC
3 dias 900km
http://www.cbers.inpe.br/
-
Cartografia aplicada biogeografia - Simone R. Freitas - 2004
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Tabela 6. Caractersticas dos principais sistemas orbitais (baseado em CRSTA, 1997; ROCHA, 2000; INTERSAT, 2002) (continuao 2). Resoluo
Satlite (Origem) Altitude Sensor Espectral Espacial Radiomtrica Temporal
Largura da faixa Site (WWW)
MSS
0,45-0,52mm
0,52-0,60mm 0,63-0,69mm 0,76-0,90mm
4m 1,5 dias
IKONOS II (EUA)
680km
PAN 0,45-0,90mm 1m
11 bits
2048 NC
3 dias
13km http://www.spaceima
ging.com/
Multispectral
0,45-0,52mm 0,52-0,60mm 0,63-0,69mm
0,76-0,90mm
2,44 m QUICKBIRD II (EUA)
450km
PAN 0,45-0,90mm 0,61m
11 bits
2048 NC 1 a 3,5 dias 16,5km
http://www.digitalglobe.com/
JERS-1 (Japo) - radar
568km SAR
(Polarizao HH) Banda L (23,5cm) 18m
8 bits
256 NC 44 dias 75km
http://www.nasda.go.jp/projects/sat/jers1/in
dex_e.html
-
Devido a suas caractersticas e aplicaes especficas cada grupo de satlites possui
sensores que permitem a extrao de diferentes informaes. Em geral, cada sensor cobre
um determinado nmero de faixas ou bandas espectrais que devido ao intervalo espectral
representado por elas tero aplicaes distintas (Figura 32). As aplicaes de cada banda
esto relacionadas ao comportamento espectral dos alvos naquele intervalo espectral. No
Brasil, os sistemas mais utilizados so Landsat e NOAA para estudos ambientais e GOES
para estudos climticos e metereolgicos.
Figura 32. Imagens adquiridas pelas sete bandas do Landsat-TM mostrando as diferenas na distino dos alvos e em suas potenciais aplicaes (modificado de NASA, 2001a).
Comportamento Espectral de Alvos
Uma premissa fundamental em sensoriamento remoto que se pode identificar
objetos localizados na superfcie terrestre estudando a radiao refletida e/ou emitida por
estes objetos. Atravs dos sensores, a reflectncia dos objetos pode ser quantificada e
representada atravs de faixas de comprimento de onda. O conjunto de tais observaes
constitui o padro de resposta espectral do objeto, ou assinatura espectral do alvo (Figura
33). O conhecimento detalhado do padro de resposta espectral de determinado alvo
permite a identificao deste, possibilitando, por exemplo, separar tipos de plantaes, de
florestas ou de solos.
42
Visvel Azul
Visvel Verde
Visvel Vermelho
Infra-vermelho Prximo
Infravermelho Mdio
Infravermelho Termal
Miami, Flrida - 15 de Maro de 1988
-
Cartografia aplicada biogeografia - Simone R. Freitas - 2004
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Figura 33. Assinaturas espectrais de diferentes alvos: gua, neve, nuvem, asfalto, areia, vegetao e solo. Abaixo, as faixas espectrais correspondentes do sensor TM do Landsat so mostradas (modificado de NOVO, 1992).
Interpretao de Imagens
A diferena entre o comportamento espectral de objetos distintos possibilita
distingir entre e identificar as composies dos diferentes alvos na imagem (CRSTA,
1992). Com o processamento digital das imagens de sensoriamento remoto possvel obter
como resultado um mapa temtico da rea imageada. O processamento consiste na
execuo das seguintes etapas: georreferenciamento, realce (brilho, contraste e saturao),
composio colorida e classificao (CRSTA, 1992). A classificao a associao dos
6 IVT 7
IVM 5
IVM 4
IVP 3 V
2V
1V
Bandas Landsat TM
-
Cartografia aplicada biogeografia - Simone R. Freitas - 2004
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pixels da imagem a um "rtulo" descrevendo um objeto real (vegetao, solo, gua, etc.).
Essa "rotulao" possibilita a confeco de mapas temticos partir da imagem digital.
Pode-se dizer, ento, que uma imagem de sensoriamento remoto classificada uma forma
de mapa digital temtico (CRSTA, 1992). A produo de cartas-imagem e mapas
temticos partir de imagens provenientes de sensores remotos , atualmente, um trabalho
usual (Figura 34).
