Geodésia e Sensoriamento Remoto

Prévia do material em texto

CENTRO DE ENSINO SUPERIOR DE FOZ DO IGUAÇU 
CURSO DE ENGENHARIA CIVIL 
GEODÉSIA 
 
Fernando Alves de Siqueira 
Nara Regina Silva 
 
 
 
 
 
 
Geodésia 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Foz do Iguaçu 
2019 
INTRODUÇÃO 
Um dos problemas da Geodésia é determinar o campo de gravidade externo 
às massas, além da superfície limitante, bem como a variação temporal do mesmo. 
Stokes propôs no século XVIII uma formulação para a solução desse problema, porém 
implicava em algumas dificuldades. Em muitas línguas, não é feita qualquer distinção 
entre as duas. A distinção, inerente à língua inglesa, causa provavelmente mais 
problemas do que resolve. Topografia é a prática do posicionamento. Geodesia é a 
ciência da geometria da Terra e sua dinâmica e é a fundamentação teórica da 
Topografia. Durante séculos, o papel da Geodesia foi servir principalmente o 
Levantamento topográfico/Cartográfico. Embora, parte significativa da informação 
fornecida pela geodesia cai dentro da área do posicionamento, uma contribuição 
igualmente substancial cai fora. 
 Rotineiramente a Geodésia Física preocupa-se com o estudo da gravidade e 
suas aplicações geodésicas, pois o geodésia sempre está envolvido com três 
superfícies: 
➢ Superfície física da Terra é a superfície onde são efetuadas as operações 
geodésicas; 
➢ Superfície de referência é a superfície do modelo geométrico adotado - onde 
são efetuados os cálculos geodésicos (usualmente o elipsóide de revolução); 
➢ Geóide é uma superfície eqüipotencial do campo da gravidade, em uma 
primeira aproximação é aquela que mais se aproxima ao nível médio dos 
mares não perturbado. 
A era dos satélites artificiais imediatamente seguida pela revolução da eletrônica, 
proporcionaram novos e atraentes rumos à geodésia. Primeiramente, os métodos de 
posicionamento ganharam muito em rapidez e precisão. Em seguida, a geodésia pode 
se lançar em outros campos, não de seu interesse específico, mas de valiosa utilidade, 
tais como: monitoramento das marés terrestres, controle do movimento de placas 
tectônicas, detecção de movimentos verticais da crosta, controle de grandes 
estruturas de engenharia, estudo do campo gravitacional, etc. Esta abrangência torna 
difícil definir exatamente geodésia e delimitar seus campos de aplicação, porém, 
mostra alguns de seus envolvimentos atuais. 
 
 
 
 
SENSORIAMENTO REMOTO 
O sensoriamento remoto é a junção de técnicas e procedimentos tecnológicos 
que busca à representação e coleta de dados da superfície terrestre sem a 
necessidade de um contato direto. Assim sendo, toda a informação é obtida por meio 
de sensores e instrumentos em geral. Tal processo vincula-se ao tratamento, 
armazenamento e análise de tais dados para que se conheça melhor os fenômenos 
que se apresentam na superfície. A utilização desse tipo de técnica é de fundamental 
importância no contexto atual das sociedades, pois ela é capaz de revelar muitos 
dados geográficos e até históricos concernentes aos espaços naturais e também 
sociais, como a distribuição das áreas florestais, o avanço do desmatamento, o 
crescimento das áreas urbanas, etc. 
Pode-se dizer que o sensoriamento remoto surgiu logo após a invenção da 
máquina fotográfica, quando se tornou possível o registro de imagens a partir do céu. 
Inicialmente, utilizavam-se pombos ou balões a fim de captar imagens da superfície 
vistas de cima, geralmente para o reconhecimento de lugares ou produção de mapas. 
Em tempos de guerra, essa foi também uma importante estratégia para o 
reconhecimento do território inimigo, o que auxiliava na elaboração de planos de 
ataque e contra-ataque. Foi durante a Primeira Guerra Mundial (1914-1918) que esse 
sistema começou a aperfeiçoar-se por meio da utilização de aviões então 
recentemente inventados. O conjunto de técnicas de registro da superfície por meio 
da fotografia foi chamado de aerofotogrametria, que, além do registro da imagem, 
consistia também no tratamento dessa e de suas adaptações para a produção de 
visualizações de áreas inteiras. Esse procedimento é até hoje amplamente realizado. 
Além da aerofotogrametria, outro recurso de sensoriamento remoto bastante 
utilizado são os satélites. Com eles, tornou-se possível o registro de imagens em 
pequena escala, ou seja, de amplas áreas; ou, até mesmo, de mapas com escalas 
variadas e flexíveis, possibilitando o manejo para diferentes mapas de localização e 
temáticos. Entre os satélites mais importantes e utilizados por nós para a observação 
e registro de informações da superfície estão o Landsat e o CBERS (Satélite Sino-
Brasileiro de Recursos Terrestres). O primeiro foi pela primeira vez lançado pela 
Agência Espacial Norte-Americana (NASA) em 1972, tendo outras versões mais 
modernas construídas posteriormente, de modo que a mais recente é a Landsat 7. Já 
o CBERS é resultado de uma parceria entre o Brasil e a China, cujo primeiro 
lançamento ocorreu em 1999, enquanto o mais recente, o CBERS 3, foi lançado em 
2011. Graças aos satélites, são possíveis as confecções de mapas temáticos com as 
mais variadas escalas de abrangência, conforme já mencionamos. Assim, é possível 
obter informações e registrar cartogramas sobre formas de relevo, topografia, 
ocupação humana, entre outros. Há também a funcionalidade meteorológica, em que 
a movimentação das massas de ar é captada de modo a auxiliar na previsão do tempo, 
que também conta com outros muitos instrumentos. 
Podemos dizer, portanto, que o sensoriamento remoto é um dos maiores 
avanços já produzidos pela ciência e tecnologia no que se refere ao estudo da 
superfície terrestre e, por que não dizer, de todos os elementos que compõem a 
biosfera. Assim, conseguiu-se avanço no monitoramento de fenômenos naturais e 
também antrópicos, tais como o monitoramento do avanço do desmatamento e outros. 
Um bom exemplo também de sensoriamento remoto é o Google Earth, que integra 
uma combinação de imagens de satélite, aerofotogrametrias e até imagens 
registradas nas ruas a fim de nos auxiliar na localização e no deslocamento pelos 
diferentes lugares. 
 
