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Introdução à Cartografia JOÃO VICTOR PACHECO GOM ES A necessidade de ocupar e explorar o espaço geográfico fez com que o ser humano procurasse conhecê-lo, a fim de criar estratégias adequadas de ocupação. Para suprir essa necessi- dade, surge, então, o mapa. Tendo sido produzido e utilizado por povos pré-históricos, o mapa é o instrumento que representa graficamente o espaço e precede a própria escrita. Com o pas- sar do tempo, seu uso foi se intensificando, e a representação do espaço adquiriu mais técnica e precisão, vindo a experimentar novos formatos. Com o desenvolvimento tecnológico, os mapas se tornam cada vez mais necessários, pois saber “onde” se en- contra determinada informação no mundo real é imprescindível para pensar novos modelos de produção e meios de se realizar a comunicação. A contemporaneidade impõe o mapa como elemento essen- cial para gestão, deslocamento e tomada de decisão, em um momento no qual o espaço geográfico adquire estruturas cada vez mais complexas. Esse contexto proporciona à cartografia – ciência de uso e produção de mapas – uma relevância nunca antes experimentada, além de um caráter interdisciplinar. Cabe à Geografia, como disciplina básica de formação, a respon- sabilidade de difundir para a sociedade o conhecimento básico de cartografia, assunto desta obra, possibilitando o desenvol- vimento de usuários com capacidade de ler e interpretar mapas em suas diferentes plataformas de representação. Código Logístico 59257 Fundação Biblioteca Nacional ISBN 978-85-387-6602-5 9 7 8 8 5 3 8 7 6 6 0 2 5 Introdução à Cartografia João Victor Pacheco Gomes IESDE BRASIL 2020 Todos os direitos reservados. IESDE BRASIL S/A. Al. Dr. Carlos de Carvalho, 1.482. CEP: 80730-200 Batel – Curitiba – PR 0800 708 88 88 – www.iesde.com.br © 2020 – IESDE BRASIL S/A. É proibida a reprodução, mesmo parcial, por qualquer processo, sem autorização por escrito do autor e do detentor dos direitos autorais. Projeto de capa: IESDE BRASIL S/A. Imagem da capa: Alexander Herasymchuk/Andis Rea/Shutterstock CIP-BRASIL. CATALOGAÇÃO NA PUBLICAÇÃO SINDICATO NACIONAL DOS EDITORES DE LIVROS, RJ G614i Gomes, João Victor Pacheco Introdução à cartografia / João Victor Pacheco Gomes. - 1. ed. - Curitiba [PR] : IESDE, 2020. 120 p. : il. Inclui bibliografia ISBN 978-85-387-6602-5 1. Cartografia. I. Título. 20-63967 CDD: 526 CDU: 528.9 João Victor Pacheco Gomes Doutor em Ciências Geodésicas pela Universidade Federal do Paraná (UFPR). Mestre em Engenharia Cartográfica pelo Instituto Militar de Engenharia (IME). Bacharel em Geografia pela Universidade Federal Fluminense (UFF). Licenciado em Geografia pela Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ). Professor de Cartografia e Geoinformação do curso de Engenharia Cartográfica da UERJ. Agora é possível acessar os vídeos do livro por meio de QR codes (códigos de barras) presentes no início de cada seção de capítulo. Acesse os vídeos automaticamente, direcionando a câmera fotográ�ca de seu smartphone ou tablet para o QR code. Em alguns dispositivos é necessário ter instalado um leitor de QR code, que pode ser adquirido gratuitamente em lojas de aplicativos. Vídeos em QR code! SUMÁRIO 1 Fundamentos da cartografia 9 1.1 Histórico da cartografia 10 1.2 Conceitos e divisão da cartografia 13 1.3 Formas, dimensões da Terra e datum 17 1.4 Escala e precisão gráfica 23 2 Sistemas de coordenadas 35 2.1 Coordenadas geográficas 36 2.2 Coordenadas planas 40 2.3 Cálculo de coordenadas 43 2.4 Fuso horário 50 3 Sistemas de projeção 59 3.1 Conceito de projeção 60 3.2 Distorção de escala 66 3.3 Classificações das projeções 69 3.4 Projeção UTM 73 4 Produção cartográfica e mapeamento sistemático brasileiro 78 4.1 Generalização cartográfica 79 4.2 Elementos de um mapa 84 4.3 Processo cartográfico 89 4.4 Mapeamento sistemático brasileiro 92 5 Cartografia digital 101 5.1 Introdução à cartografia digital 101 5.2 Estrutura de dados 106 5.3 Aquisição e processamento de informações 113 5.4 INDE 114 Gabarito 117 Agora é possível acessar os vídeos do livro por meio de QR codes (códigos de barras) presentes no início de cada seção de capítulo. Acesse os vídeos automaticamente, direcionando a câmera fotográ�ca de seu smartphone ou tablet para o QR code. Em alguns dispositivos é necessário ter instalado um leitor de QR code, que pode ser adquirido gratuitamente em lojas de aplicativos. Vídeos em QR code! A necessidade de ocupar e explorar o espaço geográfico fez com que o ser humano procurasse conhecê-lo, a fim de criar estratégias adequadas de ocupação. Para suprir essa necessidade, surge, então, o mapa. Tendo sido produzido e utilizado por povos pré-históricos, o mapa é o instrumento que representa graficamente o espaço e precede a própria escrita. Com o passar do tempo, seu uso foi se intensificando, e a representação do espaço adquiriu mais técnica e precisão, vindo a experimentar novos formatos. Com o desenvolvimento tecnológico, os mapas se tornam cada vez mais necessários, pois saber “onde” se encontra determinada informação no mundo real é imprescindível para pensar novos modelos de produção e meios de se realizar a comunicação. A contemporaneidade impõe o mapa como elemento essencial para gestão, deslocamento e tomada de decisão, em um momento no qual o espaço geográfico adquire estruturas cada vez mais complexas. Esse contexto proporciona à cartografia – ciência de uso e produção de mapas – uma relevância nunca antes experimentada, além de um caráter interdisciplinar. Cabe à Geografia, como disciplina básica de formação, a responsabilidade de difundir para a sociedade o conhecimento básico de cartografia, possibilitando o desenvolvimento de usuários com capacidade de ler e interpretar mapas em suas diferentes plataformas de representação. Este livro é voltado para estudantes de Geografia e suas áreas de interesse e contém o conhecimento básico dessa disciplina. No Capítulo 1, são abordados temas introdutórios, como o contexto histórico e os conceitos básicos sobre a forma da Terra e sobre escala. No Capítulo 2, são apresentados os sistemas de coordenadas e o fuso horário. O Capítulo 3 tem como tema as projeções cartográficas. O Capítulo 4, por sua vez, apresenta os elementos de um mapa, a generalização cartográfica da sua produção e o mapeamento sistemático brasileiro. Por fim, o Capítulo 5 aborda os principais conceitos relativos à cartografia digital. Esta obra tem o intuito de proporcionar o conhecimento básico da disciplina, mas também é amparado por uma bibliografia clássica, indicada ao longo dos capítulos, caso você deseje se aprofundar no assunto. Boa leitura! APRESENTAÇÃO Fundamentos da cartografia 9 1 Fundamentos da cartografia A representação do espaço sempre foi algo natural dos seres hu- manos, podemos dizer, inclusive, que as técnicas que representam os primórdios da cartografia são tão antigas quanto o homem. Com o desenvolvimento da humanidade, quando os seres humanos come- çaram a se organizar coletivamente, a representação do espaço se tornou um elemento fundamental na delimitação de estratégias e for- mas de organização. Podemos verificar isso nas pinturas rupestres em cavernas, as quais indicam que a necessidade de representar o espaço geográfico é mais antiga que a história da humanidade. Para domínio das técnicas envolvidas na cartografia, é necessário que o profissional tenha conhecimento de elementos importantes, como o histórico da cartografia, o qual demonstra como essa ciência foi construída e como as técnicas de representação evoluíram até che- gar ao patamar atual. A cartografia, assim como toda ciência, possui conceitos básicos e divisões importantes, que devem ser compreendidos pelo profissional; como exemplo, é possível citar aqueles relativos à forma e às dimensões da Terra, aspectos que influenciam diretamente nos produtos cartográ- ficos edevem ser escolhidos e aplicados com coerência e exatidão. Cabe ressaltar que, ao citar o profissional dessa área, este texto se refere àquele que produz o mapa: um geógrafo, um engenheiro car- tógrafo ou outro profissional capacitado para a função. Nesse sentido, para facilitar a compreensão, será aplicado o termo cartógrafo para designar o profissional que produz as representações cartográficas e tem o domínio das técnicas para tal. Por outro lado, para se referir ao usuário do mapa, poderão ser utilizados os termos leitor ou usuário final, conforme o contexto apresentado. Neste capítulo, portanto, o leitor terá acesso aos princípios básicos desta disciplina e a elementos fundamentais que nortearão todo co- nhecimento apresentado ao longo da obra. A cartografia é uma ciên- cia em constante desenvolvimento e seus produtos são necessários a cada dia mais. Esta disciplina é de grande importância, sobretudo, para o profissional de geografia, que tem no espaço o seu objeto de estudo e na cartografia a representação máxima do espaço. 10 Introdução à cartografia 1.1 Histórico da cartografia Vídeo A cartografia, técnica praticada pelo homem desde os primórdios da humanidade, e, portanto, anterior à invenção da escrita (RAISZ, 1969), é a arte de fazer mapas; hoje, ostenta também o status de ciência. A necessidade de o homem conhecer o espaço que habita, observando-o por uma perspectiva diferente, reside na obrigação de tomar decisões e também de se orientar (MENEZES; FERNANDES, 2013). No decorrer do tempo, o conceito de mapa foi adquirindo algumas especificidades; com isso, seu estudo ganhou importância, permitindo o entendimento do processo de evolução dessa ciência e também da forma como, nos diferentes momentos da história do homem, o desejo de obter o conhecimento espacial surgiu, para evitar que se cometam erros que já haviam sido superados. A análise da história da cartografia deve começar considerando que a habilidade de desenvolver mapas não está diretamente relacionada à escrita (RAISZ, 1969). Mesmo que, hoje, essas duas técnicas sejam ele- mentos entrelaçados, o desenho ainda é a sua principal fonte de repre- sentação e de transmissão de informação, tanto que povos primitivos de diversas partes do mundo chegaram a traçar mapas antes mesmo de terem alcançado a fase da escrita. Um dos principais casos nesse sentido são os mapas das Ilhas Marshall (Figura 1), representações pré- -históricas confeccionadas com fibras de palma e conchas, utilizadas para orientar a navegação na região. As conchas representam as ilhas do arquipélago, enquanto as curvas caracte- rizam a direção das ondas. Esses mapas caíram em desuso e, atualmente, pouco se guarda dessa técnica de construção, principalmente com o contato que os nativos da região tiveram com outras técnicas devido à chegada dos europeus. A confecção desse tipo de mapa se per- deu no tempo, e os nativos, no presente, pouco conhecem a respeito dessa técnica. O mapa mais antigo de que se tem conhecimento, contudo, foi confeccio- Figura 1 Mapa primitivo das Ilhas Marshall Wikimedia Commons Fundamentos da cartografia 11 nado em uma pequena placa de barro, que cabia na palma da mão; foi descoberto nas ruínas da cidade de Ga-Sur, a cerca de 300 km da Babilônia (Figura 2). Esse mapa representa um rio principal, com mon- tanhas a oeste e a leste, além de apresentar um sistema de orientação geográfica indicando norte, leste e oeste (MENEZES; FERNANDES, 2013). Atualmente, ele se encontra no museu semítico da Universidade de Harvard. Estudos indicam que a idade aproximada desse mapa é de 4.500 anos. Figura 2 Representação do mapa babilônico da cidade de Ga-Sur montanhas montanhas no no oeste leste 7 cm IESDE Fonte: adaptado de GNU Free Documentation License. O surgimento da cartografia ocorreu de acordo com as especifici- dades de diferentes civilizações, cujas soluções desenvolvidas viriam a ser valiosas para construção da disciplina. Os egípcios, por exemplo, foram os primeiros a realizar a medição do terreno, com o objetivo de cobrar impostos; coube a Ramsés II iniciar a primeira medição siste- mática das terras (RAISZ, 1969). Os chineses também progrediram no desenvolvimento da sua cartografia e seus trabalhos apresentam in- dicações precisas de distâncias, altitudes, notação dos ângulos, entre outros aspectos. O conhecimento que se tem como base da cartografia atual é atribuído, no entanto, aos gregos (FITZ, 2008), que desenvolve- ram um sistema de coordenadas, dividiram a terra em dois he- misférios, delimitaram os trópicos etc. (MENEZES; FERNANDES, 2013). Uma das maiores contribuições foi dada por Eratóstenes Biografia Erastótenes de Cirene foi um filósofo da Antiguidade conhecido principalmente por calcular a circunferência da Terra. Utilizando- -se da observação de fenômenos naturais, como as diferenças de projeção da sombra geradas pela luz do sol em determinadas horas do dia e de diferentes localidades, chegou a um resultado muito próximo da verdadeira medida da circunferência, que é conhecida hoje pela utilização de modernos instrumentos de medição. Wikimedia Common s 12 Introdução à cartografia de Cirene (276 a.C. – 194 a.C.), que então comandava a Biblioteca de Alexandria e empreendeu um estudo comprovando o que já suspeita- va na época: a esfericidade da Terra (FITZ, 2008). Eratóstenes percebeu que em um determinado dia, no período do verão, o fundo de um poço da cidade de Siena era totalmente ilumina- do pelos raios solares ao meio-dia. Nesse mesmo período e horário, na cidade de Alexandria, localizada mais ao Norte, os raios solares não iluminavam o fundo de um poço ali localizado, indicando que pode- ria haver uma inclinação dos raios solares dependendo da localização geográfica (FITZ, 2008). Uma vez que houvesse de fato uma inclinação, isso seria um forte indício de que a Terra teria uma superfície curva. Com base nessa premissa, ele realizou um experimento em que colo- cou uma estaca vertical no fundo do poço localizado em Siena e outra, de mesmo tamanho, no fundo do poço localizado em Alexandria. Ao meio-dia, Eratóstenes observou que a sombra projetada no fun- do do poço em Alexandria indicava uma inclinação dos raios solares em relação à estaca vertical de 1/50 de circunferência, equivalendo a 7°12’. Com esse dado e mais a distância conhecida entre as cidades, que era de aproximadamente 5.000 estádios, foi possível calcular a circunfe- rência da Terra por meio da regra de 3 simples, a seguir: 7°12’ → 5.000 estádios 360° → x x= 250.000 estádios Considerando que um estádio equivale a, aproximadamente, 185 m, o resultado pode ser interpretado como 46.250.000 m. Essa grande- za alcançada era extremamente precisa para época. Considerando-se que eles não dispunham de nenhum tipo de tecnologia, ainda assim o resultado foi próximo do valor real que hoje é conhecido, cerca de 41.700 km (RAISZ, 1969; FITZ, 2008). Entre o fim da Idade Média e o início da Idade Moderna 1 surgem as cartas portulanas, representando a posição dos portos de diferen- tes nações. Elas possuíam a indicação de norte e sul, além da direção dos ventos e rotas específicas para navegação. A confecção dessas car- tas ocorreu com base em medições realizadas com uso da bússola e a representação privilegiava as rotas comerciais, sobretudo das regiões do Mar Negro, do Mar Mediterrâneo e do Oceano Atlântico (MENEZES; FERNANDES, 2013). O livro Cartografia geral é uma obra clássica e necessária para o estudante de cartografia. O autor apresenta uma extensa pesquisa acerca da história dos mapas, nos seus capítulos iniciais, demonstrando bons exemplos e delineando, de forma didática, todo o desenvolvimento da cartografia. RAISZ, E. J. Rio de Janeiro: Científica, 1969. Livro A Idade Média compreende o período entre os anos 476 e 1453. Já a Idade Moderna ocorre entre 1453 e 1789. 1 Fundamentos da cartografia 13 No período do Renascimento2 , houve um resgate do conheci- mento que havia sido desvalorizado durante o período da Idade Média, com as bases da cartografia grega sendo, então, retomadas e ocorrendo estudos em busca de elementos mais precisos, além da confirmação ou da refutação de algumas ideias. Nesse período, a ideia de Terra esférica é retomada. A invenção da imprensa também foi um fator revolucionário para cartografia, pois facilitou a produ- ção e a divulgação de mapas. O desenvolvimento de novas projeções ajudou a solucionar os problemas enfrentados pelos cartógrafos, a fim de obter maior precisão na representação das informações. No século XX, a cartografia já possui o status de ciência, e o de- senvolvimento de novas tecnologias traz novos modos de adquirir informações do espaço e novas formas de representá-lo (RAISZ, 1969). A cartografia encontra, portanto, novos desafios com o de- senvolvimento da aerofotogrametria, do sensoriamento remoto, da computação e da difusão de informações por meio da tecnologia (FITZ, 2008). aerofotogrametria: processo que permite realizar medidas no terreno por meio de fotografias aéreas. Para isso, existem procedimentos específicos da aerofotogrametria, além de uma vasta teoria. Basicamente é um processo que depende do plane- jamento de voo, considerando as condições naturais do terreno, as dimensões, o relevo, a altitude, entre outros aspectos. sensoriamento remoto: ciência e arte de se obter uma informação do objeto sem ter contato com ele. Atualmente, está mais associado às platafor- mas orbitais. Glossário 1.2 Conceitos e divisão da cartografia Vídeo A cartografia, enquanto ciência, necessita de uma definição e, nesse sen- tido, sua determinação elevou a disciplina a um patamar científico com pro- pósitos extremamente analíticos. Ainda que sirva a diversas outras ciências, o processo de construção de um mapa depende de diferentes conhecimentos, entre eles, uma metodologia de análise própria, utilizando a representação da superfície como objeto de estudo, e a realização de estudos contínuos para obter a precisão das informações e representá-las por meio de um processo de comunicação inequívoco. O conceito de cartografia adotado nesta obra é o es- tabelecido pela Associação Cartográfica Internacional (International Cartogra- phic Association – ICA), no ano de 1973. Segundo Zentai (2012, p. 7), cartografia foi definida naquele ano pela ICA como: a arte, Ciência e Tecnologia de construção de mapas, juntamente com seus estudos como documentação científica e trabalhos de arte. Nesse contexto, o mapa deve ser considerado como incluindo todos os tipos de mapas e plantas, sessões e os modelos tridimensionais e globos, repre- sentando a Terra ou qualquer outro corpo celeste. Observamos nessa definição que o mapa aparece como principal resultado dos estudos relacionados à cartografia. Nesse sentido, uma definição adequa- Entre os séculos XIV, XV e XVI. 2 14 Introdução à cartografia da de mapa deve ser adotada. Para se referir a mapa, a ICA apresenta a seguinte definição: É uma representação da realidade por meio de um conjunto de símbolos, que apresentam as características do ambiente e as características selecionadas, resultando de um esforço criativo e das escolhas do seu autor, e é projetado para uso quando as relações espaciais são os principais elementos de análise. (ICA, 2003, p. 17) Quanto à classificação, os mapas, ainda, devem ser organizados em categorias distintas, pois algumas delas possuem diferenças cruciais e que devem ser entendidas separadamente. Uma das classificações mais utilizadas no Brasil e que teve mais difusão foi a adotada pelo Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE). Adotados em diver- sas obras, os mapas são classificados de acordo com o seu uso, e a sua diferenciação ocorre nessa base, conforme mostra o Quadro 1. Quadro 1 Classificação dos mapas Tipo Escala Uso Planta Escalas maiores que 1:1.000 São aplicadas quando existe a necessidade de um detalhamento maior da área. A curvatura da Terra pode ser desconsiderada, não exigindo um método de projeção. Carta cadastral Escalas grandes entre 1:1.000 e 1:15.000 São dados detalhados do terreno, utilizados para a realização de cadas- tro municipal. Resultam de levantamentos topográficos e aerofoto- gramétricos. Carta topográfica Escalas médias entre 1:25.000 e 1:250.000 Apresenta informações altimétricas e planimétricas do terreno. Os dados resultam de levantamentos topográficos e aerofotogramétricos. Mapas Escalas menores, a partir de 1:500.000 Apresenta uma simbologia diferenciada, com o objetivo de ressaltar aspectos específicos, seja em representações altimétricas ou planimétri- cas. Possui aplicabilidade temática, voltada para diferentes fins em que a análise espacial de um fenômeno abrangente seja necessária. Fonte: Oliveira, 1988, p. 991. A classificação apresentada na tabela não é a única utilizada, outros autores têm apresentado diferentes classificações para os mapas, de acordo não apenas com a variação da escala ou seu uso, mas também com relação ao tipo de informação que contém e até o meio em que são disponibilizados. No entanto, é importante ressaltar que a classi- ficação apresentada nessa tabela representa a sugestão de um autor aplicada da mesma maneira pelo IBGE. Entretanto, de forma alguma, a pessoa que se referir a uma carta topográfica como um mapa topográ- Fundamentos da cartografia 15 fico, uma representação de tudo aquilo que compõe o espaço mapea- do, cometerá um equívoco. Vale ressaltar que todas as representações divididas na classificação apresentada são variações de um mesmo documento – o mapa –, conforme foi definido pela ACI. Desse modo, é importante que o leitor compreenda que o mapa não possui um con- ceito abrangente, conforme o senso comum. Diferentes classificações se apresentam, são como variações para se referir ao mapa tradicional, respeitando os limites impostos sobre determinado contexto. A divisão da cartografia, assim como seus principais campos de atuação, não foi implementada de modo simples ao longo do seu pro- cesso de desenvolvimento histórico. No entanto, os avanços tecnoló- gicos e a especialização dos profissionais que trabalham diretamente com ela possibilitaram o processo de divisão por meio de técnicas e finalidades específicas. Dessa forma, a divisão clássica da cartogra- fia se dá entre duas categorias chamadas de cartografia topográfica e cartografia temática. A cartografia topográfica, também chamada de cartografia de base, é responsável por apresentar informações acerca da superfí- cie terrestre da maneira mais fidedigna possível, trazendo informa- ções sobre o nível do mar, a forma da Terra, informações precisas de distância entre objetos ali representados, cotas altimétricas e cur- vas de nível, bem como coordenadas precisas dos locais (MENEZES; FERNANDES, 2013). Essa cartografia, realizada com base no levanta- mento aerofotogramétrico, oferece material extremamente preciso, permitindo que outros mapas sejam empreendidos com base nela. Geralmente, as escalas utilizadas são grandes, oferecendo, assim, maiores detalhes do terreno. O processo de construção desse material, geralmente, envol- ve órgãos governamentais. No Brasil, essa responsabilidade fica por conta dos seguintes órgãos: IBGE, Diretoria do Serviço Geográfico do Exército Brasileiro (DSG), Diretoria de Hidrografia e Navegação da Marinha (DHN) e Instituto de Cartografia Aeronáutica (ICA) associado ao Departamento de Controle do Espaço Aéreo (DECEA) e da Força Aérea Brasileira (FAB). Estes elaboram cartas com aplicações terrestres, marítimas e náuticas (MENEZES; FERNANDES, 2013). A base cartográfi- ca elaborada pela cartografia topográfica possui detalhes importantes a respeito do território brasileiro e da base para o planejamento de ações e políticas públicas na região. 16 Introdução à cartografia O Brasil, como um país de proporções continentais, necessita,gran- demente, de produção desse tipo de mapa, para facilitar a sua gestão e o controle de ações diversas praticadas em seu espaço. Uma base cartográfica com essa complexidade e amplitude acaba passando por alguns percalços, pois o território brasileiro possui características de clima e vegetação que impedem a realização do mapeamento de modo contínuo para toda a sua extensão; esta possui regiões que nunca se- quer foram mapeadas oficialmente, condição também chamada de va- zio cartográfico. A base da cartografia topográfica é importante para qualquer país e deve ser atualizada, segundo a nossa legislação regula, a cada 10 anos, a fim de evitar a defasagem das informações armazenadas. No entan- to, por questões de investimento e de quantidade de profissionais en- volvidos, a base cartográfica nacional não possui atualização dentro da periodicidade estabelecida. Algumas áreas no Brasil foram mapeadas só uma vez, gerando uma defasagem que pode ser de 60 anos em algu- mas áreas. Isso configura um verdadeiro desafio para os profissionais que utilizam essas bases em seus estudos, tendo que trabalhar, cons- tantemente, em um processo de atualização, confrontando seus dados com os oriundos de outras fontes. Já a cartografia temática é a responsável por representar, por meio de simbologia, os fenômenos de quaisquer naturezas que ocorrem em determinada porção do espaço. Não possui limitação, podendo abran- ger qualquer tipo de conteúdo, desde que a natureza dos fenômenos abordados esteja relacionada a uma característica espacial. Esse mapa é o mais difundido e mais comum, o uso das cores e da simbologia visa realizar uma ponte entre a percepção do fenômeno e a análise realiza- da pelo cartógrafo e a percepção da informação por parte do usuário. Para isso, são utilizados conhecimentos de variáveis que vão desde a teoria de cores até a natureza das formas. Os mapas temáticos apresentam simplicidade em seu aspecto, pois facilitam a compreensão da dinâmica das informações, no entanto, a sua produção é mais complexa. Para isso, o profissional deve ter pleno domínio das bases da cartografia, bem como um conhecimento apro- fundado da cartografia topográfica, que servirá de base para a maioria dos mapas realizados (MENEZES; FERNANDES, 2013). A cartografia te- mática também se utiliza de dados e análises estatísticas aprofundadas Fundamentos da cartografia 17 para classificação das informações e para simplificação do conteúdo de maneira adequada, sem mascará-los. Por fim, essa modalidade de cartografia deve ser empreendida den- tro de um contexto em que haja uma equipe multidisciplinar compos- ta por profissionais de diversas áreas, no intuito de contribuir para a construção de um produto que atenda às necessidades do ambiente no qual se faz necessário; ou seja, o cartógrafo não é conhecedor de toda a informação existente, o seu domínio da cartografia deve ser apli- cado em conjunto com os profissionais de outras áreas, como geologia, economia, entre outras. 