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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 livrementepelo pivô O valor das indicações da bússola dependem da sensibilidade da agulha e da constância com que a agulha conserva o meridiano. A primeira condição depende da facilidade com que a agulha se movimenta em torno do pivô. A segunda condição depende da força que a obriga a esta posição. Sumário Como foi referenciado em análise anterior, orientar-se significa encontrar o Oriente, de maneiras que possa com facilidade determinar a direcção a seguir para chegar a um determinado ponto da superfície terrestre ou localizar qualquer objecto nela existente. Para tal ao longo de vários anos o Homem recorreu a diversos métodos para poder se orientar na superfície do globo, dos quais são expostos alguns neste manual para que o Estudante tenha a noção da sua utilização na prática.. Exercícios 1- Diga quantos pontos cardeais e colaterais existem na Rosa dos ventos? 2- Determine as medidas aproximadas em graus de cada um dos pontos cardeais e colaterais. 3- Existem outros pontos além dos mencionados? Quais são? Faça as questões colocadas e entregue o nº 2 Cartografia e Topografia. Os Elementos Essenciais 49 Unidade VI Inclinação e Declinação Magnética. Introdução Dentro do processo de orientação existem os conceitos de inclinação e declinação magnética, sem os quais o estudante teria muitas dificuldades de entender as diferentes transformações que se operam na determinação de azimutes e rumos magnéticos o que seria impossível determinar os dados correctos no processo de orientação. Deste modo pretende-se com este capítulo potenciar o estudante de elementos básicos do comportamento do globo terrestre no campo magnético e a sua influência nas diferentes esferas. Ao completar esta unidade / lição, você será capaz de: Objectivos Definir a noção de inclenação magnética Determinar as diferentes formas de inclinação magnética Definir o conceito de declinação magnética. Explicar as formas de variação da declinação magnética Definir o conceito de azimute e rumo Interpretar as diferentes transformações que ocorrem entre o azimute e o rumo. 50 Erro! Utilize o separador Base para aplicar Heading 1 ao texto que pretende que apareça aqui. 6.1- Inclinação Magnética A Terra exerce sobre a agulha imantada uma influência semelhante a exercida sobre um grande íman. A agulha imantada quando suspensa pelo centro de gravidade orienta-se voltando as suas extremidades para uma direcção aproximada a dos pólos geográficos. Essa direcção é o Meridiano Magnético do lugar. A acção do magnetismo da terra sobre a agulha imantada é simplesmente directriz ou orientação, o que se demostra colocando uma agulha imantada suspensa pelo seu centro de gravidade por um fio que será preso por um suporte de um fio de prumo. A agulha imantada orienta-se na direcção Norte Sul, mas o fio que a prende mantém o seu paralelismo com o fio de prumo A terra tem a sua grande propriedade magnética e então as extremidades da agulha são atraídas por duas forças actuando em duas direcções opostas que são os pólos magnéticos da terra os quais não coincidem com os pólos geográficos. A linha que une os pólos magnéticos da terra é denominada por meridiana magnética. E a ponta da agulha que se dirige ao ponto magnético é a ponta Norte ou ponta Sul. Em pontos equidistantes dos pólos magnéticos da terra a atracção exercida sobre a agulha imantada tem a mesma intensidade havendo portanto um equilíbrio e naqueles em que a distância é desigual a agulha imantada será atraída pelo pólo mais próximo e inclinar-se-á para ele ocasionando o que se chama de Inclinação Magnética. No nosso hemisfério uma agulha imantada suspensa pelo seu centro de gravidade não somente se orienta pelo plano da meridiana magnética como também inclina a sua extremidade Sul para baixo formando com o plano horizontal um ângulo a que designamos de Inclinação Magnética. A eliminação da inclinação magnética consegue-se tornando a agulha mais leve ou colocando um contrapeso. Em vário pontos da superfície da terra a agulha imantada é nula e se ligarmos esses pontos teremos o equador magnético que se encontra perto do equador geográfico. Cartografia e Topografia. Os Elementos Essenciais 51 6.2- Declinação Magnética A agulha imantada é orientada de tal modo que suas extremidades ocupem a posição da meridiana magnética e sabe-se que a direcção para onde a agulha imantada varia de lugar para lugar e no decurso do tempo. Segundo alguns historiadores, foi Cristóvão Colombo que observou esta variação dada em sua viagem de 13 de Setembro de 1492. 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- Diferença entre o Pólo Magnético e Geográfico Deste modo, designa-se por Declinação Magnética ao ângulo formado entre o Norte verdadeiro ou geográfico e o Norte magnético. Este ângulo exprime o valor da declinação magnética, pode ser ocidental ou positivo quando a ponta Norte da agulha imantada se volta para Oeste e oriental ou negativo quando para leste. Quando o Norte magnético se confunde com o verdadeiro não se forma nenhum ângulo, logo a declinação será nula. 6.3- Variação da Declinação Magnética Numa mesma localidade pode se observar uma variação dos valores da declinação magnética, umas variam regularmente com o tempo e outras são anormais ou perturbações. As variações da declinação magnética podem ser: 52 Erro! Utilize o separador Base para aplicar Heading 1 ao texto que pretende que apareça aqui. a) Variação geográfica – quando a variação magnética no mesmo lugar difere de lugar para outro isto é cada lugar tem a sua declinação magnética. Os autores dão como sendo de 0º 6′. Assim em Moçambique a declinação magnética em 1986 era de 10º W. Os pontos da superfície da Terra têm o mesmo valor da declinação num mesmo instante, e quando unidos têm o nome de Isogónicas. As cartas ou mapas que têm estas linhas são chamadas Cartas Isogónicas. 6.4- Variações seculares São variações que se registam ao longo dos séculos em que o pólo Norte magnético, caminha em direcção ao pólo Norte geográfico. As primeiras observações foram realizadas na França em 1580, nessa época a declinação era D= 9º e foi diminuindo até que chegou a um valor de 0º em 1660, daí passou a ser Ocidental até 1814 quando atingiu o valor de 22º e 30′, voltando novamente para leste. 6.5- Azimute Magnético, Rumo Magnético Azimute Magnético de um alinhamento é o ângulo que a direcção desse alinhamento forma com o meridiano magnético. A direcção Norte Sul chama-se linha de Fé (N,S). Os azimutes magnéticos variam de 0 a 360º e são contados a partir da ponta Norte da agulha no sentido dos ponteiros do relógio conforme se pode observar na figura em baixo. Azimute Geográfico ou Verdadeiro: definido como o ângulo horizontal que a direcção de um alinhamento faz com o meridiano geográfico. Este ângulo pode ser determinado através de métodos astronómicos (observação ao sol, observação a estrelas, etc.) e, actualmente, através do uso de receptores GPS de precisão. Cartografia e Topografia. Os Elementos Essenciais 53 Azimute Magnético: definido como o ângulo horizontal que a direcção de um alinhamento faz com o meridiano magnético. Este ângulo é obtido através de uma bússola, como mostra a figura a seguir. Os azimutes (verdadeiros ou magnéticos) são contados a partir da direcção norte (N) ou sul (S) do meridiano, no sentido horário - azimutes à direita, ou, no sentido anti-horário - azimutes à esquerda, variando sempre de 0 a 360. A figura a seguir ilustra as orientações de quatro alinhamentos definidos sobre o terreno através de Azimutes à Direita,ou seja, dos ângulos contados a partir da direcção norte do meridiano no sentido horário. 54 Erro! Utilize o separador Base para aplicar Heading 1 ao texto que pretende que apareça aqui. Figura: Representação esquemática de azimutes. 6.5- Rumo magnético O Rumo magnético, é o menor ângulo que o alinhamento faz com a direcção definida pela linha de fé (NS), é encontrado a partir da ponta Norte ou ponta Sul como origem e nunca ultrapassa 90º. Os rumos podem ser Nordeste, Sudeste, Sudoeste e Noroeste, conforme se encontram nos 1º, 2º, 3º e 4º quadrantes respectivamente. São contados á direita ou a esquerda conforme o alinhamento se encontra mais próximo do Este ou Oeste. Rumo Verdadeiro: é obtido em função do azimute verdadeiro através de relações matemáticas simples. Rumo Magnético: é o menor ângulo horizontal que um alinhamento forma com a direcção norte/sul definida pela agulha de uma bússola (meridiano magnético). Os rumos (verdadeiros ou magnéticos) são contados a partir da direcção norte (N) ou sul (S) do meridiano, no sentido horário ou anti-horário, variando de 0 a 90 e sempre acompanhados da direcção ou quadrante em que se encontram (NE, SE, SO, NO). Cartografia e Topografia. Os Elementos Essenciais 55 A figura a seguir ilustra as orientações de quatro alinhamentos definidos sobre o terreno através de Rumos, ou seja, dos ângulos contados a partir da direcção norte ou sul do meridiano (aquele que for menor), no sentido horário ou anti-horário. Observando as figuras acima, pode-se deduzir as relações entre Azimutes à Direita e Rumos: 6-6- Conversão de Rumos em Azimutes e vice-versa Consideremos o alinhamento OA OB OC e OD, situados respectivamente no 1º, 2º 3º e 4º quadrantes e sejam dados os seguintes rumos, R1= 45º NE, R2= 30º SE R3=60º SE, R4= 45º NW, faça a conversão desses Rumos em Azimutes. 6.7- Conversão de Azimutes em Rumos. Considere os alinhamentos OA, OB e OC, cujos valores azimutais são respectivamente Az1= 145º, Az2= 150º, Az3= 240º Az4=315º, respectivamente pelos alinhamentos: OA OB e OC, faça a conversão destes valores azimutais em rumos apoiando-se na figura a seguir. 56 Erro! Utilize o separador Base para aplicar Heading 1 ao texto que pretende que apareça aqui. Azimute Rumo Rumo Azimute 1o R = Az (NE) Az = R 2o R = 180 - Az (SE) Az = 180 - R 3o R = Az - 180 (SO) Az = R + 180 4o R = 360 - Az (NO) Az = 360 - R Fórmulas usadas para a conversão de Rumos em Azimutes e vice versa Sumário O Conhecimento de Azimute e Rumo verdadeiros e magnéticos são elementos que possibilitam a melhor compreensão de como se orientar no espaço e no terreno, com o recurso ao uso de instrumentos de medição destes ângulos. A consideração da declinação magnética no processo de orientação no espaço possibilita que se entenda a dinâmica que este ângulo tem ao longo dos anos e a sua importância. Exercícios 1- Determine o azimute, à direita e à esquerda, correspondente ao rumo de 2738'40" SO? 2- Determine o rumo e a direcção correspondente ao azimute à direita de 15610'37"? 3- O valor do rumo de uma linha é de 3145'NO. Encontre os azimutes à vante e à ré (ambos à direita), da linha em questão. 4- Determine o rumo e a direcção para o azimute de 27745’01”. 5- Determine o rumo e a direcção para o azimute de 19735’43”. 6- Determine o azimute à esquerda para o rumo de 3935’36”SE. Faça as questões de contidas nos exercícios e entregue as do nº4 e 6 Cartografia e Topografia. Os Elementos Essenciais 57 Unidade VII Formas de Representação do Terreno. Introdução Foi sempre preocupação do Homem ao longo dos anos representar a Terra em que vive e com maiores detalhes possíveis. Neste contexto encontrou a representação das deformações que são feitas no processo da projecção da superfície em plano, os pontos cotados, as curvas de nível que podem adquirir diversas formas de acordo com a utilidade que se pretende alcançar. A melhor forma de representar os acidentes decorrentes das diversas formas de relevo estão nas curvas de nível cujas propriedades são de forma resumida aqui apresentadas. Ao completar esta unidade, você será capaz de: Objectivos Identificar as diferentes formas de representação do relevo. Caracterizar as curvas de nível Destacar as outras formas de representação do relevo terrestre Construir um perfil cartográfico com base em dados de uma dada elevação. 