datum vertical para topografia

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Trabalho alternativo do dia letivo 08 março 2014
Tema: pesquisa sobre o referencial altimétrico do Brasil- I.B.G. E.
	Elaborar redação versando sobre o referencial altimétrico do Brasil, abrangendo:
		1º- Significado das palavras “DATUM” e “SGB”
		2º- RMPG- Rede Mare-gráfica Permanente para Geodésia.
		3º-DATUM vertical do SGB (Imbituba e Santana)
							Obs.: referenciar a fonte.
				 Nome: Mateus Manzine Alves Nº 28 Semestre: 2K
			DATUM: O que é DATUM
	 DATUM indica o ponto de referência a partir do qual a representação gráfica dos paralelos e meridianos, e consequentemente de todo o resto que for desenhado na carta, está relacionado. A diferença entre os DATA são baseadas em modelos matemáticos distintos da forma e dimensões da Terra e do fator adicional da projeção, seja por razões históricas, seja para garantir uma representação gráfica mais proporcionada; tomando como exemplo o Japão, onde usam um ponto de projeção que não está no centro da terra, mas em algum lugar sob o Japão, isto permite uma menor distorção na projeção de uma esfera sobre o plano, quando o Japão é representado, mas no entanto o uso dessa mesma projeção para os EUA resultaria em um mapa muito estranho!
 
	A importância do DATUM  prende-se com a necessidade de projetar um corpo curvo e a três dimensões (a Terra), num plano a duas dimensões, mantendo, no entanto os cruzamentos em ângulo retos dos meridianos e paralelos (o mapa). 
	A primeira abordagem de sucesso foi a famosa projeção de Mercator, em que a Terra é transformada num cilindro que toca a superfície terrestre no equador (Latitude 0º 0' 0").
	Posteriormente surgiram outras em que um cone intercepta a Terra em duas latitudes com pontos acima do pólo, e outra ainda é a de um cilindro tocando a Terra numa determinada latitude ou longitude. Todas estas projeções criam representações gráficas diferentes, ou seja, data diferentes.
	Para origem das altitudes (ou DATUM  ALTIMÉTRICO ou DATUM VERTICAL) foram adotados:
Porto de Santana- correspondente ao nível médio determinado por um marégrafoinstalado no Porto de Santana (AP) para referenciar a rede altimétrica do Estado doAmapá que ainda não está conectada ao restante do País.
Imbituba- correspondente ao nível médio determinado por um marégrafo instalado noPorto de Imbituba (SC), utilizada como origem para toda rede altimétrica nacional àexceção do estado do Amapá
	Escolhida a superfície de referência para as coordenadas geodésicas têm-se o que é denominado "DATUM GEODÉSICO HORIZONTAL" (D.G.H.). Para que um sistema geodésico fique caracterizado é necessário fixar e orientar o elipsóide no espaço. A fixação é realizada mediante a escolha de um ponto origem e a atribuição, de alguma forma, de coordenadas geodésicas, f G, l G ao mesmo, bem como, de um valor para a altura geoidal N. A orientação é definida pelo azimute de uma direção inicial. Esta caracterização de um DGH conduz ao conceito denominado sistema geodésico definido. Os métodos geodésicos clássicos, triangulação e poligonação, ou as técnicas modernas, uso de satélites artificiais, permitem que se obtenham coordenadas em tantos pontos quantos necessários, devidamente materializados no terreno, vinculadas ao ponto origem. O conjunto de marcos assim estabelecido com as respectivas coordenadas leva ao conceito de sistema geodésico materializado. O que se deseja é uma perfeita coerência entre o sistema definido e o materializado; entretanto, os erros inerentes aos processos de medição não permitem geralmente uma completa identificação entre os mesmos. 
	A menos de alguns sistemas locais usados no passado em caráter emergencial, o Brasil adotou durante muitos anos o DATUM "Córrego Alegre". Este nome provém de um vértice da triangulação, localizado nas imediações de Uberaba, e que constituía a sua origem. Os elementos característicos deste DGH eram:
F G = F A = 19o 50' 15,14"S
l G = l A = 48o 57' 42,75" w (II.3-1)
 N = O
AG = 128o 21' 48,96"
	Sendo adotado como elipsóide o de Hayford cujos parâmetros são:
a = 6.378.388 m (II.3-2)
f = 1:297,00
e AG o azimute geodésico da direção Córrego Alegre- Chapada das Areias.