1.3 Formas, dimensões da Terra e datum Vídeo Muitas pessoas assumem que a Terra é esférica, uma dedução que pode fazer sentido ao estudar a sua curvatura ou ao ver qualquer tipo de representação em globos terrestres, desenhos representativos ou, até mesmo, imagens registradas do espaço. No entanto, essas repre- sentações configuram uma simplificação da realidade, pois é constata- do que os elementos que compõem a atmosfera e o nível médio dos oceanos, entre outros fatores, podem influenciar a forma como vemos a Terra, até mesmo nas imagens que são geradas do espaço. A verda- deira forma da Terra fica obscurecida em nossa visão limitada, devido ao nosso pequeno tamanho em relação ao planeta e também por ser- mos levados constantemente a uma lógica de simplificação. A superfície terrestre deve ser pensada levando em consideração os fatores geológicos e geomorfológicos com que temos contato co- tidianamente, dentro do nosso campo de visão, como solos, rochas, montanhas, aclives e declives. Tais fatores são associados à estrutura tectônica, que sofre, constantemente, alterações do manto e pertur- bações causadas, também, pelo campo gravitacional. Esses aspectos não permitiriam, de forma alguma, que a Terra possuísse uma forma esférica, daí a grande dificuldade para determinar a sua forma exata. Quando se trabalha com mapas, é necessário ter um elevado nível de precisão; compreender a forma da Terra equivale a saber posicionar corretamente suas informações e feições no mapa. Quanto mais ele estiver associado a uma forma representativa que, da melhor manei- 18 Introdução à cartografia ra possível, aproxima-se da superfície real da Terra, maior a precisão desse mapa. A ciência responsável por determinar e modelar a superfície da Terra e suas constantes variações se chama geodésia. Com base nos co- nhecimentos desenvolvidos pela geodésia, hoje, conseguimos ter sis- temas de referência que possibilitam adquirir precisão na construção de mapas. Antes de abordarmos esse tópico mais diretamente, faz-se necessário trabalharmos a identificação da forma da Terra. O geoide A superfície terrestre apresenta diversas alterações e acidentes geo- gráficos, não sendo possível obter uma representação precisa da su- perfície (MENEZES; FERNANDES, 2013). Dessa forma, a figura do geoide foi desenvolvida tendo como base a força da atração da gravidade em diferentes pontos da Terra. A Figura 3 apresenta uma representação do geoide em diferentes ângulos de visualização. Figura 3 Representação do geoide W ik im ed ia C om m on s O geoide pode ser definido como uma superfície equipotencial do campo da gravidade, no caso a que mais se aproxima do nível médio dos mares nos continentes e também nas ilhas e que se encontra lo- equipotencial: referente a cada uma das curvas ou superfícies de uma região, nas quais, em todos os pontos, o potencial assume valores idênticos. Glossário Fundamentos da cartografia 19 calizada no interior da crosta (GEMAEL, 1999). Trata-se de um modelo de representação que possui uma superfície irregular proveniente da força desigual da gravidade nos diferentes pontos da superfície terres- tre (GEMAEL, 1999; FITZ, 2008). Ao avaliarmos a Figura 3, observamos que o modelo representativo, desenvolvido com base na força da gra- vidade, produz um elemento que pode causar estranhamento, mas é a representação mais próxima da forma real da Terra. A determinação do geoide é de uso essencial para atividades carto- gráficas, afinal, é o referencial preciso da superfície terrestre em meio a informações calculadas e projetadas para o desenvolvimento do mapa. Nesse processo, a determinação da altitude ortométrica é um fator im- portante a ser considerado, pois é ela que fornece a base para a deter- minação das altitudes oficiais em qualquer lugar. É o caso do Brasil, em que temos o marégrafo de Imbituba 3 monitorando constantemente e servindo de base para a determinação dos nossos valores de altitude. A altitude ortométrica pode ser definida como a distância de um ponto na superfície da Terra (real) em relação ao geoide (representação), con- tada ao longo de uma vertical (GEMAEL, 1999). O elipsoide Devido às irregularidades na superfície terrestre, que já foram apresentadas, e àquelas vistas no geoide, é necessário adotar um modelo geométrico que minimize essas deficiências e sobre as quais possam ser efetuados cálculos. Entretanto, o geoide não permite que cálculos sejam implementados, pois a sua superfície física tem como base as deformações existentes no planeta, que são acentuadas pelo movimento de rotação em torno do próprio eixo, o que causa um achatamento na região dos polos (MENEZES; FERNANDES, 2013; GEMAEL, 1999). Por esse motivo, a Terra possui uma diferença de aproximadamente 23 quilômetros entre os raios equatorial e polar, sendo o primeiro maior que o segundo. Esse achatamento, no entanto, não promove grandes diferenças para fins cartográficos, tendo em vistaque, ao reduzirmos a diferença entre o raio polar e o equatorial em uma escala de 1:100.000.000, che- gamos a algo na ordem de 0,2 milímetros. Desse modo, o achatamento pode ser desprezado e, considerando que as deformidades do geoide devem ser minimizadas para que seja possível representar a superfície terrestre, a Terra tem como seu modelo de representação uma figura próxima à de uma esfera (MENEZES; FERNANDES, 2013; GEMAEL, 1999). A estação maregráfica fica localizada no porto de Imbituba (SC) e é utilizada como ponto de origem para toda a rede altimétrica do país, com exceção do Amapá, que utiliza a estação maregráfica instalada no Porto de Santana (AP). 3 20 Introdução à cartografia O elipsoide é uma figura matemática que possui em sua repre- sentação a diferença entre os dois eixos em uma escala de redução quase imperceptível. É chamado de elipsoide de revolução, devido ao movimento contínuo da Terra em torno do seu próprio eixo. A Figura 4 apresenta a diferença entre as superfícies real, geoidal e elipsoidal. Figura 4 Diferenças entre as superfícies W ik im ed ia C om m on s h = Altura elipsoidal H = Altura ortométrica N = Altura geoidal Terreno H N h h = H + N Elipsoide Geoide É possível perceber que o geoide segue como um prolongamento do nível médio dos mares em relação à crosta. Da mesma maneira, obser- va-se como o elipsoide é uma superfície mais homogênea em relação às outras, e a superfície topográfica é extremamente acidentada, com o terreno composto de aclives e declives que não podem ser representa- dos como superfície de referência devido a essas irregularidades. Sistemas de referência O sistema de referência é composto por três redes: altimétrica, gra- vimétrica e planimétrica 4 . Estas trabalham em conjunto, a fim de ca- racterizar um sistema de coordenadas para os objetos posicionados no espaço (MENEZES; FERNANDES, 2013; GEMAEL, 1999). A base desses sistemas é o elipsoide, uma superfície de referência obtida por meio de levantamentos geodésicos. Conforme afirma Gemael (1999), um sistema geodésico é definido com base em cinco parâmetros. São eles: • Dois parâmetros definidores de um elipsoide, como um semieixo maior (a) e um achatamento nos polos (α). • Três parâmetros definidores da orientação, dados por: ξ0, 0, N0. Esses parâmetros definem a orientação do modelo em relação ao Altimétrica: determina as altitudes. Gravimétrica: determina os valo- res da aceleração da gravidade. Planimétrica: determina a latitude e a longitude de alta precisão. 4 Fundamentos da cartografia 21 corpo terrestre, em que ξ0 e 0 representam o desvio da vertical. Esse desvio é dado por uma linha vertical traçada na superfície real que se prolonga até o elipsoide. O desvio dessa linha que liga o mesmo ponto nas duas superfícies determinará o alinhamento entre o elipsoide e a superfície física. Já N0 determina a ondulação do geoide no ponto determinado, ou datum, como costuma ser mais utilizado. Datum é uma palavra latina usada para se referir ao ponto inicial da triangulação; seu plural é data. Existem diversos tipos de sistemas de referência e, no Brasil, adota- -se, atualmente, o SIRGAS2000 como datum principal. No entanto, ao trabalhar com cartografia, o leitor vai se deparar com diversos sistemas de referência, que também são comumente chamados de datum, só que de modo mais generalista, referindo-se ao sistema como um todo, não apenas ao ponto inicial da triangulação. Faz-se necessário, portan- to, abordarmos alguns dos principais data utilizados na cartografia. SAD69 O primeiro sistema geodésico de referência que vamos trabalhar é o SAD69, sigla para South American Datum, de 1969. Trata-se de um datum regional, assim chamado porque o seu ponto de origem com coordenadas conhecidas está localizado na superfície e, por isso, a sua abrangência é mais regional, particularmente para a América do Sul (GEMAEL, 1999). A sua utilização era feita pela maior parte dos países da América do Sul, mas não todos, pois muitos não concordavam em adotar esse sistema. No Brasil, esse sistema é adotado como datum oficial brasileiro desde o ano de 1979. O sistema foi definido com base nas coordenadas geodésicas do ponto de origem e do azimute 5 da direção do ponto inicial, localizada em Chuá-Uberaba (anteriormente, utilizava-se o datum Córrego Ale- gre). A rede de controle desse sistema no Brasil foi dividida em dez áreas de ajuste, que se baseavam nos seguintes parâmetros para a de- finição do sistema: • Superfície de referência Semieixo maior: a = 6.378.160 m Achatamento = α = 1/298.25 ξ0 = –0.31” 0 = 3.59” N0 = 0 O azimute é um ângulo formado entre o Norte e o Sul, no sentido horário, e varia de 0° a 360°. 5 22 Introdução à cartografia Com a implantação do GPS (Global Position System) nas atividades de campo, o IBGE implementou, em 1996, uma série de alterações na rede brasileira do SAD69, resultando no que ficou conhecido como SAD69/96. A principal alteração incluía a medição de toda a rede em três dimensões, contemplando a terceira dimensão, com altitude dada por Z e permitindo o uso do sistema com o GPS (GEMAEL, 1999). SIRGAS2000 SIRGAS é a sigla para Sistema de Referência Geocêntrico para a América do Sul. Esse sistema foi iniciado em 1993 e sua maior motiva- ção foi a implantação de um sistema que possibilitasse melhor adequa- ção dos levantamentos feitos por GPS, que têm como base o datum dos Estados Unidos, o WGS84, um sistema geocêntrico. O SIRGAS possui seu ponto de origem no centro de massa da Terra, obtendo, assim, uma amplitude global e não mais regional (MENEZES; FERNANDES, 2013). Dessa forma, o SIRGAS2000 seria uma adaptação dos países da América do Sul a um novo sistema de referência geocêntrico, e não mais topocêntrico, com o ponto de origem na superfície. Desde sua discussão e implantação, o SIRGAS passou por duas atua- lizações, uma no ano de 1995 e a outra no ano de 2000. As características atuais do sistema configuram os dados da última atualização realizada. Os parâmetros desconsideram os valores de ξ0, 0, N0, por se tratar de um sistema geocêntrico e não possuir o seu datum na superfície (ME- NEZES; FERNANDES, 2013). Apresentamos, a seguir, as principais carac- terísticas do SIRGAS2000. • Sistema geodésico de referência: sistema de referência terrestre internacional (ITRS). • Figura geométrica de Terra: Geodetic Reference System 1980 – GRS80. • Orientação: geocêntrica. • Origem: centro de massa da Terra. Semieixo maior: a = 6.378.137 m Achatamento = α = 1/298.257222101 O SIRGAS2000 se tornou o datum oficial brasileiro a partir do ano de 2005, quando todos os órgãos responsáveis pelos mapeamentos tiveram um período de dez anos para se adequar e fazer a transição Fundamentos da cartografia 23 do SAD69 para o SIRGAS2000. Desde 2015, o SAD69 não pode mais ser utilizado em território nacional. WGS84 Sistema geodésico desenvolvido pelo departamento de defesa dos EUA, é utilizado como referência para o uso do GPS e, por isso, possui grande importância (MENEZES; FERNANDES, 2013). É um sistema de origem geocêntrica com aplicabilidade global, possibilitando o posicio- namento e a navegação em qualquer parte do mundo. A seguir, apre- sentamos as especificações do sistema WGS84. • Origem: centro de massa da Terra. Semieixo maior: a = 6.378.137 m Achatamento = α = 1/298.257223563 Pelas especificações, portanto, é possível observar que a diferença entre os sistemas WGS84 e SIRGAS2000 é praticamente imperceptível. No entanto, isso não permite que o profissional opte pelo uso de um ou de outro no processo cartográfico, uma vez que a legislação brasileira determina que o SIRGAS2000 é o datum oficial a ser utilizado em produ- tos cartográficos nacionais; isso porque o país possui controle técnico desse sistema e de suas especificações. 1.4 Escala e precisão gráfica Vídeo As escalas possuem um papel de extrema importância na cartogra- fia, pois representamuma proporcionalidade do elemento cartográfico caracterizado no mapa com o seu significante no mundo do real. Dessa forma, a escala representa uma razão que permite identificar, pela re- presentação no mapa, o tamanho real de um objeto ou segmento em relação à superfície terrestre. Ela é de extrema importância para a car- tografia, pois determinará a forma com que certo elemento ou fenô- meno está representado. Caso seja irregular, dependendo da escala, um objeto pode ser representado por suas características naturais ou apresentar outras particularidades relacionadas à má simbologia es- pecífica, determinando o grau de generalização aplicado ao fenômeno representado. Dessa forma, a escala deve ser escolhida de acordo com os obje- tivos existentes na elaboração do documento cartográfico. Devendo 24 Introdução à cartografia considerar também os fatores físicos limitantes do processo de repre- sentação do documento, como o tamanho da folha disponível, o tama- nho da tela, entre outros. Pelo seu aspecto decisório na elaboração do mapa, a escala tem um papel de grande importância e devemos, por isso, estudar seus aspectos e definições. O conceito de escala deve ser abordado, primeiramente, consideran- do seus diferentes tipos, que são as escalas cartográfica e geográfica. A escala geográfica está relacionada à abrangência do fenômeno estudado. Por exemplo, podemos considerar um fenômeno de abran- gência regional e outro de amplitude global como fenômenos de esca- las geográficas distintas, pois a abrangência geográfica do fenômeno é considerada. Já a escala cartográfica, por sua vez, está relacionada a uma relação de redução e ampliação dos objetos para que sejam representados no mapa. O seu conceito é apresentado como a razão entre uma medida efetuada no mapa e sua medida real na superfície terrestre (LIBAULT, 1975). É um fator que determina a amplitude de representação do es- paço físico no mapa e, até mesmo, o nível de detalhamento que se con- segue obter nas representações. Por esse motivo, a escala apropriada para cada mapa deve sempre se referir ao objetivo dele. Neste capítulo, trataremos apenas da escala cartográfica como elemento fundamental para a elaboração de mapas e sua correta interpretação. Desse modo, o estudo da escala cartográfica deve ser abordado de acordo com três formas de representação: nos termos lineares, de área e de volume (MENEZES; FERNANDES, 2013; LIBAULT, 1975). Assim, te- mos as três abordagens, respectivamente: E d DL = E AP � � E v VV = E Escala= d medida linear derepresentação= D medida linear global= � � � �medidadeárea planar darepresentação 6 A medida planar real= v medidadevolumedarepresentação= V medidadevolumereal= planar = medida de uma área plana. 6 Fundamentos da cartografia 25 Essa relação de escala pode ser apresentada por meio do seu valor inverso, em que temos as relações anteriormente apresentadas deno- minadas número da escala, representada por N. Essa relação é estabe- lecida por: E N = 1 ou 1:N ou 1 N (sendo N: N N NL V,� �� )α A leitura correta de uma escala representada na forma de 1:N é dada por “um para N”, ou seja, no exemplo apresentado de uma escala de 1:50.000, a leitura correta dela é “um para cinquenta mil”. Essa esca- la representa uma relação de redução, em que uma unidade linear me- dida no mapa equivale a 50.000 unidades lineares medidas no terreno. De forma antagônica, temos como exemplo uma escala de amplia- ção em que E = 50:1. Essa escala de ampliação remete ao contrário do representado no exemplo anterior. Aqui, 50 unidades medidas na representação equivalem a 1 unidade no mundo real, ou seja, um pro- cesso de ampliação que corresponde a 50 vezes a unidade estabelecida no mapa. As escalas possuem diferentes modos de representação, e a es- colha adequada de representar deve estar associada ao objetivo do mapa. Agora, serão apresentadas as três principais formas de repre- sentação de uma escala. São elas: escala numérica, escala gráfica e es- cala nominal. 1.4.1 Escala numérica A escala numérica é representada por meio de uma fração, em que o numerador representa a unidade medida diretamente no mapa e o denominador representa a distância no terreno ao qual corresponde (FITZ, 2008). 1 50000: � ou 1 50000� Esse tipo de representação é aplicada em mapas impressos, geral- mente de órgãos oficiais, que possuem um controle total do processo de produção e reprodução, de modo que não ocorra a alteração da escala. É importante ressaltar que, por ser um elemento de extrema 26 Introdução à cartografia precisão, a escala pode variar com qualquer deformação no processo de impressão do mapa ou no processo de cópia. Quando não há total controle dessas etapas, é necessário adotar outra forma de represen- tação da escala. A escala nominal apresenta os valores nominalmente, por extenso. Geralmente, é apresentada por uma igualdade que apresenta o valor medido no mapa e o seu correspondente no terreno: 1 10cm km= 1 30cm km= Para a escala nominal, a leitura ocorre de forma diferenciada. Nesses casos, a forma correta de expressão, de acordo com os exemplos ante- riores, é “um centímetro corresponde a dez quilômetros”; “um centíme- tro corresponde a trinta quilômetros”. Esse tipo de representação de escala considera o mesmo parâmetro do anterior, sendo aplicado em mapas cujo processo de produção é conhecido e todos os elementos de reprodução são controlados para que não ocorra nenhum tipo de distorção. A escala gráfica é representada por um talão, uma barra graduada ou uma régua, que representa a razão de proporção por meio do seu comprimento, conforme a Figura 5. As subdivisões existentes, chama- das de talões, mais a totalidade da barra, indicam o comprimento real para aquele tamanho representado. Isto é, se a barra apresentada na Figura 5 medir 9 centímetros no mapa, isso significa que a medição equivale a 2 metros no terreno. Dessa forma, esse tipo de escala per- mite a sua aplicação de modo direto. Figura 5 Exemplo de escala gráfica 1 0 1 2m Fonte: Elaborada pelo autor. A escala gráfica também é dividida em duas partes, com a primeira a partir do zero e à sua direita. No exemplo, podemos ver que, à direi- ta do zero, a barra está dividida em dois segmentos, correspondendo a um metro cada. A segunda parte se encontra a partir do zero e à sua esquerda, com um segmento correspondente a um metro fracio- nado em duas partes iguais, em que podemos deduzir que cada par- te corresponde a 50 centímetros (MENEZES; FERNANDES, 2013; FITZ, Fundamentos da cartografia 27 2008). Dessa forma, as aplicações diretas da escala gráfica ficam facili- tadas, podendo ser copiadas e utilizadas como uma régua. Esse tipo de escala é muito utilizado em mapas digitais, facilitan- do a aplicação da proporcionalidade pelo usuário. Além disso, a esca- la gráfica apresenta vantagem nos mapas impressos, por preservar a proporção, ainda que o mapa sofra algum tipo de distorção em sua reprodução. Se houver problema na reprodução dos mapas a ponto de deformar em algum nível as linhas representadas, a escala gráfica também sofrerá a deformação, mas manterá a sua proporcionalida- de, não estando atrelada a um valor especificado que pode ter sofrido alterações. O erro gráfico deve ser considerado no processo de produção de um mapa e tem relação direta com a escala dele, pois pode representar um deslocamento da informação, sendo maior ou menor, dependen- do da escala. Esse tipo de erro decorre de um deslocamento de posi- ção real de um objeto e a sua posição no mapa final (LIBAULT, 1975). Muitas vezes, ocorre uma divergência entre a posição em que o objeto deveria aparecer e a posição na qual ele realmente aparece. Esse des- locamento ocorre devido à manutenção do equipamento que realiza a impressão no mapa. Esse erro, no entanto, não deve ser inferior a 0,1 milímetro e deve ter essa grandeza preservada, sejaqual for a escala apresentada no mapa. Para algumas aplicações que não demandam precisão tão elevada, são aceitáveis erros entre 0,1 e 0,3 milímetros. O erro gráfico é dado por: ε = e x N Onde: ε = erro correspondente no terreno em metros. e= erro gráfico, em metros. N= denominador da escala. É importante ressaltar também, neste ponto, que o erro gráfico exige um deslocamento de alguns metros no mundo real, de acordo com a grandeza da escala. Escalas menores tendem a representar um erro gráfico maior, ou seja, um deslocamento com metragem elevada no terreno. Em contrapartida, as maiores apresentam um erro gráfico menor, pois o deslocamento na metragem no mundo real será menor. Nesse momento, é importante ressaltar alguns aspectos referentes a 28 Introdução à cartografia questões da escala maior e da escala menor que, muitas vezes, podem trazer confusão ao leitor. Uma escala maior possibilita ao leitor enxergar mais detalhes de todos os objetos representados no mapa, que sofrem pouca redução. Por outro lado, uma escala menor possui uma amplitude maior das informações, e os objetos recebem muita redução, ficando quase im- perceptíveis; nesse caso, é necessária a utilização de uma simbologia para sua representação. Dessa forma, é possível dizer que entre uma escala de 1:10.000 e uma escala de 1:50.000, a menor é a de 1:50.000. Fica fácil perceber a diferenciação quando analisamos consideran- do o formato de fração. Em uma escala de 1:10.000 o que se tem é um denominador com valor de 10 mil, em que, para uma unidade ca- ber no mapa, foi preciso diminuí-la de tamanho 10 mil vezes. No outro caso, temos uma situação parecida, só que com valores maiores no denominador. Na escala de 1:50.000, um objeto diminuiu de tamanho 50 mil vezes para caber no mapa. Dessa forma, basta analisar qual dos denominadores implicou um maior nível de redução em um objeto para que ele coubesse no mapa. Fica claro que foi a escala de 1: 50.000, já que diminuir um objeto em 50 mil vezes é reduzir mais que em 10 mil vezes. Isso faz com que a escala de 1:50.000 deva ser considerada uma escala menor do que a de 1:10.000. A escala de um mapa é um fator determinante para sua confiabili- dade e sua adequação das diferentes formas de representação. É um fator determinante para o processo de generalização cartográfica e também para as etapas de análise. Vemos, portanto, como o domínio da escala é fundamental no aprendizado da cartografia. Qualquer distância pode ser calculada em um mapa por meio da rela- ção de sua medida no mapa com a sua medida real e a escala. Devemos, então, descobrir primeiro a escala do mapa. Tomando-o como base, te- mos a escala representada por um talão. Considere que, nesse ponto, as medidas aqui relatadas podem não coincidir com o que é visto na figura, já que a imagem pode sofrer distorções para o processo de diagramação do material ou, até mesmo, receber algum tipo de zoom do usuário. Primeiramente, é preciso pegar uma régua e medir todo o talão, partindo do 0 estabelecido. O talão apresenta, na medição efetuada, um valor de 2 centímetros ou 20 milímetros. Esse valor equivale a 1.000 metros ou 1.000.000 milímetros. Dessa forma: Fundamentos da cartografia 29 E d D = E Simplifica Simplifica � � � � � 20 1000000 10 500000 1 50000 � � � ou seja: Escala: 1:50.000. Nesse sentido, se medirmos uma distância de 5 centímetros no mapa e quisermos saber sua distância no mundo real, basta aplicar a fórmula novamente: E d D = 50000 50� �= mm D D x= 50000 50� � � D=2�500�000�mm� � 25kmou Dessa forma, podemos dizer que em uma escala de 1:50.000, 5 cm equivale a 25 km. Os procedimentos apresentados até aqui permitem que sejam efe- tuados procedimentos práticos básicos com qualquer mapa topográfi- co. Na construção de um documento cartográfico, cabe ao profissional escolher a escala mais adequada ao mapa. A escolha da escala ocorre com a determinação de alguns fatores. São eles: dimensões da área mapeada; orientação; tamanho do papel ou tela do dispositivo em que o mapa será representado; e erro gráfico. A determinação da escala uti- liza a fórmula apresentada para encontrar o melhor dimensionamento. 