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CARTOGRAFIA Mait Bertollo Instrumentos, geografia e geodésia Objetivos de aprendizagem Ao final deste texto, você deve apresentar os seguintes aprendizados: Descrever a evolução dos instrumentos de medição ao longo da história e sua importância para a cartografia. Explicar o método de sensoriamento remoto. Desenvolver conceitos de geoprocessamento e geodésia. Introdução Neste capítulo, você estudará as técnicas desenvolvidas para conhecer o planeta, localizar e representar graficamente o espaço. Esses instrumen- tos sofisticaram-se com o passar dos períodos históricos, e alguns são utilizados até hoje. Também serão abordados o sensoriamento remoto e suas principais ferramentas, além da função do geoprocessamento e do ramo da geodésia para entender as dinâmicas espaciais físicas e sociais. Evolução dos instrumentos de medição Para estudar os instrumentos de medição, é importante entender que a carto- grafi a é uma linguagem essencial para o estudo da geografi a, que possibilita a leitura de mapas para interpretar os fenômenos que ocorrem no espaço geográfi co. A cartografi a encarrega-se da representação gráfi ca do espaço por meio de mapas, globos e plantas, por exemplo. Esses instrumentos possibilitam reconhecer, identifi car e diferenciar a localização dos lugares. Isso também permite estudar as dinâmicas políticas, econômicas, sociais e ambientais. Dessa maneira, conhecemos a ocorrência de fenômenos naturais e sociais, além de inúmeras informações para o entendimento do espaço em que vivemos e também para a nossa própria orientação. As técnicas para produzir mapas mudam conforme o período histórico, e as sociedades continuam utilizando vários instrumentos para atender a diferentes interesses políticos, econômicos e sociais. Ao retomar alguns pontos da história humana, quando as sociedades deixaram de ser nômades e se fixaram em deter- minado lugar, tornando-se sociedades chamadas de sedentárias, a demanda por orientação no espaço em que habitavam gerou o desenvolvimento dos sistemas de localização e orientação sobre o espaço geográfico (ALMEIDA, 2011). Cabe ressaltar alguns termos importantes para a cartografia utilizados como instrumentos de medição: a localização por meio de coordenadas, que são empregadas para determinar a posição exata de um ponto, um objeto ou uma pessoa sobre a superfície terrestre, indicando precisamente onde estão; o posicionamento, que pode ser entendido como um ponto, um objeto ou uma pessoa em relação a outras coisas; e a orientação, que indica o caminho ou curso a seguir, a partir do lugar em que se encontra, utilizando o sistema de coordenadas geográficas. As coordenadas geográficas são linhas imaginárias, uma convenção aceita internacionalmente, que cortam o planeta Terra: pelas latitudes, no sentido horizontal, que delineiam a Terra, também conhecidas como paralelas; e pelas longitudes, que são as coordenadas geográficas que cortam o planeta no sentido vertical, conhecidas como meridianos. As coor- denadas servem para a localização de qualquer ponto ou objeto na superfície terrestre (PASSINI, 2012). Com o desenvolvimento das sociedades humanas em todos os períodos históricos e a partir da busca por conhecimentos sobre o planeta, houve uma exigência de referenciais mais precisos para melhor localização e conhecimento do espaço. Isso gerou a concepção da rosa dos ventos, um instrumento simples e fácil da manusear, que permite visualizar a posição dos pontos cardeais e das direções intermediárias, chamadas de pontos colaterais e subcolaterais. Integrada à bússola, a rosa dos ventos é um importante instrumento para a orientação. Outros elementos conhecidos e utilizados na cartografia são as indi- cações norte, para cima, e sul, para baixo, convenções que permanecem no senso comum. Antes do domínio da Europa sobre as colônias, já ha- via uma sofisticada elaboração de mapas, e os árabes demonstravam, em suas cartografias, o sul na parte superior e o norte na parte inferior. Com a visão eurocêntrica de mundo, isso foi invertido. Pode-se, portanto, representar os continentes de diversas formas, como mostra a Figura 1, com a América do Sul invertida na posição do mapa, que a situa ao Norte (MARTINELLI, 2011). Instrumentos, geografia e geodésia2 Figura 1. Joaquim Torres Garcí a, artista uruguaio, inverteu a posição do mapa do continente, situando a América do Sul no Norte. Esse mapa ilustra um artigo de Torres Garcí a de 1935, no qual ele defende a criação de uma Escola do Sul, sobre a necessidade