58 Erro! Utilize o separador Base para aplicar Heading 1 ao texto que pretende que apareça aqui. A representação do relevo é de tão grande importância devido a sua demais variedade, sendo que é nela que habitamos e praticamos as actividades quotidianas. Dentre várias importância da representação do O As finalidades de representação do relevo tem uma particularidade de facilitar a sua utilização em diferentes sectores de actividade como: para planeamento agrícola, militar, de transporte e infra- estrutura, para pesquisas científicas entre outras. Dois dos aspectos mais importantes dentre as características físicas de uma área são a altitude e o relevo. A altitude é o resultado da diferença vertical entre um ponto de referência (normalmente o nível de mar) e um outro ponto objectivo. Isto fornece a cota do ponto, ou seja, sua altitude acima do nível do mar. Altitude e cota são independentes da geomorfologia; Relevo é o resultado da diferença vertical relativa (altura) entre vários pontos contidos numa área específica e não se refere a altitudes e cotas (Anderson, 2002). A representação do relevo data já desde a muito tempo. Historicamente, os primeiros métodos empregues para o representar eram bastante rudimentares e até pouco ingénuos. Só a partir do século XVIII e coincidindo com o advento dos levantamentos topográficos sistemático na Europa, outros métodos mais exactos começaram ser desenvolvidos (Gaspar, 2000). Desenvolvimentos mais significativos foram tornados possíveis a partir do início do século XIX com o aparecimento da litografia e sobretudo com o reconhecimento da necessidade de se medir a altitude com maior exactidão e densidade. Datam desta época o desenvolvimento e utilização sistemáticos de métodos dos sombreados, das curvas de níveis e das cores hipsométricas, métodos estes que continuam a se utilizar nos dias de hoje. Há que salientar que nenhum deles consegue reunir as qualidades de expressividade visual e de exactidão, por esta razão, é frequente a sua utilização simultânea sobre a mesma carta (idem). Cartografia e Topografia. Os Elementos Essenciais 59 São vários métodos usados para a representação do relevo, dentre eles os atrás salientados (sombreados, das curvas de níveis, das cores hipsométricas), indo até os pontos cotados, hachuras, método estereográfico, cantografia, método tracográfico entre outros. Dentre todos estes métodos, os mais comumente usados e que merecem maior destaque são os de pontos cotados e de curvas de níveis pois porém, são essenciais e servem de bases para utilização dos outros métodos. 7.1- Método de Pontos cotados Este método consiste em preencher a superfície com uma malha de pontos de altitudes conhecidas. As suas posições são escolhidas de modo que tanto quanto possível, a inclinação do terreno entre três pontos adjacentes seja aproximadamente constante (Gaspar, 2005). Segundo Dos Anjos (2007), este método é dos procedimentos mais simples: após o cálculo das alturas de todos pontos de interesse do terreno, os mesmos são lançados em plantas através de suas coordenadas topográficas (X;Y) ou UTM (N;E), registando-se ao lado do ponto o número correspondente a sua altura relativa (cota) ou absoluta (altitude). Na representação altimétrica do terreno, a escolha do plano de referência (cotas) deve sertal que evita ocorrência de valores negativos. No caso das altitude, esta preocupação não procede, tendo em vista que o referencial adoptado é oficial em todo país. Todos pontos de igual altura (altitude ou cota) estão sobre um mesmo plano que é paralelo ao de comparação. Este é o princípio fundamental do sistema de pontos cotados. No plano cotado, todos pontos relativos ao perímetro bem como os que caracterizam os acidentes internos da propriedade levantado, deverão ser devidamente cotados, daí o nome do processo. Embora não representando a forma do terreno, este processo se constitui no elemento básico para o traçado das curvas de níveis por interpolação, principalmente quando se trata de levantamento de área relativamente extensa. 60 Erro! Utilize o separador Base para aplicar Heading 1 ao texto que pretende que apareça aqui. Este método é sobretudo usado na cartografia náutica e também nas cartas topográficas de maior escala em conjunto com o método das isobatimétricas e curva de níveis. Nas cartas náuticas, por razões de segurança e exactidão da navegação, a densidade dos pontos (sondas) é tanto maior quanto menor for a profundidade e mais irregular for o fundo (Gaspar, 2005). Figura: Planta de pontos cotados Há que salientar que um plano cotado apresenta o inconveniente de oferecer uma ideia não muito clara do relevo do terreno que representa. Sendo que para tal, a representação ficará mais visível usando-se o procedimento do método das curvas de níveis (Dos Anjos, 2007). 7.2- Método de curvas de níveis Curvas de nível são curvas planas que unem pontos com igual altitude. Anderson (2002), define-o como sendo uma linha traçada no mapa que representa outra linha imaginária na superfície da terra situada a uma elevação constante acima ou mais abaixo de um plano de referência determinado. O plano de referência ou o ponto zero a partir do qual mede-se as elevações e portanto, as curvas de nível é geralmente o nível médio do mar, que é o ponto equidistante entre as marés oceânicas mais altas e as mais baixas. Cartografia e Topografia. Os Elementos Essenciais 61 7.3- Propriedades das Curvas de Nível As curvas de nível devem espaçar-se por igual medidas verticais, excepto em casos específicos. A este espaço ou distância vertical entre as curvas de nível, denomina-se “equidistância das curvas de nível”. Estas equidistância variam desde alguns metros em mapas de grande escala e de regiões relativamente planas, até varias centenas ou milhares de metros em mapas de pequena escala e de regiões montanhosas. Quando as curvas são mais próximas horizontalmente indicam uma diferença vertical em uma menor distância planimétrica, portanto, uma maior inclinação do terreno. Gaspar (2000) define a equidistância (natural) como sendo a distância vertical entre duas superfícies de nível contíguas e quando se refere a escala da carta ela chama-se equidistância gráfica. Segundo Anderson (2002), as curvas de níveis devem obedecer certas propriedades. Em sua forma mais sucinta, o autor apresenta 10 das principais propriedades das quais as Curvas de Nível devem obedecer: 1. Todos os pontos de uma curva de nível têm a mesma elevação acima do nível do mar. 2. Duas curvas de nível nunca se cruzam entre si. 3. As Curvas de nível nunca se bifurcam entre si (excepto em situações muito especiais de penhascos, saltos, falhas geológicas profundas, etc., que merecem símbolos especiais). 4. Curvas de nível sempre atravessam horizontalmente declives. 5. O terreno de um lado da curva de nível sempre é mais alto que o terreno do outro lado da mesma curva de nível, em outras palavras, a parte alta do terreno fica sempre de um lado só da curva de nível. Portanto o lado de dentro de uma curva de nível "fechada" é o lado mais alto do terreno, (menos em depressões que tem um símbolo especial). 62 Erro! Utilize o separador Base para aplicar Heading 1 ao texto que pretende que apareça aqui. 6. O lado alto de uma curva de nível é o lado baixo da próxima curva, isto é, o terreno entre curvas é mais alto que uma curva e mais baixo que a outra. 7. Hachuras em curvas de nível apontam o lado baixo da curva. (se usa geralmente para depressões e penhascos) 8. Quando uma curva de nível é atravessada por uma estrada, uma caminho, etc., esta estrada tem um declive para cima ou para baixo. 9. Curvas de nível têm reentrâncias em forma de v onde são atravessadas por drenagens. (Os "V" são a expressão horizontal dos pequenos vales de drenagem). 10. Curvas de nível muito próximas uma das outras representam declives mais acentuados do que curvas afastados entre si. Figura: Mapa representando curvas de nível, com maior destaque nas principais propriedades das curvas de nível. De uma forma geral deve se entender as curvas de nível como uma representação das principais deformações do terreno, onde as elevações e depressões constituem os elementos mais salientes a representar. Cartografia e Topografia. Os Elementos Essenciais 63 Figura: representação esquemática de um perfil decurvas de nível 7.4- Aplicação das curvas de níveis Um dos aspectos mais importantes das características físicas de uma área é o relevo. Relevo e altitude são distintos, porém bem interligados e recebem nas cartas topográficas a mesma representação a qual a tradição histórica favorece o uso de curvas de nível para as suas representações. Estas curvas de nível não são marcadas no terreno, porém podem ser identificadas e representadas cartograficamente, sendo por isso um bom auxílio para os trabalhos de levantamento topográfico. As curvas de níveis também são úteis para fazer ou traçar os perfis topográficos da qual são representado os demais aspectos físicos e humanizado existente no terreno levantado. Outra importância da curva de nível é que ela é uma excelente base e serve para combinar com outros métodos de representação do relevo para em conjunto o representar. 64 Erro! Utilize o separador Base para aplicar Heading 1 ao texto que pretende que apareça aqui. 7.5- O perfil topográfico É a representação por uma linha que é resultado de uma sequência de levantamentos ao longo de inclinações diferentes da qual define o relevo em seu percurso pela terra (Anderson, 2002). Dos Anjos (2007), define-o como sendo a linha irregular que delimita a intersecção de um plano vertical com a superfície do terreno. Há que salientar que nesta linha são apresentados os demais aspectos que caracterizam o relevo na área levantada, sejam eles aspectos naturais como os rios, montanhas entre outros assim como aspectos humanizados como estradas, linhas férreas, escolas entre os demais. Estes perfis não são úteis somente para os geógrafos. Eles são usados por engenheiros civis (quando se pretende implantar uma obra em terreno irregular), por geólogos, agrónomos entre outros, salientar também especialmente para militares para a determinação da visibilidade de pontos de observação. 7.6- Passos para a construção de perfis topográficos Há que salientar que estes passos referem-se a caso mais simples, isto é, quando a escala horizontal do perfil é igual a escala da carta topográfica. Segundo Anderson (2002), são dados os seguintes importantes passos para a construção de perfil: 1. Identificar na carta a linha do perfil (Figura “a”). Desenhar no papel milimetrado os eixos horizontal e vertical para acomodar as medidas no perfil, com o exagero vertical pré- determinado. 2. Colocar a margem de uma folha de papel ao longo da linha de corte, e marcar nela as extremidades do corte e o local onde as curvas de nível são atravessadas pela linha de corte (Figura “b”). Anotar as cotas altitudes das várias curvas de nível ao lado de cada marca respectiva no papel.Onde duas curvas de nível de mesma altitude aparecerem paralelas, Cartografia e Topografia. Os Elementos Essenciais 65 assinalar se existe uma elevação, seja ela cume, um vale ou outro entre elas. 3. Anotar também, nos locais correctos, os nomes, estradas, rios e etc. 4. As atitudes dos vários pontos são transferidas para o papel milimetrado pelo posicionamento da folha contendo estas altitudes na linha de base horizontal do corte. Depois são marcados as suas alturas correctas de acordo com escala vertical. Os pontos são depois unidos para dar a aparência do terreno. 5. Terminar o desenho, colocando as informações abaixo (legenda). Há que salientar que estes passos referem-se a caso mais simples, isto é, quando a escala horizontal do perfil é igual a escala da carta topográfica. Figura: Perfil representativo de curvas de nível 7.7- Resolução de alguns problemas na área de altimetria 7.7.1- Nivelamento Nivelamento consiste na medição de diferença de altitude ou de desnível ortométrico no terreno (Gaspar, 2004). O nivelamento é sinónimo de “altimetria” e a outra definição desta é dada como sendo a representação em projecção vertical das cotas ou distâncias 66 Erro! Utilize o separador Base para aplicar Heading 1 ao texto que pretende que apareça aqui. verticais de um certo número de pontos referidos ao plano horizontal da superfície terrestre. Embora alguns autores como Casaca (2005) e Gaspar (2004) afirmem que existem 2 métodos usados para o seu levantamento nomeadamente o método do nivelamento trigonométrio ou indirecto e do nivelamento geométrico ou directo, Anderson (2002) vai mais longe afirmando que existem 4 métodos para fazer o seu levantamento. Eis os 4 métodos salientados por este autor: 1. Nivelamento físico ou barométrico. 2. Nivelamento geométrico, directo ou por alturas. 