Curso Sobre Noções Básicas de Georreferenciamento – Módulo I Rio Real, 07 de Julho de 2011 Edicarlos Fonseca – Coord. ATER Programa Agroecologia / CEALNOR.

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1 Curso Sobre Noções Básicas de Georreferenciamento – Módulo I Rio Real, 07 de Julho de 2011 Edicarlos Fonseca – Coord. ATER Programa Agroecologia / CEALNOR

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3 Objetivo do Curso Mesmo com toda a eficiência do Sistema de Posicionamento Global (GPS), muitos usuários encontram sérias dificuldades para utilizar de forma correta os aparelhos, pois os manuais nem sempre explicam de maneira clara como é o seu funcionamento na prática. Este treinamento têm por objetivo orientar técnicos e técnicas a utilizarem esta ferramenta com segurança e precisão das informações contidas no aparelho e programas de recepção e/ou coleta de dados.

4 Sistema de Posicionamento Global O sistema de posicionamento global, popularmente conhecido por GPS (acrónimo do original inglês Global Positioning System, ou do português "geo-posicionamento por satélite") é um sistema de navegação por satélite que fornece a um aparelho receptor móvel a posição do mesmo, assim como informação horária, sob todas quaisquer condições atmosféricas, a qualquer momento e em qualquer lugar na Terra, desde que o receptor se encontre no campo de visão de quatro satélites GPS.

5 Sistemas de GPS Encontram-se em funcionamento dois sistemas de navegação por satélite: o GPS americano e o GLONASS russo. Existem também dois outros sistemas em implementação: o Galileo da União Europeia e o Compass chinês. O sistema americano é detido pelo Governo dos Estados Unidos e operado através do Departamento de Defesa. Inicialmente o seu uso era exclusivamente militar, estando atualmente disponível para uso civil gratuito. No entanto, poucas garantias apontam para que em tempo de guerra o uso civil seja mantido, o que resultaria num serio risco para a navegação. O GPS foi criado em 1973 para superar as limitações dos anteriores sistemas de navegação.GLONASSGalileoUnião EuropeiaCompasschinêsEstados UnidosDepartamento de Defesa

6 Informações e Curiosidades 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."constelação"6 de Novembro2004relógios atómicos

7 SATÉLITES

8 Aparelho GPS comum

9 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). Decodificando as localizações dos satélites a 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.calótes

10 Utilidades do GPS Até meados de 2000 o departamento de defesa dos EUA impunha a chamada "disponibilidade seletiva", que consistia em um erro induzido ao sinal impossibilitando que aparelhos de uso civil operassem com precisão inferior a 90 metros. No cenário militar, o GPS é também usado para o direcionamento de diversos tipos de armamentos de precisão, como as bombas JDAM (Joint Direct Attack Munition) e os famosos mísseis Tomahawk. Estas bombas "inteligentes" são guiadas a seus alvos por um sistema inercial em conjunto com um GPS. Este tipo de sistema de guiamento pode ser usado em qualquer condição climática e garante um alto índice de acertos.JDAMTomahawk

11 Utilidades do GPS Atualmente 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. A comunidade científica utiliza-o pelo seu relógio altamente preciso. Durante experiências científicas de recolha de dados, pode-se regist(r)ar 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 precisão de 1 metro, mas existem receptores mais caros com precisão de 1 centímetro, porém a recolha de dados por estes receptores é mais lenta.relógio

12 Geodésia (Noções Básicas) GEODÉSIA Ciência que estuda a forma e a dimensão da Terra e o campo de gravidade e suas variações temporais. SUPERFÍCIE FÍSICA É a superfície onde são realizados todos os levantementos geodésicos. SUPERÍCIE GEOIDAL É a equipotencial que coincide com o nível médio dos mares não perturbados. Corresponde a altitude "zero" definida pelo marégrafo. SUPERFÍCIE ELISPOIDAL É a equipotencial limitante do Elipsóide adotado. As observações geodésicas são reduzidas a esta superfície.

13 Geodésia (Noções Básicas) VERTICAL DE UM PONTO (V) É a linha de força do campo de gravidade da Terra que passa pelo ponto. NORMAL DE UM PONTO (N) É a linha de força do campo de gravidade produzida pelo elipsóide. COORDENADAS GEODÉSICAS São definidas sobre um elipsóide de revolução, adotado como modelo da Terra. LATITUDE GEODÉSICA Ângulo formado pela normal que passa pelo ponto e sua projeção no Equador.

14 Geodésia (Noções Básicas) LONGIGUDE GEODÉSICA É o ângulo do diedro formado pelo Meridiano médio de Greenwich e o meridiano do ponto. ALTITUDE ORTOMÉTRICA (H) É a distância contada sobre a vertical entre o ponto e o geóide. ALTITUDE GEOMÉTRICA (h) Distância contada sobre a normal entre o ponto e o elipsóide. ALTURA GEOIDAL ou ONDULAÇÃO DO GEÓIDE (N) Distância contada sobre a normal, entre as superfícies geoidal e elipsoidal.

