Fundamentos de Cartografia para Geoinformática Julio C L Dalge

Apresentação em tema: "Fundamentos de Cartografia para Geoinformática Julio C L Dalge"— Transcrição da apresentação:

1 Fundamentos de Cartografia para Geoinformática Julio C L Dalge
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2 Introdução Conceitos de Geodésia Sistemas de coordenadas
projeções cartográficas transformações geométricas Integração com Sensoriamento Remoto correção geométrica de imagens SER – 300

3 Introdução Geoinformática é a área do conhecimento que usa técnicas matemáticas e computacionais para tratar os processos que ocorrem no espaço geográfico Cartografia apresenta um modelo de representação de dados para os processos que ocorrem no espaço geográfico SER – 300

4 Introdução Londres … 1854 (fonte: John Snow, 1855) SER – 300

5 Conceitos de Geodésia Forma e dimensões da Terra Geóide
campo da gravidade nível médio dos mares Terra cartográfica ou superfície de referência elipsóide de revolução esfera SER – 300

6 Conceitos de Geodésia Datum planimétrico ou horizontal
superfície de referência posicionada em relação à Terra real pode ser global ou local causa a variação das coordenadas geodésicas E o que são coordenadas geodésicas? geodésicas x geográficas SER – 300

7 Conceitos de Geodésia DATUM GLOBAL (WGS-84) GEOCÊNTRICO
DATUM LOCAL (SAD-69) NÃO GEOCÊNTRICO   REGIÃO MAPEADA TERRA ELIPSÓIDE SER – 300

8 Conceitos de Geodésia Latitude geodésica Longitude geodésica
ângulo entre a normal à superfície de referência (elipsóide ou esfera), no ponto em questão, e o plano do equador Longitude geodésica ângulo entre o meridiano que passa pelo ponto e o meridiano origem (Greenwich, por convenção) SER – 300

9 Conceitos de Geodésia SIRGAS-2000 SAD-69 Na prática ambos são atuais!
atual datum planimétrico brasileiro m de semi-eixo maior elipsoidal 1/ de achatamento elipsoidal SAD-69 antigo (?) datum planimétrico brasileiro m de semi-eixo maior elipsoidal 1/ de achatamento elipsoidal Na prática ambos são atuais! SER – 300

10 Conceitos de Geodésia Datum planimétrico local
SAD-69, Córrego Alegre, NAD-27, Indian Datum planimétrico global WGS-84, SIRGAS-2000, NAD-83 As coordenadas geográficas, na verdade, geodésicas, variam... menos que 60 m entre SAD-69 e Córrego Alegre menos que 100 m entre SAD-69 e WGS-84, no território brasileiro SER – 300

11 Conceitos de Geodésia Em relação ao datum planimétrico:
lembre que a variação das coordenadas geográficas afeta a exatidão de sua base de dados saiba o que está medindo com um GPS tenha cuidado com dados compartilhados (importação e exportação) lembre que SIRGAS-2000 = WGS-84 para qualquer trabalho prático SER – 300

12 Conceitos de Geodésia Datum altimétrico ou vertical
superfície de referência para a contagem das altitudes (geóide) rede de marégrafos faz medições contínuas para a determinação do nível médio dos mares adota-se um dos marégrafos como ponto de referência do datum vertical no Brasil usa-se o marégrafo de Imbituba, em Santa Catarina SER – 300

13 Conceitos de Geodésia SUPERFÍCIE TERRESTRE h ELIPSÓIDE H N GEÓIDE
H: ALTITUDE ORTOMÉTRICA ... REDE ALTIMÉTRICA (MAPAS) h: ALTITUDE ELIPSOIDAL MEDIÇÕES FEITAS COM GPS N: ONDULAÇÃO GEOIDAL  H  h + N SER – 300

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15 Sistemas de coordenadas
(fonte: Maguire, Goodchild, Rhind, 1991) SER – 300

16 Sistemas de coordenadas
Coordenadas geodésicas (geográficas) figura de referência: esfera ou elipsóide Coordenadas geocêntricas terrestres (esfera) X = R.cos.cos  = arcsen(Z/R) Y = R.cos.sen  = arctg(Y/X) Z = R.sen SER – 300

17 Sistemas de coordenadas
Coordenadas planas polares desenvolvimento de projeções cônicas Coordenadas planas cartesianas coordenadas de projeção x = cos  = arctg (y/x) y = sen  = (x2 + y2) 0.5 SER – 300

18 Projeções cartográficas
Sistemas de projeção x = f1(,) y = f2(,)  = g1(x,y)  = g2(x,y) Propriedades Conformidade conservação dos ângulos ou das formas Equivalência preservação de medidas de áreas SER – 300

19 Projeções cartográficas
Superfície ou figura de referência esfera, elipsóide Superfície de projeção plano, cone, cilindro, poliedro Posição da superfície de projeção normal ou equatorial, oblíqua, transversa Método de construção projetivo, analítico, convencional SER – 300

20 Projeções cartográficas
(fonte: Johann Heinrich Lambert, 1772) SER – 300

21 Projeções cartográficas
Projeções planas ou azimutais plano tangente ou secante estereográfica polar, azimutal de Lambert Projeções cônicas cone tangente ou secante cônica de Lambert, cônica de Albers Projeções cilíndricas cilindro tangente ou secante UTM, Mercator, Miller SER – 300