3. Nivelamento taqueométrico ou estadimétrico 4. Nivelamento trigonométrico, indirecto ou por declíves. No nivelamento físico ou barométrico as alturas dos pontos são obtidas directamente pelo uso dos barómetros e aneróides. Por depender da pressão atmosférica, ele é um método rápido, porém rústico com baixa precisão (Anderson, 2002). Ao método geométrico, obtém-se as cotas com emprego de níveis, taqueométros e miras, através de cálculos aritméticos e geométricos simples. Há que salientar que Existem dois tipos de nivelamentos geométricos: a) Simples, quando todos os pontos são nivelados sem necessidade de mudança de instrumento, geralmente o nível de luneta. b) Composto, quando pela extensão da área a nivelar, torna-se obrigatória uma ou mais mudanças do instrumento. Geralmente o instrumento é o nível de luneta. Sua função principal é obter um plano horizontal que contenha o eixo de colimação e o centro óptico da luneta, paralela ao plano "datum" de cota zero. A distância entre os dois planos citados é chamado de " altura do instrumento" e é obtida colocando-se uma mira (normalmente graduada em centímetros e com tamanho extensivo até quatro metros) sobre um ponto de cota conhecida ou arbitrária. Cartografia e Topografia. Os Elementos Essenciais 67 A leitura feita na mira, estimando-se os milímetros, mais o valor da cota, estabelecem a altura do instrumento e chama-se "visada de ré". As leituras feitas na mira sobre os demais pontos a nivelar previamente determinadas no terreno, chamada " visada de vante", subtraída da altura do instrumento, fornece-nos as cotas dos referidos pontos Nivelamento taqueométrico ou estadimétrico, é o método especial em que as diferenças de nível entre os pontos topográficos são determinados pelos taqueómetros, isto é, teodolíto dotados de "fios estadimétricos". Tanto como no método geométrico, aqui também obtém-se as cotas com emprego de níveis, taqueométros e miras, através de cálculos aritimétricos e geométricos simples. Para a determinação das distâncias verticais e mesmo das horizontais com o auxilio dos fio estadimétricos, faz-se necessário também a mira utilizada nos nivelamentos geométricos (idem). No método trigonométrico as cotas são determinadas por processos de cálculos trigonométricos usando-se taqueométros de grande precisão e este método pode ser de pequeno ou grande alcance. No primeiro caso usam-se os clinómetros, os clisímetros ou teodolitos de menor precisão; no segundo emprega-se os taqueômetros de precisão (idem). Sumário São vários métodos usados para a representação do relevo, dentre eles os de maior interesse são: método de pontos cotados e método de curvas de níveis. O método de Pontos cotados consiste em preencher a superfície com uma malha de pontos de altitudes conhecidas ao passo que método de curvas de níveis consiste em unir pontos de igual altitude, formando desse jeito uma linha de igual altitude numa carta, sempre tomando como referência um plano determinado que neste caso é o nível médio do mar. 68 Erro! Utilize o separador Base para aplicar Heading 1 ao texto que pretende que apareça aqui. Outro aspecto importante quando se fala de relevo é o que tem a ver com o nivelamento ou altimetria da qual pode ser definida como sendo a representação em projecção vertical das cotas ou distâncias verticais de um certo número de pontos referidos ao plano horizontal da superfície terrestre. Embora alguns autores considerem existir dois métodos para o seu levantamento (método de nivelamento geométrico ou directo e o trigonométrico ou indirecto), podem-se salientar 4 métodos: nivelamento físico ou barométrico; nivelamento geométrico ou directo ou ainda por alturas; nivelamento taqueométrico ou estadimétrico e o nivelamento trigonométrico, indirecto ou por declíves. Exercícios 1. Qual é a diferença que existe entre o método de pontos cotados e da curva de nível? 2. Dê duas aplicabilidade das curvas de níveis. 3. defina o nivelamento. 4. Quais são os métodos empregues para o levantamento altimétrico? Dê a essência de dois deles. Faça as questões recomendadas e entregue a nº 1 Cartografia e Topografia. Os Elementos Essenciais 69 Unidade VIII As Formas de Medição de Áreas. Introdução Uma das áreas mais importantes na Cartografia reside exatamente nas formas de medição de áreas, uma vez sabido que as diferentes áreas não obedecem as formas geométricas de fácil cálculo para os diferentes utilizadores, daí que se tenha recorrido a diversos métodos para se determinar as áreas onde se pretenda desenvolver uma diversidade de projectos de desenvolvimento. Assim podemos contar com o método de representação através de sólidos geométrico ou combinação de diferentes métodos. Ao completar esta unidade / lição, você será capaz de: Objectivos Definir os Cartodiagramas Caracterizar os Cartodiagramas Calcular as diferentes figures geométricas que auxiuliam no cálculo das areas. Determinar o método mais simplificado. 8.1- Cartodiagramas Chama-se cartodiagramas de qualquer fenómeno, a sua representação por meio de diagramas colocados nas cartas, dentro 70 Erro! Utilize o separador Base para aplicar Heading 1 ao texto que pretende que apareça aqui. dos limites de uma dada unidade territorial: exemplo: região, país, província, distrito, localidade, etc. Os cartodiagramas indicam a grandeza de um fenómeno dentro de uma divisão territorial e são aplicadas na apresentação de estatísticas de diversa natureza, obtidos em regiões politico- administrativos diferentes ou indicadores de produção de diferentes países. Os cartodiagramas podem ser lineares, espacias, estruturais, tridimensionais e em forma de estrela: São lineares-quando se utiliza barras ou linhas cujo comprimento é proporcional a grandeza do fenómeno representado; São espaciais-quando se usam quadrados ou círculos cuja superfícieé proporcional a grandeza do fenómeno representado; São tridimensionais-quando são em forma de cubos ou outros sólidos geométricos, cujo volume é proporcional à grandeza do objecto representado; São estruturais-quando as figuras: barras, quadrados, cubos, dividem-se em partes consoante a composição, ou estrutura do fenómeno representado, por exemplo a estrutura das áreas de cultivo; São em forma de estrela-quando o comprimento de cada raio que sai do canto da figura é proporcional à grandeza do objecto representado, exemplo: rosa dos ventos. Este método tem uma aplicação ampla no processo de elaboração de mapas económicos. A distribuição do fenómeno cartográfico por regiões, pode-se transmitir sobre o cartodiagrama com as Cartografia e Topografia. Os Elementos Essenciais 71 figuras de dimensão igual, mas indicando estas figuras dentro das regiões em várias quantidades. A dinâmica do desenvolvimento de um fenómeno no decorrer do tempo, pode evidenciar com ampliação da figura ou com a sua diminuição, bem como pela mudança da cor da figura, conforme os ritmos de crescimento. Encontra-se geralmente, legendas que indicam as características qualitativas: as regiões do desenvolvimento intensivo dos processos de erosão, do desenvolvimento médio, do fraco desenvolvimento, etc. É a forma utilizada para a representação da intensidade média de qualquer fenómeno, dentro de uma unidade territorial administrativa, como por exemplo, utilizando cartogramas, pode- se indicar província ou distrito, a densidade média da população. Em hidrologia pode-se indicar o caudal médio por unidade de superfície da bacia hidrográfica, etc. Reflecte, portanto, tal como os cartodiagramas, as características quantitativas dos fenómenos, contudo elas não são representadas com figuras, mas sim com as diferenças nas células territoriais correspondentes. Esta situação pressupõe que o território sobre o cartograma apresenta-se colorido ou sombreado, mas com intensidade maior onde o fenómeno representado é mais forte. Encontra-se, certas vezes, legendas que indicam as características qualitativas: as regiões do desenvolvimento intensivo dos processos de erosão, do desenvolvimento médio, do desenvolvimento fraco, etc. No caso de colocação de um cartodiagrama com uma única côr, as passagens dos degraus mais baixo aos mais altos, devem ser acompanhados, tanto pela mudança do desenho do sombreado como pela intensidade obrigatória do sombreado. Uma característica essencial de cartodiagrama é a possibilidade de poder representar relações dialécticas no terreno entre dois ou mais fenómenos. A construção de cartodiagramas exige resultados exactos de observações, medição e contagem já preparados em tabelas estatísticos. 72 Erro! Utilize o separador Base para aplicar Heading 1 ao texto que pretende que apareça aqui. Com ajuda de linhas curvas, hastes, barras, figuras planas e sólidos geométricos, os cartodiagramas podem exprinir posições absolutas ou relativas, componentes espaciais e temporais. Conhece-se os seguintes tipos de representação: Representação através de linhas curvas: recorre-se a esta técnica para representar fenómenos tais como temperatura, exportação e importação de mercadorias ou valores, produção, etc. em determinados períodos de tempo (mês, ano, etc.). Representação através de hastes: por haste entende-se, pau ou ferro delgado ou peça análoga de outro material, direito e comprido, em que se fixa ou apoia algo. Representação em forma de barras: representa valores de soma, assim como de informações parciais; Representação de áreas: representa percentagens e relações. Vide o atlas geográfico volume 1 páginas 21, 25, 29, 45 (representação de percentagem-cartodiagramas circulares). 8.2- Representação de Relações Representação através de sólidos geométricos: destinam-se para representar valores de grandes amplitudes em três dimensões. Desvantagens: São pseudo-sólidos e não é possível comparar os seus respectivos volumes. É a forma utilizada para a representação da intensidade média de qualquer fenómeno, dentro de uma unidade territorial administrativa, como por exemplo, utilizando cartogramas, pode- se indicar província ou distrito, a densidade média da população. Em hidrologia pode-se indicar o caudal médio por unidade de superfície da bacia hidrográfica, etc. Reflecte, portanto, tal como Cartografia e Topografia. Os Elementos Essenciais 73 os cartodiagramas, as características quantitativas dos fenómenos, contudo elas não são representadas com figuras, mas sim com as diferenças nas células territoriais correspondentes. Esta situação pressupõe que o território sobre o cartograma apresenta-se colorido ou sombreado, mas com intensidade maior onde o fenómeno representado é mais forte. Encontra-se, certas vezes, legendas que indicam as características qualitativas: as regiões do desenvolvimento intensivo dos processos de erosão, do desenvolvimento médio, do desenvolvimento fraco, etc. No caso da coloração de um cartograma com uma cor única, as passagens dos degraus mais baixos aos mais altos, devem ser acompanhados tanto pela mudança do desenho do sombreado como pela intensidade obrigatória do sombreado. 8.3- Combinação de Diferentes Métodos Para a representação de um fenómeno ou objecto no mapa, é possível aplicar diversos métodos; consoante as situações pode-se utilizar isolinhas, cartogramas, linhas de movimento, etc. Muitas vezes a utilização de diversos métodos está ligada a complexidade na distribuição de fenómenos, nas cartas. A título de exemplo, um mapa de solo pode apresentar uma representação de métodos de fundo qualitativo, métodos de áreas para delimitar a sua difusão, etc. Em mapas cujo o conteúdo é diverso, o mesmo método de representação pode ser utilizado para indicar diferentes fenómenos. Por exemplo, nos mapas económico-geográficos, pode ser utilizado diferentes símbolos/figuras para representar diferentes ramos económicos. Numa abordagem sistemática é necessário, para a elaboração de símbolos, a existência de uma concordância entre os diferentes sinais, de modo a conseguir-se uma análise visual rápida entre os sinais dos subsistemas, como por exemplo, vias de comunicação, 74 Erro! Utilize o separador Base para aplicar Heading 1 ao texto que pretende que apareça aqui. indústrias, etc. É imperioso que haja a facilitação de leitura e manter uma semelhança de símbolos em cada subsistema. As combinações são de duas categorias: Mecânica-na qual os objectos são indicados no mapa com um método de símbolos por exemplo, e os outros indicam-se com o método das áreas ou do fundo qualitativo, e Orgânica-Que subentende a confluência de dois métodos num único, como por exemplo, a combinação de método de fundo qualitativo com o do cartograma ou de pontos com o de cartograma. 8.4- Generalidades A avaliação de áreas consiste em determinar a área de um dado terreno de limites previamente fixados. Normalmente estes limites são quase irregulares e as configurações dos terrenos apresentam- se sob várias modalidades, diversos serão os métodos que deverão ser estudados e aplicar-se-á aquele que melhor convier a cada caso, tendo sempre presente a finalidade do trabalho. O rigor com que se efectuará a medição, será factor predominante na escolha. Se considerar-se na superfície da terra duas espécies de áreas, poderão ser avaliadas de seguinte modo: 1º A área real do terreno, também chamada área desenvolvida ou efectiva, que leva em consideração as ondulações, inclinações e acidentes altimétricos. Esta obtém-se por desenvolvimento, isto é, pelas suas grandezas lineares medidas no terreno e segundo suas próprias inclinações. 