latino-americana de buscar caminhos próprios. Fonte: Sánchez (2019, documento on-line). Para compreender como essas técnicas se aprimoraram, podemos remeter aos antigos babilônicos, povo que habitava a região mesopotâmica (atual terri- tório do Iraque) desde o século XVIII a.C. Há indícios de que essa sociedade utilizava os astros no céu para sua orientação e direção na superfície terrestre. Os astros também ajudavam os navegadores como, por exemplo, no século XVI, a orientarem-se em alto-mar. Entretanto, era necessária uma instrução mais precisa para saber qual direção seguir, onde estavam, de onde tinham partido e onde se localizavam os destinos. Nesse contexto, Portugal é um país com localização privilegiada, com um litoral extenso e com rotas comerciais que foram importantes no século XV, intensificadas pela navegação. Em 1433, foi fundada uma escola, pelo navegador Dom Henrique, em Sagres, para desenvolver conhecimentos em construção naval, cartografia, astronomia e matemática, o que possibilitou a criação de importantes instrumentos náuticos (PONTUSCHKA; OLIVEIRA, 2002). Assim, os primeiros instrumentos de localização tinham a capacidade de medir o ângulo das estrelas em relação à linha do horizonte. Isso permitia 3Instrumentos, geografia e geodésia indicar a rota aos navegadores. O astrolábio era um deles, muito utilizado pela navegação no século XV. Ele calculava a altura do Sol ou de uma estrela. O quadrante era outro instrumento de navegação que determinava a localização de uma embarcação a partir dos astros. Seu nome é quadrante porque é um quarto de um círculo, variando de 0 a 90°. No século XVIII, depois de muitos ajustes do quadrante, um oficial da marinha da Inglaterra criou o sextante, formado por uma base metálica e um espelho pequeno. Ele também tem uma luneta, que coincide com a linha do horizonte, o astro é visualizado e a localização é determinada, utilizado até hoje (ALMEIDA, 2011). Outros instrumentos conhecidos e muito utilizados ainda hoje são a rosa dos ventos e a bússola. Para chegar a determinado lugar, podemos utilizar pontos de referência. Os astros nos auxiliam nessa orientação, mas os pontos cardeais, que indicam as quatro direções principais, Norte, Sul, Leste e Oeste, possibilitam mais exatidão. Para que a localização seja mais precisa e segura, foram desenvolvidos os pontos colaterais: Nordeste (entre o Norte e o Leste), Sudeste (entre o Sul e o Leste), Sudoeste (entre o Sul e o Oeste) e, por fim, o Noroeste (entre o Norte e o Oeste) (MARTINELLI, 2011). A Figura 2 apresenta alguns instrumentos de localização. Figura 2. Instrumentos de localização: (a) astrolábio; (b) quadrante; (c) sextante; (d) bússola. Fonte: (a) Rakuten Global Market (2019, documento on-line); (b) Wikipedia (2019, documento on-line). Instrumentos, geografia e geodésia4 A bússola foi inventada na China, no século IV a.C., e foi levada à Europa pelos árabes alguns séculos depois. Esse instrumento foi decisivo para as grandes navegações, por determinar a direção a ser seguida pelas embarcações. Ela é parecida com um relógio e tem uma agulha imantada que gira sobre um eixo; em seu mostrador, está desenhada a rosa dos ventos. A agulha da bússola está sempre apontando para o Norte, independentemente da posição em que está. Portanto, é possível encontrar a direção da trajetória, ainda que em alto-mar, sem qualquer referência visual. Esse fenômenoocorre porque a Terra tem um campo magnético que age como um grande ímã, cujo núcleo é composto de ferro e níquel. Do centro do planeta, emanam campos de força em direção aos extremos Norte e Sul do planeta, compondo os polos magnéticos (MARTINELLI, 2011). Durante o período das grandes navegações, que eram viagens marítimas rea- lizadas pelas potências europeias, do século XV ao século XVII, com o objetivo de descobrir novas terras e explorar suas riquezas, a cartografia tornou-se mais precisa, pois os navegadores usavam os mapas para se orientar. Os cartógrafos tinham um papel importante: mapear as terras conquistadas. Atualmente, o uso da cartografia é frequente no cotidiano. Ao viajar, por exemplo, podemos consultar os mapas turísticos para saber como chegar e qual será a distância a ser percorrida, além do GPS, outro instrumento muito utilizado (PASSINI, 2012). GPS é a sigla em inglês para Global Positioning System (Sistema de posicionamento global). Trata-se de um sistema de navegação com base em emissões de radiofrequência enviadas por satélites artificiais em órbita ao redor do planeta. Esse sistema determina sua localização sobre a superfície terrestre. Atualmente, os smartphones podem ser receptores de sinais de satélite. Com as várias tecnologias disponíveis, os mapas podem ser acessados de forma facilitada: pela internet, pelo computador ou por smartphones. Assim, é possível acessar mapas e imagens de satélites de quase todo o mundo. O mapeamento realizado tanto há vários séculos atrás como atualmente tem como objetivos o conhecimento e o desenvolvimento de estratégias para o uso do espaço pela sociedade. Nos dias de hoje, com a exatidão e a sincronia do conhecimento do planeta, podem ser realizadas a vigilância e a proteção de territórios para, por exemplo, políticas de preservação ambiental. 