Figura 34. Carta-imagem e Mapa Temtico do Entorno do Parque Nacional de Jurubatiba (RJ).
-
Cartografia aplicada biogeografia - Simone R. Freitas - 2004
45
O uso do GPS na biogeografia
O Sistema de Posicionamento Global (GPS) um sistema cada vez mais utilizado
na biologia para coletar pontos de ocorrncia de espcies (localidades) ou posicionar na
superfcie terrestre as reas de estudo. O NAVSTAR-GPS um sistema de posicionamento
contnuo e determinao de velocidade, baseado em satlites e operado pelo Departamento
de Defesa dos Estados Unidos. O sistema define a posio de um ponto sobre a superfcie
terrestre a partir de satlites com rbitas conhecidas (Figura 35) (RIPSA, 2000).
Atualmente, o sistema norte-americano (NAVSTAR-GPS) monopoliza o Sistema de
Posicionamento Global, no entanto a Unio Europia vem desenvolvendo um projeto para
lanar no mercado, em 2008, um sistema de localizao global mais avanado do que o
atual, chamado GALILEO (ESA/EC, 2003a). Existe um sistema similar ao GPS que foi
criado pela antiga Unio Sovitica, chamado GLONASS, que ainda se encontra em uso,
mas devido a falta de manuteno e investimentos, est obsoleto (FONTANA, 2002).
Figura 35. Posio dos satlites GPS na rbita terrestre (GARMIN, 2000).
-
Cartografia aplicada biogeografia - Simone R. Freitas - 2004
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O sistema funciona da seguinte forma: os satlites na constelao so ajustados com
um relgio atmico que mede o tempo muito acuradamente. Esses satlites emitem sinais
personalizados indicando o tempo exato em que o sinal deixa o satlite e a posio
(efemrides) deste. Ento, o receptor no solo, que um aparelho GPS de mo ou que pode
estar incorporado em um telefone celular, possui em sua memria os detalhes precisos das
rbitas de todos os satlites da constelao. Dessa forma, lendo o sinal captado, o aparelho
GPS pode reconhecer cada satlite em particular e determinar o tempo que o sinal levou
para chegar, calculando assim, a distncia dele em relao ao satlite. Quando o receptor
no solo capta os sinais de pelo menos quatro satlites simultaneamente, ele pode calcular
sua posio exata atravs da interseo entre os sinais (RIPSA, 2000; FONTANA, 2002;
ESA/EC, 2003b).
O sistema composto de trs segmentos bsicos (Figura 36) (GARMIN, 2000;
RIPSA, 2000; FONTANA, 2002):
Segmento Espacial: Sistema NAVSTAR-GPS (Navigation Satellite Timing and
Ranging) que consiste em uma constelao de 24 satlites (8 satlites em cada um dos
trs planos orbitais) posicionados 20.000km de altitude em rbita circular no perodo
de 12 horas, usando o elipside global WGS-84. Para permitir que de qualquer lugar da
superfcie da Terra, em qualquer hora do dia, seja possvel determinar a posio de um
ponto foi estabelecido um esquema orbital, de tal forma que sempre exista no mnimo
seis satlites eletronicamente visveis.
Segmento de Controle: estaes de controle localizadas nos Estados Unidos e que
monitoram e determinam a rbita de todos os satlites GPS, fazendo as correes
orbitais e determinando erros nos relgios atmicos a bordo dos satlites.
Segmento Receptor ou Usurio: receptores (aparelhos de GPS) e antenas que captam
os sinais transmitidos pelos satlites e calculam a sua posio precisa e a sua
velocidade.
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Cartografia aplicada biogeografia - Simone R. Freitas - 2004
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Figura 36. Segmentos do Sistema de Posicionamento Global (GARMIN, 2000).
Cada satlite GPS transmite em duas bandas de freqncias: Civil (L1) na
freqncia de 1575,42MHz e Militar (L2) na freqncia de 1227,60MHz. Na banda L2, o
erro mdio de aproximadamente 18 metros, enquanto que na L1, ser de 30 a 300 metros
(com SA, que a Disponibilidade Seletiva inserida pelo Departamento de Defesa
Americano na banda civil como um meio de controle de preciso) (FONTANA, 2002).
Desde maio de 2000, a SA (Selective Availability) foi interrompida tendo-se conseguido
atingir uma preciso na determinao das coordenadas de um ponto, de cerca de 10m
(GARMIN, 2000).
