Cartbiog

CARTOGRAFIA APLICADA BIOGEOGRAFIA

Simone Rodrigues de Freitas 2004Reproduo autorizada desde que citada a fonteFREITAS, S. R. Cartografia aplicada biogeografia, . Acesso em:.... 2004. Disponvel em

Cartografia aplicada biogeografia - Simone R. Freitas - 2004

NDICE

CARTOGRAFIA APLICADA BIOGEOGRAFIA................................................................ 3 COMO E PARA QUE A BIOGEOGRAFIA USA MAPAS? ....................................................................... 3 CONCEITOS BSICOS DE CARTOGRAFIA NECESSRIOS PARA A CONFECO CORRETA DE MAPASPARA ESTUDOS BIOGEOGRFICOS ................................................................................................. 4

O geide, o elipside e o datum .............................................................................................. 4 Sistema de coordenadas .......................................................................................................... 6 Escala ...................................................................................................................................... 8 Erro e Preciso Grfica ........................................................................................................ 10 Sistemas de Projeo Cartogrfica....................................................................................... 13 O Sistema Universal Transverso de Mercator (UTM).......................................................... 17 REPRESENTAO CARTOGRFICA : LENDO CARTAS TOPOGRFICAS ........................................... 20 Mapas, cartas ou plantas ...................................................................................................... 20 ONDE ADQUIRIR A BASE CARTOGRFICA ? .................................................................................. 23 COMO CONSTRUIR OU ATUALIZAR A BASE CARTOGRFICA ?....................................................... 24 Sensoriamento remoto e fotografias areas.......................................................................... 25 O uso do GPS na biogeografia ............................................................................................. 45 AS ESCALAS E PROJEES DOS MAPAS MAIS USADOS EM BIOGEOGRAFIA E SUAS LIMITAES .... 54 AS INFORMAES QUE NO PODEM DEIXAR DE ENTRAR EM UM MAPA ....................................... 55 COMO FAZER OS MAPAS DE DISTRIBUIO GEOGRFICA ............................................................ 57 REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS ................................................................................................. 62

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CARTOGRAFIA APLICADA BIOGEOGRAFIA

Esse apostila tem o objetivo de capacitar alunos e profissionais da rea de biogeografia na leitura e produo de mapas usados em trabalhos biogeogrficos. Dessa forma, pretende fornecer os conhecimentos cartogrficos bsicos, discutir as limitaes e aplicaes das bases de dados cartogrficos, e apresentar as ferramentas necessrias para a construo da base de dados e para a confeco dos mapas, possibilitando, assim, aumentar a qualidade e a confiabilidade do material cartogrfico gerado em estudos biogeogrficos.

Como e para que a biogeografia usa mapas?O principal objetivo da biogeografia explicar os padres de distribuio de espcies animais e vegetais, no presente e no passado (HENGEVELD, 1990; COX & MOORE, 1993; BROWN & LOMOLINO, 1998). Dessa forma, a biogeografia relaciona os pontos de ocorrncia de uma determinada espcie s caractersticas ambientais e histricas destes pontos e da espcie (Figura 1). A distribuio das aves amaznicas e atlnticas em matas de galeria do cerrado (SILVA, 1996) e a distribuio do mico-leo-dourado no Estado do Rio de Janeiro (CERQUEIRA et al., 1998) so exemplos de estudos biogeogrficos.

Figura 1. Mapa mostrando as localidades (nmeros) de coleta das espcies Bola sp., Tringulo sp., Estrela sp. e Quadrado sp. no Brasil e no Peru (modificado de WEKSLER et al., 1999).

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Para realizar esses estudos biogeogrficos necessrio conhecer os pontos de ocorrncia da espcie estudada, e as caractersticas climticas, vegetacionais, topogrficas, geolgicas, hidrolgicas, entre outras, destes pontos. A maioria desses estudos, se utiliza de mapas para mostrar a distribuio geogrfica da espcie estudada, com o limite de distribuio e os pontos de ocorrncia plotados. Neste sentido, conhecimentos cartogrficos so fundamentais para que os mapas sejam o mais precisos e confiveis possvel, sem o risco de perda de informao.

Conceitos bsicos de cartografia necessrios para a confeco correta de mapas para estudos biogeogrficos

Para coletar os pontos de ocorrncia de forma que eles possam ser plotados adequadamente no mapa, preciso conhecer os conceitos de geide, datum e sistemas de coordenadas. Para confeccionar um mapa adequado para o estudo em questo, necessrio, alm disso, saber a escala e a projeo mais adequada para representar a rea do estudo. de fundamental importncia ter conscincia de que existe sempre um erro de localizao intrnseco aos mapas, e que esse erro deve ser minimizado ao mximo, se adequando s necessidades do estudo.

O geide, o elipside e o datum

A Terra possui a forma de um geide, a superfcie equipotencial do campo da gravidade terrestre que mais se aproxima do nvel mdio dos mares (Figura 2) (ROBINSON et al., 1995). No entanto, no caso de mapeamentos de preciso, necessria a adoo de uma figura geomtrica regular, matematicamente definida e semelhante ao geide, chamado de elipside de revoluo, que um slido gerado pela rotao de uma elipse em torno do eixo dos plos (eixo menor) (IBGE, 1999; INPE, 2002). O geide usado como referncia altimtrica para determinar o nvel mdio dos mares, e conseqentemente o datum vertical, que a origem das coordenadas verticais para todas as observaes de altitude. O datum vertical oficial do Brasil, atualmente, corresponde ao nvel mdio determinado por um margrafo instalado no Porto de Imbituba, em Santa Catarina, sendo utilizada como origem para toda rede altimtrica nacional, 4


exceo do estado Amap (IBGE, 1999). Para referenciar a rede altimtrica do Amap, usa-se o margrafo instalado no Porto de Santana (AP) (IBGE, 1999). O elipside a superfcie de referncia utilizada nos clculos que fornecem subsdios para a elaborao de uma representao cartogrfica (Figura 2) (IBGE, 1999). A forma e tamanho de um elipside, bem como sua posio relativa ao geide define um sistema geodsico, ou datum geodsico (Figura 3). No caso do Brasil, atualmente utiliza-se o Sistema Geodsico Sul Americano de 1969 (SAD69), que adota o elipside de referncia da Unio Geodsica e Geofsica Internacional de 1967, sendo a origem das coordenadas (ou datum planimtrico) a estao Vrtice Chu, em Minas Gerais (IBGE, 1999; PINA & CRUZ, 2000). No Brasil, at 1977, adotava-se como datum geodsico, o elipside Internacional de Hayford, de 1924, sendo o datum planimtrico a estao Crrego Alegre, em Minas Gerais (PINA & CRUZ, 2000). O Sistema Geodsico Brasileiro constitudo por cerca de 70.000 estaes implantadas pelo IBGE em todo o Territrio Brasileiro, divididas em trs redes: a) Rede Planimtrica (latitude e longitude de alta preciso); b) Rede Altimtrica (altitudes de alta preciso); e c) Rede Gravimtrica (valores precisos de acelerao da gravidade para determinar a forma e dimenso da Terra) (IBGE, 1999). No caso global, o datum considerado mais acurado o WGS84, Sistema Geodsico Mundial, cujo elipside orientado globalmente (ROBINSON et al., 1995).

Superfcie Topogrfica

Superfcie do Elipside

Superfcie do Geide

Superfcies TerrestresFigura 2. O geide e o elipside na superfcie terrestre (modificado de NASA, 2001a).

O conceito de datum importante para o georreferenciamento de pontos na superfcie terrestre. Por exemplo, no uso do GPS (Sistema de Posicionamento Global) importante definir 5


o datum na configurao do sistema, para que as coordenadas obtidas sejam comparveis s de cartas topogrficas usadas como base cartogrfica. As cartas topogrficas do IBGE e do Exrcito, dependendo do ano de sua produo, podem ter como datum o SAD69 ou Crrego Alegre. Tendo datum, e conseqentemente elipsides de referncia diferentes, as coordenadas obtidas em um estudo de campo atravs de GPS no sero comparveis. Dessa forma, coordenadas obtidas em um mesmo ponto da superfcie terrestre, usando data distintos, sero diferentes. Apesar da proximidade entre os sistemas Crrego Alegre e SAD69 ser grande, o fato de no se efetuar as transformaes devidas para a compatibilizao dos documentos utilizados, pode introduzir erros da ordem de 10 a 80 metros, que pode ser significativo de acordo com o objetivo e/ou a escala em uso (PINA & CRUZ, 2000).Geide

Elipside com melhor ajuste regionalmente

Elipside mdio da Terra globalmente

Figura 3. Datum regional e global.

Sistema de coordenadas

Os sistemas de coordenadas so necessrios para expressar a posio de pontos sobre uma superfcie, seja ela um elipside, uma esfera ou um plano (IBGE, 1999). Para o elipside usualmente emprega-se um sistema de coordenadas cartesiano curvilneo, constitudo por paralelos e meridianos, enquanto que para o plano, emprega-se um sistema de coordenadas cartesiano retangular X e Y. No sistema de coordenadas cartesiano curvilneo, tambm conhecido como, sistemas de coordenadas geogrficas, considera-se que qualquer ponto na superfcie terrestre dista igualmente do centro da esfera (PINA & CRUZ, 2000). Meridianos so crculos mximos que 6


cortam a Terra em duas partes iguais de plo a plo, sendo o meridiano internacional de referncia ou meridiano de origem, Greenwich (0o ) (IBGE, 1999). Paralelos so crculos que cruzam os meridianos perpendicularmente, sendo o nico crculo mximo, o paralelo de origem, o Equador (0o ). Os outros crculos, tanto no hemisfrio Norte quanto no Sul, vo diminuindo de tamanho proporo que se afastam do Equador, at se transformarem num ponto, em cada plo (90o ) (IBGE, 1999). A latitude geogrfica ( ) a distncia angular entre um ponto qualquer da ) a distncia

superfcie terrestre e a linha do Equador, enquanto que a longitude geogrfica (

angular entre um ponto qualquer da superfcie terrestre e o meridiano de origem (Greenwich) (INPE, 2002). A latitude medida no sentido do plo Norte considerada positiva e no sentido Sul, negativa. A longitude medida no sentido oeste considerada negativa e no sentido leste, positiva (Figura 4). Por ser um sistema que considera desvios angulares a partir do centro da Terra, o sistema de coordenadas geogrficas no um sistema conveniente para aplicaes em que se buscam distncias ou reas, onde indica-se o uso do sistema de coordenadas planas (INPE, 2002).

Meridiano Origem(Greenwich)

+

+ + +

Equador(Paralelo Origem)

Figura 4. Sistema de Coordenadas Cartesiano Curvilneo.