 
	
	A partir de 1979 a Fundação Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE), através de seu Departamento de Geodésia decidiu por uma mudança. Adotou o sistema conhecido como SAD-69 (SOUTH AMERICAN DATUM 1969), cuja origem é o vértice CHUÁ. As características deste DGH são:
G = 19o 45' 41.6527" S
l G = 48o 06' 04,0639" W (II.3-3)
 N = 0
	Sendo x = 0,31" e h = -3,52", tendo como elipsóide aquele do Sistema de Referência 1967 cujos parâmetros são:
 a = 6.378.160 m (II.3-4)
f = 1:298,25
e sendo AG o azimute da direção Chuá-Uberaba.
	 Isto tem implicado na existência de cartas referidas ao antigo sistema e cartas referidas ao novo, exigindo a devida atenção do usuário. 	 
	Até hoje não foi possível adotar um único DGH que fosse mundialmente aceito, o que seria desejável. Isto implicaria evidentemente em mudar toda a cartografia de cada País, o que seria certamente oneroso.	
	Entretanto, em alguns casos específicos, não há como fugir de um referencial comum. 	As informações e elementos transmitidos pelos satélites para o posicionamento não podem atender a cada País especificamente. Neste aspecto, vem se evoluindo para um referencial que constitua uma perfeita materialização do Sistema Terrestre Convencional. 	Nesta tentativa surgiram, entre outros, o WGS-72 (Word Geodetic System 1972), o NSWC (Naval Surface Weapon Center) com algumas variantes. Estes ficam apenas citados a título de ilustração. É importante mencionar com mais pormenores o chamado WGS-84 (Word Geodesic System 1984) adotado como referencial nos satélites GPS. Na verdade, estes sistemas constituem mais do que um simples referencial. Estabelecem valores para uma série de constantes, tais como: velocidade angular da Terra, velocidade da luz, constante universal da gravitação, etc. As principais constantes a salientar no sistema WGS-84 são:
a = 6.378.137m ± 2 m
f = 1:298,257223563 (II3-5)
c = 299792458 m.s-1 (velocidade da luz)
J2 = 0,108263x10-2
e o fato de que o referencial cartesiano vinculado ao mesmo "coincide" com o Terrestre Convencional.
	Em função da diversidade e do aperfeiçoamento de referenciais há uma constante necessidade de transformações para se poder fazer comparações de coordenadas.   	
	É importante salientar que a materialização de um sistema cartesiano geocêntrico tem se beneficiado nos últimos anos das observações interferométricas levadas a efeito nas estações VLBI bem como das observações "laser" tanto aos satélites artificiais quanto à lua. Em função da alta precisão das referidas observações hoje se admite pequenas correções ao WGS-84 para compatibilizá-lo com um referencial geocêntrico devidamente orientado, o chamado ITRF ( International Terrestrial Reference Frame). São elas: 
TX = -0,06 m a 1 = -0,01830 ² 
TY = 0,517 m a 2 = 0,0003 ² 
TZ = 0,223 m a 3 = 0,0070 ² 
K = 0,011 PPM
	Estas correções, compostas de três translações, três rotações e uma escala, aproximam o WGS-84 do sistema Terrestre Convencional.
 	Por outro lado, o Departamento de Geodésia do IBGE determinou há alguns anos parâmetros de transformação do sistema WGS-84 para o sistema SAD 69 que consistiu nas seguintes translações:
TX= + 66,87 m
TY= - 4,37 m
 T2= + 38,52 m
SGB - Sistema Geodésico Brasileiro
	O desenvolvimento do Sistema Geodésico Brasileiro - SGB, composto pelas redes altimétrica, planimétrica e gravimétrica pode ser dividido em duas fases distintas: uma anterior e outra posterior ao advento da tecnologia de observação de satélites artificiais com fins de posicionamento. No Brasil, essa tecnologia possibilitou, por exemplo, a expansão do SGB à região amazônica, permitindo o estabelecimento do arcabouço de apoio ao mapeamento sistemático daquela área.
	Inicialmente, na década de 70, eram observados os satélites do Sistema TRANSIT.Em fins da década de 80, o IBGE, através do seu Departamento de Geodésia, criou o projeto GPS com o intuito de estabelecer metodologias que possibilitassem o uso pleno da tecnologia do Sistema NAVSTAR/GPS, que se apresentava como uma evolução dos métodos de posicionamento geodésico até então usados, mostrando-se amplamente superior nos quesitos rapidez e economia de recursos humanos e financeiros.