ESPECTRO MAGNÉTICAS 
Espectro eletromagnético é uma escala de radiações eletromagnéticas. Nele 
estão representados os 7 tipos de ondas eletromagnéticas: ondas de rádio, micro-
ondas, infravermelho, luz visível, ultravioleta, raios x e raios gama. As ondas se 
propagam à velocidade da luz e, com exceção da luz visível, são todas invisíveis a 
olho nu. 
 
 
 
• Ondas de rádio 
As ondas de rádio são um intervalo de frequências do espectro eletromagnético 
que são largamente utilizadas nas tecnologias de telecomunicações. As ondas de 
rádio têm os maiores comprimentos de onda do espectro eletromagnético, 
estendendo-se entre 1 mm (10-3 m) até 100 km. Esse tipo de onda é usado para 
transmitir sinais de televisão, rádio, celular, internet e GPS. 
 
• Micro-ondas 
As micro-ondas são ondas eletromagnéticas cujos comprimentos de onda estendem-
se entre 1 m e 1 mm ou 300 GHz e 300 MHz, respectivamente. Dessa forma, as micro-
ondas encontram-se dentro do intervalo das ondas de rádio. Apesar disso, 
apresentam frequências um pouco maiores que as ondas de rádio e são usadas 
em aplicações diferentes. Os principais usos tecnológicos das micro-ondas são as 
redes sem fio (roteadores wi-fi), radares, comunicação com satélites, observações 
astronômicas, aquecimento de alimentos, entre outros. 
 
• Infravermelho 
O infravermelho é uma onda eletromagnética de frequência menor que a luz visível 
(300 GHz a 430 Thz) e, portanto, invisível ao olho humano. A maior parte da radiação 
térmica emitida pelos corposque se encontram em temperatura ambiente é radiação 
infravermelha. Por tratar-se de uma faixa de frequências muito grande, com diversas 
aplicações tecnológicas, o infravermelho é subdividido em regiões menores: 
infravermelho próximo, médio e longínquo. 
Além de poder ser utilizado para aquecer, em razão de sua capacidade de fazer com 
que as moléculas de um corpo vibrem, o infravermelho é utilizado para cocção de 
alimentos, para o aquecimento de ambientes, para a produção de sistemas de 
detecção de presença e movimento, sensores de estacionamento, controles remotos 
e câmeras de visão térmica. 
 
