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Manual de Curso de licenciatura em Ensino de Geografia Cartografia e Topografia Os Elementos Essenciais G0211 Universidade Católica de Moçambique. Centro de Ensino a Distância Direitos de autor (copyright) Este manual é propriedade da Universidade Católica de Moçambique, Centro de Ensino à Distância (CED) e contém reservados todos os direitos. É proibida a duplicação ou reprodução deste manual, no seu todo ou em partes, sob quaisquer formas ou por quaisquer meios (electrónicos, mecânico, gravação, fotocópia ou outros), sem permissão expressa de entidade editora (Universidade Católica de Moçambique Centro de Ensino à Distância). O não cumprimento desta advertência é passível a processos judiciais. Universidade Católica de Moçambique Centro de Ensino à Distância - CED Rua Correira de Brito No 613-Ponta-Gêa Moçambique - Beira Telefone: 23 32 64 05 Cel: 82 50 18 44 0 Fax:23 32 64 06 E-mail: ced@ucm.ac.mz Website: www.ucm.ac.mz Agradecimentos A Universidade Católica de Moçambique - Centro de Ensino à Distância e os autores do presente manual, dr. Jossias Gabriel Mate e dr. Santos Júnior Camacho, gostariam de agradecer a colaboração dos seguintes indivíduos e instituições na elaboração deste manual: Pela maquetização e revisão final dr. Heitor Simão Mafanela Simão Elaborado Por: dr. Jossias Gabriel Mate Licenciado em Ensino de Geografia pela Universidade Pedagógica – Beira dr. Santos Júnior Camacho Licenciado em Geografia pela Universidade Eduardo Mondlane Cartografia e Topografia. Os Elementos Essenciais i Índice Visão geral 1 Benvindo ao Módulo de Cartografia e Topografia ......................................................... 1 Objectivos do curso ....................................................................................................... 1 Quem deveria estudar este módulo ................................................................................ 2 Como está estruturado este módulo................................................................................ 2 Ícones de actividade ...................................................................................................... 3 Habilidades de estudo .................................................................................................... 3 Precisa de apoio? ........................................................................................................... 4 Tarefas (avaliação e auto-avaliação) .............................................................................. 4 Avaliação ...................................................................................................................... 5 Unidade I 7 Introdução a Cartografia e Topografia. .......................................................................... 7 Introdução ............................................................................................................ 7 Sumário ....................................................................................................................... 14 Exercícios.................................................................................................................... 15 Unidade II 16 Métodos e Formas de Medição .................................................................................... 16 Introdução .......................................................................................................... 16 Sumário ....................................................................................................................... 19 Exercícios.................................................................................................................... 19 Unidade III 20 Os Principais Elementos dos Mapas Cartográficos. ...................................................... 20 As Formas e Dimensões da Terra. ...................................................................... 20 Introdução .......................................................................................................... 20 Sumário ....................................................................................................................... 33 Exercícios.................................................................................................................... 34 Unidade IV 35 Sistema de Coordenadas Aplicadas em Topografia. ..................................................... 35 Introdução .......................................................................................................... 35 Sumário ....................................................................................................................... 41 Exercícios.................................................................................................................... 41 Unidade V 43 Processo de Orientação ................................................................................................ 43 Introdução .......................................................................................................... 43 ii Índice Sumário ....................................................................................................................... 47 Exercícios.................................................................................................................... 47 Unidade VI 49 Inclinação e Declinação Magnética. ............................................................................. 49 Introdução .......................................................................................................... 49 Quadrante ............................................................................................................... 56 Sumário ....................................................................................................................... 56 Exercícios.................................................................................................................... 56 Unidade VII 57 Formas de Representação do Terreno. ......................................................................... 57 Introdução .......................................................................................................... 57 Sumário ....................................................................................................................... 67 Exercícios.................................................................................................................... 68 Unidade VIII 69 As Formas de Medição de Áreas.................................................................................. 69 Introdução .......................................................................................................... 69 Sumário ....................................................................................................................... 84 Exercícios.................................................................................................................... 84 Unidade IX 85 Projecções Cartográficas ............................................................................................. 85 Introdução .......................................................................................................... 85 Sumário ..................................................................................................................... 101 Exercícios.................................................................................................................. 101 Unidade X 103 Essência duma Carta Topográfica, Suas Propriedades e Áreas de Aplicação .............. 103 Introdução ........................................................................................................ 103 Sumário .....................................................................................................................107 Exercícios.................................................................................................................. 107 Unidade XI 109 Cartografia Digital ..................................................................................................... 109 Introdução ........................................................................................................ 109 O que ter em conta ao escolher um receptor? .................................................... 122 11.8- Segmento de Controle em GPS ................................................................ 122 Sumário ..................................................................................................................... 123 Exercícios.................................................................................................................. 