1.4.2 Séries cartográficas As séries cartográficas constituem um conjunto de documentos car- tográficos que delimitam o território mapeado em diferentes folhas e que têm fator determinante para essa divisão a escala do mapa. Dessa forma, a sistematização do mapeamento é um elemento fundamental para que se obtenha as séries cartográficas, o que faz do mapeamen- to sistemático a metodologia fundamental para que seja obtido esse conjunto de documentos cartográficos. Podemos definir o mapeamen- to sistemático como um conjunto de cartas obtidas de levantamentos com o objetivo de mapear, de modo sistemático, um país, uma área, 30 Introdução à cartografia para que se obtenha com o resultado um conjunto de mapas dos quais outros mapas possam derivar. Com base no que foi dito anteriormente, podemos considerar que o mapeamento sistemático no Brasil é feito com a delimitação da área geográfica, podendo compreender todo o território brasileiro, ou ape- nas parte dele, com a divisão da área a ser mapeada em folhas conten- do formato uniforme e em uma mesma escala. O objetivo é cobrir todo o território por meio de diversos mapas em uma mesma escala e que se completam quando posicionadas de modo organizado, podendo re- presentar toda a área mapeada de forma detalhada. O resultado desse tipo de mapeamento é um conjunto de mapas que podem ser vistos, um a cada vez, ou em conjuntos organizados, de maneira sistemática. Isso permite a visualização de uma área maior, geralmente em quatro ou até mesmo cinco mapas posicionados lado a lado. Devido à quantidade de mapas necessária para um país como o Brasil, a visualização de todo o território em uma mesma escala de mapeamento sistemático ao mesmo tempo é uma tarefa impossível, mas o objetivo é permitir que sejam vistos de forma isolada e que o posicionamento de alguns mapas lado a lado represente apenas áreas que contêm entre quatro a cinco mapas, não mais do que isso. A es- cala desse tipo de mapeamento permite que sejam vistos detalhes do terreno, não todos, mas, ainda assim, um nível de detalhamento que possibilite realizar uma análise de modo mais preciso do que em um mapa com uma visão mais geral e uma escala menor, com um único documento para representar todo o território. 1.4.3 Carta Internacional do Mundo ao Milionésimo A construção de uma cartografia sistemática teve como seu maior exemplo a criação da Carta Internacional do Mundo ao Milionésimo (CIM). Essa carta, que se serve como mapeamento de base para ou- tros mapas derivados, origina-se da divisão do elipsoide, com base nos meridianos, em 60 partes iguais. Essas partes são denominadas fusos e possuem seis graus de amplitude cada. No sentido oposto, a divisão foi feita com base nos paralelos, partindo do Equador em direção aos polos; nesse sentido, a divisão foi feita em zonas que são espaçadas de quatro em quatro graus. A escala da carta é de 1:1.000.000, e a dis- Na obra Roteiro de cartografia, os autores apresentam conheci- mento técnico, de forma didática e contemporâ- nea. Conceitos de escala, datum e as séries carto- gráficas são abordados com aprofundamento. Indicamos essa leitura para o estudante que busca conhecer mais dessa temática. MENEZES, P. M. de L.; FERNANDES, M. do C. São Paulo: Oficina de Textos, 2013. Livro Fundamentos da cartografia 31 tribuição dos mapas é realizada em folhas que possuem as mesmas características descritas, sendo a divisão com base na CIM. Cada fo- lha conta com um espaçamento latitudinal de quatro em quatro graus e com um espaçamento longitudinal de seis em seis graus; as folhas oriundas desse tipo de mapeamento cobrem toda a Terra e possuem um nível de detalhamento topográfico, de modo a servir como base para a criação de mapas temáticos ou até mesmo para o planejamentovoltado à criação de mapas topográficos mais detalhados em algumas áreas. A projeção utilizada pelas cartas desse tipo de mapeamento é a projeção de Lambert, entre as latitudes 84°N e 84°S (Figura 6a), e a projeção estereográfica polar para as regiões polares (Figura 6b). Figura 6a Projeção de Lambert Figura 6b Projeção estereográfica para a Região Polar Fonte: Elaboradas pelo autor. 32 Introdução à cartografia Com essa estruturação, a numeração dos fusos é feita no sentido oeste-leste, partindo-se do antimeridiano de Greenwich. Pela lógica de amplitude de 6° para cada fuso, o valor longitudinal dos meridianos delimitados nesse sistema é dado pela seguinte fórmula: MC = 6F - 183º Onde: MC = meridiano central F = fuso considerado Com base na CIM, o sistema cartográfico brasileiro foi definido como o que abrange mapeamento do território nacional e de diferentes fa- tores considerados e especificados pelas entidades responsáveis pelo mapeamento. As entidades são responsáveis por definir, para cada uma das áreas de atuação, os levantamentos específicos, as normati- vas e as especificações técnicas para os diferentes tipos de trabalho. Os órgãos de base envolvidos são responsáveis por delinear também as metas por ano de trabalho em todas as etapas do mapeamento. A seguir, listamos os órgãos responsáveis pelo programa de mapeamento brasi- leiro e suas especificidades. • IBGE: responsável pelo mapeamento do território nacional. Confecciona atlas, mapas gerais e também material de apoio planimétrico e altimétrico. O órgão também atua na cartografia temática, atendendo a diferentes segmentos, com estudos re- lacionados ao país, disponibilizando desde mapas que refletem aspectos da geografia física até aspectos da geografia humana. Os mapas desenvolvidos no IBGE também apoiam o mapeamen- to sistemático brasileiro. • ICA: encarregado de fazer um mapeamento específico do espaço aéreo brasileiro. Cabe a esse órgão a responsabilidade de manter e atualizar os mapas aeronáuticos do Brasil. • DSG: designado para atender às necessidades do Exército Brasileiro, constrói cartas topográficas para todo território nacio- nal e contribui para o mapeamento sistemático no país. • DHN: incumbido de realizar o mapeamento hidrográfico do Brasil e a construção de cartas náuticas que visam dar apoio à navegação nacional e internacional. Para saber mais a respeito destes órgãos acesse os links: https://www.ibge.gov.br/ https://www.decea.gov. br/?i=unidades&p=ica http://www.dsg.eb.mil.br/ https://www.marinha.mil. br/dhn/ Saiba mais Fundamentos da cartografia 33 O profissional que utiliza mapas, seja geógrafo, cartógrafo ou qual- quer outro profissional produtor de material cartográfico, deve conhecer e estar atento às determinações dos órgãos anteriormente citados. Além disso, esses órgãos fornecem materiais de base, fundamentais para a produção de mapas temáticos ou para a realização de análises espaciais. 1.4.4 Precisão gráfica A capacidade de identificar feições em um mapa está diretamente relacionada à sua escala que, por sua vez, relaciona-se à capacidade do olho humano em distinguir feições. A acuidade visual do ser humano o permite discernir uma representação linear de até 0,1milímetro e de 0,2 milímetros de diâmetro para pontos. A precisão gráfica está relacio- nada à menor feição possível de ser identificada pelo olho humano, e o valor de 0,2 milímetros é adotado como referência. Ressaltamos que esse valor, que corresponde à espessura de uma linha ou diâmetro de um ponto, representa também o erro gráfico que está vinculado à escala de representação. A espessura e o comprimen- to de uma linha, bem como o diâmetro de um ponto, são elementos usados para construir a representação visual dos objetos da superfície terrestre, mas são feições abstratas, e sua representação na constru- ção visual cria o que se chama de erro gráfico. Esses erros possuem relação direta com a escala do mapa, conforme o exemplo: Escala 1:40.000 -> Erro de 0,2 mm: equivalente a 8 m no mundo real. Escala 1:100.000 -> Erro de 0,2 mm: equivalente a 20 m no mundo real. Observamos que ocorre uma propagação dos erros com a variação da escala. O profissional deve levar em consideração essa propagação ao manusear um produto cartográfico. ATIVIDADES 1. A superfície topográfica da Terra é indefinível, porém, os cientistas usam o geoide como a representação mais próxima da superfície terrestre. Com base no que foi estudado, defina geoide. 34 Introdução à cartografia 2. Ao tentar plotar as coordenadas obtidas por um GPS em um mapa cujo datum era SAD69, um usuário observou que as coordenadas não correspondiam ao local preciso. Por que isso aconteceu? 3. A precisão gráfica é de 0,2 milímetros, que se refere à capacidade do olho humano em identificar feições. Seguindo a lógica dos exemplos apresentados, qual seria o erro, em metros, para a escala de 1:10.000? CONSIDERAÇÕES FINAIS Vimos, aqui, as informações básicas para introdução à cartografia, um conhecimento mais antigo que a própria escrita, mas recente enquanto ciência. Apesar de, neste capítulo, abordarmos temas elaborados há cen- tenas de anos e que têm sido desenvolvidos por diferentes cientistas, a cartografia é uma ciência extremamente dinâmica, por isso, é importante estar atento a isso. Hoje, por exemplo, não é possível pensar na cartografia sem o uso da informática, que é responsável por agilizar o processo de produção e permite obter maior precisão na construção das representações. Por ser uma área que avança rapidamente, possibilita aos usuários a obtenção de mapas cada vez mais precisos e em diferentes plataformas. A base, contudo, permanece a mesma. Este livro busca oferecer suporte ao aluno e, por isso, o conheci- mento apresentado ainda é tão importante, uma vez que não foi subs- tituído. Atualmente, outros periféricos são usados, como computadores, smartphones ou tablets, todavia, o conteúdo permanece o mesmo. REFERÊNCIAS FITZ, P. R. Cartografia básica. São Paulo: Oficina de Textos, 2008. GEMAEL, C. Introdução à geodésia física. Curitiba: Editora da UFPR, v. 302, 1999. p. 2002. ICA. A strategic plan for the International Cartographic Association. 2003-2011. Disponível em: https://icaci.org/files/documents/reference_docs/ICA_Strategic_Plan_2003-2011.pdf. Acesso em: 30 abr. 2020. MENEZES, P. M. L. de; FERNANDES, M do C. Roteiro de cartografia. São Paulo: Oficina de Textos, 2013. OLIVEIRA, C. de. Curso de cartografia moderna. v. 1. Rio de Janeiro: IBGE, 1988. RAISZ, E. J. Cartografia geral. Rio de Janeiro: Científica, 1969. ZENTAI, L. Does cartography still exist? In: AutoCarto 2012. Columbus, Ohio, USA. Sept. 16-18, 2012. Disponível em: https://cartogis.org/docs/proceedings/2012/Zentai_AutoCarto2012. pdf. Acesso em: 30 abr. 2020. Sistemas de coordenadas 35 2 Sistemas de coordenadas Com os estudos da cartografia, foram criados sistemas de coordenadas para permitir matematicamente a identificação de qualquer ponto na superfície terrestre com o mapa. O princípio desse sistema é o cruzamento de duas linhas para que seja obtido um ponto no plano ou no elipsoide, de modo que em qualquer lugar do planeta deve ocorrer o cruzamento de linhas que permitam obter a localização exata com base nos seus valores. Os valores atribuídos a essas linhas são conhecidos como coordenadas. Existem diferentes sistemas de coordenadas aplicados ao mo- delo terrestre, devendo ser aplicados conforme a atividade e o objetivo do trabalho. Dentre eles, os principais são o sistema de coordenada plana e o sistema de coordenada geográfica. O sis- tema de coordenadas local atende a uma demanda específica da topografia e também será abordado neste capítulo. A importância dessa temática se deve ao fato de que o mapa é um instrumento de conhecimento e de localização, e os sistemas de coordenadas permitem que seja realizada a localização inequívoca dos objetos na superfície da Terra por meio de um instrumentorepresentativo. O cartógrafo deve conhecer os sistemas de coordenadas e os sistemas de referência, pois o primeiro é diretamente influen- ciado pelo segundo. Isso significa que a escolha de um Sistema Geodésico de Referência (SGR) definirá sobre qual superfície as coordenadas serão calculadas, resultando em alterações nas coor- denadas de um mesmo ponto de acordo com o SGR utilizado. O profissional, portanto, deve ter domínio desse conhecimento para não cometer erros na construção e no uso do documento carto- gráfico, enquanto para o professor de Geografia, é fundamental dominar sua interpretação para poder trabalhar adequadamente esse conhecimento com os alunos. 36 Introdução à cartografia 2.1 Coordenadas geográficas Vídeo As coordenadas geográficas são definidas se fundamentando em uma série de linhas imaginárias no planeta com base em algum re- ferencial. A linha imaginária do Equador é o primeiro referencial a ser traçado. Ainda cabe ressaltar que a materialização matemática dessas linhas constitui um elemento fundamental para a construção e aplicação desse sistema, no entanto, quando nos referimos a “linhas imaginárias”, significa apenas que elas não possuem um correspon- dente real na superfície. Desse modo, a linha do Equador foi definida matematicamente como principal paralelo que divide a Terra em dois hemisférios: o Norte e o Sul, conforme pode ser observado a seguir. Figura 1 Divisão da Terra em dois hemisférios Polo Norte Polo Sul Equador = 0° Hemisfério Norte Hemisfério Sul Fonte: Elaborada pelo autor. Com base na linha do Equador, são traçadas diferentes linhas para- lelas ao norte e ao sul, que constituem o conjunto de linhas chamadas de paralelos. No sentido oposto, foram traçadas linhas imaginárias cru- zando todos os paralelos – que constituem o que conhecemos como meridianos – e elas seguem o sentido do norte-sul. Os meridianos também precisam de um referencial, e este é dado pelo meridiano de Greenwich, que passa pela Europa, mais precisamente sobre a cidade de Londres, na Inglaterra, como observado na figura a seguir. Sistemas de coordenadas 37 Figura 2 Meridiano de Greenwich Polo Norte M eridiano de G reenw ich = 0° Polo Sul Equador = 0° Hemisfério Norte Hemisfério Sul Fonte: Elaborada pelo autor. Esse meridiano foi considerado o referencial para os demais na dé- cada de 1960 em uma conferência da Carta Internacional do Mundo ao Milionésimo, ocorrida na Alemanha. A divisão, então, passou a ser dada pelo meridiano de Greenwich, que também dividiu o mundo em hemisfério ocidental e oriental, conforme a seguinte figura. Figura 3 Divisão oriental e ocidental Polo Norte M eridiano de G reenw ich = 0° Polo Sul Equador = 0° Hemisfério Oriental Hemisfério Ocidental Fonte: Elaborada pelo autor. Com o conjunto de linhas delimitado, observamos que tanto os paralelos quando os meridianos constituem círculos máximos em sentidos opostos. Dessa forma, um paralelo sempre terá o mesmo valor, independentemente da localização geográfica no limite daquele segmento. Ou seja, o paralelo do Equador, que possui um valor zero, 38 Introdução à cartografia terá o mesmo valor em graus em todos os pontos do seu segmento, o que equivale a uma volta 360° no planeta. O mesmo acontece com os meridianos no sentido norte-sul. Esse aspecto ressalta a extrema exigência de que, para informar uma localização precisa, é necessário passar duas coordenadas: o meridiano que cruza o paralelo e o paralelo que cruza o meridiano. Nesse ponto, é necessário trabalhar alguns conceitos de fundamen- tal importância para o melhor entendimento do conteúdo. São eles: a latitude e a longitude. Latitude (φ): distância angular entre o plano do Equador e qual- quer ponto na superfície da Terra, conforme a Figura 4. Qualquer po- sição ocupada por uma pessoa na Terra, que não esteja exatamente sobre a linha do Equador, está formando um ângulo em algum nível em relação ao plano do Equador (LIBAULT, 1975; FITZ, 2008). Longitude (λ): ângulo formado por qualquer ponto na superfície da Terra em relação ao meridiano de referência, ou seja, o meridiano de Greenwich, como observado na Figura 4. A longitude determina uma posição com uma variação angular que é dada com base em qualquer posição em relação ao meridiano de Greenwich (LIBAULT, 1975; FITZ, 2008). Figura 4 Latitude e longitude Polo Norte Polo Sul Equador = 0° Longitude (λ) Latitude (φ) Fonte: Elaborada pelo autor. Baseando-se na sistemática divisão do planeta, é possível locali- zar espacialmente qualquer ponto na superfície terrestre. O sistema apresentado demonstra apenas o processo de divisão com base nas linhas imaginárias. Os valores correspondentes às coordenadas e que Sistemas de coordenadas 39 serviram como base para sua localização estão relacionados ao que chamamos de sistema de coordenadas. Esses sistemas possuem es- pecificidades relacionadas à sua natureza matemática e que os dife- renciam uns dos outros, ou seja, existem diferentes tipos de sistemas de coordenadas, como os sistemas geodésicos, astronômicos, entre outros. No Brasil, para atividades de cartografia, os sistemas mais usuais são os de coordenadas geográficas e o Universal Transversal de Mercator (UTM). O sistema de coordenadas geográficas trata de variações angula- res. São valores representados em graus (°), minutos (’) e segundos (”), apresentando valores de uma medição direta no elipsoide. Na Figura 5 pode ser observado um exemplo de grade de coordenadas com valo- res para uma região da América do Sul. Figura 5 Grade de coordenadas geográficas -53°0’0.000’’ -52°0’0.000’’ -23°0’0.000’’ -24°0’0.000’’ -53°0’0.000’’ -52°0’0.000’’ Fonte: Elaborada pelo autor. As coordenadas representadas na figura podem ser precedidas de um φ e um λ para indicar que se referem à latitude ou à longitude. Os valores angulares estão precedidos por um sinal negativo, o que indi- ca que todos os pontos estão localizados ao sul do Equador e a oeste de Greenwich. É importante ressaltar que o sinal positivo ou negativo anterior à coordenada geográfica possui apenas um caráter indicativo, seguindo o padrão apresentado pela Figura 7 (próximo tópico). Nesse caso, o eixo x representaria a linha do Equador e o eixo y o meridiano de Greenwich. 40 Introdução à cartografia 2.2 Coordenadas planas Vídeo O sistema de coordenadas planas se baseia no sistema cartesiano representado por um par fixo de eixos interceptados de modo a criar um plano de referência que permite a medição linear em direções dis- tintas, conforme a Figura 6a. De maneira geral, esse sistema pode ser compreendido como um conjunto de linhas que se interceptam umas às outras, como no exemplo da Figura 6a, mas o conjunto de linhas interceptadas cria uma gratícula, grade ou malha, conforme represen- tado na Figura 6b. 2 0 y x 1 Figura 6b Grade, gratícula ou malha Figura 6a Plano cartesiano Fonte: Elaboradas pelo autor. O sistema de coordenadas planas, portanto, conforme Menezes e Fernandes (2016), é formado por duas famílias de linhas retas que se interceptam entre si. Esse sistema tem como origem o ponto 0, como representado na Figura 6a, em que uma posição é determinada pelos valores das linhas que se cruzam no ponto em destaque, no qual temos os valores 2 e 1 para os eixos x e y, respectivamente. Dessa forma, um ponto P tem sua posição determinada por P(x,y), formando o par de coordenadas para a posição em destaque. Os valores de x e y podem ser representados em unidades arbitraria- mente definidas, de acordo com o contexto do estudo. As unidades podem ser representadas em quilômetros, metros, centímetros ou milímetros. De todo modo, o cartógrafo pode adotar qualquer sistema métrico para refe- renciar suas coordenadas, sendo que os sistemas aqui citados são apenas os mais utilizados nas aplicações e representações cartográficas. Como o sistema tem base em um plano cartesiano, as coordenadas têm suas posições divididas em quadrantes,com base no ponto de ori- gem, e eles são determinados pelos sinais das coordenadas x, y, confor- Sistemas de coordenadas 41 me a Figura 7. Em sentido horário, o primeiro quadrante é determinado por x+, y+; já o segundo quadrante é determinado por x+, y-; enquanto o terceiro quadrante, por x-, y-; e o quarto quadrante, por x-, y+. Figura 7 Sinais das coordenadas no sistema plano cartesiano y+ y- y+ x+x- x+x- y- Fonte: Elaborada pelo autor. Quanto às suas posições, as coordenadas podem ser classificadas como absolutas ou relativas. A coordenada absoluta é aquela que se refe- re à origem especificamente, enquanto a relativa é uma posição determi- nada por dois pontos, de modo que sempre é determinada por um ponto em relação a outro. Conforme representa o exemplo da Figura 6a, em que o ponto destacado possui posição relativa e coordenada P(2, 1). 2.2.1 Coordenadas UTM O sistema Universal Transversal de Mercator (UTM) adota coorde- nadas métricas e planas na representação das suas coordenadas. O funcionamento desse sistema leva em consideração a região do fuso, que compreende uma área entre dois meridianos com seis graus de amplitude, ou seja, todo o planeta fica dividido, segundo esse sistema, em 60 fusos e cada área entre dois meridianos tem uma variação angu- lar de 6°. A metodologia de funcionamento do UTM se dá, unicamente, dentro do fuso onde é traçado o Meridiano Central, uma linha que per- corre todo o fuso exatamente no meio, deixando três graus de amplitu- de de um lado e mais três graus de amplitude de outro. Esse Meridiano Central, que percorre o fuso no sentido norte-sul, é interceptado pela linha do Equador que cruza o Meridiano Central e divide também o 42 Introdução à cartografia fuso em dois hemisférios. A Figura 8 apresenta essas características descritas na configuração do fuso para aplicação do sistema UTM. Figura 8 Fuso UTM e suas características λ0 Ytm Xtm Paralelos Meridianos Meridiano central (MC) Equador φ = 0° λ0 + ∆λλ0 - ∆λ Fonte: Elaborada pelo autor. Com base na configuração apresentada na Figura 8, o sistema uti- liza como característica os seguintes valores de coordenadas: o valor 10.000.000 m sobre o Equador e 500.000 m sobre o Meridiano Cen- tral. As coordenadas lidas a partir do eixo norte-sul localizado sobre o Equador vão reduzindo no sentido sul, o eixo leste-oeste contado a partir do Meridiano Central de referência possui valores crescentes no sentido leste e decrescentes na direção oeste (FITZ, 2008). Dessa forma, observamos que os valores de coordenadas de um fuso são arbitrários. Eles se repetem em todos os fusos e obtemos sempre o mesmo comportamento, tornando possível a ocorrência de coordenadas repetidas para pontos distintos no planeta. Para evitar isso, é necessário utilizar algumas abordagens. Primei- ramente, a coordenada UTM deve sempre vir acompanhada de um in- dicativo N (norte) ou E (leste) para apontar sua posição no fuso. Além disso, as coordenadas também devem vir acompanhadas do indicativo do fuso ao qual pertencem. Os fusos no planeta são numerados e cada região possui um conjunto deles. A Figura 9 apresenta o mapa de fusos com seus respectivos indicativos para todo planeta. O Google Maps é uma das plataformas mais utiliza- das no mundo e permite que sejam inseridas ou extraídas coordenadas de pontos. Ao navegar pelo mapa, clique duas vezes sobre a localização de seu interesse e o sistema apresentará as coorde- nadas decimais daquele local. Para ter acesso às coordenadas geográficas, basta clicar com o botão esquerdo nas coordena- das que a plataforma exi- birá os valores em graus, minutos e segundos. Disponível em: https://www. google.com.br/maps. Acesso em: 29 abr. 2020. Site https://www.google.com.br/maps https://www.google.com.br/maps Sistemas de coordenadas 43 Figura 9 Fusos do UTM W ik im ed ia C om m on s O sistema de coordenadas do UTM é o mais utilizado no Brasil em ma- pas topográficos, devido à praticidade de se trabalhar com coordenadas em metros, o que facilita os cálculos e permite análises mais precisas. A maior parte dos mapas oficiais no Brasil são construídos com base no sistema UTM, os mapas do Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE) e do Exército geralmente possuem dois sistemas, apresentando em suas extremidades a mesma coordenada em duas versões distintas. 