Sistema de Referência de Coordenadas (SRC)

Uma fonte de dados qualquer (um objeto do tipo vetor ou raster) pode ser classificado como espacial somente se possuir um Sistema de Coordenadas . Assim, podemos afirmar que toda informação produzida no sistema SIG está organizada em pelo um dos dois sistemas existentes:

• Sistemas de Coordenadas Geográficas (ou Geodésicas);
• Sistemas de Coordenadas Planas (ou Projetadas).

Em Geoprocessamento, todos os temas devem ser projetados em pelo menos um desses dois sistemas de referência. No sistema SIG, nenhuma ação, processo, recurso ou algoritmo deve ser executado antes da verificação do sistema de referência das camadas.

A referência espacial determina todas as ações no SIG. Se um analista pretende construir um mapa ou demarcar a área de uma bacia hidrográfica, ele deve consultar o SRC das camadas antes de executar esses processos. Há projetos que utilizam o Sistema Geodésico em todos os temas. Em outros projetos, a utilização do Sistema Plano é obrigatória.

Após a escolha do sistema de referência, podemos providenciar os insumos necessários para a construção do projeto (bases cartográficas vetoriais, arquivos raster como ortofotos ou imagens de satélite, planilhas contendo dados alfanuméricos, etc). Além da seleção de um Sistema de Referência, temos outro parâmetro obrigatório em todas as atividades desenvolvidas no SIG: a escolha de um Modelo da Terra ou Datum.

Tabela dos Sistemas de Coordenadas

Sistema de Coordenadas Geográficas

Sobre o Sistema de Coordenadas Geográficas

• A Longitude pode ser Oeste (W) ou Leste (E) e a Latitude pode ser Norte (N) ou Sul (S).
• Não é necessário definir uma projeção para trabalhar no Sistema Geográfico.
• Unidades neste sistema são representadas em graus (unidades angulares).
• Para importar dados do Sistema de Coordenadas Geográficas para um aplicativo SIG, (Exemplo: tabela do Excel contendo dados e coordenadas geográficas), é preciso converter as coordenadas geográficas de Graus, Minutos e Segundos para Graus Decimais.
• O Sistema de Coordenadas Geográficas não é um sistema conveniente para aplicações onde busca‐se o cálculo de distância e áreas. Use o Sistema de Coordenadas Planas.
• No SIG, ao decidir pelo uso do Sistema de Coordenadas Geográficas, o analista precisa informar o Modelo da Terra (Datum) da região de interesse

Localização do Brasil no globo terrestre

Inicialmente como conceito básico temos:

Eixo X = Longitute

Eixo Y = Latitude

O Brasil está localizado entre as seguintes coordenadas:

No exixo X - longitude

• Os extremos são a Serra Contamana (AC), a oeste, com longitude de 73°59’32”;
• e Ponta do Seixas (PB), a leste, com longitude 34°47’30”

-73.5932, -34.4730

No eixo Y - latitude

• Os extremos no sentido norte-sul são Monte Caburaí (RR), ao norte do território, com latitude 5°16’20”;
• e Arroio Chuí (RS), ao sul, com latitude 33°45’03”

5.1620, -33.4503

Box (lat/log)

As seguntes latitudes e logintudes fazem então parte da região brasileira:

5.1620, -73.5932

-33.4503, -34.4730

Você pode acessar os limites de todos os países selecionando aqui

Sistema de Coordenadas Planas

Sobre o Sistema de Coordenadas Planas

• O eixo X é chamado Este (E) e o eixo Y é chamado Norte (N).
• O eixo X corresponde ao eixo horizontal e o eixo Y corresponde ao eixo vertical.
• Unidades neste sistema são representadas em metros.
• UTM (Universal Tranversa of Mercator) é a projeção plana adotada no Brasil para todos os projetos de mapeamento.
• Uma lista de Coordenadas Planas pode ser importada diretamente para o aplicativo SIG dispensando transformações.
• O Sistema de Coordenadas Planas deve ser usado para cálculo de distâncias e áreas.
• No SIG, ao decidir utilizar o Sistema de Coordenadas Planas UTM, o analista precisa informar o Modelo da Terra (Datum), o Fuso (Zona) e o Hemisfério da região de interesse.

