Coordenadas Geográficas [Geografia]

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Cada conjunto de dados tem um sistema de coordenadas, que é usado para integrá-lo a outros conjuntos de dados geográficos dentro de uma estrutura de coordenadas comum. Os sistemas de coordenadas permitem integrar conjuntos de dados para executar várias operações analíticas integradas, como a sobreposição de camadas de dados de fontes diferentes e sistemas de coordenadas. Sistemas de coordenadas geográficas, projetadas e verticais, bem como transformações geográficas (datum), são discutidos neste artigo.

Os sistemas de coordenadas permitem que os conjuntos de dados geográficos usem locais comuns para integração. Um sistema de coordenadas é um sistema de referência usado para representar os locais de recursos geográficos, imagens e observações, como locais do Sistema de Posicionamento Global (GPS), dentro de uma estrutura geográfica comum. Cada sistema de coordenadas é definido pelo seguinte:

  • Seu quadro de medição, que é ou geográfico (no qual as coordenadas esféricas são medidas a partir do centro da Terra) ou planimétrico (no qual as coordenadas da Terra são projetadas em uma superfície planar bidimensional)
  • Unidades de medida (normalmente pés ou metros para sistemas de coordenadas projetadas ou graus decimais para latitude-longitude)
  • A definição da projeção do mapa para sistemas de coordenadas projetadas
  • Outras propriedades do sistema de medição, como um esferóide de referência, um dado, um ou mais paralelos padrão, um meridiano central e possíveis desvios nas direções xe y

Várias centenas de sistemas de coordenadas geográficas e alguns milhares de sistemas de coordenadas projetados estão disponíveis para uso. Além disso, você pode definir um sistema de coordenadas personalizado.

Tipos de Sistemas de Coordenadas

A seguir estão dois tipos comuns de sistemas de coordenadas usados ​​em um sistema de informações geográficas (GIS):

  • Um sistema de coordenadas global ou esférico, como latitude-longitude. Estes são frequentemente referidos como sistemas de coordenadas geográficas.
  • Um sistema de coordenadas projetadas, como Mercator transverso universal (UTM), Albers Equal Area ou Robinson, todas elas (juntamente com vários outros modelos de projeção de mapa) fornecem vários mecanismos para projetar mapas da superfície esférica da Terra em uma coordenada cartesiana bidimensional. avião. Os sistemas de coordenadas projetados são chamados de projeções de mapa.

Sistemas de coordenadas (tanto geográficos quanto projetