Para quem trabalha ou pretende trabalhar em plataformas computacionais como o ArcGIS ou QGIS, é de fundamental importância que conheça alguns dos principais conceitos que envolvem a ciência da cartografia.
Uma vez que a produção de mapas é altamente dependente da utilização correta de técnicas de cartografia, é imprescindível que ao trabalhar com dados geográficos de qualquer natureza, você esteja sempre atento a qual sistema de coordenadas, datum e projeção cartográfica irá utilizar em seu projeto.
Para ajudá-lo, a GeoSense criou este blog post, no qual iremos apresentar alguns conceitos básicos acerca de Projeções Cartográficas, Sistemas de Coordenadas e Datum em ambientes de SIG, respondendo de forma didática algumas das principais dúvidas comuns a profissionais da área.
O que são Projeções Cartográficas?
Para que possamos trabalhar com dados geográficos em Sistemas de Informação Geográfica (SIG), é indispensável que utilizemos corretamente Projeções Cartográficas que se adequem aos nossos objetivos.
Projeções Cartográficas podem ser entendidas como sendo os métodos utilizados para representar o globo terrestre (tridimensional) em um mapa plano (bidimensional). Em plataformas como o ArcGIS e o QGIS, projeções cartográficas estão associadas diretamente a aplicação de algoritmos matemáticos.
Ao inserir dados geográficos em plataformas como o ArcGIS ou QGIS, um dos primeiros passos para dar seguimento ao processamento de dados é definir qual será a projeção cartográfica, o datum e o sistema de coordenadas que você irá utilizar em seu projeto.
Além disso, você deve sempre indicar no mapa final qual datum, sistema e projeção foram adotados, sendo esta uma das principais informações exigidas em projetos ligados a produção de mapas de qualquer natureza.
De modo geral, quando tentamos representar o globo terrestre em um plano bidimensional, sempre irão ocorrer distorções associadas a metodologia de transformação.
Por este motivo, é fundamental que você conheça quais são as principais projeções que podem ser utilizadas, de maneira que seja possível escolher aquela que melhor se adeque ao seu projeto e que irá mitigar ao máximo as distorções associadas a mapas bidimensionais.
Existem muitos tipos de projeções cartográficas e para que você entenda com maior clareza quando utilizar cada uma delas, abaixo iremos apresentar as principais projeções comumente utilizadas por profissionais de SIG.
Quais são os principais tipos de Projeções Cartográficas?
Projeções Cartográficas podem ser classificadas de acordo com o tipo de superfície de projeção adotado para transformar matematicamente o globo terrestre em um plano bidimensional.
É importante salientar que independente da projeção utilizada, mapas planos do globo terrestre sempre irão apresentar distorções geográficas a diferentes níveis de magnitude. Em geral, distorções mais acentuadas estarão vinculadas a áreas específicas da superfície terrestre, estando diretamente relacionadas ao método de projeção utilizado.
No vídeo abaixo, você pode observar didaticamente porque projeções cartográficas do globo terrestre sempre irão apresentar distorções quando representadas sobre um plano bidimensional.
Agora que você já possui um conhecimento básico acerca de projeções cartográficas, iremos apresentar as principais projeções, classificadas de acordo com o tipo de superfície de projeção adotado.
Superfície de Projeção
1 – Projeção Cilíndrica
Conforme demonstrado na imagem abaixo, este método utiliza de uma superfície cilíndrica sobre a qual é projetada o globo terrestre. Esta é uma das principais projeções cartográficas utilizadas em ambientes de SIG.
A Projeção de Mercator é um exemplo de projeção cilíndrica amplamente utilizada por profissionais de cartografia.
Nesta forma de projeção, as coordenadas geográficas são representadas por linhas retas que se encontram formando ângulos retos. A Projeção de Mercator conserva os ângulos, as direções e as formas, entretanto, ocorrem distorções associadas às proporções da superfície terrestre.
Regiões polares e próximas aos polos apresentam maiores distorções, apresentando tamanhos exagerados se comparados às regiões próximas ao equador, as quais estão representadas com maior exatidão.
Em ambientes de SIG é muito comum que utilizemos a Projeção Universal Transversal de Mercator, popularmente conhecida como UTM. Existem muitos outros exemplos de projeções cilíndricas, dentre elas podemos citar a Projeção Cilíndrica de Gall-Peters e a Projeção Pseudocilíndrica de Robinson.
2 – Projeção Cônica
Projeções Cônicas são aquelas que utilizam de uma superfície de projeção em formato de cone para projetar o globo terrestre em um plano bidimensional, conforme elucidado na imagem abaixo.
Neste tipo de projeção, os meridianos (longitudes) se direcionam para as regiões polares enquanto os paralelos (latitudes) formam arcos concêntricos. Projeções cônicas apresentam deformações conforme a região representada se afastada do ponto teórico de contato entre o cone e o globo terrestre.
Por este motivo, esta forma de projeção é normalmente utilizada para representar latitudes intermediárias, hemisférios ou pequenas áreas da superfície terrestre. São exemplos de projeções cônicas, a Projeção de Lambert e a Projeção de Albers.
3 – Projeção Plana ou Azimutal
Projeções Planas ou Azimutais são aquelas que utilizam como superfície de projeção um plano em contato com o globo terrestre e que cobre apenas determinada região. Na figura abaixo, você pode observar a metodologia de obtenção de uma Projeção Plana.
Este tipo de projeção é muito utilizado para representar as regiões polares, embora também possa ser utilizada para representar qualquer outro ponto da superfície terrestre. Nas Projeções Planas, coordenadas geográficas formam círculos concêntricos ao redor do ponto de contato entre o plano e o globo terrestre.
