Descomplique Datum e Projeção Cartográfica No Ambiente GIS
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Descomplique datum e projeção cartográfica no ambiente GIS
José Augusto Sapienza Ramos
20/03/2013
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o Download desta apresentação, dos dados e do
Quantum GIS: http://www.labgis.uerj.br/webinar/cartografia/downloads/dados.zip http://www.labgis.uerj.br/webinar/cartografia/downloads/apresentacao.pdf http://www.labgis.uerj.br/webinar/cartografia/downloads/QGIS_180.zip
o Acesso posterior a gravação do Webinar: http://www.youtube.com/user/SistemaLABGIS
Material para acesso posterior
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o Relação através do espaço geográfico;
o Cartografia representa o espaço geográfico;
o Geoprocessamento trata e analisa o espaço geográfico;
o Todo o dado geográfico possui por trás conceitos da Cartografia!
Cartografia e Geoprocessamento – qual a relação?
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Mas a falta de conhecimento em cartografia...
Cuidado, o mau uso desses elementos pode gerar
problemas no seu projeto!
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Seu projeto pode dar errado!
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Como representar o espaço geográfico?
Determinar a forma da Terra
(Geoide)
Constituir um modelo matemático
aplicável (datum)
Definir um sistema de coordenadas (ex. Lat/Long)
Projetar o modelo da Terra
num plano (ex. UTM) Opcionalmente
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o Não é uma tarefa fácil - inviável por medição direta;
o Utiliza-se duas informações: o O campo gravitacional da Terra; o O nível médio da água dos mares.
o Gera-se então a superfície equipotencial gravitacional
mais próxima ao nível médio de água dos mares – o geoide.
Como determinar a forma da Terra?
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Exemplo de geoide
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Diversas versões...
o Conhecimento do campo gravitacional limitado – instrumentos e tecnologia.
o Técnicas e instrumentos se apuram com a evolução da ciência;
o Com o passar do tempo, foram desenvolvidos diversos geoides para representar a forma da Terra;
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Como representar o espaço geográfico?
Determinar a forma da Terra
(Geoide)
Constituir um modelo matemático
aplicável (datum)
Definir um sistema de coordenadas (ex. Lat/Long)
Projetar o modelo da Terra
num plano (ex. UTM) Opcionalmente
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Modelo matemático aplicável da Terra - por que precisamos?
o Geoide é matematicamente intrincado - distância do uso prático;
o Gera-se então uma aproximação do geoide, uma forma elipsoidal;
o O elipsoide contém essencialmente dois parâmetros: o Raio equatorial; o Grau de achatamento dos polos;
Exemplo de elipsoide
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É uma superfície elipsoidal referenciada sobre a Terra – além do elipsoide, temos também a “amarração” entre o geoide e o elipsoide;
Datum Planimétrico
?
Elipsoide
Geoide
Elipsoide “amarrado” = datum planimétrico
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Datum Planimétrico
o Possui cinco parâmetros, dois para definir o elipsoide e três para definir a “amarração” (X, Y e Z) entre o elipsoide e o geoide;
o Utilizado como referência X,Y – não para Z.
Geoide Elipsoide
Altitude Elipsoidal (H) Altitude
Ortométrica (h) Superfície Terrestre
Ondulação geoidal (N)
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Datum Planimétrico – é uma aproximação
o Por se uma aproximação da superfície da Terra, comumente se criam versões que melhor representam determinadas partes da mesma;
Geoide
Datum p/ América do Sul
Datum p/ América do Norte América do Norte
América do Sul
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Datum Planimétrico – é uma aproximação
o Por serem aproximações muitas vezes elevadas, é
pertinente constituir um datum que melhor represente um país ou continente em detrimento ao resto da superfície da Terra;
o Há dois tipos de datum planimétricos: o Geocêntricos – passíveis de uso global, referência no centro de
massa da Terra; o Topocêntricos – uso local, referência na superfície da Terra.