No sistema de coordenadas cartesiano retangular, tambm chamado de sistema de coordenadas planas, a posio de um ponto qualquer definida atravs de um par de coordenadas (x, y) (Figura 5). Este sistema pode ser tridimensional, quando se considera mais um componente perpendicular ao x e y, representado pelo z, que pode ser, por exemplo, cotas altimtricas ou profundidades (PINA & CRUZ, 2000). Estas coordenadas planas so relacionadas matematicamente s coordenadas geogrficas, de maneira que umas podem ser convertidas nas outras (INPE, 2002).

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Figura 5. Sistema de coordenadas planas ou cartesianas (INPE, 2002).

Escala

Todo mapa a representao da superfcie topogrfica projetada sobre um plano. A representao possui menores propores do que o mundo real, essa proporo a escala. Dependendo da escala utilizada, determinados elementos podem se tornar imperceptveis, esse problema resolvido pela generalizao e utilizao de smbolos cartogrficos (IBGE, 1999). A escala , por definio, a relao entre a medida de um elemento representado no mapa e sua medida no mundo real, dada pela seguinte equao:

E = d/Donde: d = um comprimento tomado no mapa D = um comprimento tomado no terreno

Por exemplo, para um mapa com escala 1:100.000, 1cm na carta corresponder a 1km no terreno (Tabela 1).

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Tabela 1. Escala e a relao dos comprimentos da carta e no terreno. Comprimento no Comprimento no Comprimento no Escala mapa (d) em cm terreno (D) em cm terreno (D) em m 1:500 1 500 5 1:1.000 1 1.000 10 1:5.000 1 5.000 50 1:10.000 1 10.000 100 1:25.000 1 25.000 250 1:50.000 1 50.000 500 1:100.000 1 100.000 1.000 1:250.000 1 250.000 2.500 1:500.000 1 500.000 5.000 1:1.000.000 1 1.000.000 10.000 1:2.500.000 1 2.500.000 25.000 1:5.000.000 1 5.000.000 50.000 1:20.000.000 1 20.000.000 200.000

Comprimento no terreno (D) em km 0,005 0,01 0,05 0,1 0,25 0,5 1 2,5 5 10 25 50 200

A escala pode ser representada no mapa na forma grfica e/ou nmerica (Figura 6). Como a escala uma frao, quanto maior o denominador, menor a escala e menores so os detalhes contidos no mapa (Figura 7). As escalas ecolgica e geogrfica so o oposto, quanto menor a escala, maiores so os detalhes (WIENS, 1989).

Figura 6. Escalas Grfica (acima) e Numrica (abaixo) (MELHORAMENTOS, 1998).

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Menor detalhe (p.ex. 1:50.000) Escala cartogrfica menor Escala ecolgica e geogrfica maior Figura 7. Nvel de detalhamento MELHORAMENTOS, 1998) em

Maior detalhe (p.ex. 1:20.000) Escala cartogrfica maior Escala ecolgica e geogrfica menor mapas de diferentes escalas (modificado de

Erro e Preciso Grfica

A menor unidade de percepo grfica, ou erro grfico, est associada a escala de representao no mapa. O olho humano permite distinguir uma medida linear de

aproximadamente 0,1mm, enquanto um ponto ser perceptvel com valores em torno de 0,2mm de dimetro (PINA & CRUZ, 2000; CRUZ et al., 2001). A experincia demonstrou que o menor comprimento grfico que se pode representar em um desenho de 0,2mm, sendo este o erro admissvel (IBGE, 1999). Assim, dependendo da escala do mapa, o erro grfico corresponder a um erro de localizao no mundo real (Tabela 2). O erro tolervel varia na razo direta do denominador da escala e inversa da escala, ento quanto menor for a escala, maior ser o erro admissvel (IBGE, 1999). Sendo assim, o erro de medio (em ) ser calculado da seguinte forma: Seja: Ento:onde:

E = 1/M M = D/d

e ou

E = d/D M = em/0,2 ou em = M x 0,2

E = escala do mapa M = denominador da escala do mapa d = um comprimento tomado no mapa D = um comprimento tomado no terreno em = erro de posicionamento no terreno (em mm) 0,2 = erro grfico no mapa (em mm)

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Tabela 2. Escalas e erros de posicionamento correspondentes. Escala Erro Grfico Erro de posicionamento no mundo no mapa real (mm) 1:1.000 0,2mm 200mm 1:2.000 0,2mm 400mm 1:5.000 0,2mm 1.000mm 1:10.000 0,2mm 2.000mm 1:20.000 0,2mm 4.000mm 1:25.000 0,2mm 5.000mm 1:40.000 0,2mm 8.000mm 1:50.000 0,2mm 10.000mm 1:100.000 0,2mm 20.000mm 1:250.000 0,2mm 50.000mm 1:500.000 0,2mm 100.000mm 1:1.000.000 0,2mm 200.000mm

Erro de posicionamento no mundo real (m) 0,2m 0,4m 1m 2m 4m 5m 8m 10m 20m 50m 100m 200m

O erro grfico representa, na verdade, a componente final de todos os erros acumulados durante o processo de construo do mapa (CRUZ et al., 2001). Por exemplo, no processo de digitalizao de um mapa, onde as informaes impressas em papel (meio analgico) so transferidas para arquivos de computador (meio digital), o erro mdio encontrado de 0,5mm. Outro exemplo, o erro intrnseco do mapeamento realizado pelo Projeto RADAM-BRASIL, cujo produto final tem escala de 1:1.000.000, devido ao erro de posicionamento fornecido pelo uso de imagens de radar que atinge de 3 a 5km. Outras imagens de satlite possuem limitaes na escala de representao devido a resoluo espacial dos sensores (Tabela 3). J o GPS, que trabalha na escala de 1:1, possui um erro de preciso intrnseco de 20m, sendo sua escala de representao recomendada de 1:100.000 ou menor. Para mapear coordenadas coletadas no campo na escala maior do que 1:100.000 (p.ex. 1: 20.000), se faz necessrio o uso de aparelhos de GPS com correo diferencial (DGPS), cuja preciso chega a ser abaixo de 1m. Usando um DGPS, com preciso de menos de 5m, pode-se trabalhar em escala cadastral, ou seja, maior do que 1:25.000 (IBGE, 1999).

Tabela 3. Resoluo espacial e escala de representao recomendada, baseada no erro grfico de alguns tipos de imagens de satlite. Satlite Resoluo espacial Erro Grfico Escala de representao recomendada Landsat 30m = 30.000mm 0,2mm 1:150.000 SPOT 10m = 10.000mm 0,2mm 1:50.000 IKONOS 1m = 1.000mm 0,2mm 1:5.000

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Durante trabalhos cartogrficos, geralmente necessrio unir mapas em escalas diferentes afim de compatibiliz-los em um nico produto, tendo-se que reduzir alguns e ampliar outros. O ideal trabalhar com a menor escala por causa dos problemas relacionados ampliao, onde ocorre um aumento no erro grfico em proporo quadrtica. Quando se amplia uma carta, ocorre perda de informao e de preciso cartogrfica, o que no recomendvel (Figura 8). Assim, o melhor seria reduzir as cartas com escala maior, compatibilizando a base cartogrfica na menor escala, levando em conta a fuso de linhas e demais componentes que as redues grandes podem gerar (IBGE, 1999).

Escala 1:25.000 Erro Grfico 5m

REDUO EM 2X Erro reduz metade (2,5m)Erro 1/4 de 10m = aceitvel



AMPLIAO EM 2X Erro dobra (20m)Erro 4x de 5m = inaceitvel


Figura 8. Exemplo de reduo e ampliao para compatibilizar mapas com escalas diferentes.

A escolha da escala mais adequada para mapear uma rea ou objeto de estudo depender, ento, da extenso desta rea ou objeto (IBGE, 1999). Alm disso, a escolha da escala de representao do mapa depender da finalidade do mapa e da convenincia da escala, considerando as dimenses da rea do terreno que ser mapeado, o tamanho do papel em que o mapa ser traado, a orientao da rea, o erro grfico e a preciso do levantamento e/ou das informaes a serem plotadas no mapa (CRUZ et al., 2001). Por exemplo, uma bacia hidrogrfica de 60.000ha cujo mapeamento ser baseado em uma imagem de satlite Landsat, o erro grfico estar associado s limitaes da resoluo espacial da imagem, sendo a escala recomendvel 1:150.000 (Tabela 3). Neste mapeamento, o georreferenciamento poder ser feito usando como referncia cartas topogrficas 1:50.000 e/ou GPS. J o mapeamento de um 12


fragmento florestal de 20ha, cujo menor elemento que dever ser representado so as copas das rvores cujo dimetro mnimo de 3m, dever ser representado na escala de 1:15.000. Sendo assim, esse mapeamento dever usar como base fotografias areas nessa escala ou maior, mapas cadastrais ou uma imagem IKONOS, e o georreferenciamento depender de um DGPS submtrico.

Sistemas de Projeo Cartogrfica

O globo geogrfico a representao mais semelhante da Terra, principalmente quando a reduzimos escalas muito pequenas (p.ex. 1:127.560.000). Mas este tipo de representao possui limitaes de tamanho, s atendendo representaes com grandes redues, muitas generalizaes e pouca quantidade de informao (PINA & CRUZ, 2000; CRUZ et al., 2001). Esta limitao resolvida quando se utiliza uma representao plana da superfcie terrestre, ou seja, um mapa ou carta (Figura 9). Para efetuar essa representao necessrio fazer uma correspondncia entre pontos da superfcie terrestre e do mapa, tendo cada ponto da superfcie terrestre apenas um ponto correspondente na carta ou mapa (CRUZ et al., 2001). Essa correspondncia possvel atravs do uso de Sistemas de Projeo Cartogrfica.

Figura 9. Representaes da Terra o globo terrestre e o mapa (MELHORAMENTOS, 1998).

Todos os sistemas de projeo apresentam deformaes, j que no possvel achatar uma superfcie esfrica em uma superfcie plana sem a deformar. Usando como exemplo uma laranja com um corte de 180 (de um plo ao outro) sendo esticada em um plano, qualquer 13


imagem traada sobre a sua superfcie ficar distorcida ou deformada (CRUZ et al., 2001). Assumindo a existncia dessas distores nas caractersticas de forma, rea, distncia ou direo, importante escolher um tipo de projeo que preserve as caractersticas mais importantes para o nosso estudo, e que minimizem as outras distores. Em toda tentativa de se desenvolver uma esfera em um plano, a rea c menos distoro se encontra em torno do centro desta projeo, om ampliando-se as deformaes conforme nos afastamos do mesmo. Diferentemente da esfera, existem superfcies que podem se desenvolver em um plano sem qualquer deformao, estas superfcies so denominadas superfcies de revoluo, e so ideais para serem usadas como superfcies intermedirias, ou auxiliares, na projeo dos elementos do globo em um plano (CRUZ et al., 2001). As superfcies de revoluo (em relao ao eixo z) so o cone, o cilindro e o plano perpendicular ao eixo z (Figura 10).