124 Cartografia e Topografia. Os Elementos Essenciais 1 Visão geral Benvindo ao Módulo de Cartografia e Topografia Objectivos do curso Quando terminar o estudo de Cartografia e Topografia será capaz de: interpretar os principais elementos cartográficos, ler e interpretar os mapas cartográficos assim como fazer uma gama de exercícios que requerem o seu domínio no tratamento de matéria ligada a cartografia e topografia. O Estudante desta Cadeira poderá possuir a noção básica das novas tecnologias introduzidas na Cartografia e o impulso que estas deram ao desenvolvimento desta área científica. Objectivos Definir a Cartografia a Topografia. Fazer um breve percurso histórico da disciplina de cartografia. Determinar as formas de medição das distâncias Fazer a leitura e interpretação das Cartas Determinar as diversas coordenadas Conhecer os processos de orientação por diversos métodos Determinar as formas de representação de terreno Compreender as formas de medição de áreas Interpretar as projecções Cartográficas 2 Erro! Utilize o separador Base para aplicar Heading 1 ao texto que pretende que apareça aqui. Interpretar os elementos da Cartografia digital (GIS e GPS) e sua importância. Quem deveria estudar este módulo Este Módulo foi concebido para todos aqueles que, estando a formar-se em ensino de Geografia, precisam de bases cartográficas para com precisão e confiança poder dar as aulas no processo de interpretação de diferentes fenómenos geográficos. Para tal o estudante deve ter as bases de cartografia das classes anteriores como na 11ª classe, bem como os principais elementos que ao logo dos níveis de ensino foram sendo ministrados. Como está estruturado este módulo Todos os módulos dos cursos produzidos por Universidade Católica de Moçambique: Centro de Ensino a Distância encontram-se estruturados da seguinte maneira: Páginas introdutórias Um índice completo. Uma visão geral detalhada do curso / módulo, resumindo os aspectos-chave que você precisa conhecer para completar o estudo. Recomendamos vivamente que leia esta secção com atenção antes de começar o seu estudo. Conteúdo do curso / módulo O curso está estruturado em unidades. Cada unidade incluirá uma introdução, objectivos da unidade, conteúdo da unidade incluindo actividades de aprendizagem, um sumário da unidade e uma ou mais actividades para auto-avaliação. Outros recursos Para quem esteja interessado em aprender mais, apresentamos uma lista de recursos adicionais para você explorer. Estes recursos podem incluir livros, artigos ou sites na internet. Cartografia e Topografia. Os Elementos Essenciais 3 Tarefas de avaliação e/ou Auto-avaliação Tarefas de avaliação para este módulo encontram-seno final de cada unidade. Sempre que necessário, dão-se folhas individuais para desenvolver as tarefas, assim como instruções para as completar. Estes elementos encontram-se no final do modulo. Comentários e sugestões Esta é a sua oportunidade para nos dar sugestões e fazer comentários sobre a estrutura e o conteúdo do curso / módulo. Os seus comentários serão úteis para nos ajudar a avaliar e melhorar este curso / modulo. Ícones de actividade Ao longo deste manual irá encontrar uma série de ícones nas margens das folhas. Estes icones servem para identificar diferentes partes do processo de aprendizagem. Podem indicar uma parcela específica de texto, uma nova actividade ou tarefa, uma mudança de actividade, etc. Habilidades de estudo Durante a formação, para facilitar a aprendizagem e alcançar melhores resultados, implicará empenho, dedicação e disciplina no estudo. Isto é, os bons resultados apenas se conseguem com estratégias eficazes e por isso é importante saber como estudar. Apresento algumas sugestões para que possa maximizar o tempo dedicado aos estudos: Antes de organizar os seus momentos de estudo reflicta sobre o ambiente de estudo que seria ideal para si: Estudo melhor em casa/biblioteca/café/outro lugar? Estudo melhor à noite/de manhã/de tarde/fins de semana/ao longo da semana? Estudo melhor com música/num sítio sossegado/num sítio barulhento? Preciso de um intervalo de 30 em 30 minutos/de hora a hora/de duas em duas horas/sem interrupção? É impossível estudar numa noite tudo o que devia ter sido estudado durante um determinado período de tempo; Deve estudar cada ponto da matéria em profundidade e passar só ao seguinte quando achar que já domina bem o anterior. É preferível saber bem algumas partes da matéria do que saber pouco sobre muitas partes. Deve evitar-se estudar muitas horas seguidas antes das avaliações, porque, devido à falta de tempo e consequentes ansiedade e insegurança, começa a ter-se dificuldades de concentração e de memorização para organizar toda a informação estudada. Para isso torna-se necessário que: Organize na sua agenda um horário onde define a que horas e que matérias deve estudar durante a semana; Face ao tempo livre que resta, deve decidir como o 4 Erro! Utilize o separador Base para aplicar Heading 1 ao texto que pretende que apareça aqui. utilizar produtivamente, decidindo quanto tempo será dedicado ao estudo e a outras actividades. É importante identificar as ideias principais de um texto, pois será uma necessidade para o estudo das diversas matérias que compõem o curso: A colocação de notas nas margens pode ajudar a estruturar a matéria de modo que seja mais fácil identificar as partes que está a estudar e Pode escrever conclusões, exemplos, vantagens, definições, datas, nomes, pode também utilizar a margem para colocar comentários seus relacionados com o que está a ler; a melhor altura para sublinhar é imediatamente a seguir à compreensão do texto e não depois de uma primeira leitura; Utilizar o dicionário sempre que surja um conceito cujo significado desconhece; Precisa de apoio? Caro estudante, temos a certeza que por uma ou por outra situação, o material impresso, lhe pode suscitar alguma duvida (falta de clareza, alguns erros de natureza frásica, prováveis erros ortográficos, falta de clareza conteudística, etc). Nestes casos, contacte o tutor, via telefone, escreva uma carta participando a situação e se estiver próximo do tutor, contacteo pessoalmente. Os tutores têm por obrigação, monitorar a sua aprendizagem, dai o estudante ter a oportunidade de interagir objectivamente com o tutor, usando para o efeito os mecanismos apresentados acima. Todos os tutores têm por obrigação facilitar a interacção, em caso de problemas específicos ele deve ser o primeiro a ser contactado, numa fase posterior contacte o coordenador do curso e se o problema for de natureza geral. Contacte a direcção do CED, pelo número 825018440. Os contactos só se podem efectuar, nos dias úteis e nas horas normais de expediente. As sessões presenciais são um momento em que você caro estudante, tem a oportunidade de interagir com todo o staff do CED, neste período pode apresentar duvidas, tratar questões administrativas, entre outras. Oestudo em grupo com os colegas é uma forma a ter em conta, busque apoio com os colegas, discutam juntos, apoiemse mutuamente, reflictam sobre estratégias de superação, mas produza de forma independente o seu próprio saber e desenvolva suas competências. Tarefas (avaliação e auto- avaliação) O estudante deve realizar todas as tarefas (exercícios, actividades e autoavaliação), contudo nem todas deverão ser entregues, mas é Cartografia e Topografia. Os Elementos Essenciais 5 importante que sejam realizadas. As tarefas devem ser entregues antes do período presencial. Para cada tarefa serão estabelecidos prazos de entrega, e o não cumprimento dos prazos de entrega, implica a não classificação do estudante. Os trabalhos devem ser entregues ao CED e os mesmos devem ser dirigidos ao tutor\docentes. Podem ser utilizadas diferentes fontes e materiais de pesquisa, contudo os mesmos devem ser devidamente referenciados, respeitando os direitos do autor. O plagiarismo deve ser evitado, a transcrição fiel de mais de 8 (oito) palavras de um autor, sem o citar é considerado plagio. A honestidade, humildade científica e o respeito pelos direitos autoriais devem marcar a realização dos trabalhos. Avaliação Você será avaliado durante o estudo independente (80% do curso) e o período presencial (20%). A avaliação do estudante é regulamentada com base no chamado regulamento de avaliação. Os trabalhos de campo por ti desenvolvidos, durante o estudo individual, concorrem para os 25% do cálculo da média de frequência da cadeira. Os exames são realizados no final da cadeira e durante as sessões presenciais, eles representam 60%, o que adicionado aos 40% da média de frequência, determinam a nota final com a qual o estudante conclui a cadeira. A nota de 10 (dez) valores é a nota mínima de conclusão da cadeira. Nesta cadeira o estudante deverá realizar 2 (dois) trabalhos, 1 (um) teste e 1 (exame). Algumas actividades praticas, relatórios e reflexões serão utilizados como ferramentas de avaliação formativa. Durante a realização das avaliações, os estudantes devem ter em consideração a apresentação, a coerência textual, o grau de cientificidade, a forma de conclusão dos assuntos, as recomendações, a identificação das referencias utilizadas, o respeito pelos direitos do autor, entre outros. Os objectivos e critérios de avaliação estão indicados no manual. consulteos. Cartografia e Topografia. Os Elementos Essenciais 7 Unidade I Introdução a Cartografia e Topografia. Introdução Pretende-se neste capítulo que o estudante se familiarize com questões cartográficas, sabendo a sua origem, sua história, seu conceito, outros conceitos principais nele empregue e a sua finalidade. Este estudo é de grande importância pois direciona os estudantes numa visão cartográfica e abre os seus olhos na essência básica daquilo que se pretende e poderá vir a ser o módulo. Ao completar esta unidade, você será capaz de: Objectivos Definir a cartografia. Identificar os principais conceitos empregues em Cartografia Interpretar a finalidade ou importância da cartografia na sociedade. Conhecer a história da cartografia como ciência; 1- Conceitos da Cartografia, Topografia e Geodesia 1.1 Cartografia A palavra cartografia terá sido forjada, ao que tudo indica, pelo historiador português Manuel Francisco de B. e Sousa (1791-1856), de acordo com os escritos de sua carta, datada de Paris, a 8 de Dezembro de 1539, ao historiador brasileiro Francisco Adolfo Varnhgen, na qual diz: " invento esta palavra, já que aí se têm inventado tantas". 