5Instrumentos, geografia e geodésia A orientação pelo sol Cotidianamente, ao solicitarmos ou darmos orientações sobre como chegar a um lugar, são usados elementos da paisagem como pontos de referência. Em locais onde não existem pontos de referência, as sociedades ancestrais tinham conhecimentos e técnicas para se orientar pela observação dos astros, como o Sol, a Lua e as estrelas. Ao observar o amanhecer e o anoitecer, percebe-se que o Sol surge no horizonte de um lado e desaparece do lado oposto. Com base nessa observação, foi determinado um conjunto de direções para orientação, as direções cardeais: norte (N), sul (S), leste (L) e oeste (O). Assim, ao apontar o braço direito para a direção em que o Sol desponta, pela manhã, lá estará o Leste. O Oeste estará à esquerda. A partir daí, podemos determinar as demais direções. O que é sensoriamento remoto? A partir do século XX, houve um desenvolvimento rápido e profundo na maneira pela qual a humanidade conhecia e dominava o planeta Terra. Isso está ligado, por exemplo, à invenção do avião no fi m do século XIX e à sua popularização no século XX, o que possibilitou o reconhecimento da super- fície terrestre a partir de grandes altitudes. Essa técnica intensifi cou-se com o surgimento de fotos aéreas e imagens de satélites, amplas e detalhadas, a partir da segunda metade do século XX, com o desenvolvimento da tecnologia espacial (MARTINELLI, 2011). O sensoriamento remoto faz parte desse desenvolvimento tecnológico, já que é um conjunto de técnicas para registros a distância. Para que seja possível capturar as imagens, é utilizada a luz refletida ou emitida por objetos ou, ainda, qualquer elemento da superfície terrestre, por meio de equipamentos fotográficos, radares, satélites, drones, entre outros. O drone, que é um objeto voador não tripulado, manuseado e monitorado a distância por computador ou meio eletrônico, coleta dados e mapeia trechos do Instrumentos, geografia e geodésia6 espaço por imagens digitais aéreas, o que favorece o reconhecimento cada vez mais exato da superfície terrestre para a elaboração de mapas e para a produção de vários estudos pela cartografia. Outra ferramenta utilizada pela cartografia são as imagens de satélites artificiais, captadas por esses equipamentos que são lançados na órbita da Terra e que giram ao redor do planeta. A reflexão dos raios solares captados pelos sensores acoplados aos satélites se converte em dados numéricos, que são enviados a uma estação que está na superfície terrestre. Ali, eles são processados por computadores (ALMEIDA, 2011). Por meio das informações captadas por esses equipamentos, são produzidas várias imagens da superfície do planeta que podem ser utilizadas para diversos fins, como a captação do movimento das massas de ar e o monitoramento da ocupação do solo por imagens. A técnica da aerofotogrametria consiste em adaptar uma câmera fotográfica ao assoalho de um avião, o que permite o registro de imagens da superfície terrestre durante o voo. Essa técnica realiza o registro de fotos aéreas de pequenas a médias porções do espaço, com melhor visualização dos objetos, ou seja, em maior escala. A aerofotogrametria é utilizada para produzir car- tas topográficas ou trabalhos que exigem mais detalhamento dos elementos representados. Uma técnica importante ao tratar do sensoriamento remoto é o GPS. Ele envolve 30 satélites, 24 em operação e 6 em reserva, que podem localizar com precisão qualquer pessoa, ponto ou objeto sobre a superfície da Terra (ALMEIDA, 2011). O operador do GPS é localizado por meio das coordenadas geográficas (latitude e longitude) e encontrado por ondas de rádio emitidas. Esse sistema foi criado nos Estados Unidos, no fim da Segunda Guerra Mundial (1939–1945), e foi aprimorado durante a Guerra Fria (1947–1991). Inicialmente, essa tecnologia foi desenvolvida para fins militares e, hoje, está disponível para uso da sociedade civil. Trata-se de uma importante ferramenta para determinar distâncias, direções e coordenadas, além de produzir informações para utilizar ou elaborar elementos cartográficos para inúmeras necessidades e aplicações (PONTUSCHKA; OLIVEIRA, 2002). A Figura 3 apresenta instrumentos utilizados no sensoriamento remoto. 