Figura 10. Superfcies de revoluo (cilindro desenvolvidas em um plano (modificado de IBGE, 1999).

e

cone)

Os paralelos e os meridianos da superfcie terrestre so representados diferentemente no cilindro, cone e plano (Figura 11). Dependendo da regio da Terra a ser representada, uma superfcie de revoluo ser mais adequada do que outra. Por exemplo, para representar os plos, o cilindro no pode ser usado, j que no existe convergncia meridiana, enquanto o cone mais adequado pois os meridianos projetados se cruzam no plo, guardando assim, semelhana com a esfera. Para representar a linha do Equador, o cilindro seria mais adequado do que o cone ou o plano, porque no cilindro o equador conserva a d imenso original, enquanto no cone e no plano 14


as distores so maiores nessa regio (CRUZ et al., 2001). O plano, ou projeo azimutal, seria mais adequado em escalas maiores, onde seria projetada uma pequena regio em qualquer lugar na superfcie terrestre, sendo seus limites mais prximos possvel do centro da projeo. Para aumentar o contato com a superfcie de referncia e, portanto, reduzir as distores, utiliza-se mais de uma superfcie de projeo do mesmo tipo, como o caso da Projeo Policnica (IBGE, 1999).

Projeo cilndrica

Projeo cnica

Projeo plana ou azimutal

Figura 11. Projees geradas sobre superfcies de revoluo (modificado de INPE, 2002).

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Quanto s propriedades geomtricas conservadas, as projees podem ser classific adas em equivalentes (em ingls, equal-area), que no deformam reas, assim todas as regies sero mostradas em um tamanho relativo correto; conformes (em ingls, conformal), que no deformam a forma nem os ngulos de pequenas reas, assim todas as direes ao redor de cada ponto sero representadas corretamente e os paralelos e meridianos se interseptaro 90 o ; e eqidistantes (em ingls, equidistant), que no apresentam deformaes lineares, sendo seus comprimentos representados em escala uniforme (ROBINSON et al., 1995). Uma projeo ter apenas uma dessas caractersticas, j que essas no podem coexistir (BUGAYEVSKIY & SNYDER, 1995; PINA & CRUZ, 2000). As projees equivalentes so muito usadas em mapas de referncia para instrues e para escalas pequenas, devido a possibilidade de comparar reas geogrficas, por exemplo, as projees equivalentes de Albers e de Lambert (ROBINSON et al., 1995). Existem quatro projees conformes que so comumente usadas: a de Mercator (Figura 13A), a Transversa de Mercator (Figura 13B), a cnica conforme de Lambert com dois paralelos padro, e a azimutal estereogrfica. Como as projees conformes conservam a equivalncia das formas e ngulos, mas no das reas e distncias, no se pode medir reas sobre elas devido s distores (ROBINSON et al., 1995). Exemplos de projeo eqidistante so a Cilndrica Eqidistante (Figura 12) e a Eqidistante Azimutal, usada para medir movimentos originados de um centro, tais como impulsos de rdio ou ondas ssmicas (ROBINSON et al., 1995).

Figura 12. Projeo Cilndrica Equidistante com o equador como paralelo padro (modificado de ROBINSON et al., 1995).

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Existem diversas projees com suas respectivas caractersticas e distores prprias. Nesse elenco de opes, a melhor projeo ser aquela que minimiza e otimiza as distores, e que satisfaz da melhor forma possvel, uma srie de requerimentos para projees de acordo com o objetivo do mapa que est sendo criado (BUGAYEVSKIY & SNYDER, 1995). Mapas usados para analisar, guiar ou registrar movimentos ou relaes angulares necessitam de projees conformes, por exemplo, cartas de navegao de marinheiros ou aviadores e mapas topogrficos (ROBINSON et al., 1995). Na preparao de dados digitais para sistemas de informao geogrfica, comum a necessidade de efetuar transformaes geomtricas entre mapas em projees distintas, para permitir sua compatibilizao em um mesmo projeto, adotando-se um sistema de projeo nico (PINA & CRUZ, 2000). Conhecendo-se as propriedades de cada projeo, possvel transformar a projeo de uma para outra, mantendo a acurcia (ROBINSON et al., 1995). No Brasil, as projees utilizadas para o mapeamento sistemtico so: Cilndrica Transversa de Mercator Secante (utilizada no Sistema UTM) para cartas t pogrficas nas escalas o de 1:25.000 a 1:250.000; Conforme de Lambert para escalas de 1:500.000 a 1:1.000.000; Policnica (Meridiano Central = -54o ) para a escala de 1:5.000.000; e Cilndrica Transversa de Mercator Tangente para cartas nuticas (IBGE, 1999; PINA & CRUZ, 2000). A projeo Policnica usada em mapas da srie Brasil, regionais, estaduais e temticos (IBGE, 1999) e da Amrica do Sul. A projeo cnica conforme de Lambert com dois paralelos padro foi adotada para a Carta Internacional do Mundo ao Milionsimo, a partir de 1962. Para obter mais detalhes sobre as propriedades das projees cartogrficas veja PEARSON II (1990) e BUGAYEVSKIY & SNYDER (1995).

O Sistema Universal Transverso de Mercator (UTM)

A conhecida projeo UTM, na verdade, no uma projeo, mas sim um sistema de grade, usando o sistema de coordenadas planas, onde o metro a unidade bsica de medida (ROBINSON et al., 1995). Esse sistema de grade se baseia na Projeo Transversa de Mercator Conforme de Gauss (Figura 13B), onde o cilindro se encontra em posio transversa (PINA & CRUZ, 2000).

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No sistema UTM, o mundo dividido em 60 fusos, onde: 1. Cada um se estende por 6o de longitude, numerados a partir do antimeridiano de Greenwich (180o ), seguindo de oeste para leste; 2. 3. Cada fuso possui um meridiano central (MC) que o divide ao meio; A contagem de coordenadas idntica em cada fuso e tem sua origem a partir do cruzamento entre a linha do Equador e o meridiano central do fuso; e, 4. A extenso em latitude vai de 80o Sul at 84o Norte, ou seja, at as calotas polares (Figura 14) (PINA & CRUZ, 2000). O Brasil dividido em 8 fusos do Sistema UTM, sendo que o Estado do Rio de Janeiro ocupa os fusos 23 e 24 (Tabela 4, Figura 15). Vale notar que o sistema UTM, j que se baseia em uma projeo conforme, altera reas, distncias e direes, porm, o posicionamento da grade coordenada relativa ao mapa resulta em uma acurcia geral do sistema UTM de uma parte em 2.500. Assim, pode-se calcular distncias e direes entre dois pontos na faixa U TM com uma acurcia de 1cm em 2.500cm, ou 2,5m (ROBINSON et al., 1995). J as distores em relao a reas no ultrapassam 0,5% (INPE, 2002).

A)

B)

Figura 13. A) Projeo de Mercator e B) Projeo Transversa de Mercator conforme de Gauss, na qual o Sistema UTM se baseia (modificado de INPE, 2002).

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Cartografia aplicada biogeografia - Simone R. Freitas - 2004 Meridiano Central 500.000m N

Limite de Fuso

3

o

3

o

Limite de Fuso

Quadrante 2 E < 500km N > 0km

Quadrante 1 E > 500km N > 0km0m Equador 10.000.000m E

Quadrante 3 E < 500km N < 10.000km

Quadrante 4 E > 500km N < 10.000km

Figura 14. Fuso do Sistema UTM.

Tabela 4. Fusos do Sistema UTM que ocorrem no territrio brasileiro (PINA & CRUZ, 2000). Fusos Meridiano Central (MC) Limites do Fuso o o o 18 75 W 78 W - 72 W o o o 19 69 W 72 W - 66 W o o o 20 63 W 66 W - 60 W o o o 21 57 W 60 W - 54 W o o o 22 51 W 54 W - 48 W o o o 23 45 W 48 W - 42 W o o o 24 39 W 42 W - 36 W o o o 25 33 W 36 W - 30 W

importante notar que as mesmas coordenadas se repetem em todos os fusos, sendo fundamental conhecer a numerao do fuso ou a coordenada do Meridiano Central, j que esses parmetros distinguem os fusos e possibilitam sua transformao para coordenadas geogrficas (PINA & CRUZ, 2000). Para evitar coordenadas negativas, so acrescidas as constantes 10.000.000m para o Equador no hemisfrio sul e 500.000m para o meridiano central de cada fuso (Figura 14). Para o Brasil, quase totalmente inserido no hemisfrio sul, considera-se as coordenadas acima do equador, crescendo seqencialmente a partir dos 10.000.000m, no se considerando o equador como 0m (PINA & CRUZ, 2000). A simbologia adotada para as coordenadas UTM N para as coordenadas Norte-Sul e E para as coordenadas Leste-Oeste. Assim, um ponto qualquer P, ser definido no sistema UTM pelo par de coordenadas E e N, correspondendo aos eixos X e Y das coordenadas planas (PINA & CRUZ, 2000). No sistema 19


UTM, quanto mais afastada uma coordenada estiver do Meridiano Central, maior ser a deformao em escala e maior ser o erro de posicionamento deste ponto na superfcie terrestre. Caso a rea de estudo esteja prxima do limite do fuso, permitido o prolongamento de at 30' sobre os fusos adjacentes, criando assim uma regio de superposio de 1o de largura (IBGE, 1999).

Representao cartogrfica: lendo cartas topogrficas

Mapas, cartas ou plantas

Podemos chamar de mapa qualquer representao cartogrfica em uma superfcie plana e numa determinada escala, com a representao de acidentes fsicos e culturais da superfcie da Terra, ou de um planeta ou satlite. Carta a representao cartogrfica subdividida em folhas, de forma sistemtica, obedecendo um plano nacional ou internacional (Figura 15). Planta representa uma rea de extenso suficientemente restrita para que a sua curvatura no precise ser levada em considerao, assim as escalas destes documentos tendem a ser muito grandes, ou seja, com bastante detalhe. Seu uso bastante comum em arquitetura e na engenharia civil (CRUZ et al., 2001).

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Figura 15. Distribuio das folhas da Carta do Brasil ao Milionsimo (INPE, 2002).

As cartas topogrficas, cuja escala varia de 1:25.000 a 1:250.000, se caracterizam por possurem informaes planimtricas, altimtricas, hidrogrficas e de vegetao (Figura 16). As informaes planimtricas correspondem, principalmente, ao sistema virio (rodovias, ferrovias, caminhos,...); aos limites e fronteiras (municipal, estadual,...); s localidades (reas urbanas, cidades,...); s obras e edificaes e a pontos de controle. As informaes altimtricas, tambm conhecidas como hipsografia, compreendem as diferentes formas de representao do relevo (curvas de nvel e pontos cotados). As informaes hidrogrficas correspondem aos rios (permanentes, temporrios,...) e canais; aos lagos e lagoas; s reas inundadas e linha de costa.