8 Erro! Utilize o separador Base para aplicar Heading 1 ao texto que pretende que apareça aqui. No sentido geográfico, a acepção da palavra é antiga em português, espanhol e italiano; Morais Silva, no seu dicionário (1813), registou o subverbete Carta geográfica , " em que está afigurada a terra arrumada". A cartografia é a ciência de representação e investigação da disposição espacial de combinações e interligações de fenómenos da natureza e da sociedade por meio de modelos de sinais que reflectem diferentes partes da realidade em forma generalizada e evidente (salichtchav;1971). Outras definições se podem dar desta disciplina, como: A cartografia é o conjunto de estudo e operações cientificas, artísticas e técnicas que a partir de resultados directos ou da análise da documentação intervêm na elaboração de cartas ou mapas. Estas definições, possibilitam que a cartografia compreenda os mapas geográficos, os mapas de corpos celestes e outros modelos (globos, mapas de relevo, etc.). A cartografia estuda, portanto, os métodos e procedimentos necessários à elaboração, produção e utilização de mapas. Ela define- se, assim, como sendo o ramo da ciência e da técnica que se dedica as técnicas de elaboração de mapas e outro material cartográfico. Topografia Tomando em consideração de que as medições são realizadas na superfície terrestre e, esta não possui uma forma geometricamente regular, determinadas hipóteses são estruturadas para que se possa interpretar e representar as medidas obtidas. Denomina-se por geóide, a figura ideal descrita pela forma da terra que pode, geralmente, ser considerada como uma superfície do nível médio da água do mar, tido em equilíbrio estável prolongada através dos continentes. A superfície da terra apenas poderá ser considerada plana, para porções deveras restritas, pois para grandes extensões, a superfície encurva-se e pode ser considerada regionalmente esférica; com maior Cartografia e Topografia. Os Elementos Essenciais 9 aproximação a forma geometricamente defenida como elipsoide que gira em torno de seu eixo menor. A superfície topográfica será, portanto, a superfície sólida da terra principalmente em seu relevo continental e as bacias oceânicas1. A Topografia é, portanto, a ciência que estuda o conjunto de princípios e procedimentos para representar graficamente, com forma e pormenores, tanto naturais como artificiais, uma parte da superfície terrestre suficientemente pequena para que se possa substituí-la sem erro apreciável. A topografia estuda igualmente os instrumentos necessários para as medições da superfície da terra com o intuito de elaborar cartas, plantas e perfis para a solução de problemas ligados a engenharia e outros ramos da actividade humana. Esta ciência ao determinar o contorno, dimensões e posição relativa de uma porção limitada da superfície da terra, considera irrelevante a curvatura da esferacidade terrestre. Geodésia É a ciência que trata, matematicamente, da forma e tamanho da terra e de posição de pontos, linhas e áreas da mesma. A terra não é esfera perfeita, mas um geóide que apresenta irregularidades da superfície. É, pois, sobre uma imagem desse geóde-elipsóide que serão referidas as coordenadas geográficas para a construção de um canevás de pontos rigorosamente medidos, que constituirão as armaduras das cartas. A Geodesia é, portanto, uma ciência que se ocupa da determinação da forma e dimensões do globo terrestre. Tem duas finalidades: uma teórica, que estuda a forma da terra no seu conjunto, e outra prática que, a partir dos dados elaborados de um modo teórico, efectua cálculos necessários para a representação cartográfica da superfície terrestre. Assim, as operações geodésicas tem como objectivo, fazer corresponder a todo o ponto da superfície terrestre, um ponto da 1 Apesar de mais comumente chamar-se de superfície topográfica à superfície do relevo continental e superfície batimétrica à superfície mergulhada nas bacias oceânicas. 10 Erro! Utilize o separador Base para aplicar Heading 1 ao texto que pretende que apareça aqui. superfície de referência, o elipsóide internacional de Hayford. Essasoperações são de dois tipos: triangulação e nivelamento2. A geodésia serve-se de medições de elevada precisão para situar e relacionar pontos sobre a superfície da terra e, conforme o procedimento indicado para as efectuar. Embora a topografia e a geodésia tenham métodos e instrumentos similares, a geodésia preocupa-se com a terra, ou melhor, áreas descritas por um círculo de 50km de raio3. Carta é representação gráfica dos aspetos naturais e artificiais da Terra, destinada a fins práticos da actividade humana, principalmente a avaliação precisa das distâncias, direcções e a localização geográfica de pontos, áreas e detalhes; representação plana, geralmente em média ou grande escala4, de uma superfície da Terra, subdividida em folhas, de forma sistemática, obedecendo um plano nacional ou internacional (Oliveira, 1980 citado por Anderson, 1982). Cartograma é uma representação cartográfica esquemática em que a escala e posições relativas dos objectos são aproximados ou deliberadamente destorcidas, de modo a realçar o fenómeno representado, respeitando em geral as relações topológicas entre eles. Exemplos típicos de cartogramas são os mapas de transporte público em que a orientação geográfica dos trajectos geralmente não é respeitada, embora a tipologia da respectiva rede o seja (Gaspar, 2004). 2Nivelamento é o conjunto de operações geodésicas que permite determinar a altitude de um lugar, feito em relação a uma superfície de referência de revolução, ao nível médio do mar. Esse nível varia ao longo da massa líquida terrestre, não somente por causa das marés, mas também dos ventos dominantes, tremores de terra submarinos, diferenças de densidade, e outros factores. Assim; o marégrafo francês de Marselha, na angra de porto Calvo, não indica o mesmo zero que o marégrafo situado, por exemplo, em Imbituda, Santa Catarina, Brasil. 3 Onde o erro devido à curvatura da terra está em torno de 1,4m, erro considerado vil para tal área. Tal valor é teórico, uma vez que tem apenas, a finalidade de indicar a transição entre topografia e geodésia, pois uma área desse tamanho equivale a 300.000 alqueires paulistas. 4 A escala é tanto maior quanto menor for o seu denominador. Para mais detalhes, ver no capítulo referente a escala. Cartografia e Topografia. Os Elementos Essenciais 11 Escala é a relação constante entre as medidas (d) feitas num mapa e as medidas homólogas reais deste objecto (D) observáveis ou feitas no terreno (Anderson, 1982). Geóide é a forma da terra da qual não se parece com nenhum outro sólido, forma esta resultante da integração completa de dados astronómicos, geométricos, da geodésia aérea ou espacial e de dados geofísicos. Esta forma se relaciona com um elipsóide (de revolução). Mapa, segundo Oliveira (1980) citado por Anderson (1982) é a Representação gráfica, em geral uma superfície plana e numa determinada escala, com a representação de acidentes físicos e culturais da superfície da Terra ou de um planeta. As posições dos acidentes devem ser precisas, de acordo geralmente com um sistema de coordenadas. Serve igualmente para denominar parte ou toda a superfície da esfera celeste Nivelamento é a medição da diferença de altitude ou de desnível ortométrico no terreno (Gaspar, 2004). O nivelamento é sinónimo de “altimetria” e a outra definição que se pode dar desta é: representação em projecção vertical das cotas ou distâncias verticais de um certo número de pontos referidos ao plano horizontal da superfície terrestre. 1.2 Breve História do Desenvolvimento da cartografia De acordo com Gaspar, (2005), sabe-se que a Terra é redonda desde o século IV antes de Cristo, muito embora, tal conhecimento tenha sido esquecido, ou porventura ignorado, durante a idade média. A fundação da Geodesia e Cartografia europeia remota de facto á civilização grega clássica, não tendo esta ciência sido objecto de outras contribuições significativas até o século XV. Os Gregos não só reconheceram a forma esférica da terra, mas também estabeleceram sistema de coordenadas geográficas, ainda hoje utilizado, e desenvolveram as primeiras projecções cartográficas. O auge da cartografia grega foi atingido com Cláudio Ptolomeu de Alexandria (c.90-c.168), com uma obra monumental em oito volumes, Geografia, onde o autor descreve a sua 12 Erro! Utilize o separador Base para aplicar Heading 1 ao texto que pretende que apareça aqui. concepção sobre o mundo e defende a utilização das coordenadas geográficas, apresentando uma lista de latitudes e longitudes de oito mil lugares. Nela se propõe a construção de projecções cartográficas, hoje conhecidas por projecções de Ptolomeu, as quais vieram a ser utilizadas muitos séculos mais tarde para representar o mundo conhecido. Para os romanos, os mapas constituíram somente formas grosseiras de representar os seus vastos domínios territoriais. O tipo mais frequente, o Orbis Terrarum, com uma envolvente circular que abarcava todo império, foi mais tarde adoptado e estilizado nos chamados mapas TO. Durante a Idade Média, prevaleceu um conceito idealizado, simbólico e totalmente imaginário do mundo. Com importante excepção das cartas- portulano, construídas a partir do século XIII pelos pilotos genoveses e maiorquinos para apoiar a navegação costeira no mediterrâneo, nada de relevante foi acrescentado pela civilização europeia