15 Geodésia Superfícies de Referência

16 Projeções Cartográficas Um sistema de projeção é uma rede ordenada de meridianos e paralelos que se utiliza para traçar um mapa sobre uma superfície plana. O desafio da cartografia se resume na transferência de uma rede geográfica sobre uma forma esférica para uma superfície plana, com a maior exatidão possível e com as maiores vantagens possíveis para o fim a que se destinam. A confecção de uma carta ou mapa exige, antes de tudo, o estabelecimento de parâmetros para correlacionar cada ponto da superfície da Terra a um ponto da carta e vice-versa. Os diversos métodos empregados para se obter essa correspondência de pontos, constituem os sistemas de projeções cartográficas.

17 Coordenadas Geográficas É um sistema de referência e posicionamento, onde um paralelo(Latitude) e um Meridiano(Longitude) se encontram formando uma coordenada. Tanto as latitudes quanto as longitudes são medidas em graus, minutos e segundos. As localizações na Terra podem ser indicadas segundo um sistema de coordenadas esférico. O sistema de coordenadas geográficas (“mapeamento da terra”) está alinhado com o eixo de rotação da Terra. Ele define dois ângulos medidos a partir do centro da Terra. Um ângulo, chamado de Latitude, mede o ângulo entre qualquer ponto e o Equador. O outro ângulo, chamado de Longitude, mede o ângulo ao longo do Equador a partir de um ponto arbitrário na Terra (Greenwich, na Inglaterra, é o ponto de longitude-zero aceite na maioria das sociedades modernas).

18 Coordenadas Geográficas Se combinar estes dois ângulos, poderá ser indicada qualquer localização na Terra. Por exemplo, Lisboa tem uma latitude de 38,42 graus Norte e uma longitude de 9,11 graus Oeste. Por isso, se traçar um vector desde o centro da Terra até um ponto a 38,42 graus acima de Equador e 9,11 graus a oeste de Greenwich, Inglaterra, irá passar por Lisboa. O Equador é obviamente uma parte importante deste sistema de coordenadas; ela representa o ponto-zero do ângulo da latitude e é o ponto intermédio entre os pólos. O Equador é o Plano Fundamental do sistema de coordenadas geográficas. Todos os Sistemas de Coordenadas Esféricas definem um desses Planos Fundamentais.Sistemas de Coordenadas Esféricas

19 Coordenadas Geográficas As linhas de latitude constante são chamadas de Paralelos. Eles traçam circunferências à superfície da Terra, mas o único paralelo que é um Grande Círculo é o Equador (Latitude=0 graus). As linhas de longitude constante são chamadas de Meridianos. O Meridiano que passa por Greenwich é o Meridiano Primo (longitude=0 graus). Ao contrário dos Paralelos, todos os Meridianos são grandes círculos e não são paralelos: eles intersectam-se nos pólos Norte e Sul.Grande Círculo

20 Coordenadas Geográficas Latitude: Distância referente a linha do Equador. A maior latitude equivale a 90 graus ao Norte ou ao Sul e a menor é de 0 graus na linha do Equador.

21 Coordenadas Geográficas Longitude: Distância referente ao meridiano de Greenwich. A maior longitude é de 180 graus para leste(Representado no mapa pela letra E) ou para oeste(Representado pela letra W).

22 Gráficos de Latitude e Longitude

23 Modelos de Coordenadas Apesar de a maneira mais conhecida ser o formato (23º30’33”S/046º38’16”W), as coordenadas podem ser apresentadas de diversas outras maneiras. Em linhas gerais, as coordenadas utilizam o sistema cartesiano (da matemática) para fazer referência à localização de pontos geográficos. Por convenção, tudo o que está acima do Equador (latitude 0º) tem o sinal “N”(norte) e tudo o que está abaixo do Equador tem o sinal “S”(sul). Da mesma maneira, tendo o meridiano de Greenwich como referência (longitude 0º), tudo o que está à direita tem o sinal “E”(leste) e tudo o que está à esquerda tem o sinal “W”(oeste). Ocorre, no entanto, que também é correto colocar o sinal à frente da coordenada e, também, substituir os valores “W”e “S”pelo sinal de negativo (–) e os valores “E”e “N”por nenhum sinal.