Os receptores de GPS civis possuem potencialmente erros de posicionamento
resultantes do acmulo de erros causados pelas seguintes fontes (GARMIN, 2000; RIPSA,
2000; FONTANA, 2002):
Sombreamento/Geometria do satlite: se refere posio relativa dos
satlites em qualquer dado tempo. A geometria ideal do satlite ocorre
quando os satlites esto localizados em um ngulo de aproximadamente 45o
em relao ao receptor. A geometria pobre ocorre quando os satlites esto
SEGMENTO ESPACIAL
SEGMENTO DE CONTROLE SEGMENTO USURIO
S1 S2
S3
S4
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Cartografia aplicada biogeografia - Simone R. Freitas - 2004
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posicionados em linha ou em um agrupamento estreito (Figura 37). Todos os
aparelhos GPS possuem uma pgina que exibe a erro causado pela geometria
dos satlites, chamado de GDOP (Geometric Dilution of Precision) ou DOP
(mdia dos erros GDOP, VDOP (vertical) e HDOP (horizontal). Assim,
quanto mais prximo ao nmero 1 (escala de 1 a 10), melhor a configurao
dos satlites para realizar o posicionamento (BERNARDI & LANDIM, 2002;
FONTANA, 2002). Segundo FONTANA (2002), o DOP de 2 a 4 significa
uma boa qualidade e geometria dos satlites. Em alguns aparelhos GPS, esse
erro exibido em metros (ou ps), apenas calculando o erro causado pela
geometria dos satlites.
Meio de Propagao: os clculos assumem que o sinal de rdio viaja a uma
velocidade constante - a velocidade da luz. No entanto, a velocidade da luz s
constante no vcuo; quando o sinal de rdio entra na ionosfera e na
toposfera diminui de velocidade, o que ocasiona erros de clculo de
posicionamento. Os aparelhos de GPS usam um modelo que calcula o atraso
mdio, mas no o atraso exato do sinal.
Qualidade dos sinais: para que o aparelho GPS trabalhe melhor com as
informaes emitidas pelos satlites, essas devem chegar com uma certa
clareza. Normalmente os receptores apresentam uma pgina para demonstrar
a qualidade do sinal, na forma de barras grficas e nmeros contendo o
nmero do satlite, sua posio em relao ao norte (azimute) e o ngulo de
inclinao em relao ao horizonte.
GEOMETRIA IDEAL GEOMETRIA POBRE
Figura 37. Geometria dos satlites (modificado de CRUZ et al., 2001).
-
Cartografia aplicada biogeografia - Simone R. Freitas - 2004
49
Mltiplas interferncias: ocorre quando o sinal do GPS refletido por
outros objetos na superfcie terrestre, tais como edifcios, grandes superfcies
rochosas ou vegetao densa, ou por interferncias eletrnicas antes alcanar
o receptor GPS. Isso aumenta o tempo de viagem do sinal, causando erros
(Figura 38). Alm da reflexo pelos obstculos no solo, esses obstculos
podem bloquear a recepo de sinais, causando erros no posicionamento ou
at nenhuma leitura de posicionamento, prejudicando, assim, a qualidade do
sinal (Figura 38). A viso mais clara possvel fornecer a melhor recepo,
assim aparelhos de GPS no funcionam corretamente em locais fechados,
embaixo d'gua ou no subsolo.
Figura 38. Mltiplas interferncias sendo fonte de erros de posicionamento no sistema GPS
(GARMIN, 2000).
Outros tipos de erro que devem ser considerados:
a) Problemas nos relgios;
b) Mau posicionamento da antena: que deve ser posicionada para se obter o ngulo de viso mximo;
c) Danos nas antenas;
d) Panes no processador interno do receptor;
e) Problemas de alimentao de energia.
Mltiplas interferncias Sinais
bloqueados
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Cartografia aplicada biogeografia - Simone R. Freitas - 2004
50
Entretanto, a acurcia pode ser aumentada pela combinao de um receptor GPS
com um receptor GPS Diferencial (ou DGPS), o qual pode operar a partir de vrias fontes
possveis para ajudar a reduzir alguns das fontes de erro descritas acima. O GPS
Diferencial o nome dado ao mtodo pelo qual se determina entre a posio informada
pelo aparelho e a verdadeira posio geogrfica, existindo dois tipos: o DGPS em Tempo
Real (Real Time DGPS) e o DGPS de ps-processamento (Invert DGPS) (FONTANA,
2002).