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As informaes de vegetao correspondem as reas cobertas por mangues, mata, culturas, pasto, etc (CRUZ et al., 2001).

Figura 16. Carta topogrfica.

Toda carta topogrfica possui uma referncia, que consiste de trs nortes (norte da quadrcula, norte geogrfico ou verdadeiro, e o norte magntico), informando a orientao do sistema de coordenadas (CRUZ et al., 2001). A direo das linhas de coordenadas paralelas ao meridiano central, ou seja, as linhas verticais de um mapa so o norte da quadrcula. O norte geogrfico ou verdadeiro dado pela direo da convergncia de todos os meridianos, apontando para o Plo Norte. O norte magntico a direo determinada pela agulha magntica, livre de influncia de massas metlicas, baseada na orientao do campo magntico da Terra. Os mapas indicam a diferena entre o norte verdadeiro e magntico atravs de um valor denominado declinao magntica (Figura 17). Esse valor varia conforme o local da Terra em que se est, e 22


no tempo (as cartas topogrficas apresentam a variao anual em minutos). O norte da quadrcula geralmente coincide com o norte geogrfico. Quando se utiliza um mapa e uma bssola para localizao, necessrio fazer a converso entre o ponto de apoio adquirido atravs da bssola (magntico) e o ponto correspondente no mapa (quadrcula), usando a declinao magntica (BROWN & HUNTER, 1975).

Figura 17. Legenda de uma carta topogrfica mostrando os nortes magntico (NM), da quadrcula (NQ) e geogrfico (NG), e a declinao magntica.

Onde adquirir a base cartogrfica?No Brasil, os rgos ou instituies governamentais responsveis pela produo de dados cartogrficos so (RIPSA, 2000): Fundao IBGE (Instituto Brasileiro de Geografia e Estatstica): responsvel pelo mapeamento sistemtico de todo o territrio nacional em escalas pequenas (1:25.000 e menores); DSG (Diretoria de Servio Geogrfico do Exrcito): divide com o IBGE a responsabilidade pelo mapeamento sistemtico; DHN (Diretoria de Hidrografia e Navegao da Marinha): responsvel pela gerao de cartas nuticas; ICA (Instituto de Cartografia de Aeronutica): responsvel pela gerao de cartas aeronuticas; 23


INPE (Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais): responsvel pela aquisio e distribuio de imagens de satlite Landsat e CBERS; Prefeituras: responsveis (escalas maiores que 1:25.000). pelo levantamento cadastral dos municpios

O mapeamento sistemtico no Brasil, feito principalmente pelo IBGE, no cobre todo o territrio nacional e so, em sua maioria, da dcada de 60 e 70 (Tabela 5). Existe um esforo para atualizar as cartas topogrficas existentes usando imagens de satlite como base, mas os recursos so escassos. O Projeto SIVAM , por exemplo, visa levantar, tratar e integrar as informaes obtidas por cada rgo governamental (p.ex. IBGE, IBAMA, INPE) que trabalha na Amaznia Legal, com o propsito de vigiar, controlar e fiscalizar as fronteiras e a regio amaznica em diversas escalas.Tabela 5. Objetivos e proporo de cobertura no territrio nacional das cartas topogrficas produzidas no Instituto Brasileiro de Geografia e Estatstica. ESCALA 1:25.000 1:50.000 1:100.000 1:250.000 OBJETIVO Planejamento socioeconmico e base para anteprojetos de engenharia, principalmente em reas das regies metropolitanas Planejamento socioeconmico e base para anteprojetos de engenharia, principalmente em zonas densamente povoadas Representao de reas com notvel ocupao, priorizadas para os investimentos governamentais Subsidiar o planejamento regional e elaborao de estudos e projetos que envolvam ou modifiquem o meio ambiente COBERTURA NACIONAL 1,01% 13,9% 75,39% 80,72%

Fonte: IBGE (1999).

Como construir ou atualizar a base cartogrfica?Quando a base cartogrfica disponvel no suficiente ou inexistente necessrio constru-la ou atualiz-la. A aquisio de dados para a base cartogrfica atualmente feita principalmente por meio digital para serem utilizadas em sistemas de informaes geogrficas. As metodologias empregadas para a aquisio de dados digitais so o levantamento de campo (atravs de mtodos tradicionais de topografia e do uso de aparelhos GPS), sensoriamento remoto (imagens de satlite ou fotografias areas), digitalizao de dados (atravs de teclado, mesa digitalizadora ou scanner) (RIPSA, 2000).

A CDTECA do INPE distribui imagens Landsat gratuitamente (http://www.dpi.inpe.br/cdteca/) http://www.sivam.gov.br/INDEX.HTM

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Sensoriamento remoto e fotografias areas

Imagens de sensoriamento remoto vem servindo de fontes de dados para estudos e levantamentos geolgicos, ambientais, agrcolas, cartogrficos, florestais, urbanos,

oceanogrficos, entre outros. Acima de tudo, as imagens de sensoriamento remoto passaram a representar uma das nicas formas viveis de monitoramento ambiental em escalas locais e globais, devido rapidez, eficincia, periodicidade e viso sinptica que as caracterizam. Neste momento em que a humanidade comea a encarar seriamente a necessidade de monitorar as mudanas globais que vem ocorrendo na superfcie do planeta, o sensoriamento remoto aparece como uma das ferramentas estratgicas para o futuro (CRSTA, 1992).

Definio de Sensoriamento Remoto O campo do sensoriamento remoto vem sendo definido de vrias formas, mas o conceito central o da tecnologia que permite a aquisio de informaes distncia. Sensoriamento remoto a cincia e a arte de obter informao de um objeto, rea ou fenmeno atravs da anlise de dados adquiridos por um equipamento que no est em contato com o objeto, rea ou fenmeno sob investigao. (LILLESAND, 1994)

Esta definio , no entanto, muito ampla, necessitando ser refinada. Quando se especifica o tipo de energia utilizada na transferncia de informao do objeto ao sensor para energia ou radiao eletromagntica, o sensoriamento remoto fica restrito, principalmente s imagens de satlite, s fotografias areas e aos radimetros. Sensoriamento remoto a utilizao conjunta de modernos sensores, equipamentos para processamento de dados, equipamentos de transmisso de dados, aeronaves, espaonaves, etc., com o objetivo de estudar o ambiente terrestre atravs do registro e da anlise das interaes entre a radiao eletromagntica e as substncias componentes do planeta Terra em suas mais diversas manifestaes. (NOVO, 1992) Sensoriamento remoto a prtica de derivar informao sobre a superfcie terrestre usando imagens adquiridas de uma perspectiva area, usando radiao eletromagntica em uma ou mais regies do espectro eletromagntico, refletida ou emitida da superfcie terrestre. (CAMPBELL, 1996)

que aparece, juntamente e de uma nica vez, vista; resumido, sinttico (MELHORAMENTOS, 2000).

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O sensoriamento remoto fundamenta-se na interao entre a radiao incidente e os alvos de interesse, envolvendo sete elementos (CCRS, 1998):

Fonte: CCSR, 1998

1. Fonte de Energia ou Iluminao (A): o primeiro requisito para o sensoriamento remoto possuir uma fonte de energia que ilumina ou fornece energia eletromagntica para o alvo de interesse. 2. Radiao e a Atmosfera (B): como a energia viaja de sua fonte ao alvo, esta entrar em contato e ir interagir com a atmosfera pela qual passar. Esta interao pode ocorrer novamente quando a energia viajar do alvo at o sensor. 3. Interao com o Alvo (C): atravessando a atmosfera, a energia interage com o alvo. O resultado desta interao depender das propriedades do alvo e da radiao. 4. Registro da Energia pelo Sensor (D): depois da energia ter sido refletida pelo alvo, necessrio um sensor (remoto, ou seja, sem contato com o alvo) para coletar e registrar a radiao eletromagntica. 5. Transmisso, Recepo, e Processamento (E): a energia registrada pelo sensor deve ser transmitida, freqentemente eletronicamente, para a estao receptora onde os dados sero processados em imagem (analgico ou digital). 6. Interpretao e Anlise (F): a imagem processada interpretada, visualmente e/ou digitalmente, para extrair informaes sobre o alvo que foi iluminado. 7. Aplicao (G): o elemento final do sensoriamento remoto alcanado quando informaes sobre o alvo so extradas da imagem para melhor compreend-lo, revelando algumas informaes novas, ou auxiliando na soluo de um determinado problema. 26


Sensoriamento Remoto como sistema de aquisio de informaes O processo pelo qual o registro da interao entre a radiao eletromagntica e os objetos, reas ou fenmenos ocorridos na superfcie terrestre so transformados em informao e interpretados longo. Esse processo dividido por NOVO (1992) em dois sistemas: Sistema de Aquisio de Dados e Sistema de Anlise de Dados. Segundo NOVO (1992), para que o sistema de aquisio de dados funcione necessrio preencher as seguintes condies: existncia de fonte de radiao, propagao de radiao pela atmosfera, incidncia da radiao sobre a superfcie terrestre, ocorrncia de interaes entre a radiao e os objetos da superfcie, produo de radiao que retorna ao sensor aps propagar-se pela atmosfera. Sendo assim, a aquisio de dados depende da interao energia-matria. No sensoriamento essa interao se d entre a energia eletromagntica e os objetos da superfcie terrestre. O sol a principal fonte de energia eletromagntica disponvel para o sensoriamento remoto da superfcie terrestre. Essa energia emitida pelo sol, incidente (I) sobre a superfcie terrestre, parte absorvida (A), parte transmitida (T) e parte refletida (R) pelo objeto ou alvo (Figura 18). Alm disso, antes dela atingir o objeto, parte dessa energia dispersa ou absorvida por partculas e gases da atmosfera. O sensor, ento, captura a energia refletida e emitida reflectncia por estes objetos. As formas de interao entre a radiao e os componentes da superfcie terrestre variam ao longo do espectro eletromagntico (Figura 19). A resposta de um sensor depende no s da quantidade de luz, como tambm da freqncia da luz. comum, portanto, descrever a caracterstica de um sensor atravs de uma curva de resposta espectral que fornece a intensidade da resposta para cada freqncia ou comprimento de onda. O espectro eletromagntico dividido em faixas denominadas regies ou bandas espectrais, desde os raios gama at as ondas de rdio (Figura 19).

Figura 18. As trs formas de interao entre a energia eletromagntica e o alvo (CCRS, 1998).

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Visvel Raios Gama Raios-X Ultravioleta Infravermelho Micro-ondas Ondas de Rdio

Comprimento de onda (em metros) Figura 19. Faixas do espectro eletromagntico dos raios gama at as ondas de rdio, passando pela faixa do visvel entre 0,4 e 0,7m (Violeta: 0,4-0,446m; Azul: 0,446-0,500m; Verde: 0,5000,578m; Amarelo: 0,578-0,592m; Laranja: 0,592-0,620m e Vermelho: 0,620-0,7m) e pela faixa do infravermelho entre 0,7 e 3m (MSSL, 2000).