RMPG - Rede Maregráfica Permanente para Geodésia
	Uma das ações desenvolvidas pelo IBGE para o cumprimento de sua missão institucional é o estabelecimento de um conjunto homogêneo de marcos geodésico com altitudes de alta precisão em todo o território nacional. Esse conjunto de marcos geodésico é formalmente denominado Rede Altimétrica de Alta Precisão (RAAP) do Sistema Geodésico Brasileiro (SGB).
	Atualmente, grande parte das altitudes da RAAP refere-se ao Datum de Imbituba, isto é, ao nível médio do mar no Porto de Imbituba (SC) entre 1949 e 1957. A pequena porção da RAAP existente no Amapá não pôde ser conectada ao Datum de Imbituba, levando à utilização do nível médio no Porto de Santana entre 1957 e 1958.
	A RMPG (Rede Maregráfica Permanente para Geodésia) foi concebida em 1996, pelo então Departamento de Geodésia do IBGE – hoje Coordenação de Geodésia, CGED – com a finalidade de determinar e acompanhar a evolução temporal e espacial do data altimétricos do SGB. Cinco estações já se encontram em operação: Macaé (RJ), com observações convencionais desde novembro de 1994 e digitais desde julho de 2001; Imbituba (SC), desde junho de 1998 e agosto de 2001; Salvador (BA), desde dezembro de 2002 e outubro de 2004; Santana (AP), cujos sensores convencional e digital foram ambos instalados em outubro de 2005; e Fortaleza (CE), com observações digitais desde abril de 2008.
	Outra estação maregráfica ainda será estabelecida na Região Norte, no porto de Belém. O conjunto de estações da RMPG permitirá que o nível médio do mar seja determinado ao longo de toda a costa brasileira e correlacionado com as observações pretéritas. Além disso, a rede proporcionará a vinculação entre esses resultados e todos os demais referenciais altimétricos, notadamente aqueles utilizados na Cartografia Náutica e nas operações portuárias, trazendo grandes benefícios aos usuários da RAAP em regiões costeiras.
Níveis de Referência Maregráficos
	A fonte de informação mais comum sobre os níveis de maré na costa brasileira é a Tábua de Marés (TM), publicada anualmente pela Diretoria de Hidrografia e Navegação (DHN) da Marinha do Brasil, e disponibilizada também no sítio da DHN na Internet. Na TM, são divulgados os horários e alturas das preamares e baixamares (níveis máximos e mínimos do mar), medidas a partir do Nível de Referência (NR), isto é, um nível mínimo definido localmente de forma que não haja valores negativos de altura da maré. Além das informações da TM, o NR também serve de referência para as profundidades apresentadas nas Cartas Náuticas editadas pela DHN, instrumentos essenciais para a segurança da navegação nas águas brasileiras. 
	O NR é definido localmente devido a uma característica geofísica do fenômeno das marés – a amplitude da maré, isto é, a diferença entre os níveis máximos e mínimos, varia progressivamente ao longo dos litorais de todo o mundo (e. g., Pugh, 1987). No Brasil, por exemplo, a amplitude mínima em costa aberta é registrada no extremo sul, na região da embocadura da Lagoa dos Patos, onde chega a poucas dezenas de centímetros, enquanto que as amplitudes máximas, também em costa aberta, chegam a valores da ordem de 3 m no litoral norte. Em alguns litorais de conformação geométrica particular, as marés são amplificadas e suas amplitudes alcançam valores bem maiores –– no fundo da Baía de São Marcos, na região de São Luís, no Maranhão, a amplitude ultrapassa 7 m, e no Igarapé do Inferno, na Ilha de Maracá, no Amapá, chega a quase 9 m. A Figura 1 apresenta esquematicamente essa variação espacial do NR.
	Nessa figura, observa-se que foram utilizados dados coletados em diferentes períodos. Para exemplificar a influência que essa diversidade temporal pode ter sobre a comparação de níveis de referência maregráficos, a Figura 2 mostra os NMM anuais em Imbituba entre 1949 e 1968, bem como as médias mensais de 1957. Observa-se que a variação das médias anuais pode ultrapassar 5 cm, enquanto que as médias mensais podem alcançar diferenças de 25 cm. Assim, a utilização de níveis de referência baseados em curtos períodos de observação maregráfica deve ser feita com cuidado, particularmente nas Regiões Sul e Sudeste, em que a influência meteorológica sazonal é mais pronunciada. 	