O receptor GPS Diferencial baseia-se na observao simultnea de 2 estaes, onde
as coordenadas do ponto so determinadas em relao a um ponto fixo (coordenadas
precisamente conhecidas), chamado estao de referncia (Figura 39) (GARMIN, 2000). O
processador analisa a posio informada pelo GPS e calcula a relao de erros gerada pelos
satlites (ponto de posio GPS), sendo o GPS diferencial propriamente dito, a diferena
entre os valores obtidos pelas estaes (FONTANA, 2002). A acurcia de um DPGS tpico
de 1 a 5m, podendo atingir at 30mm nos modelos mais sofisticados (GARMIN, 2000;
FONTANA, 2002).
Figura 39. Funcionamento do GPS Diferencial (GARMIN, 2000).
SINAL GPS
SINAL DGPS (CORREO)
SINAL GPS
ESTAO DO
RECEPTOR GPS E TRANSMISSOR
DGPS GPS E RECEPTORES DGPS BORDO DO NAVIO
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Cartografia aplicada biogeografia - Simone R. Freitas - 2004
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Dependendo da aplicao, os receptores GPS podem ser classificados em (CRUZ et
al., 2001):
Navegao: Equipamento porttil que armazena somente as coordenadas dos pontos.
Diferenciam-se na capacidade de memria, no nmero de canais de recepo do sinal,
possibilidade de visualizao de mapas, tela com zoom ou colorida. As marcas mais
conhecidas so Garmin e Magellan. O preo varia entre $100 e $600;
Topogrfico/Geodsico (L1): efetua observao do cdigo e da portadora.
Necessita de software para ps-processamento dos dados. Custam cerca de $20.000 o
par. No incio de 2001 foi lanado o 1o equipamento brasileiro - GTR-1 - com o preo
de R$20.000 o par.
Geodsico (L1/L2): idem ao anterior com a possibilidade de observar a frequncia
L2 (militar). Custam cerca de $40.000.
Para estudos biogeogrficos, o uso de receptores GPS se faz necessrio para marcar
coordenadas de localidades de ocorrncia da espcie estudada ou da rea de estudo onde o
levantamento faunstico ou florstico foi realizado. Devido a escala de estudo ser pequena
(1:100.000 ou menores), geralmente no necessrio o uso de GPS diferencial
(topogrfico ou geodsico). Erros de posicionamento na ordem de 15m (com a SA
desligada) no campo so desprezveis, j que so menores do que o erro de posicionamento
associado ao erro grfico, encontrado nessas escalas, de no mnimo 20m. Quando a SA
est ligada, os erros podem chegar a 250m, sendo a escala de estudo abaixo de 1:1.250.000
mais indicada (o que corresponderia a um mapa englobando grande parte do Brasil ou uma
rea ainda maior). Assim, o uso de aparelhos GPS de navegao so adequados para
estudos biogeogrficos (Tabela 7). Vale ressaltar que o que torna um aparelho GPS melhor
que outro a preciso dos receptores e a capacidade que os mesmos possuem de captar os
sinais transmitidos pelos satlites, alm da relao custo/objetivo de uso (FONTANA,
2002).
http://www.techgeo.com.br/
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Cartografia aplicada biogeografia - Simone R. Freitas - 2004
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Tabela 7. Alguns modelos de GPS e suas caractersticas.
Modelo GPS II GPS III GPS V eTrex eTrex Venture eTrex Vista
Receptor MultiTrac8 12 canais 12 canais 12 canais 12 canais 12 canais
No de pontos 250 500
500 (com 15 caracteres para o nome e mais 50
para comentrios) 500 500 500
Memria - - 19Mb - 1Mb 24Mb
Base de dados ou mapa
- Amricas ou Internacional
Sistema virio das Amricas ou Atlntico -
Cidades do Mundo
Sistema virio das Amricas, Atlntico ou Pacfico, e
pontos marinhos
Durao da bateria 20h 36h 25h 22h (2AA) 20h (2AA) 12h (2AA)
Tipo de exibio
Cristal lquido (azul-verde)
Cristal lquido (4 nveis de
cinza)
Cristal lquido (4 nveis de cinza)
Cristal lquido (4 nveis de
cinza)
Cristal lquido (4 nveis de
cinza)
Cristal lquido (4 nveis de
cinza)
Clculo de rea No No No No Sim Sim
Pixels (H x W) 100 x 64 160 x 100 256 x 160 128 x 64 288 x 160 288 x 160
Sistema prova d'gua
Submerso a 1m por 30min.