O sistema de aquisio de dados pode ser digital, sendo composto por elementos de cena discretos, chamados pixels, ou contnuos, chamados vetores. A imagem constituda por vetores chamada imagem vetorial. A imagem produzida por pixels imagem matricial ou raster pode ser representada por uma matriz onde o cruzamento das linhas e das colunas definem as coordenadas espaciais de cada pixel (Figura 20). No sensoriamento remoto, quando a energia eletromagntica proveniente do alvo chega ao sensor, ela transformada em sinal. Esse sinal dividido em nveis discretos de intensidade (conhecidos como DN, digital numbers, ou BV, brightness values, ou ainda, NC, nveis de cinza) traduzindo a resoluo radiomtrica do sensor. Dessa forma, cada pixel receber um valor de nvel de cinza (Figura 21).

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MAPA BASE

VETOR

MATRIZ

Campo Lago Floresta

Figura 20. Representao de um mapa base nos formatos vetorial e matricial. Adaptado de TURNER et al. (2001).

Figura 21. Representao matricial em uma imagem de satlite, onde cada pixel possui um valor de nvel de cinza (CCSR, 1998).

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Resoluo, em um sentido geral, refere-se habilidade do sensor registrar e exibir detalhes finos ( CAMPBELL, 1996). A resoluo radiomtrica o nmero de nveis discretos de intensidade de energia eletromagntica que o sensor capaz de capturar. Quanto maior o nmero de nveis de intensidade, ou nveis de cinza, maior e mais fina ser a resoluo radiomtrica (Figura 22). Outros trs tipos de resoluo so utilizados no sensoriamento remoto: a resoluo espectral, a espacial e a temporal. A resoluo espectral o nmero de intervalos de comprimentos de onda (faixas ou bandas) definidos pelo sensor. Quanto mais estreitos so os intervalos de comprimento de onda e maior for o nmero de bandas, mais fina e maior ser a resoluo espectral (Figura 23). A resoluo espacial a capacidade de identificar objetos na superfcie abrangida pelo pixel. Quanto menor a rea coberta pelo pixel, maior ser a resoluo espacial (Figura 24). A resoluo temporal dada pela freqncia de aquisio de dados pelo sensor. Quanto maior a freqncia, maior ser a resoluo temporal (Figura 25).

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A

B

C

D

Figura 22. Resoluo radiomtrica usando como exemplo uma imagem do Maracan (RJ) tomada pelo satlite IKONOS: A) menor resoluo (2 bits ou 4 nveis de cinza), B) maior resoluo (11 bits ou 2048 nveis de cinza), C) detalhe da imagem com menor resoluo, D) detalhe da imagem com maior resoluo (Fonte: SPACEIMAGING, 2002).

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0,4m

0,7m

Filme Preto e Branco

Azul+Verde+Vermelho

0,4m

0,5

0,6

0,7m

Filme Colorido

Azul

Verde

Vermelho

Figura 23. Resoluo espectral comparando o filme preto e branco com menor resoluo e o filme colorido com maior resoluo espectral (modificado de CCRS, 1998).

Imagem CBERS/WFI Imagem Landsat 7 ETM+ Imagem IKONOS 09/04/2000 05/08/1999 20/08/2000 Resoluo 260m Resoluo 30m Resoluo 4m Figura 24. Resoluo espacial comparando imagens de menor (CBERS/WFI) a maior resoluo (IKONOS). Fonte: INTERSAT (2002).

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Figura 25. A resoluo temporal calculada pelo tempo que o satlite leva para completar o ciclo orbital (CCRS, 1998).

Sistemas sensores e sistemas orbitais Existem diversos sistemas de aquisio de dados, tais como cmaras fotogrficas aerotransportadas, satlites, sistemas de radar, sonares de microondas, etc. Os sistemas podem ser ativos, independendo da energia emitida pelo sol, como o caso dos sistemas de microondas que registram a diferena de freqncia entre o sinal emitido por eles e o sinal recebido da superfcie (p.ex. radares); ou passivos, como o caso das cmaras fotogrficas que registram a reflectncia de uma superfcie produzida pela emisso da energia eletromagntica oriunda do sol (CMARA et al., 1996). Os radares transmitem os sinais de microondas e recebem sua reflexo como base para formar imagens da superfcie terrestre (Figura 26). Os sinais de radar so capazes de penetrar alm da cobertura vegetal e da s uperfcie do solo. A rugosidade e a geometria superficiais so os parmetros mais importantes para analisar imagens de radar sendo estas utilizadas

principalmente para anlises geomorfolgicas (FRANCISCO, 1999). Usando como exemplo uma imagem de radar da regio Amaznica prxima aos Andes pode-se destacar elementos do relevo e da drenagem da rea (Figura 27).

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Superfcie

Superfcie Lisa

Floresta

Plantao

Montanhas

Superfcie Rugosa

Cidade

Imagem de Radar

Figura 26. Resultados da imagem de radar para diferentes superfcies no terreno (modificado de CCRS, 1998).

Figura 27. Imagem de radar JERS1-SAR de uma regio da Amaznia Andina (NASA, 2001b).

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Sensores passivos detectam a radiao solar refletida ou a radiao emitida pelo objeto da superfcie terrestre, dependendo assim, de uma fonte de radiao externa. Esses sensores podem ser fotogrficos ou de varredura (scanning systems). Os sensores fotogrficos so as cmaras fotogrficas cuja operao consiste em focalizar e capturar instantaneamente (framing) a energia proveniente da superfcie sobre um filme foto-sensvel (Figura 28A). Esses sensores utilizam, principalmente, as faixa do visvel, podendo captar emisses da faixa do ultravioleta prximo a do infravermelho distante (LILLESAND & KIEFER, 1994; MOREIRA, 2001; SPRING, 2002). J os sensores imageadores (ou de varredura eletro-ptica) transmitem seus dados distncia e as imagens produzidas so formadas pela aquisio seqencial dos pixels (Figura 28B). Alm disso esses sensores utilizam uma faixa maior do espectro eletromagntico, tendo uma maior resoluo espectral. Comparando-se as vantagens e desvantagens das fotografias areas sobre as imagens produzidas por sensores de varredura pode-se dizer que apesar de apresentar condies mais fceis de operao, devido as suas caractersticas geomtricas bem definidas, e baixos custos para escalas cartogrficas maiores, as fotografias areas limitam-se as horas de sobrevo e devido a fenmenos atmosfricos no permitem frequentemente observar o solo a grandes altitudes (SPRING, 2002). A)

B)

Satlite

Sensor

Varredura

Cena Figura 28. Esquema apresentando o funcionamento de sensores passivos fotogrfico (A) e de varredura (B) (modificado de NASA, 2001a).

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As fotografias areas e alguns sensores de varredura permitem a estereoscopia. Durante o aerolevantamento, sucessivas fotografias so tomadas de forma que tenha sobreposio de 50 a 60% entre elas (Figura 29). Essa sobreposio permite que duas fotos subseqentes (estereopares) forneam duas perspectivas diferentes de uma rea. Quando essas imagens so visualizadas atravs de um estereoscpio, cada olho observa um ponto a partir do qual aquela imagem do estereopar foi tomada no vo (Figura 30). O resultado a percepo da imagem em trs dimenses (LILLESAND & KIEFER, 1994). Fotografias areas podem servir de base para mapeamentos e para localizao de reas de estudo (Figura 31).

60% de sobreposio

Linha de vo

Sobreposio lateral Sobreposio lateral de 30% de vo

Figura 29. Esquema de plano de vo mostrando as sobreposies entre as fotografias, que possibilitam a estereoscopia (ROBINSON et al., 1995).

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A

B

C

BEN MEADOWS, 2002

BEN MEADOWS, 2002

FOCUS SCIENTIFIC, 2002

Figura 30. Tipos de estereoscpios: A) estereoscpio de bolso (Abrams CB-1 Pocket Stereoscope), B) esterescpio de espelho (TOPCON Mirror Stereoscope, C) microscpio 3D (SRM20 Stereo Dissecting Microscope).

R I

A G P S C B L

X

T

Centro de Informaes e Dados do Rio de Janeiro (CIDE), Palcio Guanabara, Prdio Anexo Figura 31. Fotografia area (1:20.000, feita em Janeiro de 1996) do Garrafo (G=Guapimirim, R=Rio Soberbo, P=Posto de gasolina Garrafo, C=Grade C, S=Buraco da Sunta/Alan, B=Grade B, L=Laboratrio/Alojamento, A=Grade A, I=Rio Iconha, T=Terespolis, X=Paraso das Plantas).

R

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Sensores bordo de satlites permitem a realizao de medidas consistentes multitemporais relativas a grandes reas, durante perodos de tempo que chegam a dcadas. Muitos sensores so transportados em satlites em rbitas prximas dos plos e sincronizadas com o sol, para cruzar sempre o Equador na mesma hora solar atingindo uma cobertura g lobal e uma geometria de iluminao consistentes. Este o caso dos satlites das sries Landsat e SPOT e do NOAA/AVHRR. O intervalo de repetio varia entre esses satlites dependendo de sua altitude e velocidade. Outros sensores so transportados em satlites orbitais geoestacionrios a fim de proverem uma grande freqncia de cobertura de uma mesma regio. Este o caso dos satlites meteorolgicos da srie GOES (CMARA et al., 1996). Dentre os principais satlites em operao atualmente destacam-se os satlites meteorolgicos GOES Geostationary operational environmental satellite, operado pelo National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA, EUA) e METEOSAT Meteorological Satellite, operado pela European Space Agency (ESA) ; os satlites de aplicao hbrida como o caso do NOAA (EUA); e os satlites de recursos naturais como a srie Landsat operado pela NASA, sendo as imagens comercializadas pela United States Geological Survey (USGS, EUA) , a srie SPOT Systeme Probatoire d Observation de la Terre, operado pela empresa privada SPOT Image (Frana) , o CBERS ( hinese Brazilian C Earth Resources Satellite, Brasil e China), o IRS (Indian Remote Sensing, desenvolvido pela Indian Space Research Organization, ndia), o JERS (Japanese Earth Resources Satellite, Japo), o ERS (European Remote Sensing Satellite, administrado pela European Space Agency, Unio Europia), o RADARSAT (lanado pela Agncia Espacial Canadense e operado pela empresa privada RADARSAT International Inc.), o IKONOS (lanado pelos EUA) (ROCHA, 2000) e o QuickBird (lanado e operado pela empresa norte-americana Digital Globe) (DIGITAL GLOBE, 2002). A Tabela 6 apresenta as caractersticas dos principais satlites em operao atualmente.