2.3 Cálculo de coordenadas Vídeo O procedimento de extração de coordenadas apresenta diferencia- ções de acordo com o sistema utilizado, e nesta seção será abordado o processo de extração para coordenadas geográficas. Procedimentos referentes a outros sistemas poderão ser pesquisados oportunamente na bibliografia indicada neste capítulo. Com base no que foi visto anteriormente, as coordenadas no mapa podem ser obtidas baseando-se em valores das linhas correspon- dentes aos paralelos e meridianos. Dessa forma, em um sistema de 44 Introdução à cartografia coordenadas geográficas eles referem-se à latitude e à longitude, res- pectivamente. Esse sistema introduz a noção de que qualquer posição em um mapa pode ser obtida com base no cruzamento das linhas, ou seja, o cruzamento de um paralelo com um meridiano resultará em um ponto com as coordenadas conhecidas, conforme pode ser visto na figura a seguir. -25°26’24.000’’ -25°25’12.000’’ -49°22’48.000’’ -49°21’36.000’’ Figura 10 Exemplo de ponto com coordenadas conhecidas Fonte: Elaborada pelo autor. O ponto destacado na Figura 10 possui, portanto, as seguintes coordenadas: latitude -25°25’12”; longitude -49°21’36”. Essas coorde- nadas são conhecidas, pois estão evidentes os valores das linhas que se cruzam resultando no ponto indicado. Contudo, nem sempre a in- formação requisitada está localizada justamente no cruzamento das linhas identificadas no mapa, sendo necessário im- plementar métodos específicos para a identificação da coordenada de um ponto que se localiza no inte- rior da gratícula representada, ou seja, a identifica- ção das coordenadas de um ponto em uma área entre dois paralelos e dois meridianos, como espe- cificado na Figura 11. A metodologia para a identificação das coordena- das do ponto anteriormente referido deverá ser feita com o uso de uma régua e uma calculadora. Será preciso também efetuar a conversão de unidades e, para isso, o leitor poderá utilizar a regra especificada Figura 11 Ponto para extração de coordenadas -25°26’24.000’’ -25°25’12.000’’ -49°22’48.000’’ -49°21’36.000’’ Fonte: Elaborada pelo autor. Sistemas de coordenadas 45 na Figura 12. Assim, quando quiser fazer a conversão de valores pode- rá dividir ou multiplicar por 10, se necessário. Figura 12 Conversão de medidas km Multiplica por 10 Divide por 10 dam dmhm m cm mm • km: quilômetro • hm: hodômetro • dam: decâmetro quadrado • m: metro • dm: decímetro • cm: centímetro • mm: milímetro Fonte: Elaborada pelo autor. Com base nessas informações, o processo de extração de coorde- nadas deve seguir este passo a passo para os paralelos: 1º– Observar a distância angular entre as gratículas. É necessário observar o valor do paralelo ao norte e ao sul do ponto especificado. A distância angular entre os paralelos é obtida com base no cálculo da diferença do valor do paralelo maior menos o paralelo menor. Ao efetuar essa subtração, o resultado obtido é de 1’12”, con- forme a figura a seguir. -25°26’24.000’’ 1’12’’ -25°25’12.000’’ -49°22’48.000’’ -49°21’36.000’’ Figura 13 Distância angular entre os paralelos Fonte: Elaborada pelo autor. 2º– Posicionar a régua, coincidindo o 0 com o paralelo imediata- mente inferior ao ponto, medindo a distância em mm. Aqui, o objetivo é verificar o tamanho da gratícula especificada. Como os valores podem variar de acordo com a escala do mapa, a orientação é sempre converter os dados para milímetros, de modo que o valor total 46 Introdução à cartografia de comprimento da gratícula entre um paralelo e outro deve ser obtido na régua, com basenos seus milímetros. Assim, são obtidos os seguintes valores: 5 cm = 50 mm, conforme é possível observar na seguinte figura. -25°26’24.000’’ 50 mm -25°25’12.000’’ -49°22’48.000’’ -49°21’36.000’’ Figura 14 Entre o paralelo inferior e superior Fonte: Elaborada pelo autor. 3º – Medir a distância entre o ponto e o paralelo inferior. Deve-se posicionar a régua precisamente entre o ponto e o paralelo inferior, colocando o zero da régua no paralelo inferior. O valor deve ser medido em milímetros para haver coerência com o valor da etapa anterior. O valor obtido é de: 20 mm, conforme a figura a seguir. -25°26’24.000’’ 20 mm -25°25’12.000’’ -49°22’48.000’’ -49°21’36.000’’ Figura 15 Distância entre o ponto e o paralelo inferior Fonte: Elaborada pelo autor. Sistemas de coordenadas 47 4º – Regra de três. Com base nisso, deve-se montar uma regra de três da seguinte forma: 50 mm ---- 1’12’’ 20 mm ---- x No entanto, como é possível observar, os valores em milímetros estão coincidentes, mas a diferença da gratícula está representada em minutos e segundos. É importante, então, homogeneizar os valores da gratícula para facilitar o cálculo, convertendo os minutos para segundos. Como 1’ equivale a 60 segundos, deve-se apenas somar 60 + 12”, o que resulta- rá em 72 segundos. É necessário entender que em uma representação em coordenadas geográficas, 1° equivale a 60 minutos e 1’ equivale a 60 segundos. Com base nisso, à medida que for necessário, será preciso fazer sempre as conversões dos valores de coordenadas para segundos. O cálculo da regra de três fica, então, representado da seguinte forma: 50 mm --------72s 20 mm --------x 50 mm --------72s 20 mm ------x 50 -------- 72 s 20 --------- x Onde: 50x = 1.440 x = 1.440 50 x = 28.8” Esse valor deve ser somado à coordenada de menor valor: + -25°25’12” 28.8’’ = -25º25’40.8” O valor da latitude, desse modo, é dado com base no resultado aci- ma mencionado. É importante lembrar que o sinal negativo que prece- de a coordenada é apenas um indicativo de seu hemisfério. Para calcular a longitude, o procedimento é similar: 1º– Observar a distância angular entre as gratículas: 1’12”. Nesse caso, a distância é a mesma para a latitude, pois as gratícu- las formam quadrados perfeitos, algo que nem sempre acontecerá, variando de acordo com a escala e o sistema de projeção, como obser- vado na Figura 16. A distância deve ser medida entre os meridianos da gratícula que contém o ponto. 48 Introdução à cartografia -25°26’24.000’’ 50 mm -25°25’12.000’’ -49°22’48.000’’ -49°21’36.000’’ Figura 16 Distância angular entre os meridianos Fonte: Elaborada pelo autor. 2º– Posicionar a régua, coincidindo o 0 com o meridiano de refe- rência, medindo a distância em mm, como na Figura 17. O meridiano de referência na gratícula, é dado por aquele que tem o maior valor. 5 cm = 50 mm 3º– Medir a distância entre o ponto e o meridiano de referência. 30 mm -25°26’24.000’’ 30 mm -25°25’12.000’’ -49°22’48.000’’ -49°21’36.000’’ Figura 17 Distância entre o meridiano de referência e o ponto Fonte: Elaborada pelo autor. Sistemas de coordenadas 49 4º– Regra de três. 50 mm --------72 s 30 mm --------x 50 mm --------72 s 30 mm ------x 50 -------- 72 s 30 --------- x Onde: 50x = 2.160 x = 2.160 50 x = 43.2” Esse valor deve ser somado à coordenada de menor valor: + -49°21’36’’ 43.2’’ = -49º22’19.2” Dessa forma, o resultado obtido para as coordenadas do ponto é: Latitude: -25º25’40.8”. Longitude: -49º22’19.2”. Para plotar um ponto em um mapa, ou seja, descobrir uma posição com base em uma coordenada conhecida, deve-se seguir o caminho inverso: primeiro identificar a gratícula de acordo com as coordenadas e depois realizar uma regra de três simples para posicionar correta- mente o ponto. Para realizar o cálculo das coordenadas UTM, o processo é semelhante ao anterior. Observe a Figura 18, em que é apresentada uma gratícula de coor- denadas com um ponto destacado em laranja, nela as coordenadas são apresentadas em metros. Para descobrir a coordenada desse ponto, precisamos, primeiramente, observar o valor da linha em sentido oeste-leste anterior ao ponto destacado (ou seja, a oeste deste), conforme mostra a Figura 18. A diferença entre as linhas 678000 e 677000 é de 1000 m. Considerando que a distância total en- tre as linhas da gratícula corresponde a um valor de 50 mm, então: Figura 18 Distância entre o ponto e a linha anterior Fonte: Elaborada pelo autor. 7184000 7184500 677000 678000 20 mm 50 Introdução à cartografia 50 mm → 1000 m 20 mm → x Onde: 50x = 20.000 x = 20.000 50 = 400 m Esse valor deve ser somado ao da linha anterior: 677000 + 400 = 677400 m Da mesma forma, o procedimento deve ser efetuado para identifi- car a coordenada N. Podemos observar na Figura 19 que a medida da linha anterior (ao sul) em relação ao ponto é de 20 mm. Nesse caso, em específico, sabemos que o valor da gratícula no sentido N coincide com o valor total no sentido E, prescrevendo um quadrado perfeito. Dessa forma, podemos adotar os mesmos valores descobertos anteriormente, em que 20 mm equivale a 400 m. Esse valor é, então, somado à coordenada da linha anterior: 7184000 + 400 = 7184400 m A coordenada UTM do ponto em destaque, por- tanto, é: 677400E, 7184400N. 2.4 Fuso horário Vídeo O tempo é uma medida essencial na vida do homem, utilizada em quase todas as atividades humanas. Essas medidas são elementos fundamentais no nosso cotidiano e têm como origem os estudos e a interpretação que se faz do sistema terrestre. Os fusos horários refletem um exemplo da influência do sistema terrestre e da medida de tempo em nossa vida diária. Ao viajar, muitas vezes é necessário adiantar ou atrasar o relógio, dependendo da localização geográfica em que a pessoa se encontra. No entanto, antes de abordar esse assunto com maior profundidade, cabe questionar: o que seria o tempo e quais são as suas constantes? Figura 19 Obtenção da coordenada N Fonte: Elaborada pelo autor. 7184000 7184500 677000 678000 20 mm O tempo apresenta diferentes definições, dadas ao longo da histó- ria da humanidade. Desde Platão e suas considerações até estudos mais contemporâneos, o homem tem investigado a definição de tem- po. A explicação adotada por este texto é a mesma aplicada em cosmo- logia e também na física moderna, que conceituam tempo como a quarta dimensão do espaço-tempo em que a sociedade vive. Com base nisso, qualquer elemento só poderá ter uma existência física real se possuir volume, tendo, portanto, as três dimensões espaciais, e dura- ção que deve ser superior a 0, caracterizando, assim, a quarta dimen- são, uma dimensão temporal. O tempo enquanto medida é definido com base na duração do dia, conceito este que deve estar bem claro para analisarmos as questões referentes ao tempo. O dia é definido com base nas horas, que, por sua vez, são definidas com base nos minutos, definidos com base nos se- gundos. Cabe então questionar: o que seria de fato um segundo? Ele é definido oficialmente como 9192631770 oscilações do átomo do Césio 133, que se encontra no interior de um relógio atômico de posse do Observatório de Greenwich. No observatório, conforme pode ser visto na Figura 20, o relógio atômico digital registra a hora exata enquanto o feixe de laser repre- senta precisamente o local de passagem do meridiano de Greenwich. Além das definições de tempo vistas anteriormente, é necessário, tam- bém, abordarmos as constantes de tempo, conforme veremos a seguir. Constantes de tempo • Tempo rotacional Fundamentado no movimento de ro- tação do planeta, o tempo rotacional é baseado em um referencial no espaço e possui diferenças de acordo com o elemento que será adotado como referencial. Dessa forma, o tempo rotacional também pode ser chama- do de tempo sideral, tempo solar verdadei- ro e tempo solar médio. Platão (427-347 a.C.), filósofo grego da antiguidade, é um dos principais pensadores dahistória da filosofia. Discípulo do filósofo Sócrates, sua filosofia é baseada na teoria que divide o mundo em duas partes: uma que per- cebemos com nossos sentidos e que ele defendia se tratar de um mundo apenas de aparência; e a outra o mundo espiritual, mais elevado, eterno, em essência um mundo ideal. O primeiro é perce- bido pela experiência, pois é sensível, o segundo só podemos conhecer por meio da razão. Biografia W ikim edia Com m ons Figura 20 Observatório de Greenwich na Inglaterra W ik im ed ia C om m on s 51Sistemas de coordenadas 52 Introdução à cartografia • Tempo sideral Essa escala de tempo considera o ponto vernal como um astro fixo, que equivale ao ponto de interseção da esfera celeste com o plano do Equador celeste. Corresponde ao equinócio em rela- ção aos pontos de solstícios, como pode ser observado na Figura 18. Dessa forma, o ponto vernal funciona enquanto regulador do tempo sideral, em que: • o dia sideral é determinado pelo intervalo entre duas combinações sucessivas do ponto vernal pelo mesmo semimeridiano; • a hora sideral é determinada pelo ângulo horário do ponto vernal. As variações causadas pelo movimento da Terra fazem com que o dia sideral tenha uma variação de 8 milissegundos inferior à duração que poderia ter, caso seu referencial fosse um ponto fixo. Consideran- do que o ponto vernal é um referencial arrastado pela esfera celes- te, funcionando como um astro fixo, mas apenas com base em nossa perspectiva. Essa diferença de 8 milissegundos se mantém constante e traz a necessidade de fazer a distinção do tempo sideral aparente e do médio. Para isso, devemos considerar que o ponto vernal será dividido em verdadeiro e médio. Figura 21 Localização do ponto vernal Esfera celeste Terra Plano equatorial y = Ponto vernal Solstício de verão Solstício de inverno Fonte: Elaborada pelo autor. O ponto vernal verdadeiro é aquele relacionado às oscilações do planeta como a precessão, mudança de direção do eixo de rotação, e No site 24 Timezones, é possível ter acesso aos 24 fusos e à hora em tempo real de diversos pontos do planeta. As informações podem ser acessadas diretamente em um mapa ou pesqui- sadas especificamente. No mapa, é possível ver ainda em quais regiões do planeta já anoiteceu. Trata-se de uma dica inte- ressante para o professor de Geografia apresentar como ferramenta aos alunos em sala. Disponível em: https://24timezones. com/hora_certa.php#/map. Acesso em: 29 abr. 2020. Site precessão: movimento vagaroso do eixo de rotação de um corpo celeste resultante da influência exercida sobre ele por um ou mais astros. Glossário Sistemas de coordenadas 53 a nutação, oscilações periódicas do plano equatorial. O ponto vernal médio está sujeito apenas à precessão. Dessa forma, podemos definir o tempo sideral aparente como o tempo regido pelo movimento de uso do ponto vernal verdadeiro e que também sofre as oscilações da nutação. O tempo sideral médio é regido pelo movimento diurno do ponto vernal médio, pois este não sofre as alterações resultantes dos movimentos da Terra. • Tempo solar verdadeiro O dia solar corresponde a duas passagens consecutivas do Sol pelo mesmo semimeridiano, sendo, assim, o intervalo entre as duas passagens. • Movimento do polo É chamado de movimento do polo (Figura 22) o movimento do eixo de rotação em relação ao corpo terrestre. Ele resulta de três componentes: • o movimento do eixo de rotação em torno do eixo principal de inércia; o que pode levar 430 dias para ocorrer; • um movimento anual causado por alterações meteorológicas; • um movimento secular. A consequência do movimento dos polos é a alteração dos meri- dianos e do Equador, com reflexo direto nas horas longitudinais, na latitude e também no azimute. O monitoramento do movimento do polo é feito pelo IERS 1 . Figura 22 Movimentos do polo entre 2001 e 2006 Fonte: https://www.iers.org/IERS/EN/Science/EarthRotation/PolarMotionPlot.html nutação: movimento oscilatório do eixo terrestre, que se efetua em cerca de 18,6 anos, provo- cado pelo efeito combinado das atrações gravitacionais do Sol e da Lua sobre a Terra. Glossário azimute: ângulo medido no plano horizontal entre o meri- diano do lugar do observador e o plano vertical que contém o ponto observado. Glossário International Earth Rotation and Reference Systems Service – organização responsável pela padronização de referência e tempo globais, principalmente com seus grupos de Parâmetro de Orientação da Terra e de Sistema Internacional de Referência Celeste. 1 54 Introdução à cartografia • Tempo universal O tempo universal é o tempo médio relacionado ao meridiano de Greenwich, influenciado pelas variações do movimento de rota- ção da Terra e pelo movimento do polo. Essa escala de tempo é subdividida da seguinte forma: • TU0: tempo solar médio que foi obtido diretamente com base em observações astronômicas. • TU1: TU0 com a correção da influência do movimento do polo. Tempo Universal 1, que pode ser considerado como o que traduz da melhor maneira possível o movimento de rotação da Terra. • TU2: TU1 corrigido quanto às influências das variações do movimento de rotação da Terra e também das variações da velocidade de rotação. O fuso horário deve ser considerado com base nos conceitos de hora local e hora legal: o primeiro é associado a um meridiano local específico, determinado quando o sol se encontra exatamente sobre o meridiano escolhido, ao meio-dia, e os relógios são ajustados para 12 horas. Qualquer lugar no planeta onde a hora local não esteja associada ao meridiano determinado como padrão, não terá a mesma hora. Já a hora legal, por sua vez, é o intervalo de tempo considerado por um país como igual ao intervalo para determinado fuso. Por exemplo, cada país pode determinar que o espaço delimitado em graus pelo fuso que defi- niria uma hora específica pode ser aumentado ou diminuído de modo a incluir algumas horas de seu território ou excluí-las. Esse procedimento é adotado para evitar que um meridiano que passe no meio de uma ci- dade faça com que ela tenha dois horários diferentes. Por esse motivo, a hora legal adotada pelos países altera algumas configurações já deter- minadas pelos meridianos, podendo variar de país a país. Como pode ser observado na Figura 23, a Terra é dividida em fu- sos determinados por uma premissa física da superfície terrestre. A característica esférica, considerada para o elipsoide, possui 360°, en- quanto o movimento de rotação da Terra dura 24 horas de modo sim- plificado, pois sabe-se que existe uma variação nesse tempo. Assim, a configuração pode ser feita da seguinte maneira: 360 / 24 h = 15°/h Ou seja, a Terra é dividida em 24 fusos com 15° de amplitude cada. N O R U EG A R Ú SS IA R Ú S S I A C A ZA Q U IS Tà O ÍN D IA M O N G Ó LI A B R A S IL E S TA D O S U N ID O S E S TA D O S U N ID O S C A N A D Á A U S TR Á LI A IN D O N É S IA N O VA Z EL  N D IA JA P à O N O R U EG A SU ÉC IA FI N L N D IA M IA N M A R PA Q U IS Tà O IR à IR A Q U E TU R Q U IA U C R  N IA A R G ÉL IA LÍ B IA N IG ÉR IA N ÍG ER EQ U A D O R Linh a Int erna cion al de Data B O LÍ VI A G A B à O R EP Ú B LI C A D EM O C R Á TI C A D O C O N G O N A M ÍB IA Z M B IA MO ÇAM BIQ UE Á FR IC A D O S U L C H A D E EG IT O SU D à O ET IÓ PI A Q UÊ NI A TA NZ ÂN IA SO M ÁL IA IÊ M EN M A U R IT  N IA B IE LO R R Ú SS IA A LE M A N H A FR A N Ç A R EI N O U N ID O IR LA N D A ES PA N H A PO LÔ N IA GR ÉC IA IT Á LI A O M à A R Á B IA SA U D IT A A FE G A N IS Tà O TU R C O M EN IS Tà O IS L N D IA G R O EN L N D IA Linha Internacional de Data Linha Internacional de DataLinha Internacional de Data D1min/Shutterstock Fi gu ra 2 3 M ap a de fuso s ho rá rio s Sistemas de coordenadas 55 • Tempo universal O tempo universal é o tempo médio relacionado ao meridiano de Greenwich, influenciado pelas variações do movimento de rota- ção da Terra e pelo movimento do polo. Essa escala de tempo é subdividida da seguinte forma: • TU0: tempo solar médio que foi obtido diretamente com base em observações astronômicas. • TU1: TU0 com a correção da influência do movimento do polo. Tempo Universal 1, que pode ser considerado como o que traduz da melhor maneira possível o movimento de rotação da Terra. • TU2: TU1 corrigido quanto às influências das variações do movimento de rotação da Terra e também das variações da velocidade de rotação. O fuso horário deve ser considerado com base nos conceitos de hora local e hora legal: o primeiro é associado a um meridiano local específico, determinado quando o sol se encontra exatamente sobre o meridiano escolhido, ao meio-dia, e os relógios são ajustados para 12 horas. Qualquer lugar no planeta onde a hora local não esteja associada ao meridiano determinado como padrão, não terá a mesma hora. Já a hora legal, por sua vez, é o intervalo de tempo considerado por um país como igual ao intervalo para determinado fuso. Por exemplo, cada país pode determinar que o espaço delimitado em graus pelo fuso que defi- niria uma hora específica pode ser aumentado ou diminuído de modo a incluir algumas horas de seu território ou excluí-las. Esse procedimento é adotado para evitar que um meridiano que passe no meio de uma ci- dade faça com que ela tenha dois horários diferentes. Por esse motivo, a hora legal adotada pelos países altera algumas configurações já deter- minadas pelos meridianos, podendo variar de país a país. Como pode ser observado na Figura 23, a Terra é dividida em fu- sos determinados por uma premissa física da superfície terrestre. A característica esférica, considerada para o elipsoide, possui 360°, en- quanto o movimento de rotação da Terra dura 24 horas de modo sim- plificado, pois sabe-se que existe uma variação nesse tempo. Assim, a configuração pode ser feita da seguinte maneira: 360 / 24 h = 15°/h Ou seja, a Terra é dividida em 24 fusos com 15° de amplitude cada. N O R U EG A R Ú SS IA R Ú S S I A C A ZA Q U IS Tà O ÍN D IA M O N G Ó LI A B R A S IL E S TA D O S U N ID O S E S TA D O S U N ID O S C A N A D Á A U S TR Á LI A IN D O N É S IA N O VA Z EL  N D IA JA P à O N O R U EG A SU ÉC IA FI N L N D IA M IA N M A R PA Q U IS Tà O IR à IR A Q U E TU R Q U IA U C R  N IA A R G ÉL IA LÍ B IA N IG ÉR IA N ÍG ER EQ U A D O R Linh a Int erna cion al de Data B O LÍ VI A G A B à O R EP Ú B LI C A D EM O C R Á TI C A D O C O N G O N A M ÍB IA Z M B IA MO ÇAM BIQ UE Á FR IC A D O S U L C H A D E EG IT O SU D à O ET IÓ PI A Q UÊ NI A TA NZ ÂN IA SO M ÁL IA IÊ M EN M A U R IT  N IA B IE LO R R Ú SS IA A LE M A N H A FR A N Ç A R EI N O U N ID O IR LA N D A ES PA N H A PO LÔ N IA GR ÉC IA IT Á LI A O M à A R Á B IA SA U D IT A A FE G A N IS Tà O TU R C O M EN IS Tà O IS L N D IA G R O EN L N D IA Linha Internacional de Data Linha Internacional de DataLinha Internacional de Data D1min/Shutterstock Fi gu ra 2 3 M ap a de fu so s ho rá rio s 56 Introdução à cartografia Os fusos têm a sua origem no meridiano de Greenwich, que possui a longitude de 0 graus. Com base nele, recebem sinal positivo no sentido leste, quando são acrescentadas horas em relação ao meridiano de origem, e sinal negativo no sentido oeste, quando as horas são atrasadas em relação ao meridiano de origem, como acontece no Brasil em relação ao meridiano de Greenwich (Figura 23). O meridiano de Greenwich está localizado em um dos 24 fusos mencionados acima. Como cada fuso possui 15° de amplitude, o meridiano de Greenwich, localizado no centro do fuso, possui no sentido oeste e no sentido leste 7° e 30’. O antemeridiano de Greenwich apresenta uma longitude de 180 graus e é chamado de linha internacional de mudança de data. No território brasileiro foram feitas adaptações nas linhas corres- pondentes aos fusos para englobar determinadas regiões, havendo quatro fusos oficiais devido às suas dimensões continentais. Os fusos brasileiros foram alterados para manter em um mesmo horário regiões como São Paulo, Brasília e Rio de Janeiro, que possuem um caráter de grande importância econômica, cultural e política. CONSIDERAÇÕES FINAIS Os sistemas de coordenadas permitem que o profissional faça a correlação direta entre os objetos representados no mapa e seus correspondentes no mundo real. Por isso, o professor de Geografia, como responsável por construir esse conhecimento junto ao aluno, deve dominar sua leitura e análise, reiterando a sua importância em um mundo cada vez mais dependente desse tipo de informação. Atualmente, as coordenadas podem revelar a nossa posição, por meio do uso de um smartphone, para interagir com outras pessoas em aplicativo ou, até mesmo, para situações mais específicas, como a Figura 24 Fusos do Brasil W ikim edia Com m ons Sistemas de coordenadas 57 análise espacial no entorno de um local com o objetivo de realizar um empreendimento ou pesquisa de mercado. Além disso, em um mundo onde as distâncias foram encurtadas pela revolução técnico-científico- -informacional, compreender o funcionamento dos fusos é fundamental. ATIVIDADES Observe a figura e responda às questões a seguir: SUB-BACIA PETRÓPOLIS-RJ Legenda Curvas de nível 20m Hidrografia Bacias Projeção CilíndricaDatum: Sirgas2000 0 500 1000m Fonte: Elaborada pelo autor. 58 Introdução à cartografia 1. Identifique as coordenadas dos pontos A no mapa. 2. Observe que as coordenadas não estão precedidas de sinais positivos ou negativos. Caso não houvesse identificação no mapa, como seria possível reconhecer o quadrante do elipsoide em que a região representada está localizada? 