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INSTITUTO FEDERAL DE MATO GROSSO – IFMT Departamento de Construção Civil Prof. Dr. Geraldo A. G. Almeida Aulas 1- 6 GEODÉSIA E CARTOGRAFIA.

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1 INSTITUTO FEDERAL DE MATO GROSSO – IFMT Departamento de Construção Civil Prof. Dr. Geraldo A. G. Almeida Aulas 1- 6 GEODÉSIA E CARTOGRAFIA

2 SUMÁRIO MÓDULO 1 - GEODÉSIA E CARTOGRAFIA 1. FORMAS DA TERRA 2. SISTEMAS GEODÉSICOS 3. PROJEÇÕES CARTOGRÁFICAS 4. REPRESENTAÇÃO CARTOGRÁFICA 5. CARTOGRAFIA DIGITAL 6. SISTEMA CARTOGRÁFICO NACIONAL

3 TÓPICO 1 - FORMAS DA TERRA

4 SUMÁRIO MÓDULO 1 - GEODÉSIA E CARTOGRAFIA 1. FORMAS DA TERRA 1.1. Definição de Geodésia 1.2. Descrição das fomas da Terra 1.3. Definições correlatas 2. SISTEMAS GEODÉSICOS 3. PROJEÇÕES CARTOGRÁFICAS 4. REPRESENTAÇÃO CARTOGRÁFICA 5. CARTOGRAFIA DIGITAL 6. SISTEMA CARTOGRÁFICO NACIONAL

5 1. FORMAS DA TERRA 1.1. DEFINIÇÃO DE GEODÉSIA Geodésia é a ciência que estuda a forma e dimensões da Terra e seu campo ex- terno gravífico. SUBDIVISÕES Geodésia Geométrica - modelos matemáticos Geodésia Física - gravidade Geodésia Espacial - posicionamento por satélites

6 REAL Difícil representação Não serve como referência FORMA Geóide NMM Sujeita a alterações MATEMÁTICA a b Fácil representação Modelo rígido 1.2. DESCRIÇÃO DAS FORMAS DA TERRA ABSTRAÇÕES

7 1.3.1 – Vertical do Lugar (Real x Forma) Linha reta do espaço, perpendicular ao Geóide em um determinado ponto da superfície terrestre (direção da linha de força do campo gravitacional). Vertical Superfície Geóide H

8 1.3.2 – Normal (Real x Matemática) Linha reta do espaço, perpendicular ao Elipsóide em um determinado ponto da su- perfície terrestre.

9 1.3.3 – Desvio da Vertical (Forma x Matemática) Ângulo entre a Normal e a Vertical num determinado ponto da superfície terrestre.

10 1.3.4 – Altitude Ortométrica (H) Afastamento entre o Geóide e a superfície terrestre, ao longo da Vertical – Altura Geométrica (h) Afastamento entre o Elipsóide e a superfície terrestre, ao longo da Normal – Ondulação Geoidal (N) N = h - H

11 1. FORMAS DA TERRA 2. SISTEMAS GEODÉSICOS 3. PROJEÇÕES CARTOGRÁFICAS 4. REPRESENTAÇÃO CARTOGRÁFICA 5. CARTOGRAFIA DIGITAL 6. SISTEMA CARTOGRÁFICO NACIONAL SUMÁRIO MÓDULO 1 - GEODÉSIA E CARTOGRAFIA

12 TÓPICO 2 - SISTEMAS GEODÉSICOS

13 SUMÁRIO MÓDULO 1 - GEODÉSIA E CARTOGRAFIA 1. FORMAS DA TERRA 2. SISTEMAS GEODÉSICOS 2.1. Conceitos correlatos 2.2. Sistemas Geodésicos do Brasil; 2.3. Materialização dos Sistemas Geodésicos do Brasil; 3. PROJEÇÕES CARTOGRÁFICAS 4. RPRESENTAÇÃO CARTOGRÁFICA 5. CARTOGRAFIA DIGITAL 6. SISTEMA CARTOGRÁFICO NACIONAL