á ciência cartográfica, neste longo período. Pelo contrário ha retrocesso. Esperou-se um milénio, isto é ao tempo dos grandes “descobrimentos” para se assistir um incrementos e significativas transformações nesta área de conhecimento, com a cartografia helénica que foi preservada pela civilização árabe. A cartografia chinesa na época medieval estava, por outro lado bem mais avançada do que a cartografia europeia. Note-se que a agulha magnética e o papel, elementos de grande importância no desenvolvimento da ciência e técnica cartográficas, começaram a ser usadas na China muitos séculos antes de serem conhecidos na Europa. Recentemente soube-se que a projecção cilíndrica conforme (projecção de Maercator), descoberta na Europa durante o século XVI, foi utilizada na China no ano de 9405. O renascimento da Cartografia na Europa veio com três factores fundamentais: a redescoberta da Geografia de Ptolomeu; o advento da imprensa, que veio a facilitar consideravelmente a produção e difusão dos mapas ; e a aventura dos “descobrimentos” marítimos iniciada pelos portugueses no século XV, onde se destacam os resultados das 5 De acordo com Roman (1983), referido por Maling (1992), pag. 432. Cartografia e Topografia. Os Elementos Essenciais 13 explorações de Vasco da Gama, de Pedro Álvares Cabral, e dos primeiros reconhecimentos efectuados no Oriente. Não é possív el apresentar a imagem ligada. O ficheiro pode ter sido mov ido, mudado de nome ou eliminado. V erifique se a ligação aponta para o ficheiro e localizações corretos. Figura: Uma representação de um mapa antigo, extraído da Net. Desde o século XVI até os nossos dias, vários avanços importantes ocorreram nos campos da Geodesia e da Cartografia. Com a sistematização dos conhecimentos e dos processos , o século das luzes trouxe a estas matérias uma atitude científica de grande rigor, libertando as em definitivo da influência grega, do misticismo medieval e de algum cariz científico e fanatista da Cartografia renascentista. Várias escolas iniciaram várias reformas no campo da Cartografia, como a Academia da Francesa no final do século XVII, com a determinação directa das dimensões da Terra através de observações astronómicas. Aqui destaca- se a carta de Jean Dominique Cassini em 1682. A criação dos Serviços Geográficos nos países da Europa e América, no século XIX, quepermitiu a realização de explorações terrestres e leventamentos geodésicos e topográficos sistemáticos, os quais possibilitaram um conhecimento mais exacto e pormenorizado da Geografia da Terra, e da sua forma e dimensões. Uma nova revolução da Geodesia e Cartografia, ocorreu na primeira metade do século XX, com a introdução da fotografia aérea e com o avanço tecnológico nas formas de gravar e imprimir. Nos últimos quarenta anos introduziu-se a altimetria e a detecção remota por satélite, bem como o aparecimento dos computadores , que com o seu extraordinário poder de cálculo e representação visual, vieram facilitar o acesso de manipulação de informação geográfica de forma que não se podia imaginar a décadas a trás. A era de informática está, como afirma 14 Erro! Utilize o separador Base para aplicar Heading 1 ao texto que pretende que apareça aqui. Robinson et al (1995), citado por Gaspar (2005), pag 4, “a levar esta revolução um pouco mais longe, ao permitir que o utilizador comum se torne, a um custo razoável, um produtor de mapas. 1.3 A Importância das Cartas Topográficas em diversos sectores. As cartas topográficas tem a sua aplicação em diversas esferas de desenvolvimento económico das quais podemos salientar os seguintes: Na agricultura, comércio, projectos de prospecção de petróleo, nas redes de distribuição de energia eléctrica, na rede das Comunicações, redes de distribuição de água, nas obras de saneamento, no sistema de planeamento físico de territórios, e no sector público de uma forma geral, entre outros sectores. Sumário A cartografia surgiu com a necessidade de comunicação, sendo a comunicação o principal objectivo da cartografia. Usa para tal a linguagem gráfica (mapas) que representam a distribuição dos diversos fenómenos naturais e artificiais no espaço. Deste modo, alguns autores definem esta ciência de diferentes maneiras, havendo os que colocam a componente de que é uma ciência e arte de representar a terra, portanto fora da componente científica a Cartografia tem a componente artística. A grande vantagem do mapa é de permitir representar num plano os objectos observados sobre a superficie terrestre (curvilínea), ao mesmo tempo na sua posição absoluta e nas suas relações em distância e em direcções. A cartografia elabora cartas ou mapas para representar muitos fenómenos da natureza como também os que resultam da intervenção do homem. Portanto, são hoje muitas áreas de actividades com interesse na cartografia e estas áreas usam-a para descrever as mais variadas situações. A cartografia é considerado como um instrumento de planeamento e gestão pública assim como privado. Cartografia e Topografia. Os Elementos Essenciais 15 Exercícios 1. Defina cartografia. 2. Por que ela é considerada arte, técnica e ciência ao mesmo tempo? 3. Qual é o principal objectivo da cartografia? 4. Enumere algumas áreas de aplicabilidade da cartografia, sustentando a tua resposta. Faça os exercícios e entregue o nº 3 16 Erro! Utilize o separador Base para aplicar Heading 1 ao texto que pretende que apareça aqui. Unidade II Métodos e Formas de Medição Introdução Esta unidade pretende dotar os estudantes no concernente as medições. Portanto ela fornece subsídios naquilo que tem a ver com instrumentos de medição, as formas e os métodos usados na medição. Dotados destas capacidades, os estudantes saberão quais os principais instrumentos usados na medição e a sua aplicabilidade em Cartografia e Topografia. Ao completar esta unidade , você será capaz de: Objectivos Descrever os principais métodos de medição. Caracterizar os diversos métodos de medição Estabelecer a relação que existe entre os diversos métodos de medição. Assumir a importância dos métodos de medição. Dotar os estudantes no conhecimento sobre os métodos de medição de distâncias horizontais; Dotar os estudantes ao conhecimento de medição de distâncias curvas e do levantamento hidrográfico; 2- Os Métodos de Medição usados em Cartografia Para efeitos de medição de certas distâncias recorre-se a dois métodos fundamentais: Cartografia e Topografia. Os Elementos Essenciais 17 1- Método directo 2- Método Indirecto. 2.1- Método directo Chama-se de método directo na medição de distâncias horizontais ao método através do qual, para se conhecer distância AB, mede-se a própria distância AB e este método pode ser usado percorrendo-se a linha com qualquer tipo de distanciómetro (que é um instrumento de medição destas distâncias das quais podem ser a trena de aço, trena de pano, corrente do agrimensor, fitas de plásticos entre outros) aplicando- o sucessivamente até ao final ou com o uso do distanciómetro electromagnético que é o aparelho acima falado para a medição de distâncias e o uso de outros aparelhos (Borges, 1977). A título de exemplo, se medirmos uma distância com uma trena de 20m e aplica-la quatro vezes e no final adicionarmos uma distância fraccionária de 12.5 m, a distância total será 4* 20 m + 12,5 = 92,5 m. Aqui também usa-se aparelhos especiais como taquímetro, mira de base assim como teodolitos e outros aparelhos electrónicos . 2.2- Método indirecto Chama-se de método indirecto quando, para determinar uma distância AB no terreno, medem-se qualquer outra recta e determinados ângulos que permitem o cálculo por trigonometria, obtendo no final a distância pretendida (Borges, 1977). Portanto neste método não percorremos a distância em questão. Estes cálculos podem ser feitos no papel usando certas fórmulas conhecidas na relação trigonométrica assim como sendo empregue certos aparelhos electrónicos calibrados para tal como o caso de calculadora científica para engenharia, computadores entre outros, a partir de dados conhecidos e introduzidos nestes aparelhos. 18 Erro! Utilize o separador Base para aplicar Heading 1 ao texto que pretende que apareça aqui. 2.3- Medição com auxílio de Instrumentos especializados. Para a medição de distâncias com auxílio de instrumentos pode se considerar os seguintes níveis: Medições de Distâncias Rectas- Efectuam-se com o auxílio de régua e escala de mapa. Medições de Distâncias Curvas- Nas medições de distâncias curvas, tais como: estradas, rios, linhas, fronteiras, etc., pode-se utilizar os seguintes métodos: Filete de Papel Decompõe-se a curva em seguimentos de recta e com ajuda de filete de papel transforma-se a linha curva em uma linha recta e finalmente procede-se os cálculos, de acordo com o preconizado nas medições de distâncias rectas. Aplicação de compasso de abertura variável Deve-se decompor a linha curva em seguimentos de recta. A abertura do compasso depende da sinuosidade da linha curva.. A partir de uma linha recta auxiliar, assinala-se com o compasso cada uma das medidas realizadas anteriormente, em seguida determina-se o valor final dos seguimentos de recta obtidos com recurso à régua graduada. O valor obtido em cm corresponde a distância entre dois pontos da carta. Para saber a distância do terreno deverá tomar em consideração a escala do mapa. Através de curvímetro A medição com o curvímetro obedece as seguintes recomendações: No início o ponteiro deve indicar o ponto O. A roldana deve-se movimentar sobre a linha curva e ponteiro no sentido dos ponteiros de relógio. O valor obtido no mostruário indica a distância em Cm na carta. Com o auxílio da escala e em função da determinação em linhas rectas, deve-se calcular a distância real. Cartografia e Topografia. Os Elementos Essenciais 19 2.4- Medição de Distâncias sem o seu Percurso Ou simplesmente método indirecto, consiste em medir uma distância sem necessidade de a percorrer. Os aparelhos utilizados são: telémetros6 ou estadímetros(alguns autores chamam-no de estádia), que se dividem em goniómetros (que dão valor numérico dos ângulos) e goniógrafos (que determinam os ângulos graficamente). Sumário A questão de medição de distâncias, é fundamental em cartografia, para tal efeito é necessário ter em conta dois métodos fundamentais a saber: O método directo e o método indirecto, cuja aplicação obriga ao recurso a diversos instrumentos especializados que se vão transformando de acordo com o desenvolvimento da Cartografia. A escolha de cada um dos métodos depende em grande medida das condições de localização do cartógrafo ou do investigador e das disponibilidades que este tem em meios de execução das suas tarefas. Exercícios 1- Na página 9 do Atlas Geográfico Vol I, calcule a distância entre o cruzamento de Inhassoro com a estrada nacional nº 1 e a vila de Massinga. 