3. Quantas horas de diferença em relação a Greenwich tem a região representada no mapa? REFERÊNCIAS FITZ, P. R. Cartografia básica. São Paulo: Oficina de Textos, 2008. GEMAEL, C. Introdução à geodésia física. Curitiba: Editora da UFPR, 1999. LIBAULT, A. Geocartografia. São Paulo: Companhia Editora Nacional, 1975. MENEZES, P. M. L.; FERNANDES, M. C. Roteiro de cartografia. São Paulo: Oficina de Textos, 2016. Sistemas de projeção 59 3 Sistemas de projeção Um dos problemas fundamentais da cartografia é a repre- sentação da superfície curva em um plano. Para isso, é necessá- rio realizar transformações matemáticas que possibilitem fazer a correspondência da superfície curva para a superfície plana. Desse modo, temos, então, a projeção. O termo projeção foi adotado devido aos procedimentos realizados em estudos de física, que utilizam sistemas de lentes para projetar elementos de uma su- perfície esférica em um plano. O uso desse termo na cartografia, no entanto, está relacionado às transformações matemáticas que permitem transportar os pontos do elipsoide para um plano, ainda que ocorram algumas distorções, pois qualquer projeção irá imple- mentar algum tipo de alteração, seja ela linear, angular ou de área. Todavia, até certo ponto, tais distorções podem ser controladas. Neste capítulo, portanto, abordamos os principais conceitos envolvidos no processo de uso e aplicação das projeções carto- gráficas, assim como os principais elementos que diferem algumas das mais utilizadas. As projeções cartográficas são de extrema importância, pois possuem especificidades fundamentais que influenciam a forma de ler e de representar informações em um mapa, podendo afetar as interpretações e as conclusões, de acor- do com as características preservadas. Este capítulo não se apro- fundará nas demonstrações matemáticas, pois o foco é abordar sua aplicação, não o desenvolvimento dasprojeções. No entanto, as obras que possibilitam o aprofundamento nessa temática serão apresentadas aqui. 60 Introdução à cartografia 3.1 Conceito de projeção Vídeo A projeção cartográfica envolve processos de transformação e de aplicação de funções matemáticas para converter dados de uma su- perfície curva para uma superfície plana. A projeção é um processo fundamental na cartografia, pois possibilita a representação de fenô- menos que ocorrem na superfície terrestre em documentos impressos ou digitais. Projeção cartográfica, segundo Libault (1975), é a correspondência matemática entre as coordenadas da superfície plano-retangular do mapa e as coordenadas da superfície curva da Terra. Segundo o autor, os sistemas de projeção, como também podem ser chamados, geral- mente tratam de expressões puramente abstratas, mas que também podem corresponder a combinações geométricas simples. Outra de- finição apresenta a projeção cartográfica como qualquer representa- ção sistemática de meridianos e paralelos que retratam a superfície da Terra, ou parte dela – considerada uma esfera ou um elipsoide –, sobre um plano de referência (PEARSON, 1990). A projeção cartográfica utiliza equações paramétricas para realizar a transformação entre uma superfície de referência e uma superfície de projeção (Figura 1). As equações paramétricas consistem em um par de funções que realizam as transformações entre as superfícies deno- minadas, em que cada ponto da superfície terrestre, representado por φ,λ, com coordenadas geodésicas ou geográficas (ou seja, na superfície curva), é definido em um ponto no plano por coordenadas X, Y; ou seja: X = F1 (φ, λ) Y = F2 (φ, λ) O objetivo das equações é assegurar que o conjunto de símbolos no mapa tenha um relacionamento único e, ao mesmo tempo, inequí- voco com os objetos ou fenômenos do mundo real que representam, respeitando sempre o caráter métrico e preciso que os mapas devem possuir. Deve-se, portanto, compreender os conceitos referentes à su- perfície de projeção e superfície de referência, assim como os princi- pais aspectos envolvidos. Sistemas de projeção 61 Figura 1 Transformação entre a SR e SP SP Superfície de projeção SR Superfície de referência Projeções cartográficas Plano Cilindro Cone Esfera Elipsoide Fonte: Elaborada pelo autor. A superfície de referência (SR) é uma representação da superfície terrestre ou de parte dela e serve como base de posicionamento dos objetos ou do fenômeno dispostos no mundo real. Existem dois tipos de SR a serem considerados: a esfera e o elipsoide. No caso da esfera, a curvatura é constante, e a definição dessa superfície requer apenas um parâmetro para sua definição, dado pelo raio (Figura 2). A esfera possui como características a linha dos polos, com a determinação dos polos Norte e Sul em cada extremidade e a linha do Equador prescreven- do um plano perpendicular à linha dos polos. Possui ainda, um círculo máximo contendo a linha dos polos e que determina o meridiano de Greenwich, o meridiano principal. Figura 2 Elementos de uma esfera R→Raio R PN PS Fonte: Adaptado de Vieira et al., 2004. Faça uma visita ao site da International Cartogra- phic Association (ICA), a associação internacional de cartografia. Por meio do link, você acessará a página da comissão de projeções cartográficas. O site está em inglês e, na página principal, clicando em “Map projections”, você será direcionado a uma série de links relacionados às diferentes projeções cartográficas existentes. Você encontrará desde softwares a páginas com as projeções e a literatura sobre o assunto. Disponível em: https://ica-proj. kartografija.hr/home.en.html. Acesso em: 27 abr. 2020. Site https://ica-proj.kartografija.hr/home.en.html https://ica-proj.kartografija.hr/home.en.html 62 Introdução à cartografia O elipsoide, por sua vez, é uma superfície obtida por meio da ro- tação de uma semielipse. Por esse motivo, é denominado elipsoide de revolução. Este possui como característica dois semieixos principais: a e b (Figura 3). O semieixo “a” está localizado no círculo que representa o Equador e possui maior comprimento; dessa forma, pode-se dizer que o Equador possui um raio de curvatura “a”, caracterizada por um semieixo maior. Os meridianos existentes possuem a mesma caracte- rística, com o semieixo “a” maior contido no plano do Equador. Por sua vez, o semieixo “b” está compreendido na linha delimitada pelos polos norte e sul. É uma superfície que possui infinitos raios de curvatura e, por esse motivo, é uma superfície mais complexa. Figura 3 Elementos de um elipsoide Semieixos representados por “a” e “b”. a b PN PS Fonte: Adaptada de Vieira et al., 2004. As duas superfícies de referência possuem características distintas, sendo a esfera mais simplificada que o elipsoide. Pode-se dizer que a esfera é um caso particular do elipsoide, sendo este uma superfície com maior grau de complexidade e com maiores possibilidades de cálculos e de precisões métricas, devido aos seus infinitos raios de curvatura. A escolha de qual superfície de referência utilizar para projeção está relacionada à finalidade da representação e à escala que será empre- gada. De modo geral, a esfera é mais utilizada por ser simplificada. A complexidade geométrica do elipsoide é indicada para representações com elevado nível de especificidade e de detalhamento. Os elementos dispostos na superfície de referência são projetados em uma superfície de projeção, que pode ser um plano, um cone ou um Sistemas de projeção 63 cilindro (Figura 4). O plano pode ser definido como dois raios de curva- tura infinita; o cone e o cilindro são definidos por dois raios, sendo um de curvatura finita e o outro de curvatura infinita (PEARSON, 1990). Cada superfície de projeção produz um resultado distinto: • O plano permite uma transformação direta da superfície de re- ferência para o plano, resultando na chamada projeção azimutal (Figura 4a). • O cone é usado como superfície de projeção intermediária, pois, para a obtenção do mapa, essa superfície é desenvolvida em um plano. Esse tipo de projeção é chamada de projeção cônica (Figura 4b); • A projeção cilíndrica (Figura 4c) pode ser obtida pelo uso do ci- lindro como superfície intermediária, que é desenvolvida em um plano para obtenção do mapa (PEARSON, 1990). Figura 4 Superfícies de projeção – Azimutal, Cônica e Cilíndrica, respectivamente P P’ P’ P’ P P 4a - Superfície de projeção azimutal 4b - Superfície de projeção cônica 4c - Superfície de projeção cilíndrica Fonte: Adaptado de Pearson, 1990. Na Figura 4, é possível verificar uma posição (P) na superfície de re- ferência e sua projeção na superfície de projeção (P’). Observamos que, entre P e P’, existem diferenças nas superfícies. Estas resultam em al- terações também na representação das superfícies em um mapa. Es- sas diferenças, chamadas de distorções, devem ser consideradas ao se escolher uma projeção cartográfica, pois é preciso levar em conta a superfície de projeção utilizada em relação à área mapeada. O resul- tado é um sistema de quadrículas cuja forma pode variar, conforme é mostrado na Figura 5. 64 Introdução à cartografia Figura 5 Sistema de quadrículas Fonte: Elaborada pelo autor. Ao fazer a representação de uma porção da superfície terrestre, é necessário determinar qual escala será aplicada. Essa determinação irá proporcionar uma relação entre um segmento de arco em uma super- fície de referência e o comprimento de arco na superfície de represen- tação, que terá como base uma projeção cartográfica. Dessa forma, a relação entre o segmento de arco nas duas superfícies estará mantida com base na escala cartográfica, mas esta não se mantém constante em toda a superfície de projeção, sendo apenas verdadeira nas regiões em que ocorre contato entre as superfícies de projeção e de referência. Sistemas de projeção 65 A região na superfície de projeção, queterá a escala verdadeira, pode variar um ponto, uma linha ou mais, de acordo com o tipo de superfície de projeção que estará em contato com a superfície de refe- rência. Se a superfície de projeção for um plano tangente, apenas um ponto terá escala verdadeira; no caso do cilindro e do cone, é uma linha que representa as regiões de contato de uma superfície com a outra (Figura 6a). Podem existir outras regiões com escala verdadeira, isso ocorre quando a superfície de projeção não é tangente à superfície de referência, mas sim secante a esta, aumentando, assim, os pontos de contato entre as superfícies (Figura 6b). Figura 6 (a) Superfícies de projeção tangentes e (b) Superfícies de projeção secantes 6a 6b Fonte: Elaborada pelo autor. O uso de uma superfície de referência tangente ou secante vai de- pender da necessidade do cartógrafo na produção de mapas. Quando as áreas mapeadas forem pouco abrangentes, uma projeção tangente será adequada. Quando a área mapeada for abrangente, como um es- tado ou um país, geralmente, a superfície secante pode proporcionar melhores resultados. 66 Introdução à cartografia 3.2 Distorção de escala Vídeo Na superfície de projeção, a distância de qualquer ponto em relação à região de contato entre as superfícies não é mantida. Com isso, a escala não permanece a mesma e ocorre a chamada distorção. Quan- do a escala é válida entre as superfícies, ou seja, nos pontos em que se mantém, é chamada de escala nominal. As superfícies de projeção tangentes apresentam um sistema de quadrículas em que a escala é preservada na superfície de contato, conforme a Figura 5, enquanto as superfícies de projeção secantes apresentam a escala preservada, conforme a Figura 7. Figura 7 Sistema de quadrículas para superfícies secantes Fonte: Elaborada pelo autor. Dessa forma, com exceção das regiões de contato entre as super- fícies, todos os outros pontos da superfície de projeção possuem uma escala diferente. O termo distorção de escala é aplicado para esses pon- Sistemas de projeção 67 tos que apresentam uma escala diferente da nominal, ou seja, uma distorção. Os valores existentes nos pontos, e que não correspondem à escala nominal, permitem-nos compreender a distorção que ocorre ao projetar uma superfície, sendo possível quantificá-la, avaliá-la e, até mesmo, controlar o impacto de diferentes projeções na representa- ção e de informações projetadas da superfície de referência, isto é, do mundo real. Matematicamente, a distorção de escala pode ser definida como a razão entre o arco de comprimento infinitesimal da superfície de pro- jeção e o arco homólogo a este, na superfície de referência, conforme apresentado na fórmula a seguir: m dS dS 2 2 2 = Em que: m = distorção de escala dS = comprimento do arco infinitesimal na SP ds = comprimento do arco infinitesimal na SR A distorção de escala (m) assume apenas valores positivos e pode ocorrer como descrito a seguir: m=1 Ocorre quando não existe distorção entre os arcos dS e ds; ou seja, naquele ponto, os arcos são iguais, possuindo correlação com a escala nominal. m>1 Nesse caso, ocorre distorção, sendo que dS é maior que ds. Isso significa que esse segmento vai resultar em um comprimento maior na superfície projetada em relação à superfície de referência. m<1 Esse caso é o oposto da situação anterior. Aqui, também ocorre dis- torção, mas dS é menor que ds, indicando que esse segmento resultará em um comprimento menor na superfície projetada em relação à su- perfície de referência. infinitesimal: grandeza matemática arbitrariamente pequena. Glossário 68 Introdução à cartografia A distorção de escala pode ser melhor observada por meio da elipse indicatriz de Tissot (VIEIRA et. al., 2004), em que os valores de distorção de um ponto podem ser observados de qualquer ponto e para qual- quer direção a partir deste (Figura 8). Os pontos são representados pela igualdade das escalas máximas e mínimas, criando um círculo ao redor do ponto. Figura 8 Elipse de Tissot A B φ λ y x Meridiano Paralelo ds CD A’ B’ φ λ y’ x’ Meridiano Paralelo ds ’ C’D’ Fonte: Elaborada pelo autor. Conforme podemos observar na Figura 8, nos exemplos I e II, há pon- tos formando uma elipse ao redor de um ponto central em uma distância ds. Na figura 8-I, que representa a superfície de referência, as distâncias do ponto central para A, B, C e D são iguais, não havendo distorção. A Figura 8-II apresenta o mesmo ponto na superfície de projeção, em que as dis- tâncias do ponto central para A’ e B’ são distintas em relação a C’ e D’. Ob- serva-se, ainda, que, na figura 8-II, a distância ds’ é variável. A aplicação da elipse de Tissot permite identificar as áreas do mapa que possuem maior ou menor distorção (Figura 9). Figura 9 Indicatriz de Tissot. A) Projeção Cilíndrica de Lambert B) Projeção Cilíndrica de Mercartor Sistemas de projeção 69 A Figura 9 apresenta a elipse indicatriz de Tissot aplicada em duas pro- jeções distintas. Nelas, podem ser verificados diferentes resultados. A pro- jeção cilíndrica é resultante de um cilindro tangente à superfície, em que é possível observar que em apenas uma linha constante na região da linha do Equador possui elipses com distorções menos aparentes, ou seja, a região de contato com o cilindro. À medida que se distancia da região de contato, a distorção aumenta. 3.3 Classificações das projeções Vídeo As projeções podem ser classificadas de diferentes formas, quanto às suas características específicas, que nos auxiliam na tomada de de- cisão sobre qual projeção é mais adequada. As classificações, também, auxiliam-nos no processo de leitura de um mapa e na interpretação acerca do uso específico de uma projeção na representação. As propriedades espaciais das projeções constituem uma forma de classificação. Essas propriedades surgem do relacionamento en- tre as escalas máximas e mínimas. Temos como propriedades princi- pais a conformidade, a equidistância e a equivalência. Elas tratam das diferentes deformidades apresentadas ao preservar uma determina- da característica. Nesse aspecto, pode-se incluir, também, as proje- ções afiláticas. Vejamos a seguir mais detalhes dessas propriedades. • Conformes: a projeção conforme é representada por um cír- culo na indicatriz de Tissot, em que a = b, ou seja, as escalas máxima e mínima são iguais para toda a extensão do mapa (MENEZES; FERNANDES, 2016). Dessa forma, essa projeção possui como característica a deformação angular nula para alguns pontos e preserva as pequenas formas. A variação de escala é constante em toda a extensão do mapa. Libault (1975) ressalta que a conformidade implica, necessariamente, uma variação de escala. Seria impossível conseguir que todos os cír- culos transformados ficassem iguais, pois, nesse caso, a proje- ção seria perfeita. Sabe-se que a projeção cartográfica acarreta algum tipo de deformidade na transformação, o que determina a impossibilidade de que as formas sejam todas preservadas. • Equivalentes: nesse tipo de projeção, as áreas são conserva- das em detrimento das outras características, como a forma. No entanto, como ressalta Libault (1975), a palavra conservação 70 Introdução à cartografia deve ser vista com cautela; não se deve interpretar de forma que as áreas observadas no mapa sejam idênticas à da natu- reza, o termo pode direcionar a esse equívoco. Na verdade, as áreas são proporcionais às áreas da natureza. Existe uma uniformidade de área que é mantida pela escala no mapa, isso ocorre porque as escalas máximas e mínimas são recípro- cas, de forma que a.b = 1. A deformidade é muito acentua- da e, por esse motivo, as projeções equivalentes são um tipo que interessa mais à cartografia temática do que à cartografia topográfica. • Equidistantes: nessa projeção, as distâncias lineares são constantes, isso ocorre porque é possível manter uma escala específica igual à escala principal em todo o mapa. Dessa for- ma, é possívelpreservar algumas distâncias lineares; no en- tanto, essa premissa não é válida para todo o mapa, de modo que a escala linear é mantida em uma determinada linha ou ao redor de um ponto. A equidistância pode ser encontrada em um meridiano ou em qualquer outro segmento linear, mas sempre em uma direção. Por isso, não é uma projeção de gran- de aplicação, conforme afirmam Menezes e Fernandes (2016). Raramente é desejável um mapa com distâncias corretas em apenas uma direção. • Afiláticas: essas projeções não conservam nenhuma das pro- priedades anteriormente citadas, podendo apresentar alguma outra propriedade, como forma de justificar a sua elaboração, mas em situações específicas. É importante ter em mente que as propriedades espaciais apre- sentadas ocorrem unicamente nos mapas, não havendo possibilida- de para que ocorram mais de uma simultaneamente. Pode-se dizer, portanto, que as propriedades apresentadas são incompatíveis entre si. A classificação quanto ao ponto de vista fictício considera a existên- cia de um ponto de vista ou de um centro, perspectiva para a projeção. Esse tipo de classificação pode ser subdividido em três. São elas: • Gnomônica: nessa projeção, o ponto de vista está localizado no centro da Terra. • Esterográfica: nessa projeção, o ponto de vista se localiza na po- sição diametralmente oposta à superfície de projeção, mais espe- cificamente à tangência do plano de projeção. Fonte: Elaborada pelo autor. Figura 10 Projeção gnomônica Figura 11 Projeção estereográfica Fonte: Elaborada pelo autor. O C Sistemas de projeção 71 • Ortográfica: nessa projeção, o ponto de vista se situa no infinito. O ponto de vista ainda pode ser elemento de classificação quan- to à existência de um ponto de vista ou de um ponto de vista fictício. No primeiro caso, é classificado como perspectiva, e no segundo, como pseudoperspectiva. A superfície de projeção também pode ser utilizada como uma for- ma de classificar. Ela é a figura geométrica em que as transformações serão apresentadas de maneira planificada. As superfícies de proje- ção podem ser classificadas como plana, cônica e cilíndrica, já tratadas anteriormente. A posição da superfície de projeção também é uma forma de classificação e deve ser considerada em diferentes situações para me- lhor adequar à região mapeada. A Figura 13 apresenta as diferentes posições das superfícies de projeção, que podem ser equatorial, polar, transversa ou oblíqua. Figura 13 Posição das superfícies de projeção Polar Normal Equatorial Oblíqua Oblíqua Oblíqua Equatorial Transversa Transversa Fonte: Elaborada pelo autor. Fonte: Elaborada pelo autor. Figura 12 Projeção ortográfica C 72 Introdução à cartografia Quando a posição é equatorial, isso significa dizer que o centro da projeção se situa na região do Equador; quando o centro de projeção se encontra no polo, a projeção é polar; quando o eixo da superfície de projeção é perpendicular ao eixo de rotação da Terra, a projeção é transversa; quando a superfície de projeção está em qualquer outra posição, é chamada de oblíqua. Um caso à parte está na projeção cô- nica normal, em que seu eixo coincide com o eixo de rotação da Terra. Nesse mesmo contexto, a situação da superfície de projeção também pode ser usada para classificá-las de acordo com a variação posicional das superfícies, como tangente ou secante. Tem-se, ainda, a possibilidade de classificar as projeções quanto às várias superfícies de projeções, de modo que se aumente a área de contato com a superfície de referência. Quando se utilizam vários pla- nos, surge a projeção poliédrica, pois diversos planos reunidos formam um poliedro. Da mesma forma, é possível sobrepor um cone a outro, criando diferentes pontos de contato e formando a projeção policôni- ca; assim como diversos cilindros podem ser utilizados para formar a projeção policilíndrica. A Figura 14 apresenta um exemplo de projeção policônica para toda a superfície. Figura 14 Projeção policônica Fonte: Elaborada pelo autor. A classificação das projeções resulta em formas de identificar ca- racterísticas que podem servir a diferentes propósitos. O resultado pode ser visto nas grades de coordenadas e na representação das áreas mapeadas, as quais podem apresentar resultados que tendem a determinar a forma de ver e analisar o mapa. Um exemplo do resul- Sistemas de projeção 73 tado da projeção, com base em algumas das características apresen- tadas, é a Figura 15. Figura 15 Projeção azimutal PS 60° 30° 0° 0° 60° 30° 90°90° 30° 60° Fonte: Adaptado de Fitz, 2008. No exemplo da figura, é possível observar uma projeção azimutal, conforme, tangente e estereográfica. A deformação implementada na grade projetada é evidente em relação à superfície de referên- cia exemplificada. Por esse motivo, a escolha de uma projeção deve sempre considerar a escolha das propriedades classificatórias aqui descritas, para preservar características essenciais de acordo com o objetivo do mapa. 3.4 Projeção UTM Vídeo A projeção Universal Transversa de Mercator (UTM) é a projeção aplicada nos mapeamentos topográficos oficiais realizados no Brasil. Essa atividade é feita pelo Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE) e pela Diretoria de Serviço Geográfico do exército (DSG). É um sistema adotado nos levantamentos e, por isso, aplicado para a criação da cartografia de base. 74 Introdução à cartografia A origem desse sistema ocorre com a criação da projeção transver- sa de Mercator, que tem como base um cilindro transverso, tangente ou secante à superfície da Terra, em que os meridianos são represen- tados por linhas retas com distanciamento de 90°. É uma projeção con- forme, com variação de escala em função da distância angular, permanecendo como verdadeira ao longo do meridiano central. Johann Heinrich Lambert foi o cientista que calculou o sistema trans- verso, sob a denominação de Gauss, no fim do século XVIII (LIBAULT, 1975). A projeção foi, então, denominada de projeção de Hannover de Gauss. A característica dessa projeção era a seguinte: um cilindro transverso, tan- gente à Terra, que utilizava o conceito da projeção de Mercator. A dificul- dade desse sistema residia na transposição para o elipsoide, que não poderia ser feito diretamente, mas por aproximações. Posteriormente, surgiu o sistema de Gauss-Krüger, em 1912, pelas mãos do geodesista alemão Krüger, que, por meio do sistema de Gauss, definiu uma projeção na qual o cilindro era rotacionado, criando fusos indepen- dentes e com 3° de amplitude, conforme a Figura 16. Essa projeção teve um papel fundamental após a Primeira Guerra Mundial, pois atendeu às exigên- cias militares de se aplicar projeções conformes para o mapeamento topográfico de áreas. Tornou- -se a projeção oficial da Áustria, Finlândia, Bulgária, Suécia, Noruega, Grã-Bretanha e União Soviética. Já em 1950, Os Estados Unidos propuseram um sistema que continha os fusos separados a 6° de am- plitude, coincidindo com os fusos da carta do mundo ao milionésimo. O cilindro deixou de ser tangente para se tornar secante, obtendo, assim, duas áreas de contado, ou seja, duas linhas sem distorções, conforme a Figura 17. Como o sistema proposto abrangia a totalidade das longitudes, foi chamado de universal, por isso, sistema UTM. Nele, a linha do Equador tem origem no antemeridiano de Greenwich, ou seja, a contra- parte do meridiano. Os fusos são numerados de 1 até 60 a partir do antemeridiano de Greenwich, de oeste para leste. Conforme vimos, esse sistema W ikim édia Com m ons Johann H. Lambert, matemático suíço radicado na Prússia, foi o responsável pela primeira demonstração, em 1768, por meio do desenvolvimento da geometria da regra e do cálculo da trajetória de cometas, de que π é um número irracional. Tam- bém desenvolveu estudos de cartografia e definiu a projeção de Lambert. Biografia Figura 16 Modificação de Krüger Fonte: Adaptado de Menezes; Fernandes,2016. Polo Fuso 3° Figura 17 Cilindro secante à superfície Fonte: Elaborada pelo autor. Sistemas de projeção 75 não possui coordenadas negativas devido ao sistema de constantes aplicadas por meio do Equador e do meridiano central de cada fuso. 3.4.1 Linhas ortodrômica e loxodrômica Na projeção de Mercator, uma linha reta traçada entre um ponto inicial e um ponto final, determinando um trajeto, irá cortar todos os meridianos sob um mesmo ângulo λ . Essa linha reta traçada no mapa, ao ser transportada para a superfície esférica, desenvolverá uma curva transcendente, que é denominada de loxodromia. Desse modo, quando se determina um trajeto aéreo, náutico ou rodoviário, o melhor cami- nho nem sempre é uma linha reta. Na verdade, considerando que qual- quer trajeto terá na superfície uma curvatura implementada, a linha loxodrômica é o melhor caminho a ser realizado. Ortodrômica Loxodrômica Fonte: Elaborada pelo autor. Site No site Compare Map Projections, você terá a oportunidade de visualizar e, principalmente, comparar diferentes projeções cartográficas. É possível, ainda, visualizar a Indicatriz de Tissot de projeção. Na página principal, clique em “Single View” para ser direcionado a uma página onde terá acesso às principais projeções cartográficas utilizadas. Ao clicar em cada uma, você terá acesso a uma vista ampliada da projeção. Ainda na página principal, clique em “Compare” e escolha a opção “via List of projections” , desse modo, você será direcionado à página com uma lista de projeções. Nela, você deverá marcar duas projeções para comparar e clicar em “Compare selected projections”. Disponível em: https://map-projections.net/index.php. Acesso em: 27 abr. 2020. Do ponto de vista prático, pode-se dizer que a diferença entre a li- nha traçada na carta e a loxodromia representa a diferença entre o nor- te geográfico e o norte verdadeiro, o que é conhecido como declinação magnética. A linha curva, representada na Figura 17, é a ortodrômica, Figura 18 Linhas ortodrômica e loxodrômica https://map-projections.net/index.php 76 Introdução à cartografia que representa o arco de círculo máximo do elipsoide. O ângulo não é constante no arco, o que significa que, em efeitos práticos de navega- ção, demanda uma constante mudança de ângulo. CONSIDERAÇÕES FINAIS A escolha da projeção cartográfica impacta diretamente no resultado do produto cartográfico que será gerado; ela deve atender aos propósitos do mapa. Um exemplo pode ser visto na escolha da projeção de Mercator para a representação dos mapas-múndi amplamente divulgados. Essa projeção, cilíndrica, distorce as áreas mais afastadas dos pontos de tan- gência, o que faz com que os países na América do Norte pareçam muito maiores do que realmente são. Desse modo, as projeções podem preservar as principais características que se propõem transmitir em um mapa, desde que escolhidas apropria- damente para o objetivo do mapa, ou podem induzir o leitor ao erro. Sen- do assim, a escolha da projeção adequada para o mapa deve considerar todas as características possíveis, do objetivo ao formato da área a ser mapeada. Isso influenciará desde a superfície de projeção escolhida até a sua posição. O profissional, portanto, nunca deve negligenciar a projeção escolhi- da para representar uma porção da superfície no mapa. A observância dessa informação, diante das características apresentadas neste capítulo, proporciona ao profissional uma leitura mais direcionada e precisa das informações que o cartógrafo transmite por meio do mapa. ATIVIDADES 1. As representações A e B, a seguir, apresentam dois tipos de projeção diferenciados, dentre alguns aspectos, quanto à superfície de projeção. Observe: BA Sistemas de projeção 77 Considerando o conhecimento obtido neste capítulo, indique a superfície de referência a que se referem as representações A e B. 2. A superfície de referência pode ser caracterizada por uma esfera ou por um elipsoide; ambos passam por transformações matemáticas que planificam suas informações para a superfície de projeção. Quanto às superfícies de referência, apresente as principais características da esfera e do elipsoide. 