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Tabela 6. Caractersticas dos principais sistemas orbitais (baseado em CRSTA, 1997; ROCHA, 2000; INTERSAT, 2002).Satlite (Origem) Altitude Sensor Espectral (m) 0,58-0,68 0,78-1,10 3,55-3,93 10,30-11,30 11,50-12,50 Resoluo Espacial Radiomtrica Temporal Largura da faixa Site (WWW)

NOAA 15 (EUA)

870km

AVHRR

1,1km

10 bits 1024 NC

6 horas

2.700km

http://www.noaa.gov/

GOES 11 (EUA)

35.000km

VAIN

0,65 3,90 6,70 11,00 12,00

1km 13,8km

8 bits 256 NC

15 minutos

At 1/3 da superfcie terrestre

http://www.noaa.gov/

LANDSAT 7 (EUA) 705km ETM+

PAN

0,45-0,52 0,53-0,61 0,63-0,69 0,75-0,90 1,55-1,75 10,4-12,5 2,09-2,35 0,52-0,90

30m 8 bits 256 NC 60m 30m 15m 16 dias 185 km

http://geo.arc.nasa.g ov/sge/landsat/lands at.html

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Tabela 6. Caractersticas dos principais sistemas orbitais (baseado em CRSTA, 1997; ROCHA, 2000; INTERSAT, 2002) (continuao 1).Satlite (Origem) SPOT 4 (Frana) HRV-IR Altitude Sensor Resoluo Espectral (m) 0,50-0,59 0,61-0,68 0,79-0,89 1,58-1,75 0,51-0,73 0,61-0,68 0,78-0,89 1,58-1,75 0,43-0,47 (oceanografia) 0,45-0,52 CCD 0,52-0,59 0,63-0,69 0,77-0,89 0,51-0,73 1,55-1,75 2,08-2,35 0,50-1,01 10,4-12,5 WFI 0,63-0,69 0,76-0,90 80m 160m 260m 3 dias 900km 20m 26 dias ou at 3 dias 8 bits 256 NC 26 dias 120km http://www.cbers.inp e.br/ Espacial 20m 10 e 20m 20m 10m Radiomtrica 10 bits 1024 NC 6 bits 64 NC 10 bits 1024 NC Temporal Largura da faixa Site (WWW)

60km 26 dias ou at 2 dias 2.250km 60km http://www.spot.com/

832km

PAN

VEGETATION HRV-IR CBERS 1 (Brasil e China)

1,16km 20m

PAN 778km IR-MSS

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Tabela 6. Caractersticas dos principais sistemas orbitais (baseado em CRSTA, 1997; ROCHA, 2000; INTERSAT, 2002) (continuao 2).Satlite (Origem) IKONOS II (EUA) MSS 680km Altitude Sensor Resoluo Espectral 0,45-0,52m 0,52-0,60m 0,63-0,69m 0,76-0,90m PAN 0,45-0,90m 0,45-0,52m QUICKBIRD II (EUA) 450km Multispectral 0,52-0,60m 0,63-0,69m 0,76-0,90m PAN JERS-1 (Japo) - radar 568km SAR (Polarizao HH) Banda L (23,5cm) 18m 8 bits 256 NC 44 dias 75km http://www.nasda.go.j p/projects/sat/jers1/in dex_e.html 0,45-0,90m 0,61m 2,44 m 11 bits 2048 NC 1 a 3,5 dias 16,5km http://www.digitalglob e.com/ 1m 4m 11 bits 2048 NC 3 dias 1,5 dias 13km http://www.spaceima ging.com/ Espacial Radiomtrica Temporal Largura da faixa Site (WWW)

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Devido a suas caractersticas e aplicaes especficas cada grupo de satlites possui sensores que permitem a extrao de diferentes informaes. Em geral, cada sensor cobre um determinado nmero de faixas ou bandas espectrais que devido ao intervalo espectral representado por elas tero aplicaes distintas (Figura 32). As aplicaes de cada banda esto relacionadas ao comportamento espectral dos alvos naquele intervalo espectral. No Brasil, os sistemas mais utilizados so Landsat e NOAA para estudos ambientais e GOES para estudos climticos e metereolgicos.

Miami, Flrida - 15 de Maro de 1988

Visvel Azul

Visvel Verde

Visvel Vermelho

Infravermelho Prximo

Infravermelho Mdio

Infravermelho Termal

Figura 32. Imagens adquiridas pelas sete bandas do Landsat-TM mostrando as diferenas na distino dos alvos e em suas potenciais aplicaes (modificado de NASA, 2001a).

Comportamento Espectral de Alvos Uma premissa fundamental em sensoriamento remoto que se pode identificar objetos localizados na superfcie terrestre estudando a radiao refletida e/ou emitida por estes objetos. Atravs dos sensores, a reflectncia dos objetos pode ser quantificada e representada atravs de faixas de comprimento de onda. O conjunto de tais observaes constitui o padro de resposta espectral do objeto, ou assinatura espectral do alvo (Figura 33). O conhecimento detalhado do padro de resposta espectral de determinado alvo permite a identificao deste, possibilitando, por exemplo, separar tipos de plantaes, de florestas ou de solos.

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Bandas Landsat TM

1 V

2 V

3 V

4 IVP

5 IVM

7 IVM

6 IVT

Figura 33. Assinaturas espectrais de diferentes alvos: gua, neve, nuvem, asfalto, areia, vegetao e solo. Abaixo, as faixas espectrais correspondentes do sensor TM do Landsat so mostradas (modificado de NOVO, 1992).

Interpretao de Imagens A diferena entre o comportamento espectral de objetos distintos possibilita distingir entre e identificar as composies dos diferentes alvos na imagem (CRSTA, 1992). Com o processamento digital das imagens de sensoriamento remoto possvel obter como resultado um mapa temtico da rea imageada. O processamento consiste na execuo das seguintes etapas: georreferenciamento, realce (brilho, contraste e saturao), composio colorida e classificao (CRSTA, 1992). A classificao a associao dos 43


pixels da imagem a um "rtulo" descrevendo um objeto real (vegetao, solo, gua, etc.). Essa "rotulao" possibilita a confeco de mapas temticos partir da imagem digital. Pode-se dizer, ento, que uma imagem de sensoriamento remoto classificada uma forma de mapa digital temtico (CRSTA, 1992). A produo de cartas-imagem e mapas temticos partir de imagens provenientes de sensores remotos , atualmente, um trabalho usual (Figura 34).

Figura 34. Carta-imagem e Mapa Temtico do Entorno do Parque Nacional de Jurubatiba (RJ).

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O uso do GPS na biogeografia

O Sistema de Posicionamento Global (GPS) um sistema cada vez mais utilizado na biologia para coletar pontos de ocorrncia de espcies (localidades) ou posicionar na superfcie terrestre as reas de estudo. O NAVSTAR-GPS um sistema de posicionamento contnuo e determinao de velocidade, baseado em satlites e operado pelo Departamento de Defesa dos Estados Unidos. O sistema define a posio de um ponto sobre a superfcie terrestre a partir de satlites com rbitas conhecidas (Figura 35) (RIPSA, 2000). Atualmente, o sistema norte-americano (NAVSTAR-GPS) monopoliza o Sistema de Posicionamento Global, no entanto a Unio Europia vem desenvolvendo um projeto para lanar no mercado, em 2008, um sistema de localizao global mais avanado do que o atual, chamado GALILEO (ESA/EC, 2003a). Existe um sistema similar ao GPS que foi criado pela antiga Unio Sovitica, chamado GLONASS, que ainda se encontra em uso, mas devido a falta de manuteno e investimentos, est obsoleto (FONTANA, 2002).

Figura 35. Posio dos satlites GPS na rbita terrestre (GARMIN, 2000).

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O sistema funciona da seguinte forma: os satlites na constelao so ajustados com um relgio atmico que mede o tempo muito acuradamente. Esses satlites emitem sinais personalizados indicando o tempo exato em que o sinal deixa o satlite e a posio (efemrides) deste. Ento, o receptor no solo, que um aparelho GPS de mo ou que pode estar incorporado em um telefone celular, possui em sua memria os detalhes precisos das rbitas de todos os satlites da constelao. Dessa forma, lendo o sinal captado, o aparelho GPS pode reconhecer cada satlite em particular e determinar o tempo que o sinal levou para chegar, calculando assim, a distncia dele em relao ao satlite. Quando o receptor no solo capta os sinais de pelo menos quatro satlites simultaneamente, ele pode calcular sua posio exata atravs da interseo entre os sinais (RIPSA, 2000; FONTANA, 2002; ESA/EC, 2003b). O sistema composto de trs segmentos bsicos (Figura 36) (GARMIN, 2000; RIPSA, 2000; FONTANA, 2002): Segmento Espacial: Sistema NAVSTAR-GPS (Navigation Satellite Timing and Ranging) que consiste em uma constelao de 24 satlites (8 satlites em cada um dos trs planos orbitais) posicionados 20.000km de altitude em rbita circular no perodo de 12 horas, usando o elipside global WGS-84. Para permitir que de qualquer lugar da superfcie da Terra, em qualquer hora do dia, seja possvel determinar a posio de um ponto foi estabelecido um esquema orbital, de tal forma que sempre exista no mnimo seis satlites eletronicamente visveis. Segmento de Controle: estaes de controle localizadas nos Estados Unidos e que monitoram e determinam a rbita de todos os satlites GPS, fazendo as correes orbitais e determinando erros nos relgios atmicos a bordo dos satlites. Segmento Receptor ou Usurio: receptores (aparelhos de GPS) e antenas que captam os sinais transmitidos pelos satlites e calculam a sua posio precisa e a sua velocidade.

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SEGMENTO ESPACIAL

S1 S2

S3 S4

SEGMENTO DE CONTROLE

SEGMENTO USURIO

Figura 36. Segmentos do Sistema de Posicionamento Global (GARMIN, 2000).

Cada satlite GPS transmite em duas bandas de freqncias: Civil (L1) na freqncia de 1575,42MHz e Militar (L2) na freqncia de 1227,60MHz. Na banda L2, o erro mdio de aproximadamente 18 metros, enquanto que na L1, ser de 30 a 300 metros (com SA, que a Disponibilidade Seletiva inserida pelo Departamento de Defesa Americano na banda civil como um meio de controle de preciso) (FONTANA, 2002). Desde maio de 2000, a SA ( elective Availability) foi interrompida tendo-se conseguido S atingir uma preciso na determinao das coordenadas de um ponto, de cerca de 10m (GARMIN, 2000). Os receptores de GPS civis possuem potencialmente erros de posicionamento resultantes do acmulo de erros causados pelas seguintes fontes (GARMIN, 2000; RIPSA, 2000; FONTANA, 2002): Sombreamento/Geometria do satlite: se refere posio relativa dos satlites em qualquer dado tempo. A geometria ideal do satlite ocorre quando os satlites esto localizados em um ngulo de aproximadamente 45o em relao ao receptor. A geometria pobre ocorre quando os satlites esto

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posicionados em linha ou em um agrupamento estreito (Figura 37). Todos os aparelhos GPS possuem uma pgina que exibe a erro causado pela geometria dos satlites, chamado de GDOP (Geometric Dilution of Precision) ou DOP (mdia dos erros GDOP, VDOP (vertical) e HDOP (horizontal). Assim, quanto mais prximo ao nmero 1 (escala de 1 a 10), melhor a configurao dos satlites para realizar o posicionamento (BERNARDI & LANDIM, 2002; FONTANA, 2002). Segundo FONTANA (2002), o DOP de 2 a 4 significa uma boa qualidade e geometria dos satlites. Em alguns aparelhos GPS, esse erro exibido em metros (ou ps), apenas calculando o erro causado pela geometria dos satlites.