14 2. SISTEMAS GEODÉSICOS 2.1 – CONCEITOS CORRELATOS Datum Datum é materializado na superfície terrestre por um ponto e consiste em um conjunto de parâmetros usados para definir precisamente a forma tridimensional da Terra. O datum horizontal é a base para um sistema de coordenadas planas, enquanto que o datum vertical é a superfície de referência para as altitudes. Sistema Geodésico de Referência (SGR) consiste num sistema de coordenadas, associado a características da superfície da Terra, ou de parte dela, proporcionando a possibilidade de localização de qualquer ponto. A origem de um SGR é materializada através do Datum – Sistema Geodésico de Referência

15 Datum Horizontal É o ponto de referência (origem) para o posicionamento horizontal (coordenadas planimétricas) de um Sistema Geodésico. De acordo com a sua localização, o Datum pode ser Topocêntrico ou Geocêntrico. Datum topocêntrico Datum geocêntrico

16 Exemplos de Data normalmente encontrados nas Bases Cartográficas produzidas no Brasil

17 2.1.3 SISTEMAS DE COORDENADAS UTILIZADOS EM GEODÉSIA – Sistema de Coordenadas Geográficas Terra considerada esfera Planos de referência: Equador e Meridiano de Greenwich Meridiano de Greenwich Equador

18 Φ = latitude geográfica λ = longitude geográfica Latitude Geográfica ( ) - é o ângulo contado sobre o meridiano, desde o Equador até o ponto; Longitude Geográfica ( ) - é o ângulo contado sobre o equador e que vai de Greenwich até o Meridiano do lugar.

19 X Y Z Greenwich P ZPZP XPXP YPYP Obs.:Os Sistemas de Coordenadas Geodésicas utilizam, como abstração do globo terrestre, um elipsóide de revolução para fins matemáticos – Sistemas de coordenadas geodésicas Ex.: Sistema Geocêntrico elipsóide

20 O = origem do sistema P = ponto da superfície terrestre Greenwich Equador

21 2.2 - Sistemas Geodésicos do Brasil Sistemas oficializados até a década de 90 Córrego Alegre (déc 50 a 70) SAD69 (déc 80 aos dias atuais) Obs: sistemas topocêntricos

22 PARAMETROS DE TRANSFORMACAO ENTRE OS PRINCIPAIS DATA UTILIZADOS NO BRASIL a) WGS-84 para SAD69 PARÂMETROS DO IBGE (Resolução Nº 23 de 1989) ± 38,52 mDZ ± 4,37 mDY ± 66,87 mDX Valor Parâmetro

23 b) CÓRREGO ALEGRE PARA SAD69 ± 34,40 mDZ ± 164,40 mDY ± 138,70 mDX Valor Parâmetro

24 PROJETO SIRGAS Resolução do Presidente do IBGE Nº 1/2005, estabeleceu o Sistema de Referência Geocêntrico para as Américas (SIRGAS), em sua realização do ano de 2000 (SIRGAS2000), como novo sistema de referência geodésico para o Sistema Geodésico Brasileiro (SGB) e para o Sistema Cartográfico Nacional (SCN). Atual Sistema Geodésico do Brasil (Decreto n o 5334/2005) – válido para novos mapea- mentos; Realização inicial: 58 estações, sendo 11 localizadas no Brasil, e determinadas no ano de 2000; Parâmetros: Origem - centro de massa da Terra a = m b = m f = 1/298,56 Elipsóide de referência: GRS-80; Sistema geocêntrico;

25 Outras informações sobre o SIRGAS CAMPANHA SIRGAS 2000

26

27 2.3 – MATERIALIZAÇÃO DOS SISTEMAS GEODÉSICOS DO BRASIL – REDES CLÁSSICAS Servem de apoio às demais redes geodésicas; Levantamento clássico (nivelamento geométrico, triangulação, etc). Redes clássicas do Brasil: altimétrica (e) e planimétrica (d) Precisão: 2mm.(k) 1/2 para altimetria e 0,5 m para a planimetria (sad 69/96)

28 PRINCIPAIS MARCOS DAS REDES CLÁSSICA REFERÊNCIA DE NÍVEL Ponto altimétrico; Materialização - placas de bronze chumbadas em pilares de concreto; De acordo com a Resolução n o 22 de 83, do IBGE, a precisão de uma RN é em torno de 2 mm.k 1/2, onde k é a distância entre 2 estações para o ajustamento.