7Instrumentos, geografia e geodésia Figura 3. Instrumentos utilizados no sensoriamento remoto. (a) Drones, que sobrevoam os lugares e fotografam a superfície para elaborar mapas precisos. (b) Satélite capturando imagens. (c) Imagem de uma cidade capturada por um satélite que está na órbita terrestre. (d) Aerofotogrametria, em que máquinas fotográficas especiais são instaladas em aviões que, ao sobrevoar os lugares, obtêm imagens para elaborar mapas precisos. Fonte: (a) Powie/Pixabay.com, (b) PIRO4D/Pixabay.com; (c) Free-Photos/Pixabay.com; (d) Paraná (2019, documento on-line). O GPS, que é utilizado, por exemplo, em smartphones quando fazemos uma viagem, obedece a uma malha de coordenadas geográficas que está sob um mapa com as atualizações de estradas, construções, ruas e demais elementos. Ele pode ser utilizado para rotas aéreas, rotas marítimas, deslocamentos pela cidade e rastreamento de cargas. Assim, a cartografia está a cada dia mais presente, desenvolvida e precisa com a incorporação de novas tecnologias que facilitam a sua utilização e a criação de representações cartográficas com o uso de programas de computador. Instrumentos, geografia e geodésia8 Geoprocessamento e geodésia A história do desenvolvimento das técnicas de geoprocessamento começou nos Estados Unidos e na Inglaterra na década de 1950. A fi nalidade era conhecer melhor o espaço e tornar a produção e manutenção de mapas mais sofi sticada e exata. Os sistemas de informações geográfi cas tiveram impulso em seu desenvolvimento a partir do fi m década de 1970 e começo dos anos de 1980, quando a aplicação das tecnologias computacionais e programação de software serviu ao geoprocessamento em várias universidades e institutos de pesquisa pelo mundo, principalmente, após o estabelecimento do geoprocessamento como disciplina científi ca (PONTUSCHKA; OLIVEIRA,2002). As técnicas de geoprocessamento referem-se ao tratamento de todas as infor- mações geográficas, ou seja, de dados georreferenciados. A produção de dados georreferenciados ocorre quando uma imagem de satélite ou mapa, por exemplo, tem suas coordenadas geográficas com base em um sistema de referência de latitude e longitude. Esse processo dá-se por levantamentos topográficos, considerando o relevo do terreno, ou por GPS, com o uso de mesas digitalizadoras, que permitem desenhar imagens diretamente no computador. Também são utilizados software específicos e cálculos para tratar a informação espacial (ALMEIDA, 2011). Com o desenvolvimento das técnicas de informática e comunicação, os dados e mapas foram integrados, o que permitiu estudá-los de forma conjunta. Assim, por meio de análises de muitas variáveis, foram concebidos bancos de dados georreferenciados de quase todo o planeta. Isso possibilitou um desenvolvimento profundo da cartografia e o uso cada vez mais exato e útil dos mapas para conhe- cer a superfície terrestre e planejar ações sobre o espaço, como o planejamento urbano e a utilização de recursos naturais, por exemplo. Atualmente, com o uso banalizado de ferramentas como o Google Earth, qualquer pessoa pode acessar mapas em várias escalas de qualquer ponto, região, país ou continente do planeta, ainda que não tenha conhecimento sobre geoprocessamento. Essa plataforma oferece imagens de satélite, serviço de GPS e modelos em 3D. A atividade de geoprocessamento é realizada por meio de coleta de dados, armazenamento dessas informações, tratamento e análise de todos os dados 9Instrumentos, geografia e geodésia obtidos e integração e cruzamento de todas as informações. Algumas ferra- mentas utilizadas para o geoprocessamento são: o GPS, para coletar dados; o Oracle, que é um sistema que gerencia os bancos de dados armazenados; e o Spring, que é uma ferramenta que integra funções de processamento de imagens em conjunto com análises espaciais utilizando modelos numéricos do terreno pesquisado e banco de dados do espaço (ALMEIDA, 2011). Com a necessidade de se conhecer cada vez mais o espaço como estratégia de planejamento, vigilância, poder e predição de fenômenos, o conjunto de disciplinas denominadas ciências geodésicas é uma importante ferramenta para a precisão de qualquer ação espacial. Assim como a cartografia, a