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o Define a altura zero;
o Coincide com a superfície equipotencial que contém o nível médio dos mares;
o Só necessário em dados com altimetria associada;
Datum Altimétrico
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Datum Horizontal
Para X e Y Elipsoide + Referência ao
geoide
Datum Vertical
Para Z Nível 0 – nível do mar
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Outras características sobre data
o Os data contêm parâmetros medidos;
o Técnicas e instrumentos destas medições se apuram com o tempo;
o Possibilidade de diversos geoides como base de data;
o Pertinência de data para melhor representação local;
o Resultado: muitos data possíveis;
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Datum oficial nos países
o Países adotam data oficiais que melhor representam seu território;
o Comumente essa definição faz parte do Sistema de Referência Geodésico de um país;
o Como as inferências se aperfeiçoam, países podem mudar ou ajustar seus data oficiais com o passar do tempo;
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o Definido pelo IBGE;
o Já houve dois data planimétricos topocêntricos oficiais: o Córrego Alegre; o South American Datum 1969 – SAD69.
o Estamos em transição até 2014 para o novo Sistema de
Referência Geocêntrico para as Américas - SIRGAS 2000;
o O datum altimétrico oficial do Brasil é o Imbituba – SC;
Sistema de Referência Geodésico Brasileiro
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WGS 84 - World Geodetic System
o O datum planimétrico World Geodetic System 1984 -
WGS84 é comumente encontrado;
o Constituído para validade global – pode ser utilizado no mundo todo – datum geocêntrico;
o Ele é utilizado, por exemplo, no Global Positioning System – GPS e no Google Earth;
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WGS 84
Se o WGS tem validade global, por que o Brasil não o adota como oficial? Muitas pessoas dizem: “Já ouvi dizer que WGS 84 e SIRGAS 2000 são iguais”.
SIRGAS 2000
WGS 84 e SIRGAS 2000 são geocêntricos, método que permite a validade global. Entretanto, o SIRGAS 2000 foi constituído para representar mais precisamente a América do Sul - como uma roupa feita sob medida... Eles não são iguais, a diferença entre pontos na superfície utilizando esses dois data é na grandeza de poucas unidades de metro.
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Exemplo de diferenças – WGS 84 e SAD 69
o As diferenças entre data na superfície da Terra não são
constantes, depende da posição.
Y (WGS84)
X (WGS84)
Z (WGS84)
SAD-69 >> WGS-84 (IBGE): TX= -66,87 m TY= 4,37 m TZ= -38,52 m
X (SAD69)
Z (SAD69)
Y (SAD69)
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o Todas as geoinformações estão representadas sobre um datum planimétrico e, quando houver informações de altitude (Z), um datum altimétrico;
o Geoinformações em data planimétricos diferentes não podem ser trabalhadas geograficamente juntas;
o É preciso então padronizar o datum;
o Para isto, o correto é utilizar a metodologia indicada pelo IBGE: http://www6.ufrgs.br/engcart/Teste/refer_exp.html
Alteração entre data das geoinformações
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Como representar o espaço geográfico?
Determinar a forma da Terra
(Geoide)
Constituir um modelo matemático
aplicável (datum)
Definir um sistema de coordenadas (ex. Lat/Long)
Projetar o modelo da Terra
num plano (ex. UTM) Opcionalmente
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o Depois de definido a forma de representação da Terra (datum), é necessário definir um sistema de coordenadas para referenciar posições sobre a superfície;
o A matemática oferece alguns sistemas;
o Utiliza-se comumente (99,99% das vezes) o Sistema de Coordenadas Geográficas;
Sistemas de coordenadas – por que?
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Sistema de Coordenadas Geográficas – como referenciar pontos?
o Define-se as coordenadas por um par de ângulos: o Latitudinal: referência à linha do Equador; o Longitudinal: referência ao meridiano de Greenwich;
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Chefe, veja bem...
Acidente em São Paulo por problema no levantamento topográfico, um duto da Petrobras foi perfurado numa construção de rodovia em 2001 – apuração indicava a
inferência incorreta do datum utilizado.