29 Materialização Representação na Carta REFERÊNCIA DE NÍVEL Marco padrão Chapa metálica

30 VÉRTICE DE TRIANGULAÇÃO Ponto planimétrico (triangulação); Materialização - placas de bronze chumbadas em pilares de concreto; De acordo com a Resolução n o 22 de 83, do IBGE, a precisão de um vértice é em torno de 0,5m para a rede fundamental. PRINCIPAIS MARCOS DA REDE CLÁSSICA

31 Materialização Representação na Carta VÉRTICE DE TRIANGULAÇÃO

32 OBSERVAÇÃO: Com a evolução do Sistema GPS, as redes clássicas deram lugar às estações GPS, cujas principais são: RBMC REDES GEODÉSICAS ESTADUAIS (GPS)

33 RBMC (REDE BRASILEIRA DE MONITORAMENTO CONTÍNUO) Principais vantagens: - Possibilidade do levantamento relativo com apenas 1 receptor GPS; - Observações precisas e confiáveis; - Todas as estações fazem parte do Sistema SIRGAS. Finalidades: - Apoiar levantamentos geodésicos e topográficos realizados com GPS; - Servir de pontos de coordenadas conhecidas para o levantamento com GPS; Características: - Materialiação através de estações GPS (abordados a seguir); - Operação contínua das estações (correções constantes das observações); - Precisão: em torno de 5 mm; - Densificação da rede internacional IGS em território brasileiro.

34 ESTAÇÕES DE MONITORAMENTO CONTÍNUO Estações rastreadas por GPS - apoio a levantamentos com GPS; Materialização: receptor GPS de alta precisão fixado sobre o pilar de um marco de RN - pino de centragem forçada; Medição da altitude - ajustamento da altitude do marco através do cálculo da Ondulação Geoidal; Precisão atingida: menor que 5 cm (resolução nr 5, IBGE) RBMC (REDE BRASILEIRA DE MONITORAMENTO CONTÍNUO)

35 ESTAÇÕES DE MONITORAMENTO CONTÍNUO Marco c/ pino de centragem forçada Antena

36 ESTAÇÕES DE MONITORAMENTO CONTÍNUO Ex.: Estação RBMC na Bahia (Irecê)

37 RBMC (PRINCIPAIS ESTAÇÕES)

38 REDES GEODÉSICAS ESTADUAIS (GPS) Finalidades: - Suprir demandas estaduais de pontos de apoio para levantamentos GPS; - Projetos específicos de cada Estado; Características: - Densificação da RBMC; - Especificações dos marcos - atribuidas aos órgãos estaduais e avaliadas pelo IBGE; - Precisão: em torno de 1 ppm

39 EXEMPLOS DE REDES ESTADUAIS REDE GPS DO MATO GROSSO DO SUL - Realizada pelo CIGEx Estação RBMC Estação estadual

40 EXEMPLOS DE REDES ESTADUAIS REDE GPS DO RIO GRANDE DO SUL

41 1. FORMAS DA TERRA 2. SISTEMAS GEODÉSICOS 3. PROJEÇÕES CARTOGRÁFICAS 4. REPRESENTAÇÃO CARTOGRÁFICA 5. CARTOGRAFIA DIGITAL 6. SISTEMA CARTOGRÁFICO NACIONAL SUMÁRIO MÓDULO 1 - GEODÉSIA E CARTOGRAFIA

42 TÓPICO3 - PROJEÇÕES CARTOGRÁFICAS

43 SUMÁRIO MÓDULO 1 - GEODÉSIA E CARTOGRAFIA 1. FORMAS DA TERRA 2. SISTEMAS GEODÉSICOS 3. PROJEÇÕES CARTOGRÁFICAS 3.1. Sistemas de Projeção 3.2. Sistema de Coordenadas Planas 3.3. Sistema UTM 4. REPRESENTAÇÃO CARTOGRÁFICA 5. CARTOGRAFIA DIGITAL 6. SISTEMA CARTOGRÁFICO NACIONAL

44 CLASSIFICAÇÃO - SUPERFÍCIE DE PROJEÇÃO a) Plana ou Azimutal PS Plano do Equador PN PS

45 b) Cônica

46 c) Cilíndrica

47 CLASSIFICAÇÃO - TIPO DE DEFORMAÇÃO a) Conforme ou isogonal Ângulos não são deformados.

48 b) Equivalente Áreas não são deformadas.

