Datum Geodésico e Projeção Cartográfica

Definição de Datum Geodésico

• Um datum geodésico aproxima a Terra por um objeto de forma elipsoidal.
• Para essa aproximação, parâmetros ajudam a posicionar e orientar o elipsoide em relação ao geoide.

Importância do Datum Geodésico

• O datum define o referencial, onde as coordenadas dos vértices geodésicos são determinadas.

Definição de Datum Topocêntrico

• Coordenadas elipsoidais (φ, λ) são usadas.
• Assume-se que estas coincidem com coordenadas naturais (astronómicas).

Datum Geodésico Topocêntrico em Portugal

• Exemplos incluem Datum Lx ou Datum 73 (utilizados em Portugal Continental).

Projeção Cartográfica

• Transforma coordenadas de pontos da vizinhança do ponto central no elipsoide em pontos no plano cartográfico.
• Permite passar de uma forma tridimensional para o plano.
• A imagem do ponto central é a origem do referencial.

Compatibilização de Dados Geográficos PTTM06/ETRS89 e UTM

• O sistema UTM usa o elipsoide de Hayford, enquanto o PTTM06/ETRS89 usa o GRS80.
• Os dois conjuntos de dados geográficos não são diretamente comparáveis sem transformação.
• Três alternativas:
  • Converter coordenadas UTM em elipsoidais, depois em geodésicas retangulares via Bursa-Wolfe, e finalmente em cartográficas PTTM06/ETRS89 (modelo mais preciso).
  • Converter coordenadas UTM em geodésicas elipsoidais e comparar os data via Molodensky, convertendo então para cartográficas via fórmulas diretas (modelo mais simplificado).
  • Comparação direta das coordenadas cartográficas via modelo polinomial (menos aconselhável).

Métodos de Aquisição de Informação (Custo-Benefício)

• Para representação plani-altimétrica de uma parcela florestal em escala 1/500, recomenda-se métodos clássicos de topografia devido à interferência da folhagem na aquisição via satélite.
• Para representação cartográfica de um edifício classificado em escala 1/200, recomenda-se laser-scanning para rápida coleta de dados, especialmente em áreas com barreiras.
• Para representação plani-altimétrica do centro histórico de uma cidade em escala 1/250, recomenda-se GNSS, pois a área é maior e o GNSS fornece altitudes elipsoidais.

Datum Geodésico Topocêntrico e Coordenadas Geodésicas

• Datum geodésico é o mesmo que datum astronómico topocêntrico.
• Coordenadas geodésicas são latitude e longitude astronómicas (Λ, Φ).

Direção do Norte Cartográfico

• Define-se pela direção da projeção do meridiano que passa no ponto central (meridiana).

Métodos de Recolha de Informação

• Métodos clássicos de topografia fornecem alta qualidade posicional em pequenas áreas com grande detalhe.
• GNSS tem informação dispersa, com qualidade dependendo do tipo de recetor e tempo de estacionamento.
• Método fotogramétrico oferece alta qualidade posicional em áreas médias, dependendo das condições atmosféricas.
• Deteção remota cobre grandes áreas, mas a qualidade posicional depende das características da imagem.

Substituição da Interseção Inversa pelo GNSS

• O posicionamento com GNSS gradualmente substituiu a interseção inversa devido a obstruções como edifícios em áreas urbanas e custos geralmente mais elevados.

Componentes da Infraestrutura Geodésica

• Rede geodésica (vértices geodésicos de 1º, 2º e 3º ordem).
• Rede de estações permanentes para GNSS.
• Rede de nivelamento de alta precisão.
• Rede gravimétrica para correção e propagação das altitudes ortométricas.

Projeções Conformes em Representações Cartográficas de Grande Escala

• Preservam as formas dos objetos.
• São usadas em cartografia de grande escala devido às suas características ortomórficas e independência do módulo da deformação linear.

Correção Diferencial no Posicionamento por Satélite

• Estações permanentes emitem sinais com as incertezas posicionais para corrigir imprecisões causadas por efeitos atmosféricos.

Distância Máxima na Correção Diferencial

• Fabricantes recomendam não exceder 20 km devido à curvatura da Terra.

Substituição da Interseção Direta pelo GNSS

• É válida se considerar que GNSS determina altitudes elipsoidais, necessitando conhecer a ondulação do geoide para determinar a altitude ortométrica.

Substituição da Interseção Direta pelo Posicionamento com GNSS

• A operação topográfica antes conhecida como interseção direta foi substituída pelo posicionamento com sistemas GNSS, método mais preciso e que possibilita o transporte de coordenadas mais facilmente.

Referencial Altimétrico Europeu

• A maioria dos países europeus usa um referencial altimétrico baseado em registos do nível do mar do século XIX.
• As diferenças regionais na temperatura, salinidade e outras variáveis levam a inconsistências entre os países vizinhos.

Deformação em Projeções Cartográficas

• É essencial considerar a deformação na escolha da projeção, minimizando-a na área de estudo.
• Tipos de deformação: conforme (preserva a forma), equivalente (preserva a área), afilática (minimiza as diferenças) e loxodrómica (preserva o rumo).

Significado de HGDT73

• Significa Hayford-Gauss, Datum 73.
• O elipsoide é o de Hayford e a projeção é a de Gauss-Kruger.
• O datum utilizado é o Datum 73.