Modelo da Terra (Datum Horizontal)

A superfície da Terra é irregular e difícil de ser estudada. Por esta razão, cientistas desenvolveram modelos matemáticos para estudar o nosso planeta. Assim, Datum Horizontal ou simplesmente Datum é um modelo matemático aplicado a uma região, país ou dimensão global.

O Datum está diretamente associado ao Sistema de Coordenadas. Em todos os estudos, devemos definir o parâmetro Datum para realizar cálculos matemáticos. O Datum padrão no mundo chama-se WGS 1984 - World Geodetic System, de 1984. Este é o Datum utilizado no Sistema GPS. No Brasil, temos outros modelos da Terra e o Datum oficial do país definido pelo IBGE (Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística) chama se ‐ SIRGAS 2000 - Sistema de Referência Geocêntrico para as Américas, ano 2000.

Dependendo da atividade, podemos utilizar diferentes Modelos da Terra em diferentes projetos. Na aplicação SIG, ao carregar os dados no projeto, a referência espacial de uma determinada fonte de dados será reconhecida somente se preencher esses dois requisitos: Sistema de Coordenadas e Modelo da Terra – também conhecido com Datum. Se uma dessas informações estiver ausente, o sistema vai determinar a referência espacial como arbitrária – a ser definida pelo usuário.

Características dos Sistemas de Coordenadas

O Sistema Plano é o sistema recomendado para trabalhos de medição de distâncias ou áreas. Para representação de grandes extensões de área num mapa, devemos usar o Sistema Geográfico. A tabela abaixo expõe algumas particularidades que cada sistema possui e pode contribuir para a escolha do sistema apropriado de acordo com a aplicação:

Organização dos Sistemas de Coordenadas

Os Sistemas de Referência de Coordenadas estão organizados por continentes e regiões da Terra. Podemos usar os Códigos EPSG para localizar rapidamente qualquer sistema de referência no aplicativo SIG.

Exemplo 1: ao adotar o código EPSG:4674 para uma camada, este código indica para qualquer pessoa que os dados vetoriais foram referenciados no Sistema de Coordenadas Geográficas, Datum SIRGAS 2000 (EPSG:4674 = GCS_SIRGAS2000 ou Geographic Coordinate System, SIRGAS 2000 Datum).

Exemplo 2: Para definir a Projeção/Datum SIRGAS 2000 UTM Zone 23 S para uma área de interesse, escolha o código EPSG:31983 para definir a projeção plana da área. Dependendo da finalidade, um novo raster ou um novo arquivo shapefile deverá ser criado.

Lista dos Códigos EPSG utilizados no Brasil

Definir o Sistemas de Coordenadas do projeto é o passo inicial para realizar tarefas no SIG. Como são muitos os modelos matemáticos da Terra, abaixo são apresentadas as projeções mais utilizadas no Brasil.