2º A projecção desta área sobre um plano horizontal, dando uma áreaplana limitada pelo contorno do terreno, área esta que é usualmente chamada de área topográfica ou de base produtiva. Cartografia e Topografia. Os Elementos Essenciais 75 Esta é obtida por medidas lineares feitas horizontalmente no terreno ou seguindo a sua inclinação natural, para depois reduzir a medida realizada, ao horizonte. Isto logra-se, multiplicando-se a distância medida segundo a inclinação do terreno, pelo Coseno do ângulo de inclinação. Em topografia, somente a área topográfica ou base produtiva é que interessa e, neste caso, o problema ficará limitado a determinar a área de uma porção do terreno projectado sobre um plano horizontal. Por esta razão o cálculo da área é sempre um problema de cálculo planimétrico. 8.5- Processo De Avaliação De Áreas Vários processos são empregues na avaliação das áreas dos polígonos topográficos, sendo os seguintes: geométrico, analítico e macânico. 8.6- Processos Geométricos Consistem esses processos em determinar a área de um contorno por meio de construções gráficas, medindo sobre a planta a grandeza dos alinhamentos e achando assim os valores numéricos directos para o cálculo das áreas. Vários são os métodos para o cálculo das áreas pelo processo geométrico, sempre tendo em vista que em alguns deles as medidas e as construções podem ser feitos directamente no terreno. Assim sendo, estes passarão para os processos numéricos directos ou espontâneos de cálculos de área. 76 Erro! Utilize o separador Base para aplicar Heading 1 ao texto que pretende que apareça aqui. 8.7- Decomposição de um Polígono em Figuras Geométricas Simples Este processo consiste em dividir o polígono de que se pretende determinar a área, em figuras geométricas simples (triângulo, rectângulo, trapézio), de fácil avaliação de área e calcular, tomando medidas sobre o desenho por meio de duplo decímetro, cada uma das áreas, pelas fórmulas: S=b x h (triângulo) 2 S=b1 + b2 x h (trapézio) 2 S= b x h (retângulo) S=b x h (paralelogramo) A soma destas áreas parciais, assim determinadas, dará a área total do desenho do polígono topográfico. Ao topógrafo cabe escolher, de acordo com o caso, a forma de decomposição mais aconselhável, a fim de que as medidas das alturas dos triângulos e as bases dos trapézios sejam as mais rigorosas possíveis. Assim na figura que se seque, o polígono topográfico foi decomposto em 5 triângulos, para efeito de avaliação de sua área. S1=3,0 x 1,3 =1,95 Cm2 2 Cartografia e Topografia. Os Elementos Essenciais 77 S2=3,0 x 1,9 =2,85 Cm2 2 S3=5,5 x 2,5 =6,875 Cm2 2 S4=5,0 x 2,8 =7,0 Cm2 2 S5=5,0 x 1,9 =4,75 Cm2 2 St=s1+s2+s3+s4+ s5= 23,425 Cm2 St=23,425 Cm2 Este valor representa a área do desenho do polígono topográfico e, para termos a área do terreno, teremos de considerar a escala do desenho. Seja, por exemplo, a escala de desenho 1:2.000, para encontrar-se a área do terreno, multiplica-se a área do desenho (23,425 Cm2) pelo quadrado do denominador da escala, isto é, (2.000)2 e terá-se: St (terreno)=23,425 Cm2x (2.000)2 =93.700.000 Cm2 =9.370 m2 78 Erro! Utilize o separador Base para aplicar Heading 1 ao texto que pretende que apareça aqui. Também podemos considerar outra forma de divisão em figuras geométricas simples, como o caso da figura que se segue, em que o polígono foi dividido em trapézios e triângulos. Então teremos: S1= 5,9 + 4,3 x 4,8 = 24,48 Cm2 2 S2= 5,3 + 3,9 x 3,0= 13,80 Cm2 2 S3= 2,3 + 3,9 x 4,485 Cm2 2 S4= 5,1 + 3,1 x 7,905 Cm2 2 St= s1 + s2 + s3 +s4 = 50,67 Cm2 Se o desenho fosse feito na escala 1:5.000, teríamos para a área do terreno: St(ter)= 50,67 Cm2 x (5.000)2 = 1.266.750.000 m2 St (ter)= 12,6675 ha. 8.8- Processos De Redução Ou De Equivalência Geométrica Este processo consiste na transformação da superfície de um polígono rectilíneo qualquer na de um triângulo de área equivalente, por meio de construções gráficas, com o objectivo de diminuir o número de medições a serem feitas na planta. Cartografia e Topografia. Os Elementos Essenciais 79 Torna-se necessário, bastante cuidado no trabalho gráfico a ser executado, devido à série de linhas que se tem traçado no desenho a fim de se obter a referida transformação. Seja o polígono ABCDE (pentágono) cuja área desejamos determinar. Escolha-se um dos lados para a base do triângulo, para os dois lados. Traça-se a diagonal AC e pelo vértice B a paralela à diagonal do polígono, até a sua intersecção com o prolongamento do lado EA, em M. Em seguida, ligamos C a M, e obtemos o quadrilátero EDCM, que é equivalente ao polígono ou pentágono. Também os triângulos CBA e CMA são equivalentes, porque têm a base CA comum e a mesma altura, por estarem os vértices B e M sobre a mesma paralela a CA. Substituindo-se no pentágono o triângulo CBA pelo seu equivalente CMA, não modificará a superfície da figura, porque esta se transformará em um polígono de um lado a menos. Da maneira idêntica, se transforma o quadrilátero EDCM no triângulo NCM. Para tal liga-se C a E e de D tira-se a paralela a CE, até o prolongamento do lado AE, o que se dará em N, obtendo-se o triângulo NCM, que apresenta uma área equivalente ao polígono ABCDE. Para se obter a superfície, multiplica-se a base NM pela metade da altura CH, isto é, S= NM x CH 2 Esta construção gráfica, pode ser aplicada na avaliação da área de um polígono de um número qualquer de lados, desde que tais lados sejam eliminados sucessivamente, até chegar à figura desejada, ou seja, ao triângulo. 80 Erro! Utilize o separador Base para aplicar Heading 1 ao texto que pretende que apareça aqui. Seja mais um exemplo, da figura seguinte, onde o polígono ABCDEF (hexágono) cuja área deseja-se determinar. Toma-se AF como base e a prolonga-se para os dois lados. Traça-se a diagonal DF pelo vértice do polígono, até a intersecção com o prolongamento do lado AF, em E`. Em seguida liga-se C a E` e ter-se-á o triângulo DEF que é equivalente ao triângulo DE`F. O triângulo CBA é equivalente ao triângulo CB`A e o triângulo DCB` é equivalente ao triângulo DC`B`. Traça-se a diagonal DF e pelo vértice E a paralelo a diagonal do polígono, até a sua intersecção com o prolongamento do lado AF, em E`. Em seguida liga-se D a D` e tem-se o triângulo DEF que é equivalente. Nestas condições, tem-se o hexágono convertido no triângulo equivalente C`DE`, cuja base é C`E`e a altura é CH e então a área será: S=C`E`x CH 2 8.9- Processos Para Avaliação Das Áreas Extra Poligonais Nem sempre o contorno do terreno é limitado por alinhamentos rectos, conforme foi visto anteriormente. Na maioria das vezes, é representado por alinhamentos rectos e curvos ou simplesmente curvos, apresentando então a forma de um polígono mistilíneo ou curvilíneo. Neste caso emprega-se o método das compensações, substituindo uma superfície de contorno sinuoso, por outra de contorno rectilíneo que lhe seja mais ou menos equivalente. Na figura que se segue, substituindo a superfície do polígono sinuoso pela superfície do polígono rectilíneo ABCD, que lhe é mais ou menos equivalente, pois há compensação entre a soma Cartografia e Topografia. Os Elementos Essenciais 81 das superfícies externas e internas, consideradas em relação ao polígono rectilíneo. Em seguida, avalia-se a área do polígono ABCD, conforme já estudado. Mas pode ser que se pretenda avaliar a área do polígono mistilíneo ABCDEFG. Pode-se substituir pelos triângulos (1, 4., 5 e 6) e pelos trapézios (2, 3 e 7). Os contornos curvilíneosforam compensados pelas rectas AG e GF. Assim, sendo, determina-se a área dos trapézios (2, 3 e 7) e dos triângulos (1, 4 e 5) e, pela soma deles, terá-se a área do polígono. 8.9- Processo Analítico Quando se faz o cálculo de caminhamento, pode-se avaliar a área do polígono levantado por meio de coordenadas rectangulares. Seja o triângulo BFD, referido a dois eixos rectangulares X e Y. A sua área pode ser obtida pela diferença entre as dos trapézios que é indicado a seguir: Considerando os trapézios ABFE, ABCD e CDFE, a área do triângulo DBF á a diferença: S(DBF)= (AB + EF) AE - (EF + CD) CE - (CD + AB) AC 2 2 2 Os elementos que figuram na expressão anterior são correspondentes às abcissas e ordenadas dos vértices DBF e substituindo-os pelas coordenadas correspondentes, terá-se: 82 Erro! Utilize o separador Base para aplicar Heading 1 ao texto que pretende que apareça aqui. S(DBF)= (x + x1) (y-y1) - (X1 + X2) (y2-y1) - (x2 + X) (y- y2) 2 2 2 S(DBF)= 1 (x + x1) (y-y1) + (X1 + X2) (y2-y1) + (x2 + X) (y-y2) 2 2 S(DBF)= (x + x1) (y-y1) + (X1 + X2) (y2-y1) + (x2 + X) (y-y2) * Pela expressão (*) vê-se que a fórmula permite-nos calcular a área dupla, em função das somas binárias de X multiplicadaspelas diferenças de Y. O sinal dos termos da soma algébrica é dado pelo sinal das diferenças binárias de Y. Se o cálculo é feito no sentido BFD, formam-se os termos do binário pela soma das duas abcissas seguidas e pela diferença entre as ordenadas, sendo que a anterior é sempre o minuendo e a seguinte, o subtraindo. Em vez dos trapézios, cujas bases são as abcissas, poderá-se considerar os que têm por base as ordenadas. Assim, a dedução seria semelhante e chegar-se-ia à expressão: 2 S(DBF)= (y-y1) (x + x1) + (y2-y1) (X1-X2) + (y-y2) (x2 + X) Cartografia e Topografia. Os Elementos Essenciais 83 8.10- Processos Mecânicos 8.10.1- Método da Balança de Precisão Este método permite calcular a área gráfica de uma planta de contorno qualquer, baseando-se no princípio de que a relação existente entre as áreas de dois pedaços de papel finos e homogéneos é a mesma que existe entre os respectivos pesos. Desenha-se em papel fino o contorno da área a ser avaliada e, após, recorta-se o papel, acompanhando o contorno da figura e pesa-se. Em seguida, desenha-se, em papel idêntico, um quadrado e, após recortado, faz-se a pesagem em uma balança de precisão. Representando por P e p os pesos das duas figuras recortadas e por S e s as suas superfícies, terá-se: S = P S= s . P s p p Por exemplo, feitas as pesagens de um quadrado de 20 cm de lado e do contorno da figura cuja área queremos avaliar, obtem-se para a média de três: 8.10.2- Método das Quadrículas Pode-se usar uma placa de vidro (transparência), quadriculada, ou papel também transparente, quadriculado em milímetros, sendo os traços referentes aos centímetros mais reforçados. Colaca-se a placa de vidro ou o papel transparente sobre a planta de que se quer avaliar a área e faz-se a contagem dos centímetros e milímetros quadrados encerrados pela linha do contorno da figura, que representará a área do desenho. A dificuldade do processo consta da estimativa dos pedaços de quadrículas que ficam cortados pelo perímetro da figura. Quando 84 Erro! Utilize o separador Base para aplicar Heading 1 ao texto que pretende que apareça aqui. não se possui a placa ou o papel transparente, pode-se fazer o desenho em papel milimétrico opaco e operar como foi acima recomendado. Sumário Como pude depreender existem diferentes métodos de medição de áreas, conforme as figuras geométricas que cada uma delas apresenta. A escolha de um método depende em grande medida nas facilidades que cada utilizador vai ter no processo de cálculo de áreas determinadas. Exercícios 1- Aprsente o conceito que tem sobre os diferentes métodos de medição de areas. 2- Qual dos métodos resulta mais prático que encontraste? 3- Enuncie o processo para avaliação das áreas extra- poligonais Faça as perguntas e entregue a nº 3 Cartografia e Topografia. Os Elementos Essenciais 85 Unidade IX Projecções Cartográficas Introdução As projecções Cartográficas são as formas de representação da superfície terrestre que constituem operações matemáticas complexas de deformação da esferacidede da Terra num plano considerado mapa geográfico que nós utilizamos para diferentes fins. Há que considerar que se queremos representar superfícies bastante pequenas esta esferacidade deixa de ter o efeito sobre a nossa representação, o que dispensa a realização de operações bastante complexas copmo as que se realizam no processo de projecções cartográficas. Nesta Unidade iremos analisar as diferentes formas de projectar a superfície terrestre num plano, convictos de que não são todas mas as mais aplicadas em diferentes projecções que tem maior utilidade. Ao completar esta unidade / lição, você será capaz de: Objectivos Definir as projecções Cartográficas. Caracterizar as projecções cartográficas. Classificar as projecções cartográficas de acordo com a finalidade. Definir a generalização cartográfica. Interpretar e ler os diferentes mapas cartográficos. 