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Como representar o espaço geográfico?
Determinar a forma da Terra
(Geoide)
Constituir um modelo matemático
aplicável (datum)
Definir um sistema de coordenadas (ex. Lat/Long)
Projetar o modelo da Terra
num plano (ex. UTM) Opcionalmente
![Page 30: Descomplique Datum e Projeção Cartográfica No Ambiente GIS](https://reader036.fdocumentos.tips/reader036/viewer/2022081721/55cf96e3550346d0338e753a/html5/thumbnails/30.jpg)
o Datum planimétrico - forma elipsoidal;
o Forma de representação dos dados geográficos geralmente é planar: papel, tela do computador, entre outros;
o É necessário transformar o elipsoide num plano;
o Utiliza-se então uma função matemática de projeção - passa-se a ter unidades de distância como metros e não mais em graus nas coordenadas geográficas.
Projeção Cartográfica – Por que usar?
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o Problema: não é possível projetar um elipsoide num plano sem deformar sua superfície;
o Logo, deforma-se também dos dados representados nela;
o Observe a figura ao lado, há geometrias diferentes em projeções diferentes como, por exemplo, no Brasil e Antártida.
Projeção Cartográfica – Qual o problema em usar?
O mundo em duas projeções diferentes: Policônica (acima) e Robinson (abaixo).
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Classificando as projeções cartográficas
o Há inúmeras projeções, cada uma com características que as fazem pertinentes a uma dada aplicação;
o A página abaixo contém uma aplicação que ilustra os efeitos de distorção das projeções:
http://www.uff.br/mapprojections/mp_br.html
o Vejamos a seguir ver algumas das principais classificações das projeções em relação às suas características;
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Quanto a superfície de projeção
Cilíndrica Cônica Plana
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Quanto a superfície de projeção
o Há também as poli-superficiais, que utilizam mais de uma superfície de projeção de mesmo tipo;
o Exemplo, projeção policônica;
o A utilização de múltiplas superfícies muitas vezes diminui a distorção da projeção e/ou garantem características pertinentes.
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Quanto ao contato da superfície projetiva com a superfície do datum
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Quanto as propriedades preservadas
o Equidistantes – não apresentam deformações em algumas linhas particulares;
o Conformes – sem deformações em ângulos em torno de qualquer ponto e assim não deformam pequenas regiões;
o Equivalente – mantém uma relação constante com as áreas originais na superfície da Terra. As áreas tendem a sofrer pouca deformação, sendo esta constante;
o Afiláticas – Não preserva nenhuma das propriedades anteriores;
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Quanto ao ponto de vista
![Page 38: Descomplique Datum e Projeção Cartográfica No Ambiente GIS](https://reader036.fdocumentos.tips/reader036/viewer/2022081721/55cf96e3550346d0338e753a/html5/thumbnails/38.jpg)
Tabela das principais projeções
![Page 39: Descomplique Datum e Projeção Cartográfica No Ambiente GIS](https://reader036.fdocumentos.tips/reader036/viewer/2022081721/55cf96e3550346d0338e753a/html5/thumbnails/39.jpg)
Tabela das principais projeções (continuação)
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Quais as principais projeções utilizadas no Brasil?
o Depende da área de aplicação – por exemplo, a área de
navegação utiliza projeções específicas.
o Em linhas gerais são: o UTM – Universal Transversa de Mercator; o Cônica Conforme de Lambert; o Cônica Equivalente de Albers; o Policônica.
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Datum Planimétrico
É um elipsoide referenciado sobre um geoide, provendo uma superfície de representação da forma da Terra.
Projeção Cartográfica
É uma função matemática que transporta coordenadas sobre o datum planimétrico (3D) para um plano (2D).
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Atenção!
Uma projeção cartográfica pode ser aplicada sobre qualquer datum planimétrico. Um datum planimétrico não determina quais projeções utilizar ou vice-versa. É possível aplicarmos a projeção Cônica Conforme de Lambert tanto sobre o datum SAD69 tanto o SIRGAS 2000. O datum altimétrico é apenas uma referência do nível zero. Ele por si só não é afetado pela projeção cartográfica adotada.