2- Quais são os métodos que conheces empregues para a medição de distâncias horizontais e em que consiste os tais métodos? 3- Qual é o mecanismo empregue para a medição de distâncias curvas? 6Instrumentos para medir rapidamente a distância que vai do observador a um determinado ponto. 20 Erro! Utilize o separador Base para aplicar Heading 1 ao texto que pretende que apareça aqui. Unidade III Os Principais Elementos dos Mapas Cartográficos. As Formas e Dimensões da Terra. Introdução Na presente Unidade o Estudante terá a possibilidade de conhecer os principais elementos que compõe os mapas cartográficos e a sua utilidade nos mapas cartográficos. O conhecimento destes elementos reveste-se de grande importância para os Estudantes de Geografia pois estes ficam dotados de conhecimentos que lhes dão a visão das principais operações que se fazem para construção de um mapa. Ao completar esta unidade, você será capaz de: Objectivos Identificar os principais elementos cartográficos. Distingir os principais símbolos convencionais aplicados em Cartografia. Compreender a dinâmica aplicada na representação da superfície terrestre. Realizar os diferentes exercícios com os mapas cartográficos. 3- Principais elementos de mapas geográficos Considera-se os elementos fundamentais dos mapas geográficos os seguintes: Imagem ou Representação Cartográfica Cartografia e Topografia. Os Elementos Essenciais 21 A Base Matemática. Informações Auxiliares. A Representação Cartográfica ou Imagem: Corresponde ao conteúdo dos mapas isto é representa os fenómenos naturais. O seu conteúdo é variável em dependência dos objectivos do mapa. A superfície terrestre é irregular sendo contudo representada em miniatura através do globo terrestre. Devemos entender que a superfície terrestre não constitui uma superfície plana os seus mapas são representados com as deformações que a superfície apresenta. A representação da superfície terrestre num plano obedece aos seguintes elementos: O primeiro consiste na passagem irregular da terra para a superfície de um Geóide ou de um globo Terrestre. O Segundo consiste na passagem de um Geóide através das projecções para a superfície num plano ou mapa. É nesta fase que se assiste as deformações que os mapas apresentam no seu conjunto. A Base Matemática Compreende os seguintes elementos: A base Geodésica As Projecções Cartográficas A Escala do mapa. A Base Geodésica É um conjunto de pontos de um determinado território, cujas coordenadas são conhecidas e que os seus cálculos constituem as coordenadas características. Os pontos de coordenadas são propriedade do Estado e são segredos do Estado. Projecções Cartográficas: 22 Erro! Utilize o separador Base para aplicar Heading 1 ao texto que pretende que apareça aqui. São a técnica que permite a representação da esfera terrestre numa projecção plana. Corresponde á representação dos meridianos e de paralelos da esfera terrestre sobre um plano. A projecção cartográfica portanto, a passagem de um Geóide para um plano horizontal, mediante métodos matemáticos. Existem várias projecções Cartográficas e cada uma delas apresenta vantagem e desvantagens, daí que a escolha de cada tipo depende dos objectivos e da localização do território visado. Escala do Mapa. É a relação existente entre uma medida no território e a sua correspondente no mapa. Informações Auxiliares Define-se como sendo o conjunto de dados que se situam fora do conjunto do mapa e facilitam a sua interpretação, resumem-se em legenda. Há que salientar que a legenda representa-se através de um símbolo que é a “representação gráfica de um objecto ou de um facto sob uma forma sugestiva, simplificada ou esquemática, sem implantação rigorosa”. Estes símbolos podem dividirem-se em várias categorias: Os sinais convencionais que são esquemas centrados em posição real, a partir da qual permitem identificar um objecto cuja superfície na escala é demasiado pequena para que possa ser tratada em projecção; Os sinais simbólicos que são signos evocares localizados ou cuja posição é facilmente determinável; Os pictogramas, são símbolos figurativos facilmente reconhecíveis; Um ideograma é um pictograma representativo de um conceito ou de uma idéia; Um símbolo regular, é uma estrutura constituída pela repetição regular de um elemento gráfico sobre uma superfície delimitada; Cartografia e Topografia. Os Elementos Essenciais 23 Um símbolo proporcional, é um símbolo quantitativo cuja dimensão varia com o valor do fenómeno representado. 3.1- As Formas e Dimensões da Terra Como atrás se referiu, a Geodésia é a ciência que tem por objectivo o estudo da configuração do planeta, a medição da sua superfície e os cálculos dos dados fundamentais para a elaboração de mapas tendo em conta a curvatura da terra. A determinação da forma e dimensões globais da Terra, bem como o estudo da sua representação gráfica foram a razão fundamental do desenvolvimento da Geodésia e da Cartografia como ciências exacta. A Terra, devido aos seus movimento de rotação e translação, as acções atractivas dos outros astros do sistema solar, aos fenómenos físicos- químicos que se manifestam na atmosfera, apresenta uma forma resultante do estado de equilíbrio das forças exógenas, endógenas e cósmicas que sobre ela actuam as quais com a permanente variações no tempo e com o lugar, produzem deformações na crosta terrestre que originam irregularidades superficiais, forma esta que denomina-se Geóide. Para medir a terra e precisar sua forma, a Geodésia moderna dispõe simultaneamente de quatro ordens de dados: Dados astronómicos: latitude e longitude dos pontos fundamentais; determinação da vertical que permite apreciar em um lugar o desvio com o afastamento entre a vertical real e a vertical calculado sobre a elipsóide teórico; avaliação da orientação exacta ou azimute geodésico do meridiano de uma estação. Dados geométricos, tirados de medições efectuadas sobre a própria terra: triangulação no teodolito; nivelamento com o teodolito ou com o nível de luneta horizontal; este nivelamento permite estabelecer a altitude dos lugares acima de uma superfície de referência que é o nível médio dos mares, com o auxilio de visadas sucessivas sobre pontos aproximados de 50 a 60 metros; medidas de distância na trena ou pela observação do desvio de fase entre a ida e a volta de um raio luminoso 24 Erro! Utilize o separador Base para aplicar Heading 1 ao texto que pretende que apareça aqui. (geodimétrico), de uma onda decimétrica (telurômetro) ou de um laser. Dados geofísicos, acumulados desde o século XVIII, essencialmente das medidas gravimétricas da intensidade “g” da gravidade. Dados de geodesia aérea ou espacial: nivelamento pelo registro do eco de um radar aerotransportado;visadas sobre ou a partir de satélites especializados, ditos satélites agrimensores; a precisão destas visadas permite multiplicar as determinações de estações e efectuar os ajustamentos necessários sobre mares e oceanos. A integração completa destes dados mostra que na realidade, a terra é um sólido que não se parece com nenhum outro e que por esta razão é chamada de Geóide. Na prática, o geóide assemelha-se a um elipsóide de revolução girando em volta do seu eixo menor e as características desta elipsóide foram sendo determinadas com o progresso dos conhecimento. Figura: a geóide Sendo o geóide uma figura com uma forma muito irregular e de difíceis cálculos sobre a sua forma, dado a maior necessidade de se conhecer com maior exactidão os dados ou o tamanho da superfície terrestre, para os cálculos preciso dela usa-se como a sua forma o elipsóide de revolução pois esta é uma figura geometricamente definida, facilitando deste jeito qualquer cálculo necessário sobre ele. Cartografia e Topografia. Os Elementos Essenciais 25 A ondulação que o superfície da Terra apresenta é que determinou a concepção de um Geóide como uma figura de fácil transformação matemática, o que permitirá a facilidade de representação da sua esfera. Como nós sabemos a Terra apresenta-se achatada nos pólos e abaulada no Equador, daí que a figura mais representativa seja o elipsóide de revolução para facilitar as operações matemáticas necessárias para os diferentes cálculos que envolvem as projecções cartográficas. Figura: elipsóide de revolução A tabela a