86 Erro! Utilize o separador Base para aplicar Heading 1 ao texto que pretende que apareça aqui. 9.0- Conceito Gaspar (2005), define o conceito como “Projecção Cartográfica é, no sentido mais geral, uma transformação que faz corresponder , bionivocamente, a cada ponto P numa superfície de referência um ponto P′ no plano. O termo é utilizado para designar este processo de transformação, e também, a sua materialização sobre a carta, na forma de rede de meridianos e paralelos.” Também se pode entender como sendo as que constituem as técnicas que permitem a representação de uma esfera terrestre numa projecção plana que constitui o mapa. É pois a projecção dos paralelos e meridianos sobre um plano. Existem vários tipos a saber que cada uma deles comporta vantagens e desvantagens daí que a sua escolha dependa dos objectivos desejados e da localização do território visado 9.1- Classificação Considerando a geometria da superfície do contacto as projecções classificam-se em três grandes grupos: Projecções Cónicas- quando a superfície de projecção é um cone. Projecções Azimutais- quando a superfície de projecção é um plano. Projecções Cilíndricas- quando a superfície de projecção é um cilindro. Estas são as fundamentas, mas existem outras formas de projecções da superfície terrestre que foram ao longo dos tempos sendo descobertos por diferentes especialistas em Cartografia 9.2- Características Existem três critérios cartográficos para a caracterização das projecções: a) Eqüidistância – representação correcta das distâncias Cartografia e Topografia. Os Elementos Essenciais 87 b) Conformidade – representação correcta das formas c) Equivalência – representação correcta das áreas Estes três critérios são básicos e mutuamente exclusivos, sendo do ponto de vista cartográfico, irrelevantes quaisquer outras características de uma dada projecção. Deverá ser notado que não existem representações ideais, unicamente a melhor representação para um determinado propósito. De acordo com Gaspar (2005), cada uma das “classes é caracterizada, quando no aspecto normal7 pelas seguintes propriedades e características comuns: 9.3- Projecções Cónicas - Os meridianos são retilíneos e concorrentes no vértice. - Os paralelos são circulares e concêntricos no vértice.- O ângulo entre os meridianos é constante e inferior á respectiva diferença de longitudes. - O pólo é representado num ponto ou por um arco de circunferência. - A envolvente da projecção é um sector circular. Figura: representação de projecção Cónica Neste processo é necessário compreender que nas projecções cónicas a superfície de projecção é tangente á esfera terrestre. É 7 Isto é, quando o eixoda superfície de projecção coincide com o eixo do modelo da Terra. 88 Erro! Utilize o separador Base para aplicar Heading 1 ao texto que pretende que apareça aqui. amplamente utilizada para regiões de latitudes médias. A posição do plano de projecção pode ser posição cônica normal significa que o eixo do cone coincide com o da Terra. Ou o do cone passa pelo da Terra. Posição Cônica Transversal- o eixo do cone está no plano do Equador Posição Cônica oblíqua- o eixo do cone forma com o da terra um ângulo agudo. 9.4- Projecções Azimutais - Os meridianos são retilíneos e concorrentes no pólo. - Os paralelos são circulares e concêntricos no pólo - O espaçamento entre os paralelos só depende da latitude, de acordo com a lei característica de cada projecção. - O ângulo entre os meridianos é igual a respectiva diferença de longitudes, pelo que os azimutes medidos a partir do pólo são conservados. - O pólo é pontual e o único ponto de escala conservada. - A envolvente da projecção é uma circunferência. Figura: representação de projecção Azimutal. A projecção azimutal constitui a aplicação da superfície terrestre num plano. Esta projecção é amplamente recomendada para a representação de regiões planas em função dos pontos de contacto. Esta pode ser: Cartografia e Topografia. Os Elementos Essenciais 89 Projecção Azimutal normal- quando a projecção contacta a terra num dos seus pólos. Projecção Azimutal Transversal- quando a projecção é tangente ao plano do Equador. Projecção Azimutal Oblíqua – Quando a projecção toca qualquer que seja o ponto exceptuando os pólos e o Equador. 9.5- Projecções Cilíndricas - A malha formada pelos meridianos e paralelos é rectangular. - O espaçamento entre os meridianos é proporcional á respectiva diferença de longitudes. - O espaçamentos entre paralelos só depende da latitude, de acordo com uma lei que é característica de cada projecção. - A escala ao longo de cada paralelo é a mesma em todas as projecções, só dependendo da escala principal e da latitude. - Os pólos são representados por segmentos de recta com o mesmo comprimento do equador. A rede das Coordenadas geográficas é aplicada na face lateral do cilindro. A posição do plano de projecção conhece três formas: - Posição cilíndrica normal- quando o eixo da terra coincide com o eixo do cilindro. - Posição cilíndrica Transversal- quando o eixo do cilindro está no plano do Equador. 90 Erro! Utilize o separador Base para aplicar Heading 1 ao texto que pretende que apareça aqui. - Projecção cilíndrica oblíqua- quando o eixo do cilindro forma com o eixo da terra um ângulo agudo. 9.6- Critérios para a seleção das Projecções. Devemos sempre ter em conta de que toda a projecção cartográfica envolve deformações. Estas deformações tem manifestações diversas estreitamente relacionadas a não observância das propriedades, daí que o critério da escolha de uma determinada projecção cartográfica depende de dois elementos essencialmente. 1- Finalidade ou objectivo do mapa. 2- A região que pretendemos localizar – Latitude. Os mapas resultantes dessa escolha deverão na medida do possível e particularmente para a área que se pretende representar manter as exigências: Equiangularidade Equivalência Eqüidistância 9.7- Generalização Cartográfica - Essência, definição e classificação - Alternativas para a colocação da informação num mapa temático. Generalização Cartográfica é um processo dependente da escala que inclui seleção, simplificação e síntese dos objetos que devem compor um certo mapa. É um processo claramente voltado à visualização ou à comunicação eficiente daquilo que está representado num mapa. Como regra geral, a complexidade de um mapa deve diminuir com a escala do mapa. Com o advento da tecnologia de SIG, generalização cartográfica passou a incorporar também a noção de modelagem, que envolve a derivação de uma base de dados menos complexa para atender a uma certa finalidade. Cartografia e Topografia. Os Elementos Essenciais 91 Generalização pode ser entendida como o processo de universalização do conteúdo de uma base de dados espaciais com uma certa finalidade. Um de seus objetivos deve ser a redução da complexidade, quer seja para fins de visualização, quer seja para armazenar na base de dados apenas aquilo que é necessário. A redução da complexidade deve levar em conta uma certa lógica que não comprometa a exatidão de posicionamento e a exatidão de atributos dos dados. 9.7.1- Classificação da Generalização As Generalizações Cartográficas podem ser Geométricas- consiste na simplificação dos contornos dos objectos tanto lineares ou areolares, conservando estes objectos as tendências particulares dos contornos. Exemplo- áreas florestais, rios e estradas. Outro dado é o caracter Quantitativo- consiste em selecionar os objectos a representar a partir de um determinado tamanho. Exemplo- florestas com um tamanho superior a 10.000 ha; povoados com mais de 10.000 habitantes. Qualitativo- consiste na diminuição das diferença qualitativas entre os objectos a representar apenas quando estes pertencem a uma mesma classe. Exemplo deixar de indicar o aspecto dominante na floresta e passar a usar o termo comum florestas. Os critérios utilizados para a generalização cartográfica são simultaneamente de inclusão e exclusão. Inclusão- quando se enumera os objectos que devem ser obrigatoriamente representados. Exemplo- mapa dos distritos de Sofala. Exclusão- quando se indica todos os objectos que devem ser representados ou omissos no mapa. 92 Erro! Utilize o separador Base para aplicar Heading 1 ao texto que pretende que apareça aqui. Exemplo- objectos que tenham largura inferior a 10m não devem ser representados. 9.8- Alternativas para colocação da informação num mapa temático. O Título do mapa- deve ser razoavelmente grande em letras directas, entre 4 a 5,5 mm de altura. O melhor local para o título é no topo e no centro do mapa. Se não for possível deve ser colocado a direita ou a esquerda da legendo do mapa. Deve indicar o tema e o nome da área. - Se o mapa for beseado numa interpretação de fotografia aérea isso deve ser indicado. Se não foi levado a cabo nenhum controlo fotogramétrico é importante acrescentar a palavra aproximada a escala. A Escala- A escala do mapa deve ser obrigatoriamente indicada no mapa Exemplo 1:50000, se não for baseada em escala os mapas cartográficos aconselha-se a apresentar a palavra aproximado, também é necessário representar a escala gráfica mas não deve ser bastante comprida e nunca superior a 10 cm. A indicação da escala numérica e gráfica devem estar juntos. É conveniente ter a escala junto do título do mapa . As duas maneiras de indicar na escala gráfica. 1ª linha comprida dividida que permite a medição nela com ajuda do compasso ou outros recomendados para mapas cartográficos. 2ª linha curta desenhada em mapas de pequena escala que dá apenas uma idéia geral das distâncias envolvidas e serve para ter uma idéia ou visão de distâncias envolvidas. Cartografia e Topografia. Os Elementos Essenciais 93 9.8.1- Indicação do Norte A direcção do Norte verdadeiro deve ser indicada e se necessário a direcção do Norte Magnético em relaçãoao Norte verdadeiro. A indicação do Norte deve ser suficientemente grande para ser facilmente localizada no mapa contudo não deve ser proeminente. Normalmente basta uma linha de 5 cm no mapa. A melhor posição para esta informação é por baixo da legenda se ela estiver do lado do mapa. Se a legenda estiver na margem inferior então o ponto do Norte deve ser colocado do lado direito da margem inferior. Não é absolutamente necessário indicar a seta Norte quando a área de estudo está orientada com o Norte no topo do mapa o que deverá ser dado por coordenadas na margem do mapa. Margens e coordenadas: As coordenadas geográficas, (latitude e longitude) devem ser indicadas com espaços convenientes a volta da margem do mapa. Os números devem ser suficientemente pequenos nítidos com 1,5 mm de altura. Os paralelos e meridianos não são necessariamente indicados em todo o mapa, mas apenas numa linha pequena de aproximadamente 0,5 cm perto da borda do mapa. Diagrama de localização- é aconselhável que seja feito um pequeno diagrama de localização. O diagrama dá a posição da área que o mapa cobre em relação ao país ou região. Deve ser simples, apresentar a forma geral da região ou país e normalmente deve colocado no lado direito. 9.8.2- História da Carta. Os mapas pequenos e simples é suficiente que do lado direito ou no fundo do mapa seja mencionado os seguintes elementos: a) A instituição responsável pela elaboração do mapa. b) O autor do mapa. 94 Erro! Utilize o separador Base para aplicar Heading 1 ao texto que pretende que apareça aqui. c) A data do levantamento topográfico. UCM, S.M, Janeiro de 2009. Algumas informações adicionais acerca da metodologia podem ser acrescentados se for para o correcto uso do mapa. 9.8.3- Índice da Folha O índice é necessário caso o levantamento for coberto por um número de folhas relativamente grande. Deve ser colocado no lado direito da parte superior do mapa. 9.8.4- Legenda do Mapa A legenda é essencial em qualquer mapa sem esta a carta não teria significado. A legenda deve ser clara com todos os símbolos e suficientemente grande para facilitar a sua interpretação. Normalmente coloca-se em coluna vertical no lado direito do mapa ou na parte inferior e com os símbolos que indicam a sua explicação. Isto é a legenda deve conter uma explicação de cada símbolo e as abreviaturas usadas no mapa. 9.9- Influência da Forma Espessura e Orientação das Letras na Legibilidade do Mapa Distinguem-se vários grupos de famílias de letras distintas sendo os mais usuais os grupos de família Serif e sanserif. O grupo serif é mais trabalhado e o sanserif é o mais simples possível. No contexto da influência da forma e espessura e orientação das letras toma-se em consideração as seguintes observações: Cartografia e Topografia. Os Elementos Essenciais 95 1ª Não existe uniformidade de opiniões quanto á diferença de legibilidade dos textos de letras serif ou letras sanserif, mas um texto espaçado de serif parece ser mais fácil de ler. 2ª Letras do grupo sanserfg podem facilmente interferir com os símbolos mapas em particular as letras como D, C, V, I, Y, X, O. 3ª Quando forem aplicadas as letras serif estas devem ser cheias para que possam resistir a reprodução do mapa. 4ª Os números clássicos distinguem-se melhor que os números modernos. 