24 Padrão Comum - (03º20’16″N / 041º38’25″W) (N 03º20’16″/ W 041º38’25”) (03º20’16″/ –041º38’25”) As coordenadas ditas geográficas [latitude e longitude] englobam três tipos diferentes de coordenadas: astronômicas, geodésicas e naturais. Modelos de Coordenadas

25 Conceitos Básicos de Cartografia: superfície de referência, datum, sistemas de coordenadas, projeções cartográficas e seus parâmetros. Superfície de referência: Dados espaciais caracterizam-se especificamente pelo atributo da localização geográfica. Um objeto qualquer somente tem sua localização geográfica estabelecida quando se pode descrevê-la em relação a outro objeto cuja posição seja previamente conhecida ou quando se determina sua localização em relação e um certo sistema de coordenadas. Conceitos Cartográficos

26 DATUM: Um datum caracteriza-se por uma superfície de referência posicionada em relação a Terra. Um datum planimétrico ou horizontal é formalmente estabelecido por cinco parâmetros: dois para definir o elipsóide de referência e três para definir o vetor de translação entre o centro da Terra real e o do elipsóide. Os mapas mais antigos do Brasil adotavam o datum planimétrico Córrego Alegre, que utiliza o elipsóide de Hayford. Mais recentemente passou a ser utilizado como referência o datum SAD-69 que utiliza o elipsóide de referência 1967. Outros DATUM’s: Corrego Alegre; Indian; NAD27; NAD83; Spherical; WGS84 Conceitos Cartográficos

27 Sistemas de coordenadas: A localização de qualquer ponto na superfície terrestre pode ser definida quando se dispõe de um sistema de coordenadas como referência. Sistema de coordenadas geográficas: No sistema de coordenadas geográficas, cada ponto da superfície terrestre é localizado na interseção de um meridiano com um paralelo. Sistema de coordenadas planas: O sistema de coordenadas planas, também conhecido por sistema de coordenadas cartesianas, baseia-se na escolha de dois eixos perpendiculares, usualmente os eixos horizontal e vertical, cuja intersecção é denominada origem, estabelecida como base para a localização de qualquer ponto do plano. Conceitos Cartográficos

28 Parâmetros das projeções: A transformação entre coordenadas geográficas e coordenadas planas é feita através de algoritmos das projeções cartográficas, que dependem de certos parâmetros que variam de acordo com a projeção em questão. PROJEÇÕES: Albert; LAT/LONG; Lambert Conformal; Mercator; Miller; UTM; Policonic; Sinusiodal. Escala: É a relação entre as dimensões dos elementos representados em um mapa e aquelas medidas diretamente sobre a superfície da Terra. Projeção UTM – Universal Transverse Mercator: O mapeamento sistemático do Brasil, que compreende a elaboração de cartas topográficas, é feito na projeção UTM (1:250.000. 1:100.00, 1:50.000, 1:25.000). Conceitos Cartográficos

29 As normas brasileiras relacionadas às redes de referências cadastrais – vinculadas às redes oficiais – estabelecem o sistema de amarração de levantamentos a um sistema único de coordenadas. Ao fixar as condições exigíveis para a sua implantação em áreas urbanas e rurais do município, permitem coordenadas em sistemas que vão desde o Sistema Topográfico Local até o Sistema de Projeção UTM, Regional Transverso de Mercator (RTM) e Local Transverso de Mercator (LTM). Os levantamentos topográficos usualmente destinam-se ao planejamento, geoprocessamento e estudos fundiários de propriedades, e são representados ao nível do mar, em coordenadas plano retangulares no sistema UTM. Em alguns casos, são utilizadas também as coordenadas RTM e LTM, para representações regionais e locais. Sistema de Projeção

30 O sistema de projeção UTM foi adotado pelo serviço de cartografia do Exército dos Estados Unidos em 1947, para designar a projeção utilizada na elaboração em grande escala de mapas militares na Segunda Guerra Mundial. Os mapas elaborados deveriam atender aos critérios específicos, discriminados a seguir: - Conformidade (manter a forma), para minimizar erros direcionais; - “Continuidade” das áreas cobertas, com um número mínimo de zonas; - Erros de escala causados pela projeção sem exceder uma tolerância especificada; - Referência única para o sistema de coordenadas planas para todas as zonas; - Fórmulas de transformação de uma zona para outra uniforme, para um elipsóide de referência; - Convergência meridiana sem exceder cinco graus. Sistema de Projeção

31 O sistema de projeção UTM é o mais utilizado no Brasil. Sua amplitude é de 6º de longitude, formando um conjunto de 60 fusos UTM no recobrimento terrestre total. Os fusos são numerados a partir do Anti-meridiano de Greenwich (longitude -180º) e de oeste para leste. No Brasil temos oito fusos para o recobrimento total do território, do fuso 18, passando pela ponta do Acre, até o fuso 25, passando por Fernando de Noronha. Sistema de Projeção

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33 O sistema de projeção UTM se destaca pelo fato de um fuso abranger grandes áreas (aproximadamente 670 km no sentido leste-oeste), porém possui grandes deformações totais. Outro cuidado é em relação às grandes áreas situadas na transição de fusos UTM. Sistema de Projeção

34 Pontos importantes: Superfície inclinadas (declive ou aclive); Extremidades ou divisas sinuosas; Interrupção de trajeto; Croqui do Imóvel Rural em rascunho (Lápis e prancheta); Pontos importantes a serem coletados (Pontos de referência); Divisão da área externa e interna do Imóvel Rural. Métodos para Coleta de Dados

35 OBRIGADO!!! REPARTE X CEALNOR E-mail: agroecologia@cealnor.org.br Contatos: 75 3426 1719 75 9951 6955