	
 Figura 1 – Representação esquemática do aumento progressivo da amplitude de maré ao longo do litoral brasileiro, com valores do NMM referidos ao NR local (DHN, 2002). Para essa representação, o NMM foi considerado constante para todo o litoral. As indicações de data referem-se às observações maregráficas utilizadas para o cálculo dos níveis de referência, de acordo com FEMAR (2000). 
	
Esclarecimento sobre a relação entre o Datum Vertical do SGB
 (Imbituba e santana)
	Por meio do Banco de Dados Geodésicos (BDG), a Coordenação de Geodésia (CGED) do IBGE fornece a toda à comunidade técnico-científica nacional, informações geodésicas utilizadas em projetos de engenharia, mapeamento e estudos científicos. As informações mais frequentemente solicitadas são as altitudes das estações verticais (Referências de Nível, RRNN) do Sistema Geodésico Brasileiro (SGB), para utilização em estudos em que o desnível ou a declividade são importantes – por exemplo, na implantação de sistemas de abastecimento de água e de saneamento básico. 
	As altitudes do SGB têm origem em dois valores particulares do nível médio do mar (NMM), denominados Datum de Imbituba e Datum de Santana. O primeiro foi definido a partir de observações do nível do mar realizadas no Porto de mesmo nome (SC) entre os anos de 1949 a 1957. Para a definição do Datum de Santana (AP), foram utilizadas observações feitas em 1957 e 1958 (Alencar, 1990; FEMAR, 2000; Luz e Guimarães, 2003). 
	Para o posicionamento vertical em regiões costeiras, a utilização das altitudes do SGB apresenta dificuldades específicas. O nível do mar local é um elemento crítico para a realização bem sucedida de obras costeiras, mas muitas vezes sua relação com os data verticais do SGB é desconhecida. A situação mais comum envolve também a caracterização do regime local das marés, pois o usuário deseja um nível de referência mínimo ou máximo, e não um valor médio. 
	Além dos níveis de referência mais utilizados no litoral brasileiro e sua relação aproximada com a data de Imbituba e Santana, o texto apresenta a Rede Maregráfica Permanente para Geodésia (RMPG), concebida e operada pelo IBGE para refinar as altitudes do SGB.
Diferenças entre o Datum Vertical do SGB e outros referenciais altimétrico
	Além da variação espacial da amplitude de maré e da variação temporal dos níveis 
maregráficos, mostradas anteriormente, a variação espacial do NMM também constitui dificuldade para a comparação entre as altitudes referidas aos data de Imbituba e Santana e as alturas referidas a um outro nível maregráfico qualquer. Sabe-se que o NMM em dado local apresenta desvios em relação à média global, em função dos ventos e correntes oceânicas, entre outros fatores. 
	Assim, o NMM foi considerado constante na Figura 1 apenas para simplificar o entendimento. 
	A variação espacial do NMM pode ser apreciada na Figura 3, que apresenta as diferenças entre as altitudes do SGB e os valores de NMM locais em vários marégrafos da costa brasileira cujas RRNN foram vinculadas à Rede Altimétrica de Alta Precisão (RAAP) do SGB. 
	No entanto, tais diferenças sofrem do mesmo problema temporal apresentado na Figura 1: os níveis de referência mostrados (NMMs, no caso da Figura 3) foram calculados a partir de dados coletados em diferentes períodos, muitas vezes há décadas atrás. A Rede Maregráfica Permanentepara Geodésia (RMPG) foi idealizada para resolver esse problema. 
	
	
Referência Bibliográfica
Datum: http://www.cartografia.eng.br/artigos/datum.php 
Datum: http://pt.scribd.com/doc/72684779/Datum
S.G.B: http://www.ibge.gov.br/home/geociencias/geodesia/default_sgb_int.shtm
R.M.P.G.:http://www.ibge.gov.br/home/geociencias/geodesia/rmpg/default_rmpg_int.shtm
ftp://geoftp.ibge.gov.br/documentos/geodesia/rede_maregrafica_permanente_geodesia/relacao_dvsgb_nr_zh.pdf
Datum vertical do S.G.B.: ftp://geoftp.ibge.gov.br/documentos/geodesia/rede_maregrafica_permanente_geodesia/relacao_dvsgb_nr_zh.pdf