22 Projeções cartográficas
Projeções conformes ou isogonais preservam ângulos UTM, Mercator, cônica conforme de Lambert Projeções equivalentes ou isométricas preservam áreas cônica equivalente de Albers Projeções equidistantes preservam distâncias ao longo de certas direções cilíndrica equidistante SER – 300

23 Parâmetros das projeções
Figura de referência (elipsóide ou esfera) datum planimétrico Paralelo padrão (latitude reduzida) deformações nulas … verdadeira grandeza Longitude origem (meridiano central) posição do eixo Y das coordenadas planas Latitude origem posição do eixo X das coordenadas planas SER – 300

24 Principais projeções no Brasil
UTM (“Universal Transverse Mercator”) cartas topográficas Mercator cartas náuticas Cônica conforme de Lambert cartas ao milionésimo cartas aeronáuticas Policônica mapas temáticos SER – 300

25 Outras projeções importantes
Cilíndrica equidistante visualização rápida de dados em SIG mapas mundi Estereográfica polar substitui a UTM nas regiões polares Cônica conforme bipolar oblíqua mapa político das Américas Cônica equivalente de Albers cálculo de área em SIG SER – 300

26 Projeções cartográficas
Cilíndrica equidistante paralelos e meridianos igualmente espaçados x = R( - 0), y = R coordenadas planas armazenadas em metros dados matriciais com resolução em metros LatLong ... geográfica projetada x = ( - 0), y =  coordenadas planas armazenadas em graus dados matriciais com resolução em graus SER – 300

27 Transformações geométricas
Importância em Geoinformática relações entre os diversos sistemas de coordenadas calibração de mesas digitalizadoras (“very old times”) registro de imagens Georreferenciamento de dados vetoriais suporte geométrico básico às questões de modelagem matemática em SIG SER – 300

28 Transformações geométricas
identidade escalas rotação cisalhamento quebra do paralelismo SER – 300

29 Transformações geométricas
Ortogonal - 3 parâmetros 1 rotação, 2 translações Similaridade - 4 parâmetros 1 rotação, 1 escala, 2 translações Afim ortogonal - 5 parâmetros 1 rotação, 2 escalas, 2 translações Afinidade - 6 parâmetros 1 rotação, 1 cisalhamento, 2 escalas, 2 translações Polinomiais e projetivas -  6 parâmetros SER – 300

30 Transformações geométricas
Transformações geométricas complexas só fazem sentido quando cada um dos seus parâmetros desempenha um certo papel em termos de modelagem. Conhecer o que se pretende modelar é fundamental para a escolha adequada de uma transformação geométrica. SER – 300

31 Integração com SR Sensoriamento Remoto representa uma fonte única de informação atualizada para um SIG. A união da tecnologia e dos conceitos e teorias de Sensoriamento Remoto e SIG tem possibilitado a criação de sistemas de informação mais ricos e sofisticados. SER – 300

32 Integração com SR A não ser em atividades de caráter emergencial, o uso de imagens de Sensoriamento Remoto requer integração com outros tipos de dados. A integração de imagens de satélite ou fotografias digitais à base de dados de um SIG depende fundamentalmente de uma etapa de correção geométrica. SER – 300

33 Correção geométrica Importância Requisitos
eliminação de distorções sistemáticas estudos multi-temporais integração de dados em SIG Requisitos conhecimento das distorções existentes escolha do modelo matemático adequado avaliação e validação de resultados SER – 300

34 Correção geométrica Fontes de distorções geométricas (MSS, TM, HRV, AVHRR, WFI, CCD, HRC, ……) rotação da Terra (skew) distorções panorâmicas (compressão) curvatura da Terra (compressão) arrastamento da imagem durante uma varredura variações de altitude, atitude e velocidade do satélite SER – 300

35 Correção geométrica Transformação geométrica (T)
modelo fotogramétrico modelo polinomial (registro de imagens) Mapeamento inverso (T-1) Reamostragem (interpolação) vizinho mais próximo bilinear convolução cúbica SER – 300

36 Mapeamentos direto e inverso
C T T-1 X Y I J L NC XMIN XMAX YMIN YMAX ? SER – 300

37 Registro de imagens Uma transformação geométrica simples tenta resolver a questão de se vincular uma imagem ao sistema de referência da base de dados do SIG. Os parâmetros da transformação geométrica são calculados a partir da medição das coordenadas de pontos de controle. SER – 300

38 Registro de imagens A escolha da transformação geométrica apropriada depende basicamente do conhecimento que o usuário tem sobre o nível de correção geométrica da sua imagem. A quantidade e a distribuição dos pontos de controle sobre a imagem podem ser fatores preponderantes para um bom registro. SER – 300

39 Registro de Imagens Vantagens Desvantagens Simplicidade de execução
Não requer conhecimento de parâmetros orbitais e do funcionamento de cada câmera Desvantagens Não modela distorções de alta freqüência (relevo e variação do tempo útil de varredura) Requer um número mínimo de pontos de controle bem distribuídos Não envolve os conceitos físicos inerentes à aquisição das imagens SER – 300

40 Registro de Imagens SER – 300