49 c) Equidistante Distâncias não são deformadas.

50 3.2. SISTEMA DE COORDENADAS PLANAS w É um sistema bidimensional (plano) no qual x mede a abcissa e y mede a ordenada; w Empregada principalmente na Topografia: Planimetria; w Sistema empregado nas Cartas Topográficas.

51 CARACTERÍSTICAS: Origem Projeção Transversa de Mercator; Projeção Cilíndrica e Conforme (não perspectiva); Secante Minimizar variações ao longo do fuso; Meridiano central e Equador são linhas retas; 2 Meridianos representados em verdadeira grandeza; Caráter Universal, porém depende do Datum; A projeção UTM quando comparada com outras apresenta deformações muito pequenas em todos os aspectos. Equador Meridiano Central (MC) Cilindro Secante

52 FUSOS UTM Meridiano de Greenwich Anti-Meridiano de Greenwich MC (graus) = N x , onde N = n o do fuso Meridiano Central (MC) Fuso UTM

53

54 l Coordenadas de O (origem) l E = m l N= m l A coordenada P(E p,N p ) tem representação nos 60 fusos; representação nos 60 fusos; l Limitação para > 80 o PARÂMETROS DO SISTEMA O E N Equador K o = 0,9996 K= 1 d 1 37 E B = E b N B = N b N D = N d NdNd E D = E d E A = E a N A = N a N C = N c NcNc E C = E c EbEb EaEa EcEc B D A C EdEd MERIDIANO CENTRAL d 1 37 K=1,001 Ampliação Redução 3 3 = 80 o = - 80 o = 0 o

55 l Fator de redução: K o = 0,9996 K o = 0,9996 K = 1 K = 1 K 1 = 1, K 1 = 1, l d 1 o 37

56 1. FORMAS DA TERRA 2. SISTEMAS GEODÉSICOS 3. PROJEÇÕES CARTOGRÁFICAS 4. REPRESENTAÇÃO CARTOGRÁFICA 5. CARTOGRAFIA DIGITAL 6. SISTEMA CARTOGRÁFICO NACIONAL SUMÁRIO MÓDULO 1 - GEODÉSIA E CARTOGRAFIA

57 TÓPICO4 - REPRESENTAÇÃO CARTOGRÁFICA

58 1. FORMAS DA TERRA 2. SISTEMAS GEODÉSICOS 3. PROJEÇÕES CARTOGRÁFICAS 4. REPRESENTAÇÃO CARTOGRÁFICA 4.1. Definição de Cartografia 4.2. Definição de Carta 4.3. Elementos da Carta 5. CARTOGRAFIA DIGITAL 6. SISTEMA CARTOGRÁFICO NACIONAL SUMÁRIO MÓDULO 1 - GEODÉSIA E CARTOGRAFIA

59 4.2. DEFINIÇÃO DE CARTOGRAFIA CARTOGRAFIA do grego : charta (papel) + graphein (escrita) Ciência que trata da concepção, estudo, produção e utilização de mapas (ONU, 1980) É o conjunto das artes, ciências e tecnologias que intervêm a partir dos resultados de observações diretas ou da análise de documentos existentes, tendo em vista a eleboração e preparação de mapas, plantas e outras formas de representação cartográfica bem como a sua utilização. (ICA, 1996)

60 4.2. DEFINIÇÃO DE CARTOGRAFIA MAPA: Representação gráfica dos acidentes físicos (naturais e artificiais) de uma parte da superfície terrestre sobre uma superfície plana. Ex.: mapa rodoviário do Mato Grosso do Sul