GEOMETRIA IDEAL

GEOMETRIA POBRE

Figura 37. Geometria dos satlites (modificado de CRUZ et al., 2001).

Meio de Propagao: os clculos assumem que o sinal de rdio viaja a uma velocidade constante - a velocidade da luz. No entanto, a velocidade da luz s constante no vcuo; quando o sinal de rdio entra na ionosfera e na toposfera diminui de velocidade, o que ocasiona erros de clculo de posicionamento. Os aparelhos de GPS usam um modelo que calcula o atraso mdio, mas no o atraso exato do sinal.

Qualidade dos sinais: para que o aparelho GPS trabalhe melhor com as informaes emitidas pelos satlites, essas devem chegar com uma certa clareza. Normalmente os receptores apresentam uma pgina para demonstrar a qualidade do sinal, na forma de barras grficas e nmeros contendo o nmero do satlite, sua posio em relao ao norte (azimute) e o ngulo de inclinao em relao ao horizonte.

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Mltiplas interferncias: ocorre quando o sinal do GPS refletido por outros objetos na superfcie terrestre, tais como edifcios, grandes superfcies rochosas ou vegetao densa, ou por interferncias eletrnicas antes alcanar o receptor GPS. Isso aumenta o tempo de viagem do sinal, causando erros (Figura 38). Alm da reflexo pelos obstculos no solo, esses obstculos podem bloquear a recepo de sinais, causando erros no posicionamento ou at nenhuma leitura de posicionamento, prejudicando, assim, a qualidade do sinal (Figura 38). A viso mais clara possvel fornecer a melhor recepo, assim aparelhos de GPS no funcionam corretamente em locais fechados, embaixo d'gua ou no subsolo.

Sinais bloqueados

Mltiplas interferncias

Figura 38. Mltiplas interferncias sendo fonte de erros de posicionamento no sistema GPS (GARMIN, 2000).

Outros tipos de erro que devem ser considerados:a) Problemas nos relgios; b) Mau posicionamento da antena: que deve ser posicionada para se obter o

ngulo de viso mximo;c) Danos nas antenas; d) Panes no processador interno do receptor; e) Problemas de alimentao de energia.

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Entretanto, a acurcia pode ser aumentada pela combinao de um receptor GPS com um receptor GPS Diferencial (ou DGPS), o qual pode operar a partir de vrias fontes possveis para ajudar a reduzir alguns das fontes de erro descritas acima. O GPS Diferencial o nome dado ao mtodo pelo qual se determina entre a posio informada pelo aparelho e a verdadeira posio geogrfica, existindo dois tipos: o DGPS em Tempo Real (Real Time DGPS) e o DGPS de ps-processamento (Invert DGPS) (FONTANA, 2002). O receptor GPS Diferencial baseia-se na observao simultnea de 2 estaes, onde as coordenadas do ponto so determinadas em relao a um ponto fixo (coordenadas precisamente conhecidas), chamado estao de referncia (Figura 39) (GARMIN, 2000). O processador analisa a posio informada pelo GPS e calcula a relao de erros gerada pelos satlites (ponto de posio GPS), sendo o GPS diferencial propriamente dito, a diferena entre os valores obtidos pelas estaes (FONTANA, 2002). A acurcia de um DPGS tpico de 1 a 5m, podendo atingir at 30mm nos modelos mais sofisticados (GARMIN, 2000; FONTANA, 2002).

SINAL GPS

SINAL GPS

SINAL DGPS (CORREO)ESTAO DO RECEPTOR GPS E TRANSMISSOR DGPS

GPS E RECEPTORES DGPS BORDO DO NAVIO

Figura 39. Funcionamento do GPS Diferencial (GARMIN, 2000).

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Dependendo da aplicao, os receptores GPS podem ser classificados em (CRUZ et al., 2001): Navegao: Equipamento porttil que armazena somente as coordenadas dos pontos. Diferenciam-se na capacidade de memria, no nmero de canais de recepo do sinal, possibilidade de visualizao de mapas, tela com zoom ou colorida. As marcas mais conhecidas so Garmin e Magellan. O preo varia entre $100 e $600; Topogrfico/Geodsico (L1): efetua observao do cdigo e da portadora. Necessita de software para ps-processamento dos dados. Custam cerca de $20.000 o par. No incio de 2001 foi lanado o 1o equipamento brasileiro - GTR-1 - com o preo de R$20.000 o par . Geodsico (L1/L2): idem ao anterior com a possibilidade de observar a frequncia L2 (militar). Custam cerca de $40.000.

Para estudos biogeogrficos, o uso de receptores GPS se faz necessrio para marcar coordenadas de localidades de ocorrncia da espcie estudada ou da rea de estudo onde o levantamento faunstico ou florstico foi realizado. Devido a escala de estudo ser pequena (1:100.000 ou menores), geralmente no necessrio o uso de GPS diferencial (topogrfico ou geodsico). Erros de posicionamento na ordem de 15m (com a SA desligada) no campo so desprezveis, j que so menores do que o erro de posicionamento associado ao erro grfico, encontrado nessas escalas, de no mnimo 20m. Quando a SA est ligada, os erros podem chegar a 250m, sendo a escala de estudo abaixo de 1:1.250.000 mais indicada (o que corresponderia a um mapa englobando grande parte do Brasil ou uma rea ainda maior). Assim, o uso de aparelhos GPS de navegao so adequados para estudos biogeogrficos (Tabela 7). Vale ressaltar que o que torna um aparelho GPS melhor que outro a preciso dos receptores e a capacidade que os mesmos possuem de captar os sinais transmitidos pelos satlites, alm da relao custo/objetivo de uso (FONTANA, 2002).

http://www.techgeo.com.br/

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Tabela 7. Alguns modelos de GPS e suas caractersticas. Modelo Receptor N de pontos Memria Base de dados ou mapa Durao da bateria Tipo de exibio Clculo de rea Pixels (H x W) Sistema prova d'gua cones para pontos Preo (dlares)o

GPS II MultiTrac8 250 -

GPS III 12 canais 500 -

GPS V 12 canais 500 (com 15 caracteres para o nome e mais 50 para comentrios) 19Mb

eTrex 12 canais 500 -

eTrex Venture 12 canais 500 1Mb

eTrex Vista 12 canais 500 24Mb

-

Amricas ou Internacional

Sistema virio das Amricas ou Atlntico

-

Sistema virio das Amricas, Cidades do Atlntico ou Mundo Pacfico, e pontos marinhos 20h (2AA) Cristal lquido (4 nveis de cinza) Sim 288 x 160 Submerso a 1m por 30min. Sim 12h (2AA) Cristal lquido (4 nveis de cinza) Sim 288 x 160 Submerso a 1m por 30min. Sim

20h Cristal lquido (azulverde) No 100 x 64 Submerso a 1m por 30min. Fora do mercado

36h Cristal lquido (4 nveis de cinza) No 160 x 100 Submerso a 1m por 30min. Sim Fora do mercado

25h Cristal lquido (4 nveis de cinza)

22h (2AA) Cristal lquido (4 nveis de cinza) No 128 x 64 Submerso a 1m por 30min. Sim

No 256 x 160 Submerso a 1m por 30min. Sim

$536

$145

$194

$375

Fonte: GARMIN International (www.garmin.com).

Para configurar um aparelho GPS necessrio o conhecimento de alguns dados cartogrficos como datum, sistema de coordenadas e fuso horrio ( time zone). Para que o receptor GPS localize a constelao de satlites (efemrides) e calcule corretamente a posio do ponto, necessrio inform-lo em que fuso horrio (Tabela 8) o usurio est. Uma maneira simples de determinar seu fuso horrio saber quantas horas est atrasado ou adiantado em relao ao UTC, ou Tempo Universal Coordenado (tambm denominado hora Greenwich ou zulu). Em 1986, o UTC substituiu a Hora Mdia de Greenwich (GMT), sendo considerado o Padro Mundial de Tempo, e se baseia-se em medies atmicas em vez da rotao da Terra. Por exemplo, o horrio de Braslia est 3 horas atrs

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do UTC; ento, a diferena ser 3. Subtraia uma hora para cada fuso horrio medida que viaja para oeste (GARMIN, 2000).

Tabela 8. Fusos horrios UTC aproximados para vrias zonas delimitadas em longitudes. Se voc estiver no perodo de horrio de vero, some uma hora diferena horria do fuso (GARMIN, 2000). Zona Longitudinal Diferena Horria Zona Longitudinal Diferena Horria 180,0 W a 172,5 W -12 007,5 E a 022,5 E +1 172,5 W a 157,5 W -11 022,5 E a 037,5 E +2 157,5 W a 142.5 W -10 037,5 E a 052,5 E +3 142,5 W a 127,5 W -9 052,5 E a 067,5 E +4 127,5 W a 112,5 W -8 067,5 E a 082,5 E +5 112,5 W a 097,5 W -7 082,5 E a 097,5 E +6 097,5 W a 082,5 W -6 097,5 E a 112,5 E +7 082,5 W a 067,5 W -5 112,5 E a 127,5 E +8 067,5 W a 052,5 W -4 127,5 E a 142,5 E +9 052,5 W a 037,5 W -3 142.5 E a 157,5 E +10 037,5 W a 022,5 W -2 157,5 E a 172,5 E +11 022,5 W a 007,5 W -1 172,5 E a 180,0 E +12 007,5 W a 007,5 E 0

Usar o GPS juntamente com um mapa amplia o poder de ambos durante a navegao. Para isso preciso selecionar o formato de apresentao das posies (sistema de coordenadas), datum, unidades e norte de referncia que combinem com o mapa (GARMIN, 2000). O sistema de coordenadas mais usado latitude e longitude em graus e minutos decimais (hdddmm.mmmm), mas o GPS possui vrios outros como coordenadas planas (UTM), e coordenadas geogrficas no formato graus, minutos e segundos decimais (hdddo mm'ss.ssss''). O datum inicial da maioria dos aparelhos GPS o WGS 84 (World Geodetic Survey de 1984). No entanto, caso o usurio pretenda plotar as coordenadas coletadas pelo GPS em uma carta topogrfica, o mais adequado utilizar o datum da carta (SAD-69 ou Crrego Alegre). A unidade de medida comumente utilizada para todas as leituras de velocidade e distncia a mtrica. A maioria dos aparelhos GPS possibilitam escolher outras unidades como milhas terrestres (statute) ou milhas nuticas (GARMIN, 2000). As marcaes angulares do GPS correspondero s da agulha magntica se o GPS estiver referenciado ao norte magntico (configurao inicial). Devido a erros introduzidos pelo processo de planificar a superfcie terrestre em um mapa, nem todas as linhas de

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posio desenhadas no mapa apontam exatamente para o norte verdadeiro. Assim, o norte indicado pelas linhas denominado Norte da Carta ou Norte da Quadrcula (Grid North). Entretanto, a diferena normalmente to pequena que o norte da quadrcula pode ser considerado igual ao norte verdadeiro para deslocamentos terrestres. FONTANA (2002) sugere que use o norte verdadeiro ( true) quando o usurio empregar unicamente a carta topogrfica e o GPS, descartando o uso da bssola.