Referencial Altimétrico Nacional

• O referencial altimétrico usado é o nível médio das águas do mar, determinado pelo marégrafo de Cascais.

Importância do Modelo de Ondulação do Geoide

• É importante conhecer a ondulação do geoide para determinar a altitude ortométrica a partir da altitude elipsoidal obtida via GNSS.

Métodos e Técnicas de Recolha de Informação Espacial

• Métodos clássicos de topografia são adequados para levantamentos topográficos detalhados de jardins com árvores, onde o GNSS não é eficaz.
• Sistemas de posicionamento GNSS são usados para marcar percursos como corta-matos, pois são rápidos e de baixo custo.
• Laser scanning é eficaz para levantamentos arquitetónicos, modelo interiores e exteriores de edificios.
• Sistemas fotogramétricos são usados para obter imagens de cidades de área média, sendo aplicados para informações topograficas.

Altitude Elipsoidal vs. Ortométrica

• Altitude elipsoidal é a distância entre um ponto na superfície terrestre e sua projeção no elipsoide.
• Altitude ortométrica é a distância entre um ponto na superfície terrestre e o geoide, medida ao longo da linha de prumo.
• Estão relacionadas por: h(p) = H(P) + N (h = altitude elipsoidal, H = altitude ortométrica, N = ondulação do geoide).

Referencial Altimétrico em Portugal Continental

• Determinado com base nas medições do nível médio das águas do mar pelo marégrafo de Cascais ao longo de vários anos.

Fragilidades na Definição do Referencial Altimétrico

• Leituras do nível médio do mar são influenciadas por salinidade, pressão, temperatura, etc., levando a diferentes referenciais altimétricos e inconsistências entre países.

Cartografia Digital vs. Analógica

• Cartografia digital permite compatibilizar informações de datas diferentes via modelos de conversão.
• Organiza informações por camadas (layers), tornando-se prática, embora menos útil em campo do que as cartas convencionais.

Métodos da Topografia Clássica

• Irradiação é eficaz para levantamentos topográficos detalhados de jardins com árvores.
• Poligonação é usada para determinar coordenadas de pontos sem intervisibilidade entre estação e pontos visados.
• Interseção direta é útil para determinar coordenadas de pontos de difícil acesso.
• Nivelamento geométrico oferece alta precisão no cálculo de altitudes ortométricas.
• Nivelamento trigonométrico é útil em áreas pequenas e de difícil estacionamento para determinar altitudes de pontos dispersos.

Referencial PTTM06/ETRS89

• Fixado na placa Euro-Asiática, usa o datum ETRS89, a projeção Transversa de Mercator e tem origem em Melriça.

Fragilidades da Rede Geodésica Convencional

• Pode não permitir o uso de pontos de referência no nivelamento geométrico, devido à falta de intervisibilidade ou desaparecimento de marcos.

Monitorização de Obras de Engenharia Civil

• Métodos topográficos de alta precisão oferecem grande precisão, mas laser scanning, GNSS e satélites revelam-se mais eficazes.
• Estes métodos são dispendiosos e sujeitos a condições atmosféricas.

Sistema Cartográfico PTTM06/ETSR89

• A projeção Transversa de Mercator (Gauss-Kruger), o centro geodésico em Melriça, o datum ETRS89, o elipsoide GRS80 e a associação à placa Euro-Asiática caracterizam este sistema.

Referenciais em Coordenadas Topográficas (M, P, H)

• M significa distância à Meridiana, P distância à Perpendicular e H altitude ortométrica. As coordenadas cartográficas são determinadas através das fórmulas diretas da projeção f(φ, λ)=(M,P).
• O nível médio das águas do mar é o referencial para a altitude ortométrica.

Desníveis com GPS vs. Nivelamento Geométrico

• GPS determina altitudes elipsoidais, enquanto métodos clássicos calculam altitudes ortométricas.
• A ondulação do geoide (N) varia, resultando em diferentes desníveis calculados pelos dois métodos.

Medição de Distâncias Euclidianas em Moçambique (UTM)

• Usar as fórmulas inversas da projeção (f-1(M,P) = (φ, λ)) para determinar as coordenadas geodésicas elipsoidais da região.
• Reprojetar as coordenadas geodésicas na carta para calcular as distâncias no plano cartográfico.

Projeção Conforme (Gauss-Kruger)

• Preserva a forma dos objetos projetados.
• Minimiza as deformações, representando países e continentes de forma real.

Metodologia de Construção da Carta de Visibilidades

• Traçar pelo menos 8 perfis do terreno, passando pelo ponto de observação.
• Desenhar as retas tangentes aos pontos mais altos em cada perfil.
• Classificar os pontos abaixo da linha tangente como "não visível" e acima como "visível".
• Projetar os perfis e determinar a área visível e não visível.

Diferenças entre os Data ED50 e ETRS89

• Datum ED50 tem base em Potsdam, usando o elipsoide de Hayford.
• Datum ETRS89 tem base na placa Euro-Asiática, usando o elipsoide GRS80.

Metadados na Cartografia Digital

• Os metadados indicam o local, data de produção, material, sistema de coordenadas e equipa de recolha de dados.
• Permite verificar a fiabilidade da carta.