61 4.2. DEFINIÇÃO DE CARTA Consiste no mapa em escala média ou grande, dotado de símbolos e convenções cartográficas, destinado para fins práticos, e que permite a avaliação precisa de distâncias, direções e a localização geográfica de pontos, áreas e detalhes; Carta Topográfica: Carta confeccionada nas escalas de 1: a 1: , contendo informações planimétricas (acidentes físicos naturais e artificiais) e altimétricas (curvas de nível) da superfície terrestre. (DSG)

62 4.3. ELEMENTOS DA CARTA ESCALA a. Escala Numérica Ex.: 1: ( uma unidade de medida na representação equivale à unidades no terreno b. Escala Gráfica m 2000 m Escala 1: cm Escala 1:50.000

63 SÍMBOLOS E CONVENÇÕES CARTOGRÁFICAS USADOS NO MAPEAMENTO SISTEMÁTICO NACIONAL. a) CARTOGRAFIA ANALÓGICA Manual Técnico T MND (Versão 2005) b) CARTOGRAFIA DIGITAL + Banco de dados

64 Curvas de nível EXEMPLOS DE CONVENÇÕES CARTOGRÁFICAS

65 vegetação hidrografia planimetria

66 Outras informações presentes na Carta Título; Toponímia;

67 Articulação com as folhas vizinhas; Órgão responsável (mapeamento, atualização, etc.) ;

68 Referenciais (Geodésia); Índice de Nomenclatura;

69 Declinação magnética e Convergência de meridianos; NM = norte magnético NG = norte geográfico NQ = norte de quadrícula DECLINAÇÃO MAGNÉTICA = Ângulo entre NM e NG (varia com o tempo) CONVERGÊNCIA MERIDIANA = Ân- gulo entre NG e NQ (contada no centro da folha)

70 SUMÁRIO MÓDULO 1 - GEODÉSIA E CARTOGRAFIA 1. FORMAS DA TERRA 2. SISTEMAS GEODÉSICOS 3. PROJEÇÕES CARTOGRÁFICAS 4. REPRESENTAÇÃO CARTOGRÁFICA 5. CARTOGRAFIA DIGITAL 6. SISTEMA CARTOGRÁFICO NACIONAL

71 TÓPICO 5 - CARTOGRAFIA DIGITAL

72 SUMÁRIO MÓDULO 1 - GEODÉSIA E CARTOGRAFIA 1. FORMAS DA TERRA 2. SISTEMAS GEODÉSICOS 3. PROJEÇÕES CARTOGRÁFICAS 4. REPRESENTAÇÃO CARTOGRÁFICA 5. CARTOGRAFIA DIGITAL 5.1. Generalidades 5.2. Estrutura de dados cartográficos digitais 6. SISTEMA CARTOGRÁFICO NACIONAL

73 5.1. GENERALIDADES Evolução dos coputadores - transição da Cartografia Analógica para Cartografia Digital; Anos 70 e 80 - mesas digitalizadoras, impressoras de linha e scanners, surgimento dos pacotes gráficos, automatização dos processos por par- te da DSG, IBGE, ICA e CHN; Anos 90 - Disseminação da Cartografia apoiada por computador pela comunidade cartográfica brasileira. As Cartas em papel deram lugar aos arquivos digitais (cartas digitali- zadas no scanner, arquivos oriundos da mesa digitalizadora, etc.)

74 5.2. ESTRUTURA DE DADOS CARTOGRÁFICOS DIGITAIS a. ESTRUTURA MATRICIAL Estrutura cuja unidade mínima é o pixel; Pixel = posição + valor + atributos; Imagem = matriz de pixels (coordenadas linha e coluna); linha coluna pixel

75 CLASSIFICAÇÃO: Binária Valor = 0 ou 1

76 Tons de cinza Valor = entre 0 e 255 para uma imagem de 8 bits Preto ao branco - gradativo

77 Colorida 256 valores para cada uma das 3 cores primárias (azul, vermelho e verde) para uma imagem de 8 bits

78 b. ESTRUTURA VETORIAL Elementos gráficos representados por pontos, linhas, células e polígonos; Posição geográfica (coordenadas); CARACTERÍSTICAS DOS ELEMENTOS GRÁFICOS Parâmetros geométricos; Atributos descritivos;