Projeções mais utilizadas

CÓDIGO EPSG PROJEÇÃO/DATUM

4225 GCS Corrego Alegre

4618 GCS SAD69

4674 GCS SIRGAS 2000

4326 GCS WGS84

22521 Corrego Alegre / UTM zone 21S

22522 Corrego Alegre / UTM zone 22S

22523 Corrego Alegre / UTM zone 23S

22524 Corrego Alegre / UTM zone 24S

22525 Corrego Alegre / UTM zone 25S

29168 SAD69 / UTM zone 18N

29188 SAD69 / UTM zone 18S

29169 SAD69 / UTM zone 19N

29189 SAD69 / UTM zone 19S

29170 SAD69 / UTM zone 20N

29190 SAD69 / UTM zone 20S

29191 SAD69 / UTM zone 21S

29192 SAD69 / UTM zone 22S

29193 SAD69 / UTM zone 23S

29194 SAD69 / UTM zone 24S

29195 SAD69 / UTM zone 25S

31972 SIRGAS 2000 / UTM zone 18N

31978 SIRGAS 2000 / UTM zone 18S

31973 SIRGAS 2000 / UTM zone 19N

31979 SIRGAS 2000 / UTM zone 19S

31974 SIRGAS 2000 / UTM zone 20N

31980 SIRGAS 2000 / UTM zone 20S

31981 SIRGAS 2000 / UTM zone 21S

31982 SIRGAS 2000 / UTM zone 22S

31983 SIRGAS 2000 / UTM zone 23S

31984 SIRGAS 2000 / UTM zone 24S

31985 SIRGAS 2000 / UTM zone 25S

32618 WGS 84 / UTM zone 18N

32718 WGS 84 / UTM zone 18S

32619 WGS 84 / UTM zone 19N

32719 WGS 84 / UTM zone 19S

32620 WGS 84 / UTM zone 20N

32720 WGS 84 / UTM zone 20S

32721 WGS 84 / UTM zone 21S

32722 WGS 84 / UTM zone 22S

32723 WGS 84 / UTM zone 23S

32724 WGS 84 / UTM zone 24S

32725 WGS 84 / UTM zone 25S

Notas

1 – Atenção para projetos em áreas situadas no extremo norte do país: se o local de interesse está situado acima da Linha do Equador, utilize o código EPSG orientado para o Hemisfério Norte.

2 – Em alguns aplicativos SIG, você pode encontrar a palavra deprecated (obsoleto) ao lado do Sistema de Coordenadas. Isso significa que a projeção escolhida é antiga e deve ser evitada. Exemplo: Em vez de utilizar a projeção obsoleta EPSG:29182 para a projeção/Datum SAD 1969 UTM Zone 22 S, utilize ó código EPSG catalogado na lista – EPSG:29192. Todos os códigos do Brasil marcados como obsoletos não estão na lista e devem ser evitados.

SAD 69 Rede Clássica e SAD69/96

O sistema geodésico SAD69 Rede Clássica foi oficialmente adotado no Brasil em 1979.

Em 1996 o IBGE divulgou uma nova listagem de coordenadas no SAD-69, a SAD-69/96. Existem diferenças entre as coordenadas do SAD-69 e do SAD-69/96 de até vários metros. Contudo, os parâmetros oficiais de transformação do SAD-69/96 para o WGS-84 permanecem os mesmos.

A divulgação da listagem de coordenadas SAD-69/96 apresenta um fato inédito no Brasil: a existência de duas redes associadas a um mesmo sistema de coordenadas.

O reajustamento da Rede Geodésica Brasileira (RGB), denominada SAD-69/96 mostrou que a rede clássica está afetada por distorções da ordem de 45 m, em média está em torno de 15 m, o que justifica a necessidade da mudança do referencial geodésico baseado em observações por satélite.

Exemplo prático de conversão de SAD 69 para SIRGAS 2000

Considerando que temos a seguinte coordenada na projeção cartográfica SAD 69 23S - Rede Clássica:

Primeiro teste de conversão

Resultado da conversão de SAD-69 23S ESPG 29193 Rede Clássica para SIRGAS 2000 23S ESPG 31983 utilizando software padrão de mercado.

Segundo teste de conversão

Resultado da conversão de SAD-69 23S ESPG 29193 Rede Clássica para SIRGAS 2000 23S com software ProGriD utilizando método NTV2

Os parâmetros utilizados foram:

Terceiro teste

Supondo-se que a coordenada de origem fosse SAD69/96 ao invés de SAD69 Rede Clássica, realizando a conversão de SAD-69/96 23S para SIRGAS 2000 23S com software ProGriD utilizando método NTV2, temos o seguinte resultado:

Veja que se a projeção cartográfica for SAD69/96, existe uma diferença nos resultados com relação a SAD69 Rede Clássica.

Quarto teste

Resultado da conversão de SAD-69 23S ESPG 29193 Rede Clássica para SIRGAS 2000 23S com software de conversão utilizando método NTV2 com parâmetros do IBGE.