TIPOS DE SENSORES 
Podem ser classificados em função da fonte de energia ou em função do tipo de 
produto que produz. 
• Em função da fonte de energia: 
✓ PASSIVOS: não possuem fonte própria de radiação. Mede radiação 
solar refletida ou radiação emitida pelos alvos. Ex.: Sistemas 
fotográficos. 
✓ ATIVOS: possuem sua própria fonte de radiação eletromagnética, 
trabalhando em faixas restritas do espectro. Ex.: Radares. 
• Em função do tipo de produto: 
✓ Não-imageadores: não geram imagem da superfície sensoriada. Ex.: 
Espectrorradiômetros (assinatura espectral) e radiômetros (saída em 
dígitos ou gráficos). Essenciais para aquisição de informações precisas 
sobre o comportamento espectral dos objetos. 
✓ Imageadores: obtém-se uma imagem da superfície observada como 
resultado. Fornecem informações sobre a variação espacial da resposta 
espectral da superfície observada. 
Os sistemas imageadores podem ser divididos em: 
✓ Sistema de quadro ("framing systems"): adquirem a imagem da cena em 
sua totalidade num mesmo instante. Ex.: RBV. 
✓ Sistema de varredura ("scanning systems"). Ex.: TM, MSS, HRV. 
✓ Sistema fotográfico: Fácil de operar. Limitada capacidade de captar a 
resposta espectral (filmes cobrem somente o espectro entre ultravioleta 
próximo ao infravermelho distante). Limita-se as horas de sobrevôo e 
devido a fenômenos atmosféricos não permitem freqüentemente 
observar o solo a grandes altitudes. 
O Sensoriamento remoto é composto ativamente de diferentes maneiras por 
diversos autores, sendo a definição mais usual a adotada por Avery e Berlin (1992) e 
Meneses (2001): uma técnica para obter informações sobre objetos através de dados 
coletados por instrumentos que não estejam em contato físico como os objetos 
investigados. Por não haver contato físico, a forma de transmissão dos dados (do 
objeto para o sensor) só pode ser realizada pela Radiação Eletromagnética, por ser 
esta a única forma de energia capaz de se propagar pelo vácuo. Considerando a 
Radiação Eletromagnética como uma forma de energia, o Sensoriamento Remoto 
pode ser definido com maior rigor como uma medida de trocas de energia que resulta 
da interação entre a energia contida na Radiação Eletromagnética de 
determinado comprimento de onda e a contida nos átomos e moléculas do objeto de 
estudo. Quando se fala geoprocessamento, é até engraçado a cara que algumas 
pessoas fazem ao escutar esta palavra, mas isto é apenas para algumas pessoas, 
que não têm o costume de escutá-la. Esta é uma parte da disciplina do conhecimento 
que utiliza técnicas matemáticas e computacionais para o tratamento da informação 
geográfica e que vem influenciando de maneira crescente as áreas de Cartografia, 
Análise de Recursos Naturais, Transportes, Comunicações, Energia e Planejamento 
Urbano e Regional. As ferramentas computacionais para geoprocessamento, 
chamadas de Sistemas de Informação Geográfica GIS – sigla em Inglês para SIG -, 
permitem realizar análises complexas, ao integrar dados de diversas fontes e ao criar 
bancos de dados geo-referenciados. Tornam ainda possível automatizar a produção 
de documentos cartográficos. 
Com o avanço tecnológico, reuniões de especialistas em congressos, 
simpósios dentre outras formas de trocas de informações, pode-se observar 
“algumas” aplicações: 
➢ Atualizar a cartografia existente; 
➢ Desenvolver mapas e obter informações sobre áreas minerais, bacias 
de drenagem, agricultura, florestas; 
➢ Melhorar e fazer previsões com relação ao planejamento urbano e 
regional; 
➢ Monitorar desastres ambientais tais como enchentes, poluição de rios e 
reservatórios, erosão, deslizamentos de terras, secas; 
➢ Monitorar desmatamentos; 
➢ Estudos sobre correntes oceânicas e movimentação de cardumes, 
aumentando assim a produtividade na pesca; 
➢ Estimativa da taxa de desflorestamento da Amazônia Legal; 
➢ Suporte de planos diretores municipais; 
➢ Estudos de Impactos Ambientais (EIA) e Relatórios de Impacto sobre 
Meio Ambiente (RIMA); 
➢ Levantamento de áreas favoráveis para exploração de mananciais 
hídricos subterrâneos; 
➢ Monitoramento de mananciais e corpos hídricos superficiais; 
➢ Levantamento Integrado de diretriz para rodovias e linhas de fibra ótica; 
➢ Monitoramento de lançamento e de dispersão de efluentes em domínios 
costeiros ou em barragens; 
➢ Estimativa de área plantada em propriedades rurais para fins de 
fiscalização do crédito agrícola; 
➢ Identificação de áreas de preservação permanente e avaliação do uso 
do solo; 
➢ Implantação de pólos turísticos ou industriais; 
➢ Avaliação do impacto de instalação de rodovias, ferrovias ou de 
reservatórios; 
➢ Existem também formas de sensoriamento remoto que utilizam satélites 
que são freqüentemente usados para definir objetos fabricados pelo 
homem e que estejam na órbita da Terra de forma geo-estacionária ou 
polar. 
Algumas das informações colhidas por satélites meteorológicos, como o GOES-8, 
incluem temperatura nas camadas superiores da atmosfera, umidade do ar e registro 
da temperatura do topo das nuvens, da Terra e do oceano. Os satélites também 
acompanham o movimento das nuvens para determinar a velocidade dos ventos altos, 
rastreiam o movimento do vapor de água, acompanham o movimento e a atividade 
solar e transmitem dados para instrumentos meteorológicos ao redor do mundo. 
TECNOLOGIA LiDAR 
Tecnologia de detecção e alcance de luz é baseada na determinação de distâncias 
entre o sensor e a superfície a ser mapeada, através de um pulso de laser que se 
propaga. É um método direto de captura de dados, onde possui sua própria fonte de 
energia, neste caso, uma fonte de luz, o laser. Essa tecnologia está cada vez mais 
frequente no campo de aplicações da Engenharia, tendo em vista a grande quantidade 
de informações geradas pelo sensor, a elevada precisão, a velocidade da aquisição e 
o baixo custo dessa tecnologia. 
➢ Projeto de Terraplenagem; 
➢ Projeto de Drenagem e Obras de Artes Correntes; 
➢ Projeto de Estudos Ambientais.