Propriedades de Projeções Cartográficas
Podemos ainda classificar Projeções Cartográficas de acordo com as suas propriedades e isto é de fundamental importância para entendermos com maior clareza a natureza das distorções associadas a determinado tipo de projeção.
Projeções Cartográficas sempre irão apresentar distorções em ao menos uma dentre três características principais, sendo elas ângulos, áreas e distâncias.
Classificamos de equidistante, a projeção na qual ocorre distorção nos ângulos e áreas, conservando-se as distâncias.
Projeções equivalentes são aquelas em que as áreas e distâncias são conservadas enquanto os ângulos são distorcidos. De forma contrária, projeções conformes são aquelas em que as coordenadas geográficas se encontram em ângulos retos, conservando os ângulos e distorcendo-se as áreas e as distâncias.
Projeções afiláticas são aquelas em que não se conservam ângulos, áreas ou distâncias, priorizando sempre uma distorção mínima de todas as propriedades em um mapa.
Projeções cartográficas apresentam ainda outras formas de classificação e se você deseja saber um pouco mais sobre este assunto, sugerimos que acesse o conteúdo Projeções Cartográficas e Sistemas de Referência.
O que são Sistemas de Coordenadas?
Sistemas de Coordenadas podem ser definidos como sendo sistemas de linhas imaginárias que permitem identificar a localização exata de qualquer ponto na superfície terrestre. Para isso, utilizamos de linhas comumente denominadas de paralelos e meridianos, formando uma complexa grade por sobre todo o globo terrestre.
Ao utilizar um GPS em campo, estamos usufruindo de um sistema de coordenadas capaz de localizar determinado ponto em relação a todo o globo terrestre, registrando-o por meio de variáveis (linhas) denominadas como X (longitudes) e Y (latitudes).
Assim como a projeção cartográfica, você também sempre deverá indicar qual foi o Sistema de Coordenadas adotado em seu projeto e inserir estas informações de forma legível no mapa.
É importante salientar que dependendo da projeção cartográfica utilizada, o sistema de coordenadas pode apresentar distorções, entretanto, estes sistemas sempre irão indicar com precisão pontos e áreas da superfície terrestre, ainda que em um mapa plano estas informações possam estar distorcidas visualmente.
Qual é a diferença entre Projeção Cartográfica, Sistema de Coordenadas e Datum?
Quando trabalhamos em plataformas como o ArcGIS ou QGIS, iremos nos deparar com siglas como GCS e PCS e é importante que você esteja familiarizado com o que cada uma delas representa para a produção de mapas e para a análise de dados geoespaciais.
O termo GCS se refere à expressão Geographic Coordinate System ou Sistema de Coordenadas Geográficas e está relacionado a um sistema de coordenadas geográficas que considera um modelo do globo terrestre e os paralelos e meridianos que o compõem. Um GCS irá utilizar como medida variáveis de latitude e longitude expressas em ângulos.
Já a sigla PCS se refere a Projected Coordinate System ou Sistema de Coordenadas Planas e está relacionadoao sistema de coordenadas projetadas utilizado em seu projeto, considerando a representação do globo terrestre em um mapa bidimensional. Um PCS sempre estará vinculado a um GCS, utilizado para projetar o globo terrestre em um plano. Um PCS irá utilizar como medida variáveis de latitude e longitude expressas em metros.
Ou seja, utilizamos um GCS para que possamos saber em que ponto da superfície terrestre dados geográficos estão localizados, enquanto um PCS é utilizado para que possamos saber de que maneira e onde devem ser desenhados dados geográficos em um mapa plano.
Tanto o GCS quanto o PCS são considerados sistemas de coordenadas e não projeções cartográficas. A projeção cartográfica é apenas o algoritmo ou método utilizado para transformar o globo terrestre em um plano bidimensional.
Uma vez que o globo terrestre não possui um formato regular, precisamos definir também qual será o modelo matemático do globo terrestre sobre o qual será aplicado um sistemas de coordenadas e uma projeção cartográfica para transformá-lo em um plano bidimensional sobre o qual podemos inserir dados geográficos com precisão.
A este modelo damos o nome de Datum, sendo este apenas um componente do nosso Sistema de Coordenadas Geográficas (GCS). O Datum utilizado em um projeto é escolhido especificamente para que possa representar com fidelidade diferentes partes do globo terrestre.
Como definir o Sistema de Coordenadas, a Projeção Cartográfica e o Datum que devo utilizar em meu projeto?
Em geral, para projetos conduzidos em território brasileiro, devemos quase sempre optar entre o Datum WGS84 e o Datum SIRGAS2000.
WGS84 é um datum global utilizado para representar qualquer parte do globo terrestre. Por outro lado, o datum SIRGAS2000 foi desenvolvido especificamente para representar com maior fidelidade áreas vinculadas a região da América Latina, sendo quase sempre preferível que você utilize este datum em seu projeto.
Além de definir o datum, você também irá precisar definir qual fuso horário estão incluídos os dados geográficos utilizados no projeto. Por exemplo, para mapas que representem o estado de Minas Gerais, podemos utilizar o datum SIRGAS2000 23S, uma vez que o estado está quase todo inserido dentro do fuso 23S.
O Sistemas de Coordenadas adotado em um mapa é normalmente o sistema de coordenadas planas UTM (Universal Transversal Mercator), no qual estarão representadas latitudes e longitudes expressas em unidade de metros.
A projeção cartográfica mais utilizada por profissionais de SIG em softwares como o ArcGIS e o QGIS é a Projeção Transversal de Mercator, classificada como uma projeção cilíndrica transversa.
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Para quem deseja aprender a trabalhar de forma independente em plataformas de SIG, recomendamos que conheça os cursos profissionalizantes da GeoSense dedicados ao estudo de softwares como o ArcGIS e o ArcGIS Pro.
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