Neste caso foi verificada uma diferença de:

Portanto os valores são muito próximos aos obtidos pelo software ProGrid, apresentado pelo IBGE.

Os parâmetros utilizados foram:

#!python

XFORM_DEF SAD69toSIRGAS2000 
 SRC_DTM SAD69-BR                                         
 TRG_DTM  SIRGAS2000                                              
 DESC_NM "Conversão NTV2 SAD69 Rede Clássica para Sirgas 2000"     
 SOURCE "SAD69toSIRGAS2000"                                        
 GROUP BRASIL                                             
 INVERSE Yes                                                
 MAX_ITR 8                                                  
 CNVRG_VAL 1e-09                                              
 ERROR_VAL 1e-06                                              
 METHOD MOLODENSKY                                         
 DELTA_X -67.35                                            
 DELTA_Y 3.88                                               
 DELTA_Z -38.22

Elipsoid

#!python
ELLIPSOID_DEF ELIPSOID_SIRGAS2000_IBGE
    DESC_NM "Elipsoide conversão SAD69 para SIRGAS 2000 IBGE"
    SOURCE "IBGE"
    E_RAD 6378160
    P_RAD 6356792.63

onde:

E_RAD = semi-eixo maior da terra (a1)

P_RAD = semi-eixo menor da terra (b1)

Datum

#!python
DATUM_DEF SIRGAS2000_IBGE      
   DESC_NM    "Datum conversão SAD69 para SIRGAS 2000 IBGE"
   SOURCE     "IBGE"
   ELLIPSOID  ELIPSOID_SIRGAS2000_IBGE

Considerações

Um erro comum dos usuários é pensar que a transformação SAD69/1996 é a mais correta simplesmente por ser a “mais recente”. Não existe transformação “mais correta”, existe apenas a pergunta: “Qual das opções se aplica às suas coordenadas em questão?” e a partir daí você saberá qual caminho seguir.

Parâmetros

Os parâmetros SAD 69/SIRGAS2000 utilizados no ProGriD (opção: SAD 69 Técnica Doppler ou GPS) e divulgados através da Resolução do Presidente do IBGE n° 1, de 25/02/2005 (R.PR 01/05), são válidos para transformar coordenadas entre SAD 69/WGS 84 e SAD 69/SIRGAS2000 determinadas por posicionamentos GNSS realizados após 01/01/1994.

Método Molodensky

O método Molodensky converte diretamente entre dois sistemas de coordenas sem realmente converter para um sistema com X, Y, Z. O método Molodensky requer três deslocamentos (DX, DY, DZ) e as diferenças entre o semi-eixo maior (a) e o achatamento (f) dos dois esferoides. O mecanismo de projeção calcula automaticamente as diferenças dos esferoides de acordo com os datuns envolvidos.

Translação Geocentrica

O método de translação geocentrica é um método de simples transformação por ele considerar uma simples mudança de origem. Este método possui uma precisão menor. Por este método ser bastante simples ele é sempre utilizado na transformação entre diferentes sistemas de coordenadas geocentricas.

SAD 69 para SIRGAS2000 (≡ WGS 84 (G1150)):

Os parâmetros de transformação do sistema são:

DX = -67,35 m

DY = +3,88 m

DZ = -38,22 m

Os parâmetros geométricos do elipsoide são:

a1 = 6.378.160 m

f1 = 1/298,25

a2 = 6.378.137 m

f2 = 1/298,257222101

onde:

a1 = semi-eixo maior da terra origem

b1 = semi-eixo menor da terra origem

f1 = achatamento da terra origem

a2 = semi-eixo maior da terra destino

b2 = semi-eixo menor da terra destino

f2 = achatamento da terra destino

f = ( a - b ) / a

Referências

Fonte 1

Fonte 2

Fonte 3

Perguntas frequentes IBGE

Sobre o ProGrid

Link download do ProGrid

Publicação de Sandro Valeriano

Vídeo sobre projeções cartográficas

Projeções de todo o mundo

Material básico interessante sobre projeções cartográficas

Calculadora geográfica