3. A representação a seguir se refere à projeção de Gall-Peters, uma das mais usadas pelos cartógrafos. Analise a representação e a grade de coordenadas e apresente as características dessa projeção identificadas. REFERÊNCIAS FITZ, P. R. Cartografia básica. São Paulo: Oficina de Textos, 2008. LIBAULT, A. Geocartografia. São Paulo: Companhia Editora Nacional, 1975. MENEZES, P. M. L. de; FERNANDES, M. do C. Roteiro de cartografia. São Paulo: Oficina de Textos, 2016. PEARSON, F. Map Projections: Theory and Applications. Boca Raton: CRC Press, 1990. VIEIRA, A. J. B.; SLUTER, C. R.; FIRKOWSKI, H.; DELAZARI, L. S. Cartografia. Curitiba: Universidade Federal do Paraná – Departamento de Geomática, 2004. Disponível em: https://docs.ufpr.br/~aberutti/recursos_didaticos/textos/cartografia_apostila.pdf. Acesso em: 30 abr. 2020. 78 Introdução à cartografia 4 Produção cartográfica e mapeamento sistemático brasileiro Um mapa é uma representação simplificada de uma porção da realidade. Ele apresenta, por meio de uma linguagem própria, in- formações acerca de como os objetos estão dispostos e como os fenômenos se comportam na superfície terrestre. Tendo em vista a teoria fundamental para transformar as informações dispostas no mundo real em um documento cartográfico, neste capítulo, es- tudaremos aspectos mais específicos da linguagem cartográfica e da produção. A comunicação cartográfica, que envolve a transmissão da informação feita pelo cartógrafo por meio do mapa e a interpre- tação dessas informações pelo usuário/leitor, está relacionada à elaboração de um projeto cartográfico que inclua e supra todas as necessidades identificadas e que motivam a criação do mapa. O domínio das etapas que compõem esse projeto também é dis- cutido neste capítulo. Será possível compreender, então, as moti- vações que levam à produção de um mapa. A construção de um mapa envolve uma série de procedimentos, que abordam aspectos da linguagem gráfica e dos levantamentos terrestres. É um processo minucioso e demorado, em que se bus- ca qualidade técnica e boa comunicação. O mapeamento de base, gerado pelas técnicas da cartografia topográfica, demanda grande responsabilidade do profissional, pois tem o intuito de apresentar informações para planejamento, estudo e base nos mapeamentos temáticos. Os processos descritos neste capítulo abordam a metodologia de criação de mapas topográficos, os elementos de um mapa e Produção cartográfica e mapeamento sistemático brasileiro 79 a sua organização sistemática para o território brasileiro. A orga- nização das folhas, baseada no índice de nomenclatura, é funda- mental para encontrar áreas complementares à região de estudo, bem como para analisar e levantar dados que auxiliem na criação de mapas temáticos. Dessa forma, este capítulo aborda as etapas finais da introdução à cartografia e possibilita o domínio da teoria básica para a construção e a interpretação de mapas. 4.1 Generalização cartográfica Vídeo Quando a escala é aplicada, reduzindo o tamanho das informações para que caibam no mapa, é necessário, muitas vezes, adotar métodos de simplificação da informação (LIBAULT, 1975; MENEZES; FERNANDES, 2016). Esses métodos servem para possibilitar que as informações se- jam corretamente visualizadas pelo usuário. Por isso, no processo de leitura de um mapa, a comunicação cartográfica é fundamental, uma vez que está relacionada à qualidade do processo de transmissão da informação entre o cartógrafo que elaborou o mapa e o usuário que o utiliza. Se, por algum motivo, as informações dispostas no mapa não fo- ram traduzidas corretamente pelo usuário, significa que o processo de comunicação não está ocorrendo como deveria e, assim, problemas, como interpretações errôneas e equívocos na utilização do mapa,po- dem ocorrer. A generalização está no âmbito da comunicação cartográfica, reali- zando a simplificação das informações e a tradução, por meio de sim- bologia adequada. A redução das dimensões dos objetos, determinada pelo uso de uma escala, pode causar confusão visual e desviar a aten- ção do usuário, portanto, a generalização é um elemento que auxilia no processo de decodificação da informação. 4.1.1 Categorias de generalização A generalização cartográfica causa uma série de modificações que determinam o aspecto da comunicação visual de um objeto em um mapa. É um procedimento aplicado apenas quando ocorre a redução da escala de visualização e verifica-se a necessidade de representar, de 80 Introdução à cartografia uma maneira mais simplificada, algumas formas e alguns elementos que perdem parte de sua característica visual ao serem reduzidos. Por esse motivo, costuma-se dizer que a redução de escala implica uma perda, e a generalização cartográfica, por sua vez, tem como objetivo mitigar parte dessa perda de informação. A sua aplicação depende da relevância, do objetivo do mapa e, prin- cipalmente, da necessidade do usuário. Deve ser avaliado, também, o grau de importância dos elementos que serão generalizados, de modo a identificar aqueles que podem ser ajustados ou, inclusive, descarta- dos no processo. Os processos de generalização podem ser subdivididos em cinco categorias: aglutinação, seleção, deslocamento, ampliação e simplifica- ção. A seguir, são apresentados alguns exemplos desses processos. As figuras estão dispostas de forma comparativa, sempre em pares A e B, de modo que em A estão os extratos da carta na escala de 1:100.000, enquanto em B são apresentadas as mesmas regiões, mas em uma escala de 1:250.000. Aglutinação A aglutinação é feita para agrupar os elementos com características semelhantes. Podemos observar na Figura 1 que os elementos deta- lhados na imagem A formam polígonos que demonstram similaridades na imagem B. Figura 1 Exemplo de aglutinação A B Fonte: Exército Brasileiro, 2020. Produção cartográfica e mapeamento sistemático brasileiro 81 Seleção Na seleção, aplica-se a chamada omissão seletiva, na qual, de acordo com os critérios previamente estabelecidos, são selecionadas as fei- ções que serão destacadas ou não na representação. Esse processo envolve a decisão daquilo que será ou não representado no mapa; a seleção acontece com base em uma análise qualitativa. Observamos, na Figura 2, que no processo de transição da escala da imagem A para a imagem B, muitos elementos não foram repre- sentados. O processo de seleção acabou julgando que grande parte das informações em A não se fazia necessária na escala representa- da em B. Dessa forma, privilegiou-se apenas as informações que eram imprescindíveis, para que na escala em B ficassem preservadas as ca- racterísticas principais do terreno. Figura 2 Exemplo de seleção A B Fonte: Exército Brasileiro, 2020. Deslocamento O deslocamento é aplicado quando alguns fatores precisam ser exagerados em seu tamanho. Por conta da ampliação, as informações são sobrepostas, ocasionando sobrecarga visual e, consequentemen- te, impedindo a leitura correta. Por esse motivo, muitas vezes, faz-se necessário deslocar as informações, ainda que por alguns milímetros, para enfatizar e evitar sobreposições. Esse processo visa evitar o impacto que pode ser causado na leitura do mapa com a escala reduzida. Na Figura 3, observamos que os polí- gonos foram levemente deslocados, a fim de enfatizar a sua caracterís- 82 Introdução à cartografia tica divergente. Assim, evita-se uma interpretação que pudesse causar análise generalizante naquela região. Figura 3 Exemplo de deslocamento A B Fonte: Exército Brasileiro, 2020. Ampliação A ampliação se faz necessária em algumas escalas quando determi- nadas feições tendem a desaparecer. Feições importantes, como estra- das e rodovias, devem ser representadas sempre que possível, de acordo com a natureza do mapa. Nesse sentido, se observarmos um mapa na escala de 1:20.000 e visualizarmos uma estrada nitidamente, é possível deduzir que essa estrada não estará disponível em um mapa na escala de 1:200.000. Nesse caso, devido à importância da feição que tende a desaparecer em uma escala menor, é importante representá-la por meio da simbologia, que será posicionada e ampliada para aquela feição. Figura 4 Exemplo de ampliação A B Fonte: Exército Brasileiro, 2020. Produção cartográfica e mapeamento sistemático brasileiro 83 Simplificação A simplificação é aplicada em feições lineares e tem como objeti- vo diminuir a sinuosidade quando ocorre a diminuição da escala. Em escalas maiores, em que mais detalhes são vistos, a sinuosidade e os meandros existentes na representação de canais e rodovias, por exemplo, ficam evidentes para o leitor devido ao elevado nível de de- talhes. No entanto, em mapas com escalas menores, essas feições devem ser simplificadas. Figura 5 Exemplo de simplificação A B Fonte: Exército Brasileiro, 2020. Os métodos de generalização aqui apresentados são os principais, mas existem outros. Eles podem ser encontrados nas referências ao final deste capítulo. Feições de uma região que possuem grande importância regional, mas podem não aparecer dependendo da escala, podem ser substituí- das por símbolos pictóricos. É o caso dos aeroportos de grande impor- tância estratégica. Quando suas dimensões não são contempladas pela escala do mapa, são substituídos por símbolos pictóricos que indicam a sua existência, como o símbolo de um avião no ponto em que se lo- caliza o aeroporto. O processo de generalização cartográfica demanda conhecimento e experiência do cartógrafo, visto que é preciso tomar decisões de como generalizar as informações representadas no mapa. Essas decisões devem levar em consideração não apenas o objetivo do mapa, mas, também, o público ao qual se destina. Dessa forma, é um processo extremamente subjetivo, relacionado a fatores que só podem ser per- cebidos e avaliados pelo cartógrafo responsável. Por essa razão, a au- tomatização completa do processo de generalização cartográfica ainda 84 Introdução à cartografia não é possível. Entretanto, iniciativas já foram tomadas e muitas ferra- mentas são disponibilizadas nos softwares de mapeamento, possibili- tando o processo de generalização semiautomático. No artigo Generalização cartográfica das cartas do mapeamento urbano nas escalas 1:2.000, 1:5.000 e 1:10.000, dos autores Tatiana A. Taura, Claudia R. Sluter e Henrique Firkowski, publicado no Boletim de Ciências Geodésicas, em 2010, você terá a possibilidade de aprofundar os seus conhecimentos em generalização cartográfica com base em outras escalas. Acesso em: 28 abr. 2020. http://www.scielo.br/scielo.php?pid=S1982-21702010000300002&script=sci_abstract&tlng=pt Artigo 4.2 Elementos de um mapa Vídeo O mapa é composto de diversos elementos que auxiliam no processo de comunicação cartográfica, os quais orientam o leitor no comporta- mento e na espacialidade do fenômeno representado. Dessa forma, o estudo das representações cartográficas está relacionado aos elemen- tos essenciais na composição do mapa, que permitem a compreensão e a navegação no espaço. Esta seção apresenta algumas considerações acerca desses elementos essenciais e como as suas representações são fundamentais e não devem ser desconsideradas no processo de construção do documento. 4.2.1 Orientação Primeiramente, vale ressaltar que se orientar é a principal ativida- de esperada ao se fazer uso de um mapa. Contudo, a orientação não deve ser confundida com o conhecimento espacial, o qual está relacio- nado ao conhecimento obtido por meio da leitura e da interpretação do mapa. Ele resulta de um processo cognitivo que está na etapa final da análise documento analisado. A orientação, por outro lado, está re- lacionada à noção espacial de direcionamento, ou seja, saber indicar onde se localizam norte, sul,leste e oeste. A origem do sistema de orientação está relacionada a um antigo método com base no local de nascimento do Sol, que consiste em es- tender a mão direita em direção ao nascer do Sol, indicando a direção Produção cartográfica e mapeamento sistemático brasileiro 85 leste, enquanto a mão esquerda se prolongará para direção oeste. Nessa posição, as costas indicam a direção sul, e a frente indica a dire- ção norte. Atualmente, a localização da forma, como representada na Figu- ra 6, não configura um sistema de orientação preciso, uma vez que a Terra prescreve diversos movimentos ao longo do dia e do ano. Não é possível precisar que, ao se posicionar dessa forma, o Sol está nascen- do no leste. Figura 6 Orientação pelo Sol O (W) L (E) Zênite N S Fonte: Elaborada pelo autor. A rosa dos ventos (Figura 7) é uma das formas de orientação mais utilizada e sempre esteve presente nos mapas, com o objetivo de auxiliar na identifica- ção do norte. Ela é representada na forma de uma seta, indicando a posição do norte, para o correto posicionamento da folha. Dessa forma, é possível saber como posicionar o mapa corretamente, já que, por uma convenção natural, o norte é sempre voltado para “cima”. Ainda hoje, a rosa dos ventos é um item importante, apesar de não ser essencial, no projeto de um mapa. Figura 7 Rosa dos ventos W ikim edia Com m ons 86 Introdução à cartografia A convenção existente é a de que o norte fica em cima, e o sul, embaixo. Porém, a Terra é um corpo celeste e, no espaço, a noção de em cima e embai- xo não existe, pois está relacionada diretamente à gravidade. Desse modo, produzir mapas com a visão de mundo invertida, ou seja, o sul acima e o norte abaixo, não é errado e representa uma no- ção de identidade muito forte para alguns países da América do Sul. A obra do artista uruguaio Joaquim Torres García é famosa por apresentar essa visão de mundo “invertida” (Figura 8). Reiterando, mapas que apresentam essa perspectiva não estão errados. O posicionamento da folha com o norte voltado sempre para cima está relacionado a questões polí- ticas, as quais sempre fizeram com que os países lo- calizados no Hemisfério Sul enxergassem os países do Hemisfério Norte como superiores e como refe- rência em questões políticas e culturais (SEEMANN, 2003). É um procedimento normal no âmbito da construção da hegemonia, representado, inclusive, nos mapas em que a projeção privilegiava os países no Hemisfério Norte, distorcen- do a sua área verdadeira e fazendo-os parecer mais imponentes dian- te dos países do Hemisfério Sul. Outro elemento importante é a declinação magnética, que está rela- cionada à posição do norte geográfico e do norte verdadeiro (também chamado de norte magnético). O geográfico é o norte fixo determinado pelas convenções de localização que já possuímos. O norte verdadeiro corresponde ao local de convergência da força magnética presente na Terra, ou seja, ao campo magnético responsável pelo direcionamento da agulha da bússola. Por isso, é considerado um referencial para ativi- dades diversas, principalmente de orientação. O norte magnético possui variações ao longo do tempo. Ele não fica fixo (Figura 9) e sofre diversas alterações, de acordo com a posi- ção geográfica. Essas alterações influenciam nos mapas; as coorde- nadas são obtidas com base em um determinado referencial. Figura 8 Representação da América invertida, de Joaquim Torres García Fonte: Museu Nacional de Artes Visuais, 1943. Em exibição no Museu Municipal de Belas Artes Juan Manuel Blanes, na pré-história da mediação da década de 70, Montevidéu, Uruguai. W ik im ed ia C om m on s Produção cartográfica e mapeamento sistemático brasileiro 87 W ikim edia Com m ons MC Figura 9 Declinação magnética Norte magnético Norte verdadeiro Quando o mapa confeccionado em um determinado referencial é usado em uma atividade prática anos depois, é necessário que se pro- cure, na legenda, a informação da declinação magnética da área ma- peada. Esta deve ter seu valor multiplicado pela idade da carta. Então, se uma carta foi confeccionada há 10 anos e, hoje, um usuário, com a bússola, vai utilizá-la para explorar uma região, é necessário identifi- car a variação da declinação magnética no local e acrescentar 10 anos, para que as coordenadas obtidas estejam corretas. 4.2.2 Componentes de um mapa Conforme explicado anteriormente, um mapa necessita de diversos elementos representativos para auxiliar o processo de interpretação e orientação. Agora, vamos ver os elementos importantes na formulação de um mapa e em quais tipos de mapas devem ser aplicados. A carta topográfica da Figura 10 apresenta alguns itens que são obrigatórios apenas para mapas topográficos e outros que são comuns em representações temáticas. A numeração dos elementos não tem o 88 Introdução à cartografia objetivo de ordenar conforme a importância, mas apenas de aplicar um ordenamento didático que facilite a explicação. A seguir, cada item destacado está explicado. Figura 10 Carta topográfica de Brasília 1 2 4 7 5 68 3 Fonte: Exército Brasileiro, 2020. 1. Título: é fundamental tanto para cartas topográficas quanto para mapas temáticos. Ajuda o usuário a entender o contexto e saber o que procurar. Os mapas devem sempre conter um título. 2. Índice de nomenclatura: é um item específico do mapeamento sistemático brasileiro. Apresenta o código de articulação das folhas. 3. Grade de coordenadas: pode ser determinada por meridianos e paralelos ou pelos eixos x e y, no caso de coordenadas planas. Produção cartográfica e mapeamento sistemático brasileiro 89 Esse elemento possibilita a localização dos pontos. É um item obrigatório para mapas topográficos e temáticos. 4. Articulação das folhas: serve para mostrar a articulação das cartas dentro do mapeamento sistemático brasileiro. 5. Posicionamento das folhas: exibe o posicionamento da folha no mapeamento sistemático e no território brasileiro. 6. Escalas, projeção e datum: são informações fundamentais para todos os tipos de mapa. Devem constar para orientar o usuário quanto à redução aplicada, à deformação e aos referenciais. 7. Declinação magnética: esse item só é obrigatório em cartas topográficas que buscam orientar o usuário. É importante em cartas de navegação para que a localização possa ter os valores atualizados. 8. Legenda: apresenta para o usuário o significado de toda a simbologia presente no mapa, auxiliando o processo de leitura. É obrigatória em todos os tipos de mapa, mas tem importância maior nos mapas temáticos, pois a simbologia é a base da representação no mapeamento temático. A seta norte não está presente porque, nesse exemplo, a orientação da folha já está descrita. No entanto, é importante indicar o norte quan- do essa informação não está clara. A representação cartográfica reúne conhecimentos adquiridos em anos de estudo da cartografia. É necessário compreender a importân- cia dos itens obrigatórios nas representações e aplicá-los de maneira correta, de acordo com a necessidade. Devemos sempre ter em men- te que a qualidade de um mapa reside na sua capacidade de passar a informação corretamente e com agilidade. Parte do sucesso nesse aspecto reside na estruturação da representação cartográfica. 4.3 Processo cartográfico Vídeo A produção cartográfica está dividida em concepção e produção, além de sua aplicação através da interpretação/utilização (VIEIRA, 2004). Essas etapas configuram o processo de produção cartográ- fica e é fundamental que o leitor esteja familiarizado com todo ele. O objetivo aqui não é aprofundar temas que possam fugir à temática 90 Introdução à cartografia deste livro, como a fotogrametria, que configura uma etapa em todo esse processo. Contudo, você terá ferramentas para que possa se aprofundar na bibliografia específica deste capítulo. Sendo assim, as etapas do processo cartográfico, desde a concepção até a produção, serão estudadasnesta seção. 4.3.1 Concepção A concepção diz respeito à decisão de se mapear, aos motivos e aos objetivos do projeto (SILVA, 1998). Nessa etapa, o motivo deve ser a pri- meira coisa a ser analisada e precisa ser bem especificado, seja para a atualização de um mapeamento ou para um mapeamento inexistente de uma área em dada escala. A determinação da finalidade do mapa também é uma fase impor- tante na etapa de concepção, pois indica o usuário final, algo funda- mental para que o documento assuma características adequadas ao seu público-alvo, permitindo a sua leitura. É nessa fase que são defini- das a escala e a projeção cartográfica a serem utilizadas. Por fim, a fase de planejamento vai definir os procedimentos e mé- todos a serem adotados no processo cartográfico. Na etapa de concepção, portanto, a elaboração desses itens confi- gura, essencialmente, o que se chama de projeto cartográfico, em que são definidas as etapas fundamentais para a construção de um produ- to cartográfico de qualidade. 