As escalas e projees dos mapas mais usados em biogeografia e suas limitaes

Estudos em biogeografia geralmente usam mapas do Brasil, da Amrica do Sul ou regionais (p. ex. parte da Amaznia Legal). Em geral, esses mapas esto em projeo Policnica, coordenadas geogrficas e em escalas cartogrficas pequenas (menores de 1:50.000). Mapas usados para localizar a rea de estudo, em reas como ecologia, usam escalas maiores (menores ou iguais a 1:50.000), geralmente com projeo UTM e coordenadas planas. importante notar que a acurcia do posicionamento de determinada localidade ou ocorrncia de uma espcie em um mapa depender da escala, e do erro grfico intrnseco a esta escala.

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As informaes que no podem deixar de entrar em um mapa

Os mapas produzidos para publicaes em biogeografia devem seguir as normas cartogrficas para que os leitores possam avaliar a preciso dos dados mostrados nessa representao cartogrfica. Alguns elementos cartogrficos so impressindveis para a produo de um mapa (Figuras 40 e 41): Ttulo (descreve o propsito da carta) Norte geogrfico (que geralmente coincide com o norte da quadrcula) Escala (grfica e/ou numrica) Projeo e datum usados Gratculas indicando as coordenadas Legenda indicando os elementos do mapa Localizao da rea em uma escala menor Informaes sobre a base cartogrfica utilizada

Figura 40. Algumas informaes contidas na legenda de uma carta topogrfica.

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Figura 41. Informaes que devem ser apresentados em um mapa.

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Como fazer os mapas de distribuio geogrfica

Existem duas formas de confeccionar um mapa: manual (cartografia analgica) e atravs do computador (cartografia digital). Diferentemente da cartografia analgica, a cartografia digital pode fornecer uma base de dados digital mais rapidamente atualizvel e produzir mapas visualizados em diferentes meios, podendo ser interativos e animados (PETERSON, 1995; ROBINSON et al., 1995). Existem diversos programas (softwares) de automao de tarefas cartogrficas e visualizao de dados, denominados de CADs que podem ser usados para gerar mapas como, por exemplo, AutoCAD, AutoCAD Map e MapMaker (Tabela 9). Vale ressaltar que os CADs diferem dos SIGs (Sistemas de Informaes Geogrficas), j que esses ltimos superam a simples manipulao de mapas digitais atravs da explorao das relaes existentes entre seus dados grficos e descritivos, permitindo a execuo de funes de anlise espacial, envolvendo

proximidade, adjacncia e conectividade, alm de anlises envolvendo compatibilizaes de diversos mapas, oriundos de diversas fontes, escalas, sistemas de projeo, etc. (BURROUGH & MCDONNELL, 1998; RIPSA, 2000). No entanto, alguns SIGs podem ser sub-utilizados para gerar mapas como, por exemplo, ArcView, MapInfo, SPRING e Idrisi (Tabela 9). Existem alguns programas que vem sendo usados, principalmente por bilogos, para gerar mapas como, por exemplo, Fishmap, SURFER e DMAP (Tabela 9). Alm dos programas de computador, necessrio obter uma base de dados constituda por mapas e localidade georreferenciadas de ocorrncia de espcies. Os mapas, como j vimos, podem ser adquiridos (IBGE, Exrcito, Prefeituras, etc.) ou confeccionados (usando como base, p.ex., imagens de satlite). J as coordenadas das localidades pode ser adquiridas atravs de GPS, no prprio local, ou atravs dos Gazetteer (livros que contm mais de 6.000 localidades e suas coordenadas geogrficas). Alguns Gazetteer so: United States Board on Geographic Names (USBGN) (Quadro 1), Ornithological Gazetteer (Paynter & Traylor) (Quadro 2), e CALLE** (Quadro 3). A escala sugerida para os mapas que usam as coordenadas dos Gazetteer de 1:1.000.000 ou menor, j que eles usam como fonte a Carta do Brasil ao Milionsimo entre outras.

**

http://www.calle.com/world/

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Tabela 9. Programas usados para gerar e/ou visualizar mapas digitais. Programas Utilidades AutoCAD e AutoCAD Map Produo de desenhos tcnicos e mapas Fishmap Produo de mapas iMap (Macintosh) Produo de mapas MapMaker Produo de mapas Natural Resources Database Produo de mapas Versamap Produo de mapas GPS TrackMaker Produo de mapas com os waypoints do GPS SURFER Produo de mapas em 3D DMAP Produo de mapas de distribuio MapMate Produo de mapas de distribuio DIVA-GIS Produo de mapas de distribuio e anlise ArcView Produo de mapas e anlise Christine GIS System Produo de mapas e anlise Floramap Produo de mapas e anlise MapInfo Produo de mapas e anlise MapViewer Produo de mapas e anlise Tratamento de imagens de satlite, anlises e Idrisi produo de mapas Tratamento de imagens de satlite, anlises e SPRING produo de mapas MapBrowser Visualizador de mapas

Gratuito

X X X

X X

Site na Internet http://www.autodesk.com http://www.bcfisheries.gov.bc.ca/fishinv/fishmap.htm http://www.kuleuven.ac.be/bio/sys/imap/ http://www.mapmaker.com/ http://www.nrdb.co.uk/ http://www.versamap.com/ http://www.gpstm.com/port/ http://www.goldensoftware.com/products/surfer/surfer.shtml http://www.dmap.co.uk/welcome.htm http://www.mapmate.co.uk/ http://www.diva-gis.org/ http://www.esri.com/software/arcgis/arcview/overview.html http://www.christine-gis.com/ http://www.floramap-ciat.org/ http://www.mapinfo.com/ http://www.goldensoftware.com/products/mapviewer/mapviewer.shtml http://www.clarklabs.org/ http://www.dpi.inpe.br/spring/

X

http://www.vdstech.com/mapbrowser.htm

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QUADRO 1Exemplo de localidades contidas no USBGN Gazetteer, onde so apresentados o nome da localidade (ex. Serra do Cip), sua designao (p.ex. morro), suas coordenadas geogrficas (latitude 7 o52'S, longitude 36o52'W), sua unidade administrativa (p.ex. , Estado da Paraba) e a referncia das coordenadas dessa localidade (p.ex. Carta do Brasil ao Milionsimo).

Nome da Localidade Cinco Ilhas Cip, Crrego do Cip, Rio see Cip, Riacho do Cip, Serra do Cipoal

Designao ISLS STM STMI HLL PPL

Latitude 20 29 S 17 16 S 9 53 S 7 52 S 1 43 S

Longitude 51 26 W 44 19 W 38 49 W 36 52 W 55 26 W

Unidade Administrativa 77000 77033 77041 77025 77015

Referncia da localidade 01 01 00 01 01

DESIGNAO: ISLS = ilhas; STM = rio; STMI = rio intermitente; HLL = morro; PPL = lugar povoado UNIDADE ADMINISTRATIVA: 77000 = Brasil (geral); 77033 = Estado de Minas Gerais; 77041 = Estado de So Paulo; 77025 = Estado da Paraba; 77015 = Estado do Par REFERNCIA DA LOCALIDADE: 01 = Carta do Brasil ao Milionsimo (IBGE); 00 = Outras referncias ou referncias cruzadas.

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QUADRO 2Exemplo de localidades contidas no Ornithological Gazetteer, onde so apresentados o nome da localidade (ex. Serra do Cip, Estado de Minas Gerais), suas coordenadas geogrficas (latitude 19o14'S, longitude 43o33'W) e as referncias bibliogrficas onde essa localidade foi citada.

CIP, SERRA (Ruschi, 1961:32); see Cip, Serra do. CIP, SERRA DO; Minas Gerais 1914 / 4333 (Vanzolini, pers. comm.)

Alt ?; in eastern Minas Gerais, in southern Serra do Espinhao [ 1730/4330 (USBGN) ], NE of Belo Horizonte [ 1930/4345 (USBGN) ] ; not named on our maps; Berlioz, at 1,400m, 9 Aug. 1933 (Berlioz, 1934b:423); Berla, June 1946 (FMNH); Ruschi, 16 June 1956, at 900-1,200 m, 10 Mar. 1958, 19 Nov. 1959, 19 Jan. 1960, Sept., Oct., Dec. Year? (Ruschi, 1961:32-33, as Serra Cip; p.41; 1962a: 17-18; ...; Sazima, at Km 114 on Vespasiano [ 1940/4355 (USBGN) ] / Conceio [ Conceio do Mato Dentro, 1901/4325 (USBGN) ] highway, date ? (Sazima, 1981).Onde: USBGN = United States Board on Geographic Names; FMNH = Field Museum of Natural History. Obs. Todas as latitudes esto a Sul do Equador, exceto quando so seguidas por N.

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QUADRO 3Exemplo de localidades contidas no CALLE, onde so apresentados o nome da localidade (ex. Guapimirim, Estado do Rio de Janeiro, Brasil), suas coordenadas geogrficas (latitude em graus e minutos decimais 22,53oS, que equivale a o 22 31,8'S ou 22o31'05"S; longitude 42,98o'W ou 42o58,8'W ou 42o58'05"W), sua altitude (115m), informaes climticas (se disponvel), links de busca, trs mapas em escalas diferentes, e opes de zoom.

Guapimirim, Brazil PageWorld:Brazil:Estado do Rio de Janeiro (http://www.calle.com/world/BR/21/index.html) Latitude -22.5333333 Longitude -42.9833333 Altitude (feet) 380 Lat (DMS) 22 31' 60S Long (DMS) 42 58' 60W Altitude (meters) 115 Click here to include current weather info Google links for Guapimirim Google links for Guapimirim, Brazil FAST/Alltheweb images for Guapimirim FAST/Alltheweb images for Guapimirim, Brazil

110.8 nm east and west of Guapimirim. Mercator projection. Illuminated Bigger Smaller Wider Narrower Taller Shorter Reset 4.0X In 2.0X In 1.4X In 1.4X Out 2.0X Out 4.0X Out

Presentation Copyright Falling Rain Genomics, Inc. 1996-2004

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