79 (x1,y1) (x2,y2) (x3,y3) (x4,y4) (x5,y5) (x6,y6) (x7,y7) (x8,y8) (x9,y9) Posição geográfica Geometria (ponto) Geometria (poligono) Lagoa atributo EXEMPLO DE ESTRUTURA VETORIAL

80 SUMÁRIO MÓDULO 1 - GEODÉSIA E CARTOGRAFIA 1. FORMAS DA TERRA 2. SISTEMAS GEODÉSICOS 3. PROJEÇÕES CARTOGRÁFICAS 4. REPRESENTAÇÃO CARTOGRÁFICA 5. CARTOGRAFIA DIGITAL 6. SISTEMA CARTOGRÁFICO NACIONAL

81 TÓPICO 6 - SISTEMA CARTOGRÁFICO NACIONAL

82 SUMÁRIO MÓDULO 1 - GEODÉSIA E CARTOGRAFIA 1. FORMAS DA TERRA 2. SISTEMAS GEODÉSICOS 3. PROJEÇÕES CARTOGRÁFICAS 4. REPRESENTAÇÃO CARTOGRÁFICA 5. CARTOGRAFIA DIGITAL 6. SISTEMA CARTOGRÁFICO NACIONAL 6.1. Introdução 6.2. Órgãos oficiais do mapeamento 6.3. Mapeamento Sistemático Nacional

83 6.1 - INTRODUÇÃO Estrutura organizacional da Cartogafia brasileira. De acordo com o Decreto-lei 243/67, o Sistema Cartográfico Nacional é constituído pelas entidades nacionais, públicas e privadas, que tenham por atribuição principal executar trabalhos cartográficos ou atividades correlatas. Gerenciamento do Sistema Cartográfico Nacional - CONCAR (Comissão Nacional de Cartografia); Atividades correlatas: - Levantamento de campo; - Aerofotogrametria; - Sensoriamento Remoto; - etc. Fazem parte do SCN: órgãos oficiais, empresas de imageamento, empresas de aeofotogrametria, empresas de levantamento de campo, Ministério do Meio Ambiente, etc (CONCAR).

84 DSG – Diretoria do Serviço Geográfico (Exército) Além de atender às necessidades específicas do Exército, apóia a Cartografia sistemática do país e a Cartografia de Base (apoio fundamental) quando necessário. IBGE – Instituto Brasileiro de geografia e Estatística Mapeamento do território nacional a pequena escala, confecção de mapas gerais, Atlas e a elaboração do apoio básico fundamental (planimétrico e altimétrico). Trabalha também com Cartografia Temática e apóia a Cartografia sistemática do país. CHN – Centro de Hidrografia e Navegação (Marinha) Mapeamento náutico (hidrográfico), inclusive para o apoio à navegação internacional. ICA – Instituto de Cartografia Aeronáutica (Aeronáutica) Mapeamento aeronáutico específico do país.

85 6.3 - MAPEAMENTO SISTEMÁTICO NACIONAL NB 18 NA 18 SA 18 SB 18 NB 19 NB 20NB 21NB 22NB 23 NB 24 NB 25 SC 18 SD 18 SE 18 SF 18 SG 18 SH 18 SI 18 SD Carta ao Milionésimo do Brasil

86 ARTICULAÇÃO DAS FOLHAS POR ESCALA Y X Z SD V SD : C B D V A SD 21-V - 1: IV III VI III V A -59 SD 21-V-A - 1:

87 ' I SO NE SE ' ` NO 1 SD 21-V-A-I - 1: SD 21-V-A-I-1 - 1: NO -60 SD 21-V-A-I-1-NO - 1:25.000

88 MAPA-ÍNDICE DO BRASIL Ex.: Escala 1: Obs.: No caso da escala 1: , utiliza-se a terminologia MIR (Mapa-Índice Reduzido)


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