4.3.2 Produção A produção corresponde à execução do projeto; é quando os pro- cedimentos delineados na etapa anterior são colocados em prática (SILVA, 1998). Essa fase pode ser demorada, pois depende das condi- ções de mapeamento em que os dados serão coletados, ou seja, de- pende da possibilidade de os dados já existirem ou de ainda precisarem ser obtidos de alguma forma. Após a coleta, ocorre o processamento desses dados e a produção cartográfica. Alguns estágios importantes do processo de produção são descritos a seguir. • Aerofotogrametria Esse processo permite realizar medidas no terreno por meio de fotografias aéreas (SILVA, 1998). Para isso, existe uma vasta teo- Produção cartográfica e mapeamento sistemático brasileiro 91 ria e vários procedimentos específicos da área. Essencialmente, é um processo que depende do planejamento de voo; deve consi- derar as condições naturais do terreno, as dimensões, o relevo, a altitude, entre outros. Também é preciso levar em conta o apoio logístico fundamental, como hospitais, transporte e alimenta- ção da equipe. Como é um processo que depende de uma ae- ronave – dotada de uma câmera fotográfica que pode trabalhar em diferentes faixas espectrais –, as condições técnicas (como aeroporto para pouso e decolagem, autonomia de voo, tripula- ção, número de faixas e de fotos, entre outros aspectos) devem ser consideradas. • Reambulação É o trabalho de campo que complementa a aerofotogrametria, identificando, localizando, esclarecendo e denominando aciden- tes geográficos e denominações locais para posterior implemen- tação no produto cartográfico final. • Aerotriangulação É a determinação de pontos com coordenadas conhecidas para controle da precisão do documento cartográfico e posterior ajus- te (SILVA, 1998). • Restituição É a fase de transferência das informações contidas nas fotogra- fias aéreas para a forma de traços gráficos, desenhos que cons- truirão o mapa. • Compilação É a criação de um novo produto cartográfico. • Planejamento É a preparação para a confecção de produtos cartográficos. • Inventário É a documentação necessária para a produção cartográfica e para a complementação e a atualização dos produtos gerados. • Seleção cartográfica É nessa fase que os elementos significativos para a construção de um mapa são simplificados e extraídos da documentação com base na escala de trabalho determinada (SILVA, 1998). 92 Introdução à cartografia É de fundamental importância que o leitor se atente para algu- mas questões acerca das novas tecnologias existentes. Apesar de serem muito usuais atualmente, o uso de veículos aéreos não tripu- lados (VANTS/RPAS), comumente conhecidos como drones, ainda não é consenso e, tampouco, tem metodologia especificada. Isso se deve a diferentes motivos. O principal deles seria a precisão técnica para a criação das fotografias, visto que os drones multirrotores apresentam, em diferentes aspectos, distúrbios que impactam na qualidade técnica final de suas fotografias. Metricamente, a sua correção ainda não está em conformidade. Os drones de asa fixa têm maior estabilidade, mas ainda não possuem autonomia suficiente e metodologia definida para a criação de dados destinados à cartografia de base. Os dados de sensoriamento remoto, obtidos via satélite, são uma alternativa para a criação de dados voltados ao mapeamento de base em algumas regiões. Isso é possível porque as efemérides dos satélites são conhecidas e o seu funcionamento é controlado, além de ter uma metodologia de correção de imagens já definida. No entanto, não é qualquer satélite que pode ser usado na criação de dados para mapeamento de base. São necessárias imagens de saté- lites com alta resolução espacial para que as propriedades métricas sejam mantidas na criação de mapas topográficos. Todavia, essa al- ternativa ainda não substitui a aerofotogrametria e só é implemen- tada em casos específicos. Para o mapeamento temático, contudo, as imagens de satélite têm contribuído para diversas análises e va- riados estudos, podendo ser empregadas com base em diferentes satélites, visto que a cartografia de base já existente dará apoio aos estudos em diversas escalas. 4.4 Mapeamento sistemático brasileiro Vídeo O mapeamento sistemático brasileiro engloba as escalas de 1:1.000.000, 1:500.000, 1:250.000, 1:100.000, 1:50.000 e 1:25.000. Os mapas contém folhas que são elaboradas de forma articulada e com- preendem todo o território nacional (FITZ, 2008; MENEZES; FERNANDES, 2016). A seguir, serão apresentados os elementos fundamentais para entender a articulação em um mapeamento sistemático. Produção cartográfica e mapeamento sistemático brasileiro 93 4.4.1 Desdobramento das folhas Segundo Menezes e Fernandes (2016), o desdobramento das folhas é uma forma de organização do mapeamento sistemático brasileiro que auxilia na identificação de uma folha específica em um conjunto. O sistema mais utilizado para realizar essa localização é o índice de nomenclatura, embora não seja o único. Outros referenciais também podem ser utilizados, como o número do mapa índice ou até mesmo o Sistema Geográfico de Referência Internacional (Georef). O índice de nomenclatura é um sistema completo e sem deficiências, suprindo todas as demandas necessárias para identificação de uma carta dentro do conjunto. A vantagem desse sistema é que ele atende a todas as escalas do mapeamento sistemático e possui características posicionais, de modo que a localização da folha dentro do território brasileiro é feita pelo próprio índice. Ele toma como base o mapeamento na escala de 1:1.000.000, consi- derando a divisão latitudinal por 4° e longitudinal por 6° de amplitude. O enquadramento das cartas é definido pelas latitudes e longitudes correspondentes aos quatro cantos. O ordenamento dos cantos das cartas correspondentes dentro do índice de nomenclatura está repre- sentado na Figura 11. Conforme mencionado anteriormente, a nume- ração dos fusos é feita de 1 até 60 no sentido oeste- -leste, e os paralelos recebem letras do alfabeto de A a U. Os índices são diferenciados por hemisférios, e a sua determinação é dada pelas letras N (que designa o Hemisfério Norte) e S (para o Hemisfério Sul). O índice é formado pela união dessas informa- ções, com base na letra que corresponde ao hemis- fério. Para isso, tem como apoio o limite inferior da zona e o fuso no qual está localizado, que é baseado no limite esquerdo do fuso correspondente. A Figura 12 exemplifica essa situação, em que se tem a locali- zação da carta entre alguns limites e a demonstração de como deve ser feita a construção do seu índice. No site do IBGE você poderá ter acesso às diversas folhas do mapeamento sistemáti- co brasileiro. É possível visualizá-las e fazer o download delas gratuita- mente. É um excelente portal para aquisição de informações. Disponível em: https://www. ibge.gov.br/geociencias/cartas- -e-mapas/folhas-topograficas/ 15809-folhas-da-carta-do-brasil.html?=&t=downloads. Acesso em: 29 abr. 2020. Site Figura 11 Ordenamento das folhas conforme Carta Internacio- nal do Mundo ao Milionésimo (CIM) Fonte: Elaborada pelo autor. 2 φ2,λ2 φ3,λ3 φ1,λ1 φ4,λ4 3 1 4 94 Introdução à cartografia Figura 12 Construção do índice nomenclatura 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 U T S R Q P O N M L K J I H G F E D C B A A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Hemisfério Norte (N) Hemisfério Sul (S) Hemisfério + Zona + Fuso SB22 Fonte: Elaborada pelo autor. Produção cartográfica e mapeamento sistemático brasileiro 95 O exemplo da Figura 12 apresenta a formulação de primeiro nível para o índice de nomenclatura na escala de 1:1.000.000. É possível me- lhorar esse detalhamento para implementar o índice de nomenclatura em cartas de diferentes escalas. A escala seguinte é de 1:500.000, na qual se deve seguir a sequência do mapeamento sistemático, conside- rando que se trata de um detalhamento de uma das cartas do mapea- mento de 1:1.000.000. Dessa forma, a carta encontrada na escala de 1:1.000.000 deve ser subdividida em quatro partes iguais, de modo que as cartas derivadas dessa subdivisão terão 2º de amplitude latitudinal 3º de amplitude longitudinal (Figura 13). As folhas resultantes da subdivisão recebem, respectivamente, as letras V, X, Y e Z. A ordem de classificação com base nesses índices é a mesma apresentada na Figura 12. Assim, o índice é formado pela no- menclatura da folha 1:1.000.000 seguido da letra da folha de 1:500.000, a qual pertence, por exemplo, SB 22-V. Figura 13 Índice de nomenclatura para as cartas 1:500.000 V X Y Z 3° 2° 4° 6° Fonte: Elaborada pelo autor. Para as folhas na escala de 1:250.000, o índice pode ser obtido com base na divisão da folha 1:500.000 em quatro partes iguais. Nesse caso, a latitude de cada folha possui amplitude de 1° e longitude de 1°30’. As quatro folhas são subdivididas da esquerda para direita e de cima para baixo, recebendo, respectivamente, as letras A, B, C e D (Figura 14). Se- guindo a metodologia explicada anteriormente, acrescenta-se ao índi- ce anterior a letra correspondente, por exemplo, SB 22-V-B. 96 Introdução à cartografia Figura 14 Índice de nomenclatura para as cartas 1:250.000 A B C D Fonte: Elaborada pelo autor. Na divisão das folhas para a escala de 1:100.000, cada folha do ma- peamento sistemático de 1:250.000 é dividida em 6 folhas de 1:100.000. Cada uma possui 30’ de amplitude latitudinal e 30’ de amplitude longi- tudinal; recebem, também, como notação, os algarismos romanos I, II, III, IV, V e VI, da esquerda para direita e de cima para baixo (Figura 15). Da mesma forma, acrescenta-se, ao final, os índices de nomenclatura obtidos anteriormente, seguidos do índice da folha atual, por exemplo, SB 22-V-B-III. Figura 15 Índice de nomenclatura para as cartas 1:100.000 I II III IV V VI Fonte: Elaborada pelo autor. Para a escala de 1:50.000, divide-se uma das folhas de 1:100.000 em quatro partes iguais. Cada parte corresponde a uma folha de 1:50.000, seguindo a mesma lógica citada nos itens anteriores. Cada folha tem 15’ de amplitude latitudinal e 15’ de amplitude longitudinal e é numera- Produção cartográfica e mapeamento sistemático brasileiro 97 da da esquerda para direita e de cima para baixo com os números 1, 2, 3 e 4 (Figura 16). Acrescenta-se o índice de nomenclatura anterior mais o numeral do índice atual. Por exemplo, SB 22-V-B-III-4. Figura 16 Índice de nomenclatura para as cartas 1:50.000 1 2 3 4 Fonte: Elaborada pelo autor. A última escala do mapeamento sistemático brasileiro se dá com as folhas da escala de 1:25.000. Divide-se uma folha de 1:50.000 em quatro partes iguais. As folhas resultantes têm uma amplitude de 7’30’’ para latitude e 7’30’’ para longitude e recebem, como notação, as si- glas NO, NE, SO e SE, de acordo com a sua posição relativa na divisão (Figura 17). Por fim, acrescenta-se o índice de nomenclatura obtido an- teriormente, finalizando, assim, a classificação da carta. Por exemplo, SB 22-V-B-III-4-SE. Figura 17 Índice de nomenclatura para as cartas 1:25.000 NO NE SO SE Fonte: Elaborada pelo autor. Os desdobramentos podem ser vistos na Figura 18 em diferentes escalas. 98 Introdução à cartografia Figura 18 Desdobramentos do índice de nomenclatura 1:500.000 1:250.000 1:100.000 1:25.000 1:50.000 Fonte: Elaborada pelo autor. Posto isso, com base na Carta Internacional do Mundo ao Milionésimo, conclui-se o processo de classificação para o mapeamen- to sistemático brasileiro de cartas em diferentes escalas. Observamos que, com isso, é possível obter informações acerca do posicionamento da carta, assim como informações quanto à sua escala, apenas anali- sando o índice de nomenclatura. Devido à sua completude, e por estar isento de erros, esse índice é uma das formas mais eficazes de classifi- car as cartas do mapeamento sistemático brasileiro. CONSIDERAÇÕES FINAIS Agora, você já possui o conhecimento necessário para proceder com a leitura e a interpretação de mapas topográficos, chamados, ainda, de car- tas topográficas. Também, já possui condições de diferenciar um mapa de uma representação cartográfica, entendida como aquela que se propõe a demonstrar graficamente alguma informação espacial. Todavia, para que seja um mapa, a representação cartográfica deve possuir as característi- cas desse documento, conforme descrito neste capítulo. Produção cartográfica e mapeamento sistemático brasileiro 99 Na interpretação dos mapas de base, o usuário deve sempre consi- derar a articulação das folhas dada pelo índice de nomenclatura. Todas as áreas mapeadas são representadas no sistema de coordenadas UTM e, apesar de se complementarem pela sistematização do mapeamento, não configuram um documento contínuo, pois podem representar áreas em diferentes fusos. Cabe ao profissional, então, proceder com a leitura correta dessas informações, entendendo a sua articulação e observando a especificidade de cada carta em relação às outras. Dessa forma, o profissional poderá ter uma leitura proveitosa do mapa e extrair dele uma série de informações preciosas. O mapa é um docu- mento rico em informações e, cada vez mais, tem maior demanda de utili- zação, seja de forma direta, por meio da leitura, ou de forma indireta, com o uso de informações espaciais oriundas de um mapeamento de base. Assim, é notório que a cartografia é uma ciência em constante evolução e de grande importância para a sociedade. ATIVIDADES 1. O processo de generalização cartográfica é fundamental para que se obtenha ordenamento e conforto visual na construção de um mapa. Sobre os métodos de generalização, explique a simplificação. 2. Observe a imagem a seguir. Com base no conteúdo abordado no texto, responda: a representação, da forma como foi retratada, está correta? Por quê? 3. Com base no índice de nomenclatura SB 21-IV-A-I-4, responda: qual é a escala da carta a qual ele se refere? 100 Introdução à cartografia REFERÊNCIAS EXÉRCITO BRASILEIRO. Banco de dados geográficos do exército brasileiro. Disponível em: https://bdgex.eb.mil.br/mediador/. Acesso em: 27 abr. 2020. FITZ, P. R. Cartografia básica. São Paulo: Oficina de Textos, 2008. LIBAULT, A. Geocartografia. São Paulo: Companhia Editora Nacional, 1975. MENEZES, P. M. L. de; FERNANDES, M. do C. Roteiro de cartografia. São Paulo: Oficina de Textos, 2016. SEEMANN, J. Mercator e os geógrafos: em busca de uma “projeção” do mundo. Mercator – Revista de Geografia da UFC, v. 2, n. 3, 2003. Disponível em: http://www.mercator.ufc.br/ index.php/mercator/article/view/159/127. Acesso em: 28 abr. 2020. SILVA, I. de F. T. et al. Noções básicas de cartografia. Rio de Janeiro: Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística – IBGE, 1998. VIEIRA, A. J. B. et al. Cartografia. Curitiba: Universidade Federal do Paraná – Departamento de Geomática, 2004. Cartografiadigital 101 5 Cartografia digital A informática chegou ao Brasil na década de 1980. Desde en- tão, tem tomado espaço nos mais diversos âmbitos, entre eles, o empresarial, o acadêmico e o escolar. Essa tecnologia chegou tam- bém à cartografia, que passou por uma série de transformações e foi chamada de cartografia digital. Neste capítulo, vamos conhecer alguns dos principais conceitos da cartografia digital e a sua influência no processo cartográfico. Além disso, por meio dos aspectos teórico-conceituais ressaltados aqui, você terá acesso a um conhecimento que lhe permitirá dar os primeiros passos para a criação de produtos cartográficos. 5.1 Introdução à cartografia digital Vídeo Com o advento dos computadores e das tecnologias em geral, o processo cartográfico se tornou mais efetivo, dando origem a uma for- ma mais dinâmica de análise dos dados tabulares para a construção dos mapas temáticos. Além disso, o surgimento dos Computer-Aided Design (CAD), que são programas para desenho assistido por computador, proporcio- nou maior precisão na construção de feições, contri- buindo para a materialização do que hoje é denominada geoprocessamento (SILVA, 2001). A tecnologia no âmbito da cartografia pode ser aplicada, essencial- mente, de duas maneiras: como facilitadora no processo cartográfico e como ferramenta para análise espacial. No primeiro caso, a tecnologia é utilizada para a construção de classificação de dados mais consis- tentes e permite a possibilidade de trabalhar com enorme volume de dados obtidos devido à capacidade de processamento do computador. dados tabulares: dados geográficos alfanuméricos organizados em uma tabela. Glossário 102 Introdução à cartografia Nesse ponto, a tecnologia entra como facilitadora do processo carto- gráfico, não como um elemento fundamental e preponderante para a sua existência. Já o segundo caso se refere ao processamento e à aná- lise de grandes volumes de dados espaciais. Considerar a tecnologia como elemento fundamental para o desen- volvimento de mapas é cair no erro comum de confundir essa ferra- menta com a ciência. A cartografia é uma ciência própria e, embora o aporte tecnológico facilite bastante o trabalho, o processo de constru- ção de mapas independe da tecnologia. A cartografia digital envolve não apenas a produção de mapas utili- zando meios tecnológicos, mas um meio de reprodução desses mapas e formas de acesso e interatividade do usuário com eles. As platafor- mas digitais atuais, como computadores, smartphones e tablets, possi- bilitam um avanço na difusão das informações e na usabilidade, além de uma nova maneira de interagir com os mapas. O uso da tecnologia proporcionou ao usuário diversas possibilida- des, como aproximar, por meio do zoom, alternar as escalas dos mapas para fins de visualização e traçar rotas para definir o caminho mais curto até determinado destino. Essas formas de representação modifi- caram o paradigma de usabilidade dos mapas na cartografia e permiti- ram que a atividade de abrir mapas na contemporaneidade se tornasse mais popular. Nesse sentido, a sociedade tem se adaptado cada vez mais à utilização de recursos avançados tecnologicamente, que na prática consistem em uma cartografia assistida por computador 1 , por abordar, com base em dispositivos com uma usabilidade aperfeiçoada, os conceitos básicos da cartografia. Os mapas on-line são exemplos de como a cartografia assistida por computador é aplicada atualmente, possibilitando a mudança de camadas de informações e até mesmo acompanhamento em tempo real de situações relacionadas ao trânsito, por exemplo, ou ao posicio- namento de algum veículo sobre uma base cartográfica. No entanto, independentemente do dispositivo que seja utilizado para visualização dos dados digitais, o uso desses mapas se limita ao nível de exploração. Embora a cartografia digital permita a interação do usuário com o mapa, não lhe proporciona ferramentas de análise espacial. Isso significa que, para o usuário, um mapa digital terá a mesma funciona- lidade que um mapa impresso, com a diferença de que as ferramentas Cartografia assistida por com- putador se refere à cartografia digital, ou seja, à automação dos métodos manuais. 1 As ferramentas tecnológicas possibilitam explorar com mais facilidade as informações carto- gráficas e trocar, rapidamente, os níveis de informação, assim como antigamente se trocavam os mapas para visualizar outras camadas de informação do espaço geográfico representadas. Curiosidade Cartografia digital 103 de exploração do mapa serão intensificadas e fornecidas pelo aporte tecnológico existente. Chegamos, então, à questão central da geografia contemporânea, em que o advento das tecnologias permite que os mapas sejam lidos por meio de formas diferenciadas, mas isso não configura uma análi- se espacial. Essa diferença, no entanto, não é percebida pela maioria dos profissionais, que confunde conceitos e trata a cartografia digital como geoprocessamento 2 . O desenvolvimento tecnológico que ocorreu nos últimos anos pro- moveu uma verdadeira mudança dos paradigmas científicos existen- tes. A internet teve grande importância nesse processo, passando por dois momentos que impactaram diretamente a vida da população e o desenvolvimento científico. O primeiro momento foi a implantação da internet, com a chama- da web 1.0. Esta surgiu como uma rede que conectava informações do mundo inteiro e permitia que se adquirissem dados com facilida- de. Nesse momento, o usuário apenas consumia a informação, mas não participava do processo de criação dela. Ao acessar o website, por exemplo, ele se limitava à leitura do conteúdo ou à aquisição de dados através de download, em que eram fornecidos informações ou docu- mentos que usuário poderia ter acesso. Na década de 2000, um segundo movimento surgiu na internet. Desse modo, atualmente, vive-se a chamada web 2.0, em que as pessoas não consomem apenas a informação, mas produzem e fa- zem parte dela. O uso de smartphones facilitou, para o usuário, esse processo de informações em tempo real, ao permitir, por exemplo, a identificação de sua posição relativa no espaço e o seu padrão de mo- vimentação, bem como o envio de informações dos sites acessados por ele, para a delimitação de um processo de marketing mais efetivo. Ainda que esse processo seja, muitas vezes, feito de forma invo- luntária pelo do usuário, faz parte da criação da informação. Nesse sentido, há ainda o usuário voluntário no processo de criação da in- formação; por exemplo, ao inserir, voluntariamente, dados em redes sociais ou marcar e compartilhar os pontos em que está localizado no espaço e, até mesmo, com uso do mapeamento colaborativo, em que opta por auxiliar na criação de dados já espaciais, como ocorre na pla- taforma do OpenStreetMap. O chamado geoprocessamento, ainda que possua relação com a cartografia e com a cartografia digital, não deve ser confundido com elas. 2 O site OpenStreetMap possibilita acesso a um portal de mapeamento colaborativo, caracterís- tico da web 4.0, em que podem ser visualizadas e criadas informações cartográficas. Disponível em: https://www. openstreetmap.org/. Acesso em: 30 abr. 2020. Site 104 Introdução à cartografia Esse movimento da internet fez com que novas possibilidades sur- gissem não apenas no que diz respeito à criação da informação, mas a questões econômicas e industriais. A indústria 4.0 3 , por exemplo, vem de um processo evolutivo em que o surgimento de novas platafor- mas permitiu ao usuário novas formas de se relacionar com a informa- ção, entre elas está o uso de smartphones, que mantêm a população conectada a todo momento. É nesse contexto de evolução tecnológica e industrial que as geotecnologias surgem, como a tecnologia do Sistema Global de Navegação, do inglês, Global Navigation Satellite (GNSS), que deu origem, por exemplo, ao Sistema de Posicionamento Global – Global Positioning System (GPS) –,ao Galileo e ao Sistema de Navegação Global por Satélite – Global Navigation Satellite System (GLONASS). Desse modo, compreende-se que o geoprocessamento diz respeito a um conjunto de tecnologias voltadas à coleta e ao tratamento de in- formações espaciais. Essas atividades envolvendo o geoprocessamen- to são realizadas por sistemas comumente chamados de sistema de informação geográfica (SIG), em que também se produzem elementos da cartografia digital. No Brasil, o termo geoprocessamento já é comumente utilizado. Sua definição e sua estruturação foram feitas pelo cientista Jorge Xavier da Silva, na década de 1980. No resto do mundo, esse termo não possui aderência, e essa área de atuação ficou conhecida como GIS (Geographic Information System – Sistema de Informação Geográfica). Atualmente, os cientistas têm adotado um termo mais abrangente e menos restritivo para se referir a essa área. Surge, nesse contexto, a chamada Ciência da Geoinformação (CIG), que, no inglês, não muda a sigla já utilizada e difundida; assim, a disseminação do novo conceito é facilita- da, permanecendo, portanto, a sigla GIS, que aqui se refere à Geographic Information Science ou Ciência da Geoinformação (FITZ, 2008). No Brasil, essa temática é extremamente discutida e ainda está em implantação. Por esse motivo, expressões como cartografia digital e geoprocessamento ainda são extremamente utilizadas – e não estão equivocadas. É necessário, no entanto, ficar atento às mudanças nos paradigmas das ciências, principalmente no que se refere à cartografia digital, que, por estar extremamente ligada à tecnologia, ao uso e aos avanços computacionais, têm implementado mudanças substanciais a uma velocidade muito grande nos últimos anos, sendo necessário se manter sempre atualizado. Entende-se como indústria 4.0 as tecnologias relacionadas à internet das coisas e à informa- ção a respeito da localização geográfica em tempo real ou quase real. 3 geotecnologia: toda e qual- quer tecnologia que tem como base informações de caráter espacial, como as coordenadas geográficas, por exemplo. Glossário Cartografia digital 105 Cabe ressaltar, também, a importância de se discutir essa temática no âmbito da geografia no Brasil. Entre as décadas de 1970 e 1990, a geografia crítica tomou grandes proporções em território brasileiro, sendo, porém, mal interpretada. Os geógrafos brasileiros se distancia- ram de todo e qualquer aspecto quantitativo, relegando para outras áreas do conhecimento todo e qualquer aspecto quantitativo e que en- volvesse cálculos. Assim, qualquer característica que fugisse da análise social e se aproximasse dos aspectos relacionadas à época da geogra- fia quantitativa passava a ser adotado por profissionais da área de en- genharia, por exemplo. O problema desse movimento que aconteceu no Brasil é que as questões relacionadas ao geoprocessamento, à própria cartografia e a todas as tecnologias com base em dados geoespaciais trabalham, essencialmente, com fenômenos que ocorrem no espaço geográfico, sendo, dessa forma, fenômenos que deveriam ser analisados pelos geógrafos (FITZ, 2008). Assim, seria possível gerar gráficos, tabelas e mapas temáticos para um estudo mais aprofundado e para serem uti- lizados como base para corroborar os estudos essenciais da chamada geografia humana. Esse distanciamento entre geografia física e geografia humana re- legou a cartografia e as geotecnologias para outras áreas do conheci- mento. Ocorreu, no entanto, um erro de interpretação dos geógrafos brasileiros e, dessa forma, a geografia do Brasil é uma das únicas do mundo em que o geógrafo não detém total autoridade de uma área que é naturalmente sua. Como o geoprocessamento hoje serve de base para a indústria 4.0, é uma área economicamente muito impor- tante. Somente nos últimos anos os geógrafos voltaram a dar atenção a essas questões e reivindicar a sua autonomia. Ocorre um grande debate sobre quem seria o profissional mais adequado para lidar com tal situação, tendo em vista que os cursos de geografia no Brasil, de uma maneira geral, ainda hesitam abordar disciplinas específicas de programação e cálculo e têm trabalhado com uma estatística pouco avançada se comparada com o necessário para o trabalho do geógrafo na contemporaneidade. Cabe à próxima geração desses profissionais tentar solucionar o equívoco do passado e tomar a frente de uma área de conhecimento que, em território brasileiro, muitos sequer imaginam ser a área do geógrafo. 