seguir ilustra algumas medidas de distância da superfície da Terra: ASPETOS DIMENSÕES APROXIMADAS Raio da Terra no Equador 6.378.38 km 6.370 km (Diâmetro: 12.750 km) Raio da Terra nos Pólos 6.359.90 km Elipsidade (Achatamento) 1/297 1/300 Circunferência Equatorial 40.102.84 km 40.000 km Circunferência Mediana 40.035.64 km Comprimento de 1º (Longitude) no Equador 111 km Comprimento de 1º (Latitude) no Equador Comprimento de 1º (Latitude) nos Pólos Superfície total da Terra (Aproximada) 510.100.000 km² 510 milhões de km2 26 Erro! Utilize o separador Base para aplicar Heading 1 ao texto que pretende que apareça aqui. Fonte: Extraído de Anderson (1982) e adaptado pelo autor 3.2- Escalas dos Mapas O mapa é uma imagem reduzida de uma determinada superfície. Essa redução - feita com o uso da escala - torna possível a manutenção da proporção do espaço representado. É fácil reconhecer um mapa de Moçambique, por exemplo, independente do tamanho em que ele é apresentado, pois a sua confecção obedeceu a determinada escala, que mantém a sua forma. A escala cartográfica estabelece, portanto, uma relação de proporcionalidade entre as distâncias lineares num desenho (mapa) e as distâncias correspondentes na realidade ou no terreno, portanto o auxílio das escalas é imprescindível no processo da representação gráfica da superfície como é esfera terrestre. De maneira sucinta, define-se escala (E) como sendo a proporção entre uma medição feita no mapa (d) e a sua dimensão real correspondente no terreno (D). Por convenção a medição no mapa é colocada antes da dimensão real (exemplo: 1cm igual a 1km ou quando a escala é dada numa fracção representativa 1/1.000.000). Todas as cartas são construídas fazendo uso de uma escala (Anderson, 1982). As escalas podem ser indicadas de duas maneiras, através de uma representação gráfica ou de uma representação numérica. 3.3- Escala gráfica A escala gráfica é representada por um pequeno segmento de recta graduado, sobre o qual está estabelecida directamente a relação entre as distâncias no mapa, indicadas a cada trecho deste segmento, e a distância real de um território. Observe: Figura: exemplo de uma escala gráfica Cartografia e Topografia. Os Elementos Essenciais 27 De acordo com este exemplo cada segmento de 1cm é equivalente a 3 km no terreno, 2 cm a 6 km, e assim sucessivamente. Caso a distância no mapa, entre duas localidades seja de 3,5 cm, a distância real entre elas será de 3,5 X 3, ou 10,5 km (dez quilómetros e meio). A escala gráfica apresenta a vantagem de estabelecer directa e visualmente a relação de proporção existente entre as distâncias do mapa e do território. 3.4- Escala numérica A escala numérica é estabelecida através de uma relação matemática, normalmente representada por uma razão, por exemplo: 1: 300 000 (1 por 300 000). A primeira informação que ela fornece é a quantidade de vezes em que o espaço representado foi reduzido. Neste exemplo, o mapa é 300 000 vezes menor que o tamanho real da superfície que ele representa. Na escala numérica as unidades, tanto do numerador como do denominador, são indicadas em cm. O numerador é sempre 1 e indica o valor de 1cm no mapa. O denominador é a unidade variável e indica o valor em cm correspondente no território. No caso da escala exemplificada (1: 300 000), 1cm no mapa representa 300 000 cm no terreno, ou 3 km. Trata-se portanto da representação numérica da mesma escala gráfica apresentada anteriormente. Figura: Exemplo de uma Escala numérica 28 Erro! Utilize o separador Base para aplicar Heading 1 ao texto que pretende que apareça aqui. Caso o mapa seja confeccionado na escala 1 300, cada 1cm no mapa representa 300 cm ou 3 m. Para fazer estas transformações é necessário aplicar a escala métrica decimal: Não é possív el apresentar a imagem ligada. O ficheiro pode ter sido mov ido, mudado de nome ou eliminado. V erifique se a ligação aponta para o ficheiro e localizações corretos. ou Não é possív el apresentar a imagem ligada. O ficheiro pode ter sido mov ido, mudado de nome ou eliminado. V erifique se a ligação aponta para o ficheiro e localizações corretos. 3.5- Aplicação da escala A escala (E) de um mapa é a relação entre a distância no mapa (d) e a distância real (D). Isto é: Não é possív el apresentar a imagem ligada. O ficheiro pode ter sido mov ido, mudado de nome ou eliminado. V erifique se a ligação aponta para o ficheiro e localizações corretos. As questões que envolvem o uso da escala estão geralmente relacionadas a três situações: 1. Calcular a distância real entre dois pontos, separados por 5 cm (d), num mapa de escala (E) 1: 300 000. Não é possív el apresentar a imagem ligada. O ficheiro pode ter sido mov ido, mudado de nome ou eliminado. V erifique se a ligação aponta para o ficheiro e localizações corretos. Cartografia e Topografia. Os Elementos Essenciais 29 2. Calcular a distância no mapa (d) de escala (E) 1: 300 000 entre dois pontos situados a 15 km de distância (D) um do outro. Não é possív el apresentar a imagem ligada. O ficheiro pode ter sido mov ido, mudado de nome ou eliminado. V erifique se a ligação aponta para o ficheiro e localizações corretos. 3. Calcular a escala (E), sabendo-se que a distância entre dois pontos no mapa (d) de 5 cm representa a distância real (D) de 15 km. Não é possív el apresentar a imagem ligada. O ficheiro pode ter sido mov ido, mudado de nome ou eliminado. V erifique se a ligação aponta para o ficheiro e localizações corretos. 3.6- Precisão Gráfica de uma Escala O grau de plenitude na precisão dos mapas depende da sua escala. Os mapas não fotográficos, são modelos, porque pretendem mostrar o essencial existente no terreno. Há objectos considerados importantes na representação cartográfica, que não são possíveis de representar no mapadevido a certas limitações. A distância mais curta, que o olho humano pode distinguir no mapa, é de 0,2 mm, ou seja, é a medida de precisão. Isto é, ao elaborarmos um mapa devemos não considerar os objectos que meçam menos de 0,2 mm nos mapas topográficos. Num mapa de escala 1:50.000, uma medida de 0,2 mm no mapa representa uma distância de 10 m no terreno; isto significa que todos os objectos inferiores a 10 m não podem ser representados nesse mapa. No mapa de 1:1.000.000, só se pode representar objectos superiores a 2 m, e no do 1: 20.000 os objectos não podem ter dimensões inferiores a 4 m. Para escala de 1:100.000 as dimensões não devem ser inferiores a 20 m, 1:50.000 não inferior a 100 m e para escala de 1:1.000.000 não inferior a 200 m. 30 Erro! Utilize o separador Base para aplicar Heading 1 ao texto que pretende que apareça aqui. 3.7- Diferença Entre Mapas e Plantas Topográficas As plantas representações de pequenas porções da superfície terrestre onde não se faz sentir a curvatura desta, as linhas e pontos representados não sofrem deformações decorrentes da esfaricidade da Terra o que não se faz sentir em cumprimentos inferiores a 20 km. A escala conserva assim as suas medidas o que não acontece com os mapas geográficos cuja escala varia de ponto para ponto devido a maior extensão abrangida por esta. A escala da planta indica o número de vezes mais pequena que o território. Para se saber a medida real terá que se multiplicar o número da medida da escala. 3.8- Atlas Geográfico: Atlas Geográfico define-se como sendo um conjunto de mapas geográficos produzido com um determinado objectivo. Ele exprime um sistema de mapas interligados entre si cujo objectivo é definido pela especificidade do seu uso- Mikailov. De acordo com o mesmo autor o atlas geográfico tem uma classificação que obedece a certos critérios dos mapas geográficos. Assim em função do território o Atlas geográfico divide-se em: Atlas do Mundo Atlas de Estados isolados O mesmo pode ser Físico, complexo, didáctico ou turístico. 3.9- Teoria dos Erros nas Medições Medir uma distância é comparar essa distância com uma determinada unidade de medição. Assim dizer que a distância AB=70 Cm , quer significar que a unidade de medida de 1 Cm cabe 70 vezes nessa medida. X=n x l , ou seja, 70=70 x 1 Cm As medidas de medição variam de país para país. Cartografia e Topografia. Os Elementos Essenciais 31 1 polegada =2,45 Cm 1 pé =30,48 Cm 1 jarda =3 pés 1 milha terrestre =1609,1 m 1 milha marítima =1853,2 m 1 hectare (ha) =10000m2 1 palmo =22 Cm 1 vara =1,10 m 1 légua =5 Km Em Moçambique utiliza-se o metro. Durante as medições surgem erros. Alguns erros surgem dom instrumento de medições que se utiliza-se, outros derivam do meio onde se realizam as medições. Distinguem-se erros sistemáticos e erros causais. 3.9.1- Tipos de Erros Os erros que durante uma medição podem ter lugar, dividem-se segundo a sua origem (causa) e carácter, essencialmente em três classes: Erro grosseiro; Erro sistemático; e Erro acidental ou causal 3.9.2- Erros Grosseiros Um erro de medição diz-se grosseiro quando as suas causas assentam na falta "grosseira" de atenção, de princípio evitável, por parte do experimentador. Estes erros podem ser causados tanto pela falta de cuidado do observador durante a experimentação, assim como da má escolha do método de medição. Como estes erros podem ser evitáveis e detectáveis, podem ser eliminados do conjunto de medições. 