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Exemplos
o Vejamos agora alguns exemplos de projeção...
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Projeção Cônica Equivalente de Albers
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Projeção Equivalente Cilíndrica
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Projeção Azimutal Equivalente de Lambert
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Projeção Cônica Conforme de Lambert
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Projeção Equidistante Azimutal
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Projeção Equidistante Cilíndrica
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Projeção de Robinson
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Projeção de Mercator
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Projeção Transversa de Mercator
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Projeção Ortográfica
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Projeção Gnomônica
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Projeção Sinusoidal
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Projeção Estereográfica
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Projeção UTM - Universal Transverse Mercator - Vantagens
o Muito utilizado em escalas 1:250.000 e maiores;
o Preserva ângulos e a distorção de áreas é menor do que 0,5%;
o As características preservadas a tornam atraente em relação às outras projeções cartográficas.
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Projeção UTM - Universal Transverse Mercator - Desvantagens
o Divide a terra em 60 fusos com 6º de largura;
o Não é possível representar um fuso separadamente. Em linhas bem gerais, não devemos representar uma área de estudo nesta projeção se a mesma abrange mais de um fuso UTM;
o Referencia separadamente os hemisférios de cada fuso (norte e sul);
o Distorção no fuso se eleva conforme aumenta a latitude.
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Divisão de fusos no Brasil
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O Estado do RJ não pode ser representado diretamente em UTM, pois é abrangido por dois fusos. Se representássemos o RJ todo no fuso 23, por exemplo, sua porção no fuso 24 não teria mais garantida as propriedades de ângulos preservados e área com distorção < 0,5% – essas propriedades são o que justificam o uso desta projeção.
Exemplo...
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Concluindo
Há uma grande diversidade de data e projeções cartográficas, onde estas podem ser combinadas livremente; Ter ciência de quando utilizar esses recursos é de suma importância para manter a melhor fidelidade geográfica da sua informação e garantir o sucesso do seu projeto.
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E o seu projeto de errado...
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...poderá ter sucesso!
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Leitura complementar
o A página do Projeto SIRGAS – Sistema de Referência Geocêntrico para as Américas:
http://www.ibge.gov.br/sirgas/ o Capítulo 6 - Cartografia para Geoprocessamento do livro
Introdução à Ciência da Geoinformação, disponível no DVD deste curso ou na página:
http://www.dpi.inpe.br/gilberto/livro/introd/cap6-cartografia.pdf
o Transformações entre referenciais geodésicos, disponível
na página: http://www6.ufrgs.br/engcart/Teste/refer_exp.html
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CON
CEPÇÃO
DO
SISTEMA
LABG
IS
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Análise Espacial 2D e 3D com ArcGIS
Análise Espacial de Bacias Hidrográficas
Controle de Qualidade de Dados Geográficos
Estatística Espacial e Geoestatística
Geotecnologias Aplicados ao Setor de Petróleo e Gás
Modelagem Conceitual de Bancos de Dados Geográficos
PostgreSQL e PostGIS
Programação em Python no ArcGIS for Desktop
Sensoriamento Remoto e Processamento Digital de Imagens
Sistemas de Informações Geográficas Aplicados ao Licenciamento Ambiental
Sistemas de Informações Geográficas com ArcGIS for Desktop 10.1 - Módulo I
Sistemas de Informações Geográficas com ArcGIS for Desktop 10.1 - Módulo II
Sistemas de Informações Geográficas com Quantum GIS
Sistemas de Informações Geográficas com SPRING
Sistemas de Posicionamento Global
Menu de Cursos
Geomarketing
Global Mapper
Geodatabases
GISWeb com i3Geo
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PÚBLICO EM 2012
Webinars: 2.827; Evento GGP 2012: 1.492; Cursos de Extensão: 616.