106 Introdução à cartografia 5.2 Estrutura de dados Vídeo A cartografia digital trabalha, essencialmente, com informações em ambiente digital que, por atributo específico, têm a sua localização geográfica conhecida. Uma das bases é a característica da informação geográfica fornecida, relacionada especificamente ao seu modelo de representação. Outro aspecto importante está relacionado ao arma- zenamento e à difusão dessa informação. Nesse contexto, utiliza-se a abordagem de banco de dados comum à área da computação, mas que, aqui, recebe uma informação além da geográfica, sendo por isso caracterizado como banco de dados geográfico. Ao realizar a conversão de dados do mundo real para o contexto das geotecnologias, essas informações passam por uma série de sim- plificações e contextualizações. Elas são representadas na sua estru- tura, que nós chamamos de estrutura de dados. De maneira similar ao que acontece na cartografia tradicional, a cartografia digital utiliza a estrutura gráfica para representar a informação na tela da mesma ma- neira que um mapa tradicional; mas as formas de representação na cartografia digital se diferem por utilizarem estruturas de dados espe- cíficas da informática. Dessa forma, devemos destacar a natureza dessas estruturas, que são subdivididas em dois grupos de dados: vetoriais e matriciais. Essas estruturas de dados são a base para qualquer tipo de representação cartográfica em ambiente computacional ou para qualquer tipo de análise espacial baseada, que será realizada diretamente sobre essas entidades. Sendo assim, é necessário que o leitor compreenda bem a diferença dessas estruturas de dados, para que possa trabalhar com elas e aplicá-las corretamente, sempre que for necessário. 5.2.1 Dados vetoriais Os dados vetoriais são caracterizados pelas primitivas gráficas, po- dendo ser representados por pontos, linhas ou polígonos. A represen- tação das informações com base nessas primitivas está relacionada a uma estrutura tabular, em que cada linha de uma tabela corresponde a um ponto da primitiva gráfica utilizada na representação, ou a uma li- nha, ou a um polígono. Desse modo, quanto maior for a tabela conside- Cartografia digital 107 rada como base de representação, maior será a quantidade de dados representados por uma dessas primitivas gráficas. Como exemplo das representações de vetoriais, a Figura 1 apre- senta um conjunto de pontos distribuídos no território brasileiro. Esse dado tem como base a localização espacial dos aglomerados rurais em todo o Brasil. Figura 1 Primitiva gráfica: pontos Fonte: Adaptado de IBGE (https://www.ibge.gov.br/geociencias/) Primitiva gráfica: pontos - Rede brasileira de monitoramento contínuo. Percebemos que a disposição espacial do ponto tem uma lógica em- butida, obedecendo, impreterivelmente, as coordenadas associadas a cada local de incidência do fenômeno. Como cada linha na tabela cor- responde a um ponto específico, o que vemos na Figura 1 é um conjun- to de pontos, em que cada um está marcando o local de incidência do fenômeno especificamente. Na Figura 2, observamos uma representação em linhas, que corres- pondem às rodovias nacionais. Um fenômeno caracterizado como uma feição no mundo real que possui um ponto de início, um fim e uma linha delimitando o seu comprimento e a sua disposição no espaço. Portanto, o que se vê não é apenas onde essa rodovia se localiza, já que elas se estendem por um amplo território, mas também o seucompor- tamento linear, que delimita mudanças por onde passa. 108 Introdução à cartografia Adaptado de Ministério da Infraestrutura ( http://transportes.gov.br/bit/63-bit/5124-bittemas.html) Representações vetoriais: linha - Rodovias Federais. Figura 2 Representações vetoriais: linha O uso das linhas como forma de representação, conforme obser- vamos na Figura 2, é fundamental, assim como na representação por pontos. Nesse caso, cada linha da tabela, que serve como base para a estruturação desse vetor, irá representar especificamente uma rodo- via, ou seja, uma linha no desenho e toda a sua extensão. A primitiva gráfica polígono segue o mesmo padrão das anteriores, em que cada polígono corresponde a uma linha na tabela. A diferença é que, na representação polígonos, delimita-se uma área de agência do fenômeno a ser analisado, áreas que podem servir como delimitadores ou que segmentem uma região de generalização. Um exemplo de aplicação dos polígonos na representação de dados é facilmente encontrado ao se buscar qualquer tipo de dado referente a limites territoriais de países, estados e municípios. A Figura 3 apre- senta um tipo de aplicação, em que pode ser observado o limite territo- rial de alguns países da América do Sul. Cartografia digital 109 Figura 3 Representação por polígonos Fonte: Adaptado de IBGE (https://www.ibge.gov.br/geociencias/) Representação por polígonos - Estados do Brasil. É importante salientar, contudo, que uma representação vetorial é um dado atrelado a uma tabela de atributos, no qual um ponto, uma li- nha ou um polígono representam diretamente e unicamente uma linha na tabela de dados. Logo, são dados extremamente abrangentes e que podem ser considerados computacionalmente pesados e demandam uma capacidade muito elevada de processamento do computador. Um exemplo é quando se trabalha com polígonos referente aos mu- nicípios do Brasil. Para cada um dos municípios existentes no território brasileiro, a representação trará um polígono. Se considerarmos, por exemplo, que o território brasileiro contabiliza 5.570 municípios, esse dado, especificamente, trará 5.570 polígonos representados. Isso confi- gura dificuldade para se trabalhar com esses tipos de dados. 110 Introdução à cartografia 5.2.2 Dados matriciais Os dados matriciais se referem às imagens utilizadas. Chamamos uma imagem de dado de matricial porque ela representa uma matriz matemática, devendo ser tratada como tal pelo profissional. O menor elemento que constitui uma imagem é chamado de pixel. Um conjunto de pixels forma uma imagem. Da mesma maneira que uma matriz matemática possui seus elementos únicos que podem ser organizados de maneira linear, em um conjunto de linhas e colunas, o dado matricial possui o mesmo comportamento e pode ser organizado da mesma forma. Nesse caso, entretanto, o profissional vai lidar com os pixels, não com os números diretamente. É importante ressaltar que o pixel se refere a um dado numérico re- presentado na tela do computador por uma cor, portanto, o fenômeno que está sendo representado pela imagem é retratado em um conjun- to de cores que pintam a área de cada pixel que, visto em conjunto com os seus pares, compõe a imagem matricial que temos o costume de ler. A Figura 4 apresenta como exemplo a imagem do satélite brasileiro CBERS-4, em que os pixels que a formam são de diferentes cores. Cada cor representa um número para o computador, dessa forma ele pode representá-la. Na imagem, pode-se ver o detalhe da imagem em desta- que, revelando os pixels que compõem a representação matricial. Figura 4 Representação matricial Fonte: Elaborada pelo autor. Cartografia digital 111 Os dados matriciais possuem vantagem sobre os dados vetoriais por demandarem um processamento menos pesado do ponto de vis- ta computacional. No entanto, a qualidade da imagem também está diretamente relacionada ao tamanho do pixel, pois quanto menor ele for, maior será a quantidade necessária para compor a imagem; no entanto, um maior detalhamento na representação poderá ser obtido, apesar de a imagem necessitar, nesse caso, de maior processamento computacional para ser trabalhada. Da mesma forma que seus grandes corresponderam a uma imagem grosseira, quanto maior for o pixel, menos pixels serão ne- cessários para compor a imagem. Isso a torna grosseira e sem deta- lhamento, mas seu processamento será feito rapidamente, pois terá ela menos informação. 5.2.3 Bancos de dados Os bancos de dados correspondem à forma de armazenamento e de acesso às informações no ambiente computacional. Geralmente, os bancos de dados, criados para o ambiente corporativo, armazenam ta- bela com diferentes tipos de informações, e a permissão de acesso é dada de acordo com a função do profissional que está acessando. O banco de dados permite, ainda, que um único dado seja trabalhado em conjunto por um grupo de pessoas ao mesmo tempo. Um gestor responsável pelo banco de dados poderá fazer análise das informações inseridas e aceitar ou não as alterações feitas pela equipe. Ele pode- rá, também, permitir o acesso de um ou de outro à tabela (CÂMARA; DAVIS; MONTEIRO, 2001). O banco de dados geográfico (Figura 5) possui uma estrutura de funcionamento similar à de um banco de dados comum, no entanto, consegue armazenar tanto informações tabulares quanto gráficas e manter as suas relações topológicas, de modo que o banco de dados geográfico (BDGEO) se configura como uma estrutura de arquivos efi- ciente, para armazenamento, compartilhamento e alterações de arqui- vos, e com aderência às novas tecnologias de dados na nuvem. 112 Introdução à cartografia Figura 5 Funcionamento de um banco de dados geográfico INTERFACE CONSULTA E ANÁLISE ESPACIAL VISUALIZAÇÃO E PLOTAGEM ENTRADA E INTEGRAÇÃO DOS DADOS GERÊNCIA DE DADOS ESPACIAIS Fonte: Elaborada pelo autor. A estrutura de um BDGEO, como pode ser visto na Figura 5, é for- mada pelos seguinte elementos: interface, um meio de interação do usuário com o sistema, por onde executa suas operações; entrada e integração de dados, compostas por mecanismos para a aquisição (importação, conversão, edição etc.) e integração de dados no banco de dados; gerência de dados espaciais, que são os mecanismos res- ponsáveis pelo armazenamento e recuperação de dados, assim como pela manutenção da integridade deles; ferramentas de consulta e análise, constituídas por ferramentas analíticas e por um ambiente para a definição de consultas; e visualização e plotagem, compostas por mecanismos para a geração de mapas e relatórios, registros das operações em um SIG. Considerando que a estrutura de dados e o BDGEO constituem a base de um sistema de cartografia digital, o domínio dos seus conceitos se torna fundamental, pois o leitor irá lidar com essas estruturas e esse banco de dados o tempo todo, ao processar dados geográficos. plotar: localizar por meio de coordenadas no mapa. Glossário Cartografia digital 113 5.3 Aquisição e processamento de informações Vídeo O processamento das informações para compor um produto carto- gráfico em cartografia digital é feito em um SIG, sistema que tem capa- cidade de coletar, armazenar, recuperar, transformar e analisar dados espaciais do mundo real. Existem diversas definições de SIG e as mais contemporâneas, no entanto, aparecem por meio de Goodchild (2005), que define o seguin- te: “o valor potencial maior de sistemas de informação geográfica está em sua capacidade de analisar dados espaciais”. Há, também, defini- ções na obra de Dangerramond (1991); ele considera que “um SIG agru- pa, unifica e integra a informação. Torna-a disponível de uma forma que ninguém teve acesso anteriormente, e coloca informação antiga num novo contexto”. Assim, entendemos que enquanto o geoprocessamento representa qualquer tipo de processamento de dados georreferenciados (conceito muito mais abrangente), um SIG é capaz de processar dados gráficos e não gráficos (alfanuméricos),com ferramentas de análises espaciais e modelagens de superfícies. Suas principais vantagens residem na agili- dade para gerar mapas, cadastros e consultas, facilitando o trabalho de institutos de pesquisas e prefeituras. Por exemplo, gerenciamento e planejamento do espaço, maior capacidade de análises espaciais e temporais, possibilidade de geração de mapas dinâmicos – o que pro- porciona maior abrangência de visualização do comportamento espa- cial dos fenômenos –, além de precisão em informações geográficas, como coordenadas, cálculos de área, perímetro, classes temáticas etc., que podem ser obtidas por suas ferramentas. Estas têm similaridades com os programas de desenho CAD, baseando-se na precisão topológica, na possibilidade de armazena- mento e na gestão de grande volume de dados com a integração dos BDGEOs. O SIG possui diferentes funções de análise espa- cial. Algumas das mais importantes serão listadas a seguir. Ressaltamos, contudo, que o objetivo é ape- nas orientá-lo quanto à forma de uso do sistema em sua parte mais básica. Conhecimentos avançados envolvem o uso de programação em Phyton 4 ou em Linguagem C 5 . Phyton se refere à linguagem de programação orientada a objetos. 4 Linguagem C se refere à linguagem de programação mais antiga, mas que proporciona muitos recursos de atuação com o hardware. 5 114 Introdução à cartografia • Consulta: é a função mais simples do SIG, que pode ser feita por meio da tela ou de um banco de dados. • Reclassificação: é uma das funções mais utilizadas. Trata-se de rearranjar as informações contidas no mapa (dissolve/elimina), otimizando os dados espaciais. • Análises de proximidade: conhecidas como operação de buffer ou análise de corredores, podem ser simples ou múlti- plas. Possuem uma precisão maior quando a superposição a ser gerada é obtida por meio de dados vetoriais. • Análises de contiguidade: são procedimentos matemáticos que possibilitam a formação de modelos digitais de elevação. • Estudos geoestatísticos: são aplicados para a geração de inter- polação de dados (curvas de nível). • Operações de superposição: são utilizadas para sobrepor te- mas e diferentes variáveis sobre a área de estudo. A sobreposi- ção pode se dar entre pontos, linhas, polígonos ou imagens. • Operações algébricas: referem-se à utilização de cálculos para a realização das tarefas. Dentre os cálculos que podem ser efe- tuados estão a elaboração de caminho otimizado; o cálculo de distância entre pontos; o cálculo de área de polígonos; o cálculo de volume de objetos; e o cálculo de ângulos. • Representação gráfica: é utilizada para ressaltar o nível qualita- tivo, ordenado ou quantitativo das informações visuais por meio de tamanho, valor, granulometria, cor, orientação e forma. • Edição de vetores e dados cadastrais: é utilizada para criar ve- tores, como pontos, linhas ou polígonos, com diversos tipos de representações gráficas. Cada software mantém uma característica topológica específica e, geralmente, as informações mapeadas são associadas a dados cadas- trais, possibilitando uma consulta ao banco de dados. 5.4 INDE Vídeo Atualmente, existe uma demanda na disseminação de dados car- tográficos nacionalmente e, por isso, uma infraestrutura de dissemi- nação de dados se faz necessária para comportar essa demanda. Surge a necessidade de se criar uma Infraestrutura Nacional de Cartografia digital 115 Dados Espaciais (INDE 6 ) buscando uma adequação no processo de distribuição de dados dos diferentes órgãos federais. A INDE se adapta a uma tendência mundial possibilitada pela inter- net 4.0, que alavancou as possibilidades de aplicações e desenvolvi- mento de estudos científicos e melhorou a troca de informações entre as instituições, deixando-as à disposição de todos. Para isso, os dados devem se ajustar a um padrão especificado pelo governo, principal- mente no que se refere aos seus metadados. É de fundamental importância que os metadados estejam sempre disponíveis e colocados em um mesmo padrão, para que possam ser acessados e sua viabilidade de uso seja estudada e analisada pelo profis- sional em questão. Devido à sua importância, um documento que espe- cifica a forma de construção do metadado foi homologado e encontra-se disponível para todos os profissionais que criam produtos cartográficos. É o Perfil de Metadados Geoespaciais do Brasil (perfil MGB). A INDE também atua na padronização dos termos utilizados nos dados cartográficos e na forma de aplicação destes nos diferentes pro- dutos. A padronização dos termos facilita a busca em ambiente com- putacional e possibilita maior abrangência para os dados dispostos e para a pesquisa pelas diferentes instituições. Os dados passam a com- por um repositório de dados geoespaciais com acesso livre a todos. Atualmente, ainda se encontra em construção com a participação de empresas, institutos e universidades de todo o Brasil. Foi instituída pelo Decreto n. 6.666, de 27 de novem- bro de 2008, que pretende facilitar o compartilhamento de informações. 6 metadado: dado sobre os dados, ou seja, um detalha- mento das especificidades e do processo de construção e criação do dado especificado. Glossário O Portal INDE possibilita acesso a um banco de dados com as principais informações cartográficas compartilhadas e com to- dos os seus metadados. Disponível em: https://inde.gov.br/. Acesso em: 30 abr. 2020. Site CONSIDERAÇÕES FINAIS Os conhecimentos introdutórios são fundamentais para a criação de produtos cartográficos dentro dos padrões especificados pela comunida- de cartográfica internacional. Conforme observamos neste capítulo, a abordagem da cartografia di- gital apresenta um campo de possibilidades que permite ao profissional experimentar os primeiros passos no desenvolvimento de mapas. Para isso, plataformas como o OpenStreetMap permitem ao leitor dar os pri- meiros passos na elaboração de seu material. É pertinente ressaltar que existem alguns elementos dessa platafor- ma que fogem à alçada da cartografia, estando no âmbito do SIG ou do sensoriamento remoto, mas todas essas áreas de conhecimento têm a cartografia como eixo principal e fundamental para o desenvolvimento de suas informações. 116 Introdução à cartografia ATIVIDADES 1. Apresente as principais características da estrutura de dados. 2. Com base no que foi apresentado neste capítulo, explique o que é um SIG. 3. Qual é o objetivo da INDE? REFERÊNCIAS CÂMARA, G.; DAVIS, C.; MONTEIRO, M. V. Introdução ao geoprocessamento. São José dos Campos: INPE, 2001. Disponível em: http://www.dpi.inpe.br/gilberto/livro/introd/. Acesso em: 30 abr. 2020. DANGERRAMOND, J. The Functionality of GIS. In: Maguire,D.; Goodchild, M.; Rhind, D. (eds) Geographical Information Systems: principles and applications. New York: John Wiley and Sons, 1991. FITZ, P. R. Cartografia básica. São Paulo: Oficina de Textos, 2008. GOODCHILD, M. F. GIS and modeling overview. GIS, spatial analysis, and modeling. ESRI Press, Redlands, p. 1-18, 2005. SILVA, J. X. Geoprocessamento para análise ambiental. Rio de Janeiro: D5 Produção Gráfica, 2001. Gabarito 117 GABARITO 1 Fundamentos da cartografia 1. O geoide é uma superfície equipotencial do campo da gravidade, a que mais se aproxima do nível médio dos mares nos continentes e também nas ilhas. Encontra-se localizado no interior da crosta. 2. Isso ocorre porque o GPS usa como datum o WGS84, que é geocêntrico, enquanto o SAD69 – que não é mais datum oficial do Brasil – é um sistema topocêntrico. 3. A solução pode ser obtida com a aplicação da fórmula E=d/D, em que: 1 10000 0 2 � , = mm D D = 2.000,0 mm Deve-se transformar milímetros para metros, ou seja, divida o resultado por dez três vezes ou movimente a vírgula três casas para a esquerda. Resultado: D = 2,0 mm D = 2.000,0 mm 2 Sistemas de coordenadas 1. As gratículas em que os pontos estão inseridos possuem 25 mm x 25 mm. Portanto, realizando a regrade três de acordo com o explicado no capítulo, as coordenadas do ponto A são: Latitude: -22°18’34”; Longitude: -43°6’20”. 2. Os sinais referem-se a posições ao norte ou ao sul do Equador e a leste ou a oeste de Greenwich. Como essas informações já constam nas coordenadas representadas por W (oeste) e S (sul), os sinais indicativos não são necessários. 3. Possui 3 horas de diferença. 3 Sistemas de Projeção 1. A – Azimutal B – Cilíndrica 118 Introdução à cartografia 2. A esfera possui como características a linha dos polos, com a determinação dos polos norte e sul em cada extremidade e a linha do Equador prescrevendo um plano perpendicular à linha dos polos. Ela possui, ainda, um círculo máximo contendo a linha dos polos e que determina o meridiano de Greenwich, ou seja, o meridiano principal. O elipsoide possui como característica dois semieixos principais: a e b. O primeiro está localizado no círculo que representa o Equador e possui maior comprimento; dessa forma, pode-se dizer que o Equador possui um raio de curvatura “a”, caracterizado por um semieixo maior. Os meridianos existentes possuem a mesma característica, com o semieixo “a”, maior, contido no plano do Equador. O segundo, semieixo “b”, por sua vez, está compreendido na linha delimitada pelos polos norte e sul. É uma superfície que possui infinitos raios de curvatura e, por esse motivo, é mais complexa. 3. Pela grade de coordenadas e pela distorção das feições mapeadas, é possível afirmar que a projeção é cilíndrica e tangente, pois as gratículas de coordenadas possuem distorções similares em dois paralelos distintos, como é apresentado na Figura 7. A projeção também é equivalente, pois a forma não é conservada e apresenta elevada deformidade na configuração dos continentes. 4 Produção cartográfica e mapeamento sistemático brasileiro 1. A simplificação é um processo aplicado em feições lineares e tem como objetivo diminuir a sinuosidade quando ocorre diminuição da escala. Em escalas maiores, em que se vê mais detalhes, a sinuosidade e os meandros existentes na representação de canais, rodovias, entre outros, ficam evidentes ao leitor, que tem acesso ao elevado nível de detalhes; no entanto, quando o leitor se depara com um mapa em uma escala menor, essas feições devem ser simplificadas. 2. A representação está correta, pois a Terra é um corpo celeste e no espaço a noção de em cima e embaixo não existe, pois ela está relacionada diretamente à gravidade. Dessa forma, produzir mapas com a visão de mundo invertida, ou seja, o sul acima e o norte abaixo, não é errado. 3. A escala é de 1:50.000. Gabarito 119 5 Cartografia digital 1. Os dados vetoriais são caracterizados pelas primitivas gráficas, podendo ser representados por pontos, linhas ou polígonos. A representação das informações com base nas principais gráficas está relacionada a uma estrutura tabular em que cada linha de uma tabela corresponde a um ponto da primitiva gráfica utilizada na representação ou uma linha ou um polígono. Já os dados matriciais se referem às imagens utilizadas. Chamamos de dado matricial uma imagem, pois ela representa uma matriz matemática e deve ser tratada como tal pelo profissional. 2. SIG é um sistema que tem capacidade de coletar, armazenar, recuperar, transformar e analisar dados espaciais do mundo real. 3. A Infraestrutura Nacional de Dados Espaciais (INDE) busca uma adequação no processo de distribuição de dados dos diferentes órgãos federais. Introdução à Cartografia JOÃO VICTOR PACHECO GOM ES A necessidade de ocupar e explorar o espaço geográfico fez com que o ser humano procurasse conhecê-lo, a fim de criar estratégias adequadas de ocupação. Para suprir essa necessi- dade, surge, então, o mapa. Tendo sido produzido e utilizado por povos pré-históricos, o mapa é o instrumento que representa graficamente o espaço e precede a própria escrita. Com o pas- sar do tempo, seu uso foi se intensificando, e a representação do espaço adquiriu mais técnica e precisão, vindo a experimentar novos formatos. Com o desenvolvimento tecnológico, os mapas se tornam cada vez mais necessários, pois saber “onde” se en- contra determinada informação no mundo real é imprescindível para pensar novos modelos de produção e meios de se realizar a comunicação. A contemporaneidade impõe o mapa como elemento essen- cial para gestão, deslocamento e tomada de decisão, em um momento no qual o espaço geográfico adquire estruturas cada vez mais complexas. Esse contexto proporciona à cartografia – ciência de uso e produção de mapas – uma relevância nunca antes experimentada, além de um caráter interdisciplinar. Cabe à Geografia, como disciplina básica de formação, a respon- sabilidade de difundir para a sociedade o conhecimento básico de cartografia, assunto desta obra, possibilitando o desenvol- vimento de usuários com capacidade de ler e interpretar mapas em suas diferentes plataformas de representação. Código Logístico 59257 Fundação Biblioteca Nacional ISBN 978-85-387-6602-5 9 7 8 8 5 3 8 7 6 6 0 2 5 Página em branco Página em branco