32 Erro! Utilize o separador Base para aplicar Heading 1 ao texto que pretende que apareça aqui. 3.9.3- Erros Sistemáticos Um erro de medição diz-se sistemático, se: Para as medições sob mesmas condições, o erro apresenta um valor constante; Na variação regular das condições de experimentação, o erro variar também de forma regular e manter-se constante. Os erros sistemáticos são essencialmente causados pela imperfeição ou defeito dos corpos de medição, dos aparelhos de medição, dos métodos de medição e pelas influências do meio e do observador. Seja, por exemplo, medido um dado comprimento usando uma régua cujas divisões são falsas, assim serão todos os comprimentos, maiores ou menores, apesar do maior cuidado que tenha o experimentador. De igual modo, um termómetro mal graduado conduz à um erro sistemático durante a medição da temperatura. Os erros sistemáticos podem ser cometidos sempre que os métodos de medição usados, não correspondam às condições da relação escolhida para a avaliação do valor da medição. 3.9.4- Erros Acidentais Um erro de medição que seja causado por incidente causal, denomina- se erro acidental ou causal. Os erros acidentais são provocados pela variações que podem ocorrer nos corpos e aparelhos de medição e do ambiente e do observador. Esteja um observador medindo um mesmo objecto com o mesmo aparelho e sob as mesmas condições, os valores de medição serão pouco diferentes um dos outros devido aos erros acidentais. Dado que os erros acidentais são provocados por incidentes causais, quanto maior for o número de medições efectuadas, mais desprezíveis se torna o erro. Enquanto que os erros sistemáticos tornam o resultado de medição incorrecto ou errado, os erros acidentais tornam o resultado de medição inseguro, e esta insegurança pode ser caracterizado por um cálculo da grandeza. Cartografia e Topografia. Os Elementos Essenciais 33 Para compreendermos a razão dos erros acidentais devemos considerar a existência de insegurança nas leituras, o que provoca o espalhamento dos valores de medição. A insegurança nas leituras limita o número de casas decimais favoráveis, através dos quais o observador pode dar o resultado mais exacto de cada medição. Suponhamos que seja lido com ajuda de um nónio um comprimento L=12,3 mm. Isto significará que o verdadeiro valor, que se pretenda medir, estará compreendido entre o intervalo 12,25 mm <L> 12,35 mm. Isto é, o erro de leitura será de módulo 0,05 mm. Os erros causais esclarecem-se repetindo as medições, de modo a obter a média das várias medições, obedecendo a seguinte fórmula: Onde: = Desvio padrão; X = Valor médio; X=Medições efectuadas Sumário Os principais elementos dos mapas cartográficos são de grande importância pois nos ajudam a poder interpretar com facilidade os diferentes fenómenos que se encontram representados na carta, a sua dinâmica e os principais constrangimentos decorrentes de erros que advém da sua aplicação. 1 2 n XnX 1 2 n XnX 34 Erro! Utilize o separador Base para aplicar Heading 1 ao texto que pretende que apareça aqui. Exercícios 1- Calcule a distância no terreno, cuja sua correspondente no mapa é de 25 cm na escala 1: 250000 2- Qual é a distância no mapa cuja distância no terreno é de 50 km, e escala de 1:250000 3- Determine a escala, sabendo que a distância no terreno é de 25km e no mapa corresponde a 25cm? Realize os exercícios e entregue o nº 2 Cartografia e Topografia. Os Elementos Essenciais 35 Unidade IV Sistema de Coordenadas Aplicadas em Topografia. Introdução Esta unidade dá a entender aos estudantes a essência dos sistemas de coordenadas, isto é, como referenciar um ponto. De outra linguagem, como determinar a localização de um ponto na superfície terrestre ou no espaço celeste utilizando referências cartográficas. Assim o Estudante desta Unidade será no futuro capaz de saber localizar no mapa ou partindo do terreno localizar no mapa e vice e versa. Esta habilidade é de necessidade extrema na medida em que possibilita o estudante situar-se no espaço. Ao completer esta unidade / lição, você será capaz de: Objectivos Descrever o sistema de coordenadas geográfica; Identificaros elementos dos sistemas de coordenadas geográficas (usadas em cartografia); Descrever a essência dos sistemas de coordenadas usadas em cartografia (coordenadas cartesianas planas: rectangulares e polares) Realizar os diferentes exercícios que correspondem as Coordenadas geográficas. 36 Erro! Utilize o separador Base para aplicar Heading 1 ao texto que pretende que apareça aqui. 4.1- Sistema de coordenadas Sistema de coordenadas é uma forma de referenciar sem ambiguidade, a posição de um ponto no plano, no espaço tridimensional ou sobre uma superfície, através de ângulos e distâncias medidos a partir de referências determinadas. Coordenadas geográficas é um sistema de coordenada da qual usa a latitude e a longitude, definidas numa superfície terrestre ou numa superfície de referência de modo a georeferenciar a posição de um ponto no plano como atrás se salientou (Gaspar, 2004). No tratamento das coordenadas geográficas precisamos ter a noção de Longitude e latitude de um lugar. Latitude de um lugar é a coordenada geográfica ou geodésica definida na esfera, no elipsóide de referência ou na superfície terrestre, que é o ângulo entre o plano do equador e a normal à superfície de referência. A latitude mede-se para norte e para sul do equador, entre 90º Sul, no Pólo Sul (ou pólo antárctico) (negativa), e 90º Norte, no Pólo Norte (ou pólo Árctico) (positiva). A latitude no equador é igual a 0º. O modo como a latitude é definida depende da superfície de referência utilizada: Figura: Esquema representativo de coordenadas Geográficas Longitude: é a localização de um ponto da superfície, medida em graus, nos paralelos e no meridiano de Greenwich. Ela é definida pelo meridiano e a sua linha de referência é o meridiano de Greenwich, Cartografia e Topografia. Os Elementos Essenciais 37 sendo isto, ela varia de 0º no meridiano de Greenwich a 180º para leste ou oeste. Plano equatorial: é um plano imaginário que divide a terra em dois pólos: norte e sul de forma igual mas de uma maneira metafórica, sendo o mesmo que cortar duas laranjas em duas partes iguais com uma faca. Paralelos, linhas imaginárias paralelas ao plano equatorial. Estes paralelos são círculos menores completos, obtidos pela intersecção do globo terráqueo com planos paralelos ao equador. Possuem as seguintes características: 1. Eles são sempre paralelos entre si. Ainda que sejam linhas circulares, sua separação é constante; 2. Vão sempre em direcção Leste-Oeste; 3. Os paralelos cortam os meridianos formando ângulos rectos. Isto é correcto para qualquer lugar do globo excepto para os pólos uma vez que neles a curvatura dos paralelos é muito acentuada; 4. Todos paralelos, com excepção do equador, são círculos menores e o equador é um círculo máximo completo; 5. O número de paralelos que se pode traçar sobre o globo é infinito. Por conseguinte, qualquer ponto do globo, com excepção do polo norte e sul, está situado sobre um paralelo. Meridianos: são linhas imaginárias paralelas ao meridiano de Greenwich que ligam os pólos norte e sul. Todos meridianos são semi- círculos máximos cujos extremos coincidem com os pólos norte e sul da terra. Ainda que seja correcto que o conjunto de dois meridianos opostos constituam um círculo máximo completo, é necessário recordar que um meridiano é só um semicírculo máximo, e que é um aro de 180º. As outras características dos meridianos são: 1. Todos os meridianos tem direcção norte-sul; 38 Erro! Utilize o separador Base para aplicar Heading 1 ao texto que pretende que apareça aqui. 2. Eles tem sua máxima separação no equador e convergem em direcção aos dois pontos comuns nos pólos; 3. O número de meridianos que se pode traçar sobre o globo é infinito, sendo assim, existe um meridiano para qualquer ponto do globo e para a sua representação em mapas, os meridianos se seleccionam separados por distâncias iguais adequadas. 4.2- O meridiano de Greenwich Greenwich se tornou um meridiano referencial internacionalmente em 1884 devido a um acordo internacional que aconteceu em Washington, isso para padronizar as horas em todo o mundo, Greenwich foi escolhido por “cortar” o observatório astronómico real, localizado em Greenwich da qual é um distrito de Londres. 4.3- Os tipos de Sistema de coordenadas Os sistemas utilizado nas ciências cartográficas podem agrupar-se em 3 grandes famílias: Os Sistema de coordenadas Cartesianas planas (Rectangulares e Polares), empregues em cartografia e topografia; O Sistema de coordenadas Cartesianas tridimensionais, usadas em certas aplicações da Geodésica; e os Sistema de coordenadas Curvilíneas, definidas sobre a esfera e o elipsóide tais como as coordenadas geográfica e as coordenadas de esfera celeste (Gaspar, 2004). As coordenadas astronómicas ou naturais são um tipo de coordenadas curvilíneas definidas a superfície da terra que tomam como referência a vertical do lugar e a direcção do eixo de rotação. Presentemente, serão analisados os Sistema de coordenadas planas (Rectangulares e Polares), por serem estas as empregues em cartografia e topografia como atrás se salientou. Cartografia e Topografia. Os Elementos Essenciais 39 4.4- Coordenadas Rectangulares Um Sistema de coordenadas cartesianas Rectangulares planas ou simplesmente um Sistema de coordenadas Rectangulares é todo aquele que utiliza duas medidas de distância rectilínea a dois eixos perpendiculares entre sí (X e Y) que podem ser os paralelos e os meridianos, também chamados eixos coordenados para referenciar a posição de um ponto. A linha dos X podemos chamar de coordenada x ou abcissa e esta linha começa do ponto O (ponto de intersecção dos dois eixos) para projectar um dado ponto pretendido (Exemplo: ponto C ou A da figura abaixo). Já a linha dos Y chamamos de coordenada y ou ordenada e esta linha também começa do ponto O, de modo a projectar, a partir desta linha, um dado ponto pretendido “ponto P” (Gaspar, 2000). Figura: coordenadas rectângulares As quatro áreas delimitada pelos eixos coordenados designam-se por “quadrantes” e estes quadrantes são por convenção numerados de 1 a 4, começando no quadrante superior direito e rodando no sentido contrário ao dos ponteiros do relógio até acabar no quadrante inferior direito, como se ilustra na mesma figura. As grandezas tomadas como unidades nos eixos de coordenadas podem ser metros, quilómetros, milhas ou quaisquer outras e são escolhidas de acordo com as conveniências. A fim de se poder diferenciar as posições nos quatros quadrantes, os eixos coordenados são orientados, isto é, possuem um sentido positivo (para cima e para a direita) e um sentido negativo 40 Erro! Utilize o separador Base para aplicar Heading 1 ao texto que pretende que apareça aqui. (para baixo e para a esquerda). Sendo isto, os pontos no 1º quadrante tem abcissas e ordenadas positivas; os pontos do 2º quadrante tem abcissas negativas e ordenadas positivas; os pontos do 3º quadrante tem abcissas e ordenadas negativas e os pontos do 4º quadrante tem abcissas positivas e ordenadas negativas. Assim, a localização do ponto C na figura será através das coordenadas x=3 e y=4 (idem). 