topografia, a astronomia, o sensoriamento remoto e o geoprocessamento, a geodésia é um campo importante para complementar a chamada cognoscibilidade do planeta, ou seja, a Terra conta com todas as possibilidades de ser desvendada, já que o período histórico atual permite o que nenhum outro período ofereceu ao ser humano, que é a possibilidade de conhecer o planeta de forma extensiva e aprofundada (SANTOS, 2000). A geodésia é o campo da ciência que analisa todos os elementos que de- terminam a forma, as dimensões e o campo de gravidade da Terra, utilizando ferramentas como GPS, software e pesquisas específicas. Assim, obtêm-se informações precisas sobre as posições, as estatísticas e os movimentos do planeta. O órgão encarregado por atividades referentes ao estudo e à análise da geodésia é o Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE). Foi desenvolvido pelo IBGE o Sistema Geodésico Brasileiro (SGB), constituído por um conjunto de estações de pesquisa situadas em vários pontos do território na- cional. Essas estações são referências exatas para projetos de engenharia, como a construção de infraestruturas como rodovias, estradas, pontes, barragens e edifícios. O IBGE também realiza vários tipos de mapeamentos e pesquisas científicas, principalmente, sobre o território brasileiro (ALMEIDA, 2011). A geodésia é um ramo tanto da engenharia quanto das geociências, pois aborda e utiliza o levantamento de dados e a representação das formas e confi- gurações da superfície da Terra. A geodésia também está presente na matemática e na física para medir superfícies curvilíneas, com métodos similares aos que medem a superfície curva da Terra. Outro elemento utilizado em trabalhos georreferenciados é o chamado Sistema de Informação Geográfica (SIG). Ele representa os componentes usados em trabalhos georreferenciados, como os software e hardware para mapeamentos, além de diversos métodos de trabalho e de análises. O SIG é composto por todos os itens que integram os trabalhos relativos ao levantamento e à produção de mapas digitais (ALMEIDA, 2011). A Figura 4 traz uma representação do funcionamento do sensoriamento remoto. Instrumentos, geografia e geodésia10 Figura 4. Funcionamento do sensoriamento remoto. Fonte: Adaptada de VectorMine/Shutterstock.com. Sol Prédios Avenida Vegetação Água Dados Floresta Dados Satélite Radiação solar incidente Radiação so lar r e�etid a Sensoriamento remoto passivo Sensoriamento remoto ativo O mapeamento com o uso de tecnologias da cartografia, do sensoriamento remoto, do geoprocessamento e da geodésia permite conhecer e também agir sobre o espaço. Um exemplo é o controle de doenças de determinada área, que possibilita que governos e sociedade civil planejem ações para combatê-las, como é o caso da dengue (Figura 5). 11Instrumentos, geografia e geodésia Essas tecnologias possibilitam conhecer e utilizar o que se encontra na natureza e produzir com a máxima exatidão os bens. Os satélites, por exemplo, que fotografam o planeta em determinados intervalos, permitem uma visão cada vez mais completa, integrada e detalhada da Terra. Com a globalização, estamos mais perto do conhecimento do mundo como um todo e também das particularidades de cada lugar, tanto as condições físicas, naturais ou artificiais, como também as condições políticas, econômicas e sociais. A cartografia, pelo seu objetivo de conhecer o planeta e representar a Terra em suas várias escalas, utiliza os diversos instrumentos apresentados aqui, o que permite entender as dinâmicas naturais e sociais do espaço e também construir representações com várias visões de mundo sobre como são feitos os mapas. Assim, a cognoscibilidade do planeta é essencial para a operação de vários agentes, desde empresas, governos, estados e instituições (SANTOS, 2000). Figura 5. Mapeamento de casos da dengue em Governador Valadares (MG) em 2016. A dengue é uma doença infecciosa que atingiu 1.987.678 pessoas no Brasil em 2016. Fonte: ClickGeo (2019, documento on-line). Instrumentos, geografia e geodésia12 ALMEIDA, R. D. (Org.). Novos rumos da cartografia escolar: currículo, linguagem e tec- nologia. São Paulo: Contexto, 2011. CLICKGEO. Análise geoestatística de casos de dengue. 2019. Disponível em: http:// www.clickgeo.com.br/artigo-analise-geoestatistica-dengue-zika-chikungunya/. 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Assim, os editores declaram não ter qualquer responsabilidade sobre qualidade, precisão ou integralidade das informações referidas em tais links. Instrumentos, geografia e geodésia14