5ª Não aplicar mais do que duas famílias de letras salvo em casos extremamente excepcionais o ideal é recorrer apenas a um grupo de letras por exemplo “Univers”, “Helvetica”, “Arial” 6ª As letras maiúsculas 25% do espaço em relação as letras minúsculas. 7ª Não se deve escolher uma família de letras na qual certos números podem confundir-se uns com os outros . Exemplo: c e e, i e j, i e I, d e a, u e v, h e b ou 3, 5 e 8 ou 1 e 7. 8ª A parte de dentro das letras em branco não deve ser demasiado pequeno porque o e pode ser lidocomo c e criar confusão, c e e. 9ª As letras grossas não são mais legíveis do que as letras de espessura regular. 10ª O texto itálico é menos legível do que um texto na vertical. 9.9.1- Influência do Tamanho das Letras na Legibilidade dos Mapas. O tamanho de um tipo de letras exprime-se em tipografia em pontos (pt), um ponto é aproximadamente igual a 1 pt e 0,35 mm a 12 pts- chama-se “Pica”, uma máquina de escrever vaia entre 8 e 13 pontos. Uma letra maiúscula com 12 pt, tem tamanho de 4,25 mm. 96 Erro! Utilize o separador Base para aplicar Heading 1 ao texto que pretende que apareça aqui. 9.10- Descrição de Uma paisagem a Partir de Um Mapa Um dos objectivos principais da Geografia é o estudo da inter- relação entre o homem e o ambiente. Quando se descreve uma paisagem a partir de um mapa é importante que não se trate apenas de enumerar os elementos físico-naturais e sócio-económicos existentes mas também tentar explicar as prováveis ligações entre os elementos acima mencionados. O mapa é um documento importante ou valioso contendo um grande número de informações sobre a paisagem. O sucesso na identificação e análise desta informação dependerá das capacidades e habilidades na interpretação e leitura dos mapas. Quanto mais se estiver exercitando no uso de mapas, tanto em condições de gabinete como nas do campo tanto maior será a proficiência do investigador na interpretação do mapa. Nas aulas de Geografia nota-se normalmente a ausência de conhecimentos tanto de professores como de alunos quanto a forma de relatar as informações obtidas nos mapas. O relato sobre a descrição de uma paisagem deve ser feita por escrito com uma descrição acompanhada de esquema e diagramas. Para a eficácia desta tarefa é indispensável tomar-se em consideração as seguintes recomendações: 1ª Adotar uma abordagem lógica isto é seguir uma certa seqüência na descrição de uma paisagem a partir do mapa. Um procedimento aconselhável consiste na descrição do relevo e da drenagem pois estes elementos influenciam grandemente a localização dos povoados e outras atividades humanas. 2ª Deve-se cultivar o sentido de formulação de passos curtos claros e concisos, sublinhar os aspectos mais relevantes, mostrar que realmente compreendeu os fenômenos representados recorrendo a utilização de termos geográficos indicados. Cartografia e Topografia. Os Elementos Essenciais 97 9.10.1- Ficha de Orientação para leitura e interpretação de Um Mapa Topográfico. Aspectos Gerais: 1º Deve-se fixar a escala e direcção Norte mentalmente de modo a ficar-se com uma idéia das distâncias e das áreas. 2º Deve se tentar reconhecer as feições das paisagens tais como: a) A distribuição dos terrenos elevados e baixos. b) A ocorrência de declives consideráveis. c) A direcção de declives ou da drenagem. d) A variação no uso da terra. e) As irregularidade na distribuição dos aglomerados populacionais. f) Os alinhamentos das vias de acesso e de comunicação. Na descrição propriamente dita, deve-se incluir os seguintes elementos: As formas do relevo mais evidentes a partir da análise das curvas de nível. Distinguir as seguintes características do relevo. A altitude ou elevação média do terreno. As tendências do alinhamento das formas do relevo . As depressões e escarpas A natureza da linha de costa caso esta exista. 9.10.2- Em relação a drenagem. A drenagem da rede hidrográfica. Drh= L/A. A direcção dos rios principais. As características dos rios e dos seus afluentes. 98 Erro! Utilize o separador Base para aplicar Heading 1 ao texto que pretende que apareça aqui. 9.10.3- Vegetação Tipos e distribuição da vegetação natural As florestas reservas de caça e dos parques nacionais. Evidências de deflorestação ou florestamento. A variação do uso da terra 9.10.4- Cultivo e pastorícia. Tipo da agricultura empresarial ou especializada,familiar ou de plantação As evidências das plantas cultivadas. Distribuição das áreas de cultivo. Evidência de planos de ordenamento do território para agricultura. Evidências de irrigação. Distribuição das pastagens e evidências do seu uso. 9.10.5- Povoamentos A distribuição e densidade dos povoados. Os tipos de povoamento urbano e suburbano – construção permanente ou precária. Os tipos de povoamentos – povoamento concentrado ou disperse. Funções dos povoados.- Beira- Portuária ou de prestação de serviços -Industrial -Administrativa -Residencial Deverá verificar a situação do povoado – Os factores que estão por de trás da escolha do local para o povoado. 9.10.6- Comunicações O tipo e a sua classificação. A densidade e alinhamento. Cartografia e Topografia. Os Elementos Essenciais 99 O alinhamento Devemos notar que os aspectos aqui constantes, devem ser tomados apenas como orientadores de um estudo dos mapas, o que deve servir de base de um estudo de um mapa são os objectivos que o estudo pretende alcançar. No estudo coloca-se o mais relevante em função dos objectivos que se pretende alcançar com este. 9.11- Procedimentos 1º- Para a descrição de uma paisagem considerar cada folha do mapa dividida em 9 partes. 2º- Proceder o estudo do relevo representado por curvas de nível e plano cotado: Para tal transcrever no papel vegetal todas as curvas de nível e o plano cotado. 3º- Indicar as linhas divisórias de águas e talvegues. 4º- Calcular a energia potencial do relevo recorrendo a seguinte fórmula: EPr= h/√F h- Diferença das curvas de nível, máxima e mínima para cada função do mapa. F- Superfície da fração. 5º- Realizar um trabalho sobre a rede hidrográfica. a) Calcular o cumprimento total dos cursos de água ( rios principais e afluentes) b) Calcular a superfície dos pântanos e áreas de inundação temporária. c) Calcular a densidade dos rios a partir da seguinte fórmula. Dr= ∑nº rios/S 100 Erro! Utilize o separador Base para aplicar Heading 1 ao texto que pretende que apareça aqui. S- Superfície da fração d) Calcular a densidade da drenagem. Dd= ∑l/S l- Comprimento 6º- Vias de comunicação: a) calcular o comprimento total das ferrovias em cada área ou fração, determinar a densidade da rede. Dr= ∑l/S l- Comprimento da rede 7º- Povoamento. Calcular a população total do território, para as áreas rurais considerar que a família moçambicana ocupa no mínimo 2 palhotas. Em função da área em estudo e recorrendo aos resultados do último censo populacional determinar a população existente nessa área pela fórmula: P= nº de famílias X agregado familiar. Calcular a densidade populacional em cada área: Dp= h/S h- habitantes. 8º- Vegetação: Calcular a área ocupada por cada tipo de vegetação. - se existem áreas ou terras cultivadas, determinar a sua superfície. Cartografia e Topografia. Os Elementos Essenciais 101 Sumário Como se pode ver as projecções cartográficas constituem no sentido mais geral, uma transformação que faz corresponder , bionivocamente, a cada ponto P numa superfície de referência um ponto P′ no plano. Assim consegue-se representar vastas extensões de Terra com recurso a projecções cartográficas de diferentes formas e variantes. A leitura e interpretação dos mapas envolve o conhecimento dos principais elementos que constituem a base da sua construção, por esse motivo abordamos este aspecto para colocar o estudante ao alcance destes instrumentos de vital importância no seu trabalho. Exercícios 1- Defina as projecções cartográficas 2- Qual é a diferença que encontras entre as projecções Cónicas e cilindricas? Diga como deve ser colocada a escala nos mapas. Cartografia e Topografia. Os Elementos Essenciais 103 Unidade X Essência duma Carta Topográfica, Suas Propriedades e Áreas de Aplicação Introdução A presente Unidade pretende mostrar ao estudante deste nível o conjunto de trabalhos, as pessoas envolvidas no processo de elaboração das cartas topográficas. Do mesmo modo pretende mostrar a área de aplicação das diferentes cartas topográficas conforme as áreas a que se destinam. Por fim abordamos as principais propriedades dos mapas. Ao completar esta unidade / lição, você será capaz de: Objectivos Explicar a essência das cartas topográficas. Identificar o volume do trabalho que envolve a elaboração das cartas topográficas. Determinar a importância das cartas na prática social. Identificar as propriedades dos mapas. 10- O essencial de uma Carta A elaboração de uma carta topográfica passa pelo recurso de mais variados trabalhos efectuados por especialistas; astronomia, que 104 Erro! Utilize o separador Base para aplicar Heading 1 ao texto que pretende que apareça aqui. determina as coordenadas geográficas8 dos pontos terrestres, o geodésico; que estabelece a correlação entre os pontos da superfície terrestre e os da uma superfície de referência (em geral um elipsoide)9, o enginheiro-geográfico ou enginheiro- cartográfico, que escolheu e construiu o canevás de projecção; os topógrafos e especialistas na matéria, que enquadraram, no interior das redes de 4ª ordem e da planimetria; e, finalmente, os cartógrafos que prepararam a minuta da carta e desenharam as pranchas a serem transformadas em clichés metálicos para a impressão. Com o advento da fotografia aérea aplicada a cartografia a elaboração de cartas topográficas se tornou mais facilitada aos envolvidos nas operações deste género. Assim, para o levantamento e construção do original cartográfico é necessário a actuação combinada do fotógrafo e do piloto aviador com o topógrafo e o cartógrafo. O trabalho do topógrafo será apresentado ao cartógrafo sob a forma de minuta, ou melhor, sob forma de croque em escala grande, onde todos os pontos úteis estarão determinados, mas no qual o relevo e a planimetria serão pouco expressivos. O cartógrafo deverá, então, transformar essas minutas em cartas. Para tal, deve: a) passar de uma escala grande para uma escala pequena; b) saber generalizar; c) escolher os sinais símbolos, cores e letreiros; 8Para determinar a posição de um corpo sobre a superfície terrestre, é necessário conhecer três elementos: longitude, latitude e altitude. - Longitude de um corpo é o ângulo, ou distância em arco, compreendido entre o plano do meridiano desse lugar e o plano do meridiano de origem (Greenwich). - Latitude de um lugar é o ângulo ou a distância em arco, compreendido entre a vertical desse lugar e o plano de equador. Os planos nos quais se situam as longitudes e as latitudes, ao cortarem A superfície terrestre, traçam linhas de intercepção imaginárias, os meridianos, que são elipses cruzando os pólos (e não círculos, por causa do achatamento da terra) e os paralelos, são círculos, entre os quais o equador é o maior . -Altitude de um lugar é a sua posição vertical acima ou abaixo de uma superfície de referencia o nível médio do mar. 9que escolheu os determinados pontoe de 1ª, 2ª, 3ª e 4ª ordens de uma cadeia, para estabelecer as redes de triangulação fundamentais. Cartografia e Topografia. Os Elementos Essenciais 105 d) retalhar a região levantada segundo o plano conjunto das folhas que constituirão a carta e preparar cada uma das folhas. 10.1- O Significado das Cartas e Plantas Topográficas para a Prática Social. A importância de cartas topográficas, consiste em possibilitar o estudo detalhado dos território, uma vez que cada país tem uma cobertura nacional em cartas topográficas. Em quase todos osramos de economia é indispensável a utilização de cartas topográficas, devido à sua precisão com que se refere aos recursos, em termos de localização e área de difusão, bem como em relação aos objectos e fenómenos no terreno. As cartas topográficas facilitam o parcelamento de terreno10, a projecção de estradas, a aquisição de conhecimentos sobre dos aspectos hidrográficos. Na medicina, são importantes para a planificação da rede sanitária e na educação para a planificação da rede escolar. Para a geografia oferecem informações detalhadas sobre: rochas, rios, povoações, recursos naturais, etc. Podem ser utilizados ainda para a solução de tarefas militares, elaboração de perfis, projecção de canais de drenagem e de irrigação, selecção de locais de edificação de barragens, pontes, etc. As cartas topográficas trazem poucas deformações do terreno e tem a mesma escala em toda a sua extensão, daí constituírem segredo do estado. 