4.5- Coordenadas polares Segundo Gaspar (2005), estas coordenadas são uma forma alternativa para referenciar as posições no plano através de uma distância e de um ângulo. Enquanto que no Sistema de coordenadas Rectangulares se utilizam dois eixos coordenados, no Sistema de coordenadas polares utiliza-se um único designado por eixo polar. Um ponto P no plano é referenciado através de uma distância ρ à origem ou polo, do eixo polar (O) e de um ângulo θ, formado entre o eixo polar e a linha OP designada por “raio vector” (ver a figura abaixo).Não é possív el apresentar a imagem ligada. O ficheiro pode ter sido mov ido, mudado de nome ou eliminado. V erifique se a ligação aponta para o ficheiro e localizações corretos. As coordenadas polares, r e θ, de um ponto sobre o plano euclidiano cuja origem é denotada por O são definidas como: r: a distância entre esse ponto e a origem O, θ: o ângulo formado entre o segmento de recta que une esse ponto à origem e o eixo xx. Cartografia e Topografia. Os Elementos Essenciais 41 4.6- Relação entre os tipos de coordenadas Da definição anterior, auxiliada pela comparação com o gráfico, podemos concluir as relações entre o par (x, y) de coordenadas cartesianas e o par (r, θ) de suas coordenadas polares. Assim obtemos: Não é possív el apresentar a imagem ligada. O ficheiro pode ter sido mov ido, mudado de nome ou eliminado. V erifique se a ligação aponta para o fic… Não é possív el apresentar a imagem ligada. O ficheiro pode ter sido mov ido, mudado de nome ou eliminado. V erifique se a ligação aponta para o ficheiro e localizações corretos. Não é possív el apresentar a imagem ligada. O ficheiro pode ter sido mov ido, mudado de nome ou eliminado. V erifique se a ligação aponta para o ficheiro e localizações corretos. Não é possív el apresentar a imagem ligada. O ficheiro pode ter sido mov ido, mudado de nome ou eliminado. V erifique se a ligação aponta para o ficheiro e localizações corretos. Sumário Para a localização geográfica de um ponto num determinado lugar na superfície terrestre usamos ângulos e distâncias medidas a partir de referências determinadas. Para coordenadas geográficas ou em cartografia, usamos geralmente a latitude e a longitude definidas a partir do equador para os paralelos e do meridiano (de Greenwich) para a longitude. Existem vários tipos de sistemas de coordenadas mas as de interesse para a cartografia são as coordenadas planas (Rectangulares e Polares) sendo as rectangulares as mais comumente usadas e as polares como alternativo para a georeferenciação. A diferença neles reside no facto de nas coordenadas rectangulares utilizar duas medidas de distância rectilíneas perpendiculares entre si que podem ser os paralelos e os meridianos ao passo que nas coordenadas polares usar-se uma distância e um ângulo. Exercícios 1. Qual é a diferença que existe entre a latitude e a longitude? 42 Erro! Utilize o separador Base para aplicar Heading 1 ao texto que pretende que apareça aqui. 2. Defina a função dos sistemas de coordenadas. 3. Quais são os tipos de sistemas de coordenadas que conheces? 4. Identifique os tipos de coordenadas de interesse para a cartografia? 5. Dê a localização dos pontos C, D e a área B na figura acima. Faça os Exercícios e entregue os nº 2 e 5 Cartografia e Topografia. Os Elementos Essenciais 43 Unidade V Processo de Orientação Introdução O presente capítulo tem por finalidade incutir no estudante alguns conhecimentos sobre o processo de orientação, isto é que o estudante tenha bases de se orientar em qualquer local onde se encontre. Neste deverá estudar as formas tradicionais de orientação, cujo conhecimento o homem detém a vários anos e vem aplicando em vários processos como foi o caso da época das grandes navegações. Depois vai ter a noção de orientação com a bússola magnética nas suas diferentes formas e versões com a utilização dos mapas. Ao completar esta unidade, você será capaz de: Objectivos Definir a orientação. Interpretar os processos de orientação por diversas formas. Explicar os vários processos de orientação. Assumir a importância da orientação nos trabalhos cartográficos. Distinguir as diversas variáveis que influenciam o processo de orientação. Calcular os diferentes Azimutes e rumos tanto esquematicamente quanto nas transformações matemáticas. 44 Erro! Utilize o separador Base para aplicar Heading 1 ao texto que pretende que apareça aqui. 5- Processo de Orientação. Orientação significa procurar o Oriente, de maneiras que quando encontramos um dos pontos cardeais estão encontrados todos os outros. Designa-se por orientação ao processo de determinar a direcção de qualquer um dos pontos cardeais. Para a determinação dos pontos cardeais, temos que ter a noção de que o meridiano do lugar intercepta o horizonte geográfico seguindo a linha Norte-Sul a qual pode ser também chamada Meridiano. Se imaginarmos uma linha assente ao horizonte e perpendicular a meridiana obteremos 4 pontos do horizonte que têm o nome de Pontos Cardeais. Não é possív el apresentar a imagem ligada. O ficheiro pode ter sido mov ido, mudado de nome ou eliminado. V erifique se a ligação aponta para o ficheiro e localizações corretos. Figura de Pontos Cardeais Se tirarmos as bicetrizes aos ângulos rectos vamos ter quarto direcções ao horizonte os chamados pontos colaterais. Assim temos o Nordeste, o Noroeste, o Sudeste e o Sudoeste. Existem também outros pontos intermédios que são achados entre os pontos colaterais e os Cardeais. Estes são: Nor-Nordeste, entre o Norte e o Nordeste. Es- Nordeste entre o Leste e o Nordeste Es-Sudeste, entre o Este e o Sudeste Su-Sueste, entre o Sul e o Sueste Owes-Noroeste, entre o Oeste e o Noroeste Nor-Noroeste, entre o Norte e o Noroeste. Cartografia e Topografia. Os Elementos Essenciais 45 Dá se o nome de Rosa dos ventos ao conjunto de todas as direcções. 5.1- Processos de Orientação Existem vários processos de orientação a saber: Pela Bússola Pelo Sol Pelo relógio Pelas igrejas Pelas estrelas, etc 5.1.1- Orientação pelo Sol Se voltamos para o Sol ao meio dia fica a nossa frente o Sul e a retaguarda o Norte a esquerda o Oriente e a direita o Ocidente. Esta prática pode se aplicar no Hemisfério Norte a Norte do Trópico de Cancer. No Hemisfério Meridional a Sul do Trópico de Capricórnio verifica-se o contrário. Não é possív el apresentar a imagem ligada. O ficheiro pode ter sido mov ido, mudado de nome ou eliminado. V erifique se a ligação aponta para o ficheiro e localizações corretos. Figura: Representação esquemática de orientação por Sol Na zona Intertropical, depende do lugar e da época do ano. Nos Equinócios o Sol ao nascer indica o Este ou nascente, no seu ocaso indica o Ocidente isto na Zona Intertropical. 46 Erro! Utilize o separador Base para aplicar Heading 1 ao texto que pretende que apareça aqui. 5.1.2 Orientação pelo Relógio. Coloca-se o relógio a qualquer hora do dia, de tal modo que o ponteiro das horas indique a posição do Sol e traça se a bicetriz do ângulo do ponteiro e a linha que indica 12 horas. Com o ponto que indica o meio dia, teremos a direcção Sul em qualquer hemisfério 5.1.3- Orientação pelo Cruzeiro do Sul Pode se utilizar o Cruzeiro do Sul e o triângulo austral para se encontrar a direcção próxima do Polo Sul 5.1.4- Orientação pelos mapas Deve-se virar o mapa de tal forma que os objectos coincidam com a realidade e em seguida ler o ponto cardeal Norte no mapa e finalmente localiza-se os restantes pontos cardeais no mapa. 5.1.5- Orientação pelas Igrejas Os altares das Igrejas no Hemisfério Sul, na sua maioria indicam a direcção Norte. 5.1.6- Orientação pela Bússola A bússola consiste numa agulha imantada de aço que se move livremente em torno de um pivô. A agulha tem a forma de um losango. Na sua parte central tem uma peça de ágata ou de qualquer outro material que serve de apoio. Todo o conjunto está condicionado numa caixa metálica o que possibilita o seu emprego prático. Cartografia e Topografia. Os Elementos Essenciais 47 O emprego da bússola é baseado na propriedade que a agulha imantada possui de se orientar sempre para o polo magnético terrestre quando se move livremente
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