Submerso a 1m por 30min.
Submerso a 1m por 30min.
Submerso a 1m por 30min.
Submerso a 1m por 30min.
Submerso a 1m por 30min.
cones para pontos
- Sim Sim Sim Sim Sim
Preo (dlares)
Fora do mercado
Fora do mercado
$536 $145 $194 $375
Fonte: GARMIN International (www.garmin.com).
Para configurar um aparelho GPS necessrio o conhecimento de alguns dados
cartogrficos como datum, sistema de coordenadas e fuso horrio (time zone). Para que o
receptor GPS localize a constelao de satlites (efemrides) e calcule corretamente a
posio do ponto, necessrio inform-lo em que fuso horrio (Tabela 8) o usurio est.
Uma maneira simples de determinar seu fuso horrio saber quantas horas est atrasado ou
adiantado em relao ao UTC, ou Tempo Universal Coordenado (tambm denominado
hora Greenwich ou zulu). Em 1986, o UTC substituiu a Hora Mdia de Greenwich
(GMT), sendo considerado o Padro Mundial de Tempo, e se baseia-se em medies
atmicas em vez da rotao da Terra. Por exemplo, o horrio de Braslia est 3 horas atrs
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Cartografia aplicada biogeografia - Simone R. Freitas - 2004
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do UTC; ento, a diferena ser 3. Subtraia uma hora para cada fuso horrio medida que
viaja para oeste (GARMIN, 2000).
Tabela 8. Fusos horrios UTC aproximados para vrias zonas delimitadas em longitudes. Se voc estiver no perodo de horrio de vero, some uma hora diferena horria do fuso (GARMIN, 2000).
Zona Longitudinal Diferena Horria Zona Longitudinal Diferena Horria
180,0 W a 172,5 W -12 007,5 E a 022,5 E +1 172,5 W a 157,5 W -11 022,5 E a 037,5 E +2 157,5 W a 142.5 W -10 037,5 E a 052,5 E +3 142,5 W a 127,5 W -9 052,5 E a 067,5 E +4 127,5 W a 112,5 W -8 067,5 E a 082,5 E +5 112,5 W a 097,5 W -7 082,5 E a 097,5 E +6 097,5 W a 082,5 W -6 097,5 E a 112,5 E +7 082,5 W a 067,5 W -5 112,5 E a 127,5 E +8 067,5 W a 052,5 W -4 127,5 E a 142,5 E +9 052,5 W a 037,5 W -3 142.5 E a 157,5 E +10 037,5 W a 022,5 W -2 157,5 E a 172,5 E +11 022,5 W a 007,5 W -1 172,5 E a 180,0 E +12 007,5 W a 007,5 E 0
Usar o GPS juntamente com um mapa amplia o poder de ambos durante a
navegao. Para isso preciso selecionar o formato de apresentao das posies (sistema
de coordenadas), datum, unidades e norte de referncia que combinem com o mapa
(GARMIN, 2000). O sistema de coordenadas mais usado latitude e longitude em graus e
minutos decimais (hdddmm.mmmm), mas o GPS possui vrios outros como coordenadas
planas (UTM), e coordenadas geogrficas no formato graus, minutos e segundos decimais
(hdddomm'ss.ssss''). O datum inicial da maioria dos aparelhos GPS o WGS 84 (World
Geodetic Survey de 1984). No entanto, caso o usurio pretenda plotar as coordenadas
coletadas pelo GPS em uma carta topogrfica, o mais adequado utilizar o datum da carta
(SAD-69 ou Crrego Alegre). A unidade de medida comumente utilizada para todas as
leituras de velocidade e distncia a mtrica. A maioria dos aparelhos GPS possibilitam
escolher outras unidades como milhas terrestres (statute) ou milhas nuticas (GARMIN,
2000).
As marcaes angulares do GPS correspondero s da agulha magntica se o GPS
estiver referenciado ao norte magntico (configurao inicial). Devido a erros introduzidos
pelo processo de planificar a superfcie terrestre em um mapa, nem todas as linhas de
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Cartografia aplicada biogeografia - Simone R. Freitas - 2004
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posio desenhadas no mapa apontam exatamente para o norte verdadeiro. Assim, o norte
indicado pelas linhas denominado Norte da Carta ou Norte da Quadrcula (Grid
North). Entretanto, a diferena normalmente to pequena que o norte da quadrcula pode
ser considerado igual ao norte verdadeiro para deslocamentos terrestres. FONTANA
(2002) sugere que use o norte verdadeiro (true) quando o usurio empregar unicamente a
carta topogrfica e o GPS, descartando o uso da bssola.