10Tomando em consideração a existência ou não de riscos de erosão 106 Erro! Utilize o separador Base para aplicar Heading 1 ao texto que pretende que apareça aqui. 10.2- Propriedades Dos Mapas Os mapas reúnem as seguintes propriedades: 1.Equiângulariedade-Caracterizam-se por inexistência de deformações ângulares, daí que preservam as suas configurações. Significa que o mapa assegura que todos os ângulos que se deparam representados no mapa sejam iguais aos da terra. Esta propriedade é extensiva em todo o mapa, assim se explica que os mapas desta natureza sejam empregues na navegação aérea e marítima devido a sua elevada precisão11.; 2. Equivalência-As áreas no mapa, conservam a mesma identidade em relação às medidas das áreas reais. As áreas das figuras e as da superfície da terra, são representadas na mesma grandeza no mapa, o que mantêm é a medida e não a forma, pois uma área quadrática pode aparecer no mapa com o formato de um rectângulo. Esta propriedade tem maior relevância para mapas geográficos, porque permite comparações das medidas das áreas dos objectos geográficos (comparação de grandezas de países, províncias, distritos, comparação de áreas de cultivo, etc.) 3. Equidistância-significa que a medida duma dada distância considerada na escala, corresponde com a do terreno, contudo esta propriedade não é extensiva conquanto as distâncias podem ser mantidas, ao longo dum paralelo ou meridiano. Quanto maior for a escala, tanto maior será a exactidão das três propriedades no mapa. Pode ser que em algumas ocasiões se desfaça a combinação das três propriedades, então esses mapas não servem para a navegação 11Em mapas de escala pequena esta propriedade não se aplica pois leva a ocorrência de deformações assinaláveis. Cartografia e Topografia. Os Elementos Essenciais 107 aérea e marinha, tendo apenas um papel meramente ilustrativo da distribuição espacial dos objectos geográficos. Sumário A elaboração de uma carta topográfica passa pelo recurso de mais variados trabalhos efectuados por especialistas que têm diferentes áreas de formação e cada um com a sua função específica que vai dar num único objectivo que é a carta disponível para ser utilizada por diferentes áreas de saber. Este trabalho pode ser difícil de entender para um usuário de cartas topográficas, pois tem o trabalho final, que levou horas ou anos de levantamento topográfico das regiões que pretende explorar. Exercícios 1- Descreva a importância das cartas e plantas topográficas para a prática social. 2- Das propriedades dos mapas explique a de Equivalência. 3- Como explicas com tuas palavras a propriedade de equidistância? Depois de realizar as tarefas entregue a nº 3 Cartografia e Topografia. Os Elementos Essenciais 109 Unidade XI Cartografia Digital Introdução Com o advento das novas tecnologias de informação, a Cartografia beneficiou de uma revolução das suas formas de captação de informação, graças a liberalização de algumas informações até então apenas ao poder dos militares, que passaram a ser fornecidas para qualquer utilizador comum, o que ajudou a resolver uma infinidade de problemas de índole social. É desta revolução na área da Cartografia que pretendemos abordar na presente Unidade, onde vamos prestar atenção ao sistema de Informação Geográfica, ao Global Position Sistem, e a Fotogrametria, como elementos que vieram revolucionar a área de Cartografia e Topografia, assim terá a oportunidade de estudar os diferentes componentes destes sistemas e a sua principal aplicação na sociedade. Ao completar esta unidade você será capaz de: Objectivos Definir a Fotogrametria. Interpretar o campo de funcionamento do SIG. Caracterizar o SIG, nas suas diferentes components. Descrever os princípios de funcionamento do GPS Explicar os diferentes components do GPS. Identificar as informações que podem ser fornecidas pelo GPS. 110 Erro! Utilize o separador Base para aplicar Heading 1 ao texto que pretende que apareça aqui. A Fotogrametria e a Detecção Remota. A Fotogrametria, é a disciplina que se ocupa da medição, análise e interpretação de “fotogramas” com vista a classificação e determinação da posição e dimenções “reais” dos objectos neles representados. A aplicação de imagens fotográficas á elaboração de cartas topográficas foi defendida pelo geodesista Arago, da Academia de Ciencias Francesas, em 1840, um ano após a descoberta do processo fotográfico por Lois Daguerre. Os primeiros meios empregues nesta técnica foram os balões para mais tarde recorrer-se oas aviões e outras tecnologías como satélites. O termo Detecção Remota foi introducido na década 60 pelos geógrafos do US Office of Naval Research, como designação dos métodos para recolha da Informação geográfica, isto é da informação referente a fenómenos distribuídos esopacialmente pela superficie da Terra, por medição e interpretação de imagens (fotográficas e numéricas), obtidas a partir de energia electromagnética (EM), por ela emitida e reflectada. A fotogrametria é actualmente considerada uma área específica da detecção Remota. A Teledeteção, é a técnica que permite obter informação sobre um objecto, superficie ou fenómeno a través da análise dos dados adquiridos por um instrumento que não está em contacto com ele. 11.1- Sistemas de Informação Geográfica Os Sistemas de Informação Geográfica, (SIG ou GIS – Geographic Information System, do acrónimo inglês), são sistemas organizados de hardwere, software, dados geográficos e personalizados, desenhados para capturar, armazenar, manipular, analizar e desplegar em todas as suas formas a informação geográficamente referenciada com o fim de desenvolver problemas Cartografia e Topografia. Os Elementos Essenciais 111 complexos da planificação e gestão. Também pode definir-se como um modelo de uma parte da realidade referente a um sistema de coordenadas terrestres e construido para atisfacer umas necesidades concretas de informação. Os dados em SIG devem estar georeferenciadas, isto é, localizados na superfície terrestre e representados numa projecção cartográfica. O requisito de armazenar a geometria dos objectos geográficos e de seus atributos representa uma dualidade básica para SIGs. Para cada objecto geográfico, SIG necessita armazenar seus atributos e as várias representações gráficas associadas. Devido a sua ampla gama de aplicações, que se inclui temas como: agricultura, floresta, cartografia, cadastro urbano, e redes de concessionárias (água, energia, e telefonia), há pelo menos três grandes maneiras de utilizar o um SIG: Como ferramenta para produção de mapas; Como suporte para análise espacial defenômenos; Como um banco de dados geográficos, com funções de armazenamento e recuperação de informação espacial. Para interpretar a importância a as áreas de aplicação do SIG, podemos apresentar algumas definições deste sistema: Um conjunto manual ou computacional de procedimentos utilizados para armazenar e manipular dados georeferenciados. (Arnoff, 1989) Conjunto poderoso de ferramentas para colectar, armazenar, recuperar transformar e visualizar dados sobre o mundo real. (Burrough, 1986); Um sistema de suporte á decisão que integra dados referenciados espacialmente num ambiente de respostas a problemas. (Cowen, 1986); Um banco de dados indexados espacialmente, sobre o qual opera um conjunto de procedimentos para responder a consultas sobre entidades espaciais (Smith et al 1987). 112 Erro! Utilize o separador Base para aplicar Heading 1 ao texto que pretende que apareça aqui. Estas definições de SIG reflectem, cada uma á sua maneira a multiplicidade de usos e visões possíveis desta tecnologia e apontam para uma perspectiva interdiscilinar de sua utilização. A partir destes conceitos, é possível indicar as principais características de SIG. 11.2- Características do SIG Inserir e integrar, numa única base de dados, informações espaciais, provenientes de dados geográficos, dados censitários e cadastro urbano e rural, imagens de satélite, redes e modelos numéricos de terreno: Oferecer mecanismos para combinar as várias informações, através de algoritmos de manipulação e análise, bem como para consultar, recuperar, visualizar e plotar o conteúdo da base de dados georeferenciados. Atualmente existem várias gerações de tecnologias de SIG, que de uma ou de outra maneira tem auxiliado os utilizadores desta tecnologia a obter informações para diferentes fins de utilização. Sistema de informação geográfica. Um exemplo bem conhecido de um protoSIG é o trabalho desenvolvido pelo Dr. John Snow em 1854 para situar a fonte Cartografia e Topografia. Os Elementos Essenciais 113 causadora de um surto de cólera na zona do Soho em Londres, cartografando os casos detectados. Esse protoSIG permitiu a Snow localizar com precisão um poço de água contaminado como fonte causadora do surto. Esta informação, entretanto, é controversa, visto que John Snow já tinha descoberto o poço antes da aplicação do mapa. GvSIG - Sistema de informação geográfica. 11.3- Modelos de funcionamento do SIG Existem vários modelos de dados aplicáveis em SIG. Por exemplo, o SIG pode funcionar como uma base de dados com informação geográfica (dados alfanuméricos) que se encontra associada por um identificador comum aos objectos gráficos de um mapa digital. Desta forma, assinalando um objecto pode-se saber o valor dos seus atributos, e inversamente, seleccionando um registro da base de dados é possível saber a sua localização e apontá-la num mapa. O Sistema de Informação Geográfica separa a informação em diferentes camadas temáticas e armazena-as independentemente, permitindo trabalhar com elas de modo rápido e simples, permitindo ao operador ou utilizador a possibilidade de relacionar a informação existente através da posição e topografia dos objectos, com o fim de gerar nova informação. Os modelos mais comuns em SIG são o modelo raster ou matricial e o modelo vectorial. O modelo de SIG matricial centra-se nas propriedades do espaço, compartimentando-o em células regulares 114 Erro! Utilize o separador Base para aplicar Heading 1 ao texto que pretende que apareça aqui. (habitualmente quadradas, mas podendo ser rectangulares, triangulares ou hexagonais). Cada célula representa um único valor. Quanto maior for a dimensão de cada célula (resolução) menor é a precisão ou detalhe na representação do espaço geográfico. No caso do modelo de SIG vectorial, o foco das representações centra-se na precisão da localização dos elementos no espaço. Para modelar digitalmente as entidades do mundo real utilizam-se essencialmente três formas espaciais: o ponto a linha e o polígono. GRASS - Sistema de informação geográfica. 11.4- Padronização do Sistema Na tentativa de chegar a uma padronização dos citados tipos de dados, existe o Open Geospatial Consortion, O objetivo é forçar os desenvolvedores de software de SIG e Geoprocessamento adotarem padrões. Atualmente, possui algumas especificações: WMS - Web Map Service WFS- Web Feature Service WCS - Web Coverage Service CS-W- Catalog Service Web SFS - Simple Features - SQL Cartografia e Topografia. Os Elementos Essenciais 115 GML - Geography Markup Language A partir de 2005, com a disponibilização gratuita do visualizador Google Earth, o formato KMZ se popularizou, tornando-se um padrão de facto. Vários SIG, em 2006, já apresentam possibilidades de exportação e importação de arquivos KMZ, como o NASA World Wind.. 11.5- Utilização Prática mais Frequente do SIG Os SIG permitem compatibilizar a informação proveniente de diversas fontes, como informação de sensores espaciais (detecção remota / Sensoriamento remoto), informação recolhida com GPS ou obtida com os métodos tradicionais da Topografia. Entre as questões em que um SIG pode ter um papel importante encontram-se: 1. Localização: Inquirir características de um lugar concreto 2. Condição: Cumprimento ou não de condições impostas aos objectos. 3. Tendência: Comparação entre situações temporais ou espaciais distintas de alguma característica. 4. Rotas: Cálculo de caminhos óptimos entre dois ou mais pontos. 5. Modelos: Geração de modelos explicativos a partir do comportamento observado de fenómenos espaciais. 6. Material jornalístico. O Jornalismo Online pode usar sistemas SIG para aprofundar coberturas jornalísticas onde a especialização é importante. Os campos de aplicação dos Sistemas de Informação Geográfica, por serem muito versáteis, são muito vastos, podendo-se utilizar na maioria das actividades com uma componente espacial, da cartografia a estudos de impacto ambiental ou de prospecção de recursos ao marketing, constituindo o que poderá designar de Sistemas Espaciais de Apoio à Decisão. A profunda revolução que 116 Erro! Utilize o separador Base para aplicar Heading 1 ao texto que pretende que apareça aqui. provocaram as novas tecnologias afectou decisivamente a evolução da análise espacial. 11.5- Sistema de Posicionamento Global GPS O Sistema de Posicionamento Global, popularmente conhecido por GPS (do acrónimo do inglês Global Positioning System), é um sistema de posicionamento por satélite americano, por vezes incorrectamente designado de sistema de navegação, utilizado para determinação da posição de um receptor na superfície da Terra ou em órbita. Existem actualmente dois sistemas efectivos de posicionamento por satélite; o GPS americano e o Glonass russo; também existem mais dois sistemas em implantação; o Galileo europeu e o Compass chinês. Imagem de um satélite espacial da NAVSTAR Cartografia e Topografia. Os Elementos Essenciais 117 Antena de telhado para GPS O sistema GPS foi criado e é controlado pelo Departamento de Defesa dos Estados Unidos da América, DoD, para uso exclusivo militar. Actualmente é aberto para uso civil gratuito, requerendo apenas um receptor capaz de captar o sinal emitido pelos satélites. O DoD fornece dois tipos de serviços GPS: Standard e Precision. O sistema está dividido em três partes: espacial, de controlo e utilizador. O segmento espacial é composto pela constelação de satélites. O segmento de controlo é formado pelas estações terrestres dispersas pelo mundo ao longo da Zona Equatorial, responsáveis pela monitorização das órbitas dos satélites, sincronização dos relógios atómicos de bordo dos satélites e actualizaçãodos dados de almanaque que os satélites transmitem. O segmento do utilizador consiste num receptor que capta os sinais emitidos pelos satélites. Um receptor GPS (GPSR) descodifica as transmissões do sinal de código e fase de múltiplos satélites e calcula a sua posição com base nas distâncias a estes. A posição é dada por latitude, longitude e altitude, coordenadas geodésicas referentes ao sistema WGS84 Descrição Técnica Receptores GPS vêm numa variedade de formatos, de dispositivos integrados dentro de carros, telefones, e relógios, a dispositivos 118 Erro! Utilize o separador Base para aplicar Heading 1 ao texto que pretende que apareça aqui. dedicados somente ao GPS como estes das marcas Trimble, Garmin e Leica. O sistema foi declarado totalmente operacional apenas em 1995. Seu desenvolvimento custou 10 bilhões de dólares. Consiste numa “constelação” de 28 satélites sendo 4 sobressalentes em 6 planos orbitais. Os satélites GPS, construídos pela empresa Rockwell, foram lançados entre Fevereiro de 1978 (Bloco I), e 6 de Novembro de 2004 (o 29º). Cada um circunda a Terra duas vezes por dia a uma altitude de 20200 quilómetros (12600 milhas) e a uma velocidade de 11265 quilómetros por hora (7000 milhas por hora). Os satélites têm a bordo relógios atómicos e constantemente difundem o tempo preciso de acordo com o seu próprio relógio, junto com informação adicional como os elementos orbitais de movimento, tal como determinado por um conjunto de estações de observação terrestres. Velocidade Orbital da Terra é 29,8 Km/s. (Satélites GPS é de aproximadamente 60 Km/s). 11.6- Medição com um GPS O receptor não necessita de ter um relógio de tão grande precisão, mas sim de um suficientemente estável. O receptor capta os sinais de quatro satélites para determinar as suas próprias coordenadas, e ainda o tempo. Então, o receptor calcula a distância a cada um dos quatro satélites pelo intervalo de tempo entre o instante local e o instante em que os sinais foram enviados (esta distância é chamada pseudodistância). Descodificando as localizações dos satélites a Cartografia e Topografia. Os Elementos Essenciais 119 partir dos sinais de microondas (tipo de onda electromagnética) e de uma base de dados interna, e sabendo a velocidade de propagação do sinal, o receptor, pode situar-se na intersecção de quatro calótes, uma para cada satélite. Até meados de 2000 o departamento de defesa dos EUA impunha a chamada "disponibilidade selectiva", que consistia em um erro induzido ao sinal impossibilitando que aparelhos de uso civil operassem com precisão inferior a 90 metros. Porém, o presidente Bill Clinton foi pressionado a assinar uma lei determinando o fim dessa interferência no sinal do sistema, desse modo entende-se que não há garantias que em tempo de guerra o serviço continue a disposição. Aplicações Coordenadas com um GPS com Bússola e Altímetro integrado Além de sua aplicação óbvia na aviação geral e comercial e na navegação marítima, qualquer pessoa que queira saber a sua posição, encontrar o seu caminho para determinado local (ou de volta ao ponto de partida), conhecer a velocidade e direcção do seu deslocamento pode-se beneficiar com o sistema. Actualmente o sistema está sendo muito difundido em automóveis com sistema de navegação de mapas, que possibilita uma visão geral da área que você está percorrendo. 120 Erro! Utilize o separador Base para aplicar Heading 1 ao texto que pretende que apareça aqui. A comunidade científica utiliza-o pelo seu relógio altamente preciso. Durante experiências científicas de recolha de dados, pode- se registar com precisão de micro-segundos (0,000001 segundo) quando a amostra foi obtida. Naturalmente a localização do ponto onde a amostra foi recolhida também pode ser importante. Agrimensores diminuem custos e obtêm levantamentos precisos mais rapidamente com o GPS. Unidades específicas têm custo aproximado de 3.000 dólares e precisão de 1 metro, mas existem receptores mais caros com precisão de 1 centímetro. A recolha de dados por estes receptores é mais lenta. Exemplo de um receptor GPS com mapas, instalado em um carro. Guardas florestais, trabalhos de prospecção e exploração de recursos naturais, geólogos, arqueólogos, bombeiros, são enormemente beneficiados pela tecnologia do sistema. O GPS tem- se tornado cada vez mais popular entre ciclistas, balonistas, pescadores, ecoturistas, geocachers, vôo livre ou por leigos que queiram apenas orientação durante as suas viagens. Com a popularização do GPS, um novo conceito surgiu na agricultura: a agricultura de precisão. Uma máquina agrícola dotada de receptor GPS armazena dados relativos à produtividade em um cartão magnético que, tratados por programa específico, produz um mapa de produtividade da lavoura. As informações permitem também optimizar a aplicação de correctivos e fertilizantes. Cartografia e Topografia. Os Elementos Essenciais 121 11.7- Tipos de Receptores Existem diferentes receptores GPS, desde diversas marcas que comercializam soluções “tudo-em-um”, até os externos que são ligados por cabo ou ainda por bluetooth. Geralmente categorizados em termos de demandas de uso em Geodésicos, Topográficos e de Navegação. A diferenciação entre essas categorias, que a princípio pode parecer meramente de preço de aquisição é principalmente devido à precisão alcançada, ou seja a razão da igualdade entre o dado real do posicionamento, e o oferecido pelo equipamento. Sendo os mais acurados, com valores na casa dos milímetros, os receptores Geodésicos são capazes de captar as duas frequências emitidas pelos satélites (L1 e L2), possibilitando assim a eliminação dos efeitos da refracção ionosférica. Os topográficos, que tem características de trabalho semelhantes à categoria anterior, porém somente captam a portadora L1, também possuem elevada precisão, geralmente na casa dos centímetros. Ambas as categorias tem aplicações técnicas, e características próprias como o pós- processamento, o que significa que geralmente não informam o posicionamento instantaneamente (excepto os modelos RTK). No caso da categoria de maior uso, a de navegação, embora possua menor precisão de posicionamento, tem inúmeras vantagens como o baixo preço de aquisição e inúmeras aplicações, onde vê-se uma infinidade de modelos, tanto aqueles que integram diversos equipamentos como computadores de mão, celulares, relógios, etc., como aqueles dedicados exclusivamente ao posicionamento GPS, onde também encontramos aplicações para uso do dado de posicionamento em outros equipamentos como notebooks, rastreadores de veículos, etc. Actualmente com a convergência de dispositivos, existem muita variedade de Pocket PCs com GPS interno. Estes têm a vantagem de se poder escolher o software que se pretende utilizar com eles. 122 Erro! Utilize o separador Base para aplicar Heading 1 ao texto que pretende que apareça aqui. O que ter em conta ao escolher um receptor? Número de canais que o receptor utiliza. Mapas disponíveis (caso se aplique). Luminosidade do(a) ecrã/tela (caso se aplique). Autonomia. Robustez. Tempo de duração das baterias(caso se aplique). Porque o que conta acima de tudo é a recepção de sinal, conta muito o número de canais que o GPS usa para adquirir o sinal. Actualmente existem receptores com chip SIRF III que usam 20 canais. 11.8- Segmento de Controle em GPS Todos os 24 satélites são controlados pelo Segmento de Controle em Terra. Este controle é feito por uma estação de controle Master localizado no Colorado, nos Estados Unidos. Ele é responsável por monitorar o rastro dos satélites com o auxílio de 5 estações de monitoramento espalhados pela Terra, processando todos os dados e entãoenviando a correcção e sinais de controle para os satélites. O segmento de controle monitora a performance total do sistema, corrige posições do satélite e reprograma o sistema com o padrão necessário. As estações de monitoramento estão localizados em : - (1) Ilha de Ascención no Atlântico Sul, - (2) Diego Garcia no Oceano Índico, - (3) Kwajalien no Oceano Pacífico, - (4) Cabo Kennedy na Flórida, - (5) e Hawaii. - (6) Estação Master - Colorado. Cartografia e Topografia. Os Elementos Essenciais 123 11.9- As Informações que o GPS pode fornecer De notar que num aparelho de GPS, dependendo da sua aplicação podemos obter uma gama de informações úteis para a nossa orientação ou para outros fins julgados convenientes. Algumas das informações constam de: A posição dum objecto ou elemento isto é fornece informações sobre a latitude e longitude do lugar onde nos encontramos, bem como a altitude do mesmo lugar, de modo a entendermos onde nos encontramos posicionados. O rumo para um determinado ponto previamente determinado por meio de coordenadas geográfica ou rectangulares, esta função nos permite que estando num determinado ponto, pretendendo nos deslocar a um outro ponto, inserimos no aparelho as coordenadas desse lugar e a distância, á medida que nos deslocamos para o ponto, o aparelho nos vai fornecendo os descontos da distância e o rumo que seguimos para o ponto, assim como nos fornece o ângulo de afastamento ou de aproximação ao objecto em questão. A rota seguida no processo do nosso deslocamento: uma vez activada a função respectiva podemos obter a rota que seguimos no processo de uma viagem de um ponto para outro, em certos aparelhos esta função pode ser apresentada num mapa determinado e com indicação do posicionamento actual do aparelho ou do operador. Para além destas funções o GPS, pode ajudar a calcular os diversos ângulos que são calculados com recurso ao Teodolito, isto é os ângulos horizontais e verticais, dependendo das aplicações que o aparelho pode suportar. Sumário Os Sistemas de Informação Geográfica, (SIG ou GIS – Geographic Information System, do acrónimo inglês), são sistemas organizados de hardwere, software, dados geográficos e personalizados, desenhados para capturar, armazenar, manipular, 124 Erro! Utilize o separador Base para aplicar Heading 1 ao texto que pretende que apareça aqui. analizar e desplegar em todas as suas formas a informação geográficamente referenciada com o fim de desenvolver problemas complexos da planificação e gestão. Estes sistemas em conjunto com os sistemas de GPS, constituem a nova tecnología aplicada a Cartografia, que nos últimos anos tem dado um grande contributo para a resolução de diferentes problemas que se apresentam no campo social e não só, como também em outras esferas como a mailitar e geográfica. Exercícios 1- Defina a Fotogrametria que estudaste. 2- Faça um breve comentário sobre o funcionamento do GIS. 3- Em quantas componentes este sistema é constituído? 4- Quais são as componentes do GPS? 5- Quais são as informações que o GPS pode fornecer? Faça as tarefas e entregue os pontos 4 e 5