As escalas e projees dos mapas mais usados em biogeografia
e suas limitaes
Estudos em biogeografia geralmente usam mapas do Brasil, da Amrica do Sul ou
regionais (p. ex. parte da Amaznia Legal). Em geral, esses mapas esto em projeo
Policnica, coordenadas geogrficas e em escalas cartogrficas pequenas (menores de
1:50.000). Mapas usados para localizar a rea de estudo, em reas como ecologia, usam
escalas maiores (menores ou iguais a 1:50.000), geralmente com projeo UTM e
coordenadas planas. importante notar que a acurcia do posicionamento de determinada
localidade ou ocorrncia de uma espcie em um mapa depender da escala, e do erro
grfico intrnseco a esta escala.
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Cartografia aplicada biogeografia - Simone R. Freitas - 2004
55
As informaes que no podem deixar de entrar em um mapa
Os mapas produzidos para publicaes em biogeografia devem seguir as normas
cartogrficas para que os leitores possam avaliar a preciso dos dados mostrados nessa
representao cartogrfica. Alguns elementos cartogrficos so impressindveis para a
produo de um mapa (Figuras 40 e 41):
Ttulo (descreve o propsito da carta)
Norte geogrfico (que geralmente coincide com o norte da quadrcula)
Escala (grfica e/ou numrica)
Projeo e datum usados
Gratculas indicando as coordenadas
Legenda indicando os elementos do mapa
Localizao da rea em uma escala menor
Informaes sobre a base cartogrfica utilizada
Figura 40. Algumas informaes contidas na legenda de uma carta topogrfica.
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Cartografia aplicada biogeografia - Simone R. Freitas - 2004
Figura 41. Informaes que devem ser apresentados em um mapa.
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Cartografia aplicada biogeografia - Simone R. Freitas - 2004
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Como fazer os mapas de distribuio geogrfica
Existem duas formas de confeccionar um mapa: manual (cartografia analgica) e
atravs do computador (cartografia digital). Diferentemente da cartografia analgica, a
cartografia digital pode fornecer uma base de dados digital mais rapidamente atualizvel e
produzir mapas visualizados em diferentes meios, podendo ser interativos e animados
(PETERSON, 1995; ROBINSON et al., 1995). Existem diversos programas (softwares) de
automao de tarefas cartogrficas e visualizao de dados, denominados de CADs que
podem ser usados para gerar mapas como, por exemplo, AutoCAD, AutoCAD Map e
MapMaker (Tabela 9). Vale ressaltar que os CADs diferem dos SIGs (Sistemas de
Informaes Geogrficas), j que esses ltimos superam a simples manipulao de mapas
digitais atravs da explorao das relaes existentes entre seus dados grficos e
descritivos, permitindo a execuo de funes de anlise espacial, envolvendo
proximidade, adjacncia e conectividade, alm de anlises envolvendo compatibilizaes
de diversos mapas, oriundos de diversas fontes, escalas, sistemas de projeo, etc.
(BURROUGH & MCDONNELL, 1998; RIPSA, 2000). No entanto, alguns SIGs podem
ser sub-utilizados para gerar mapas como, por exemplo, ArcView, MapInfo, SPRING e
Idrisi (Tabela 9). Existem alguns programas que vem sendo usados, principalmente por
bilogos, para gerar mapas como, por exemplo, Fishmap, SURFER e DMAP (Tabela 9).
Alm dos programas de computador, necessrio obter uma base de dados
constituda por mapas e localidade georreferenciadas de ocorrncia de espcies. Os mapas,
como j vimos, podem ser adquiridos (IBGE, Exrcito, Prefeituras, etc.) ou confeccionados
(usando como base, p.ex., imagens de satlite). J as coordenadas das localidades pode ser
adquiridas atravs de GPS, no prprio local, ou atravs dos Gazetteer (livros que contm
mais de 6.000 localidades e suas coordenadas geogrficas). Alguns Gazetteer so: United
States Board on Geographic Names (USBGN) (Quadro 1), Ornithological Gazetteer
(Paynter & Traylor) (Quadro 2), e CALLE** (Quadro 3). A escala sugerida para os mapas
que usam as coordenadas dos Gazetteer de 1:1.000.000 ou menor, j que eles usam como
fonte a Carta do Brasil ao Milionsimo entre outras.
** http://www.calle.com/world/
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Tabela 9. Programas usados para gerar e/ou visualizar mapas digitais. Programas Utilidades Gratuito Site na Internet AutoCAD e AutoCAD Map Produo de desenhos tcnicos e mapas http://www.autodesk.com Fishmap Produo de mapas http://www.bcfisheries.gov.bc.ca/fishinv/fishmap.htm iMap (Macintosh) Produo de mapas http://www.kuleuven.ac.be/bio/sys/imap/ MapMaker Produo de mapas X http://www.mapmaker.com/ Natural Resources Database Produo de mapas X http://www.nrdb.co.uk/ Versamap Produo de mapas http://www.versamap.com/ GPS TrackMaker Produo de mapas com os waypoints do GPS X http://www.gpstm.com/port/ SURFER Produo de mapas em 3D http://www.goldensoftware.com/products/surfer/surfer.shtml DMAP Produo de mapas de distribuio http://www.dmap.co.uk/welcome.htm MapMate Produo de mapas de distribuio http://www.mapmate.co.uk/ DIVA-GIS Produo de mapas de distribuio e anlise X http://www.diva-gis.org/ ArcView Produo de mapas e anlise http://www.esri.com/software/arcgis/arcview/overview.html Christine GIS System Produo de mapas e anlise X http://www.christine-gis.com/ Floramap Produo de mapas e anlise http://www.floramap-ciat.org/ MapInfo Produo de mapas e anlise http://www.mapinfo.com/ MapViewer Produo de mapas e anlise http://www.goldensoftware.com/products/mapviewer/mapviewer.shtml
Idrisi Tratamento de imagens de satlite, anlises e produo de mapas
http://www.clarklabs.org/
SPRING Tratamento de imagens de satlite, anlises e produo de mapas
http://www.dpi.inpe.br/spring/
MapBrowser Visualizador de mapas X http://www.vdstech.com/mapbrowser.htm
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QUADRO 1
Exemplo de localidades contidas no USBGN Gazetteer, onde so apresentados o nome da localidade (ex. Serra do Cip), sua designao (p.ex. morro), suas coordenadas geogrficas (latitude 7o52'S, longitude 36o52'W), sua unidade administrativa (p.ex. ,
Estado da Paraba) e a referncia das coordenadas dessa localidade (p.ex. Carta do Brasil ao Milionsimo).
Nome da Localidade Designao Latitude Longitude Unidade Administrativa
Referncia da localidade
Cinco Ilhas ISLS 20 29 S 51 26 W 77000 01 Cip, Crrego do STM 17 16 S 44 19 W 77033 01 Cip, Rio see Cip, Riacho do
STMI 9 53 S 38 49 W 77041 00
Cip, Serra do HLL 7 52 S 36 52 W 77025 01 Cipoal PPL 1 43 S 55 26 W 77015 01
DESIGNAO: ISLS = ilhas; STM = rio; STMI = rio intermitente; HLL = morro; PPL = lugar povoado UNIDADE ADMINISTRATIVA: 77000 = Brasil (geral); 77033 = Estado de Minas Gerais; 77041 = Estado de So Paulo; 77025 = Estado da Paraba; 77015 = Estado do Par REFERNCIA DA LOCALIDADE: 01 = Carta do Brasil ao Milionsimo (IBGE); 00 = Outras referncias ou referncias cruzadas.
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QUADRO 2
Exemplo de localidades contidas no Ornithological Gazetteer, onde so apresentados o nome da localidade (ex. Serra do Cip, Estado de Minas Gerais),
suas coordenadas geogrficas (latitude 19o14'S, longitude 43o33'W) e as referncias bibliogrficas onde essa localidade foi citada.
CIP, SERRA (Ruschi, 1961:32); see Cip, Serra do.
CIP, SERRA DO; Minas Gerais 1914 / 4333 (Vanzolini, pers. comm.)
Alt ?; in eastern Minas Gerais, in southern Serra do Espinhao [ 1730/4330 (USBGN)
], NE of Belo Horizonte [ 1930/4345 (USBGN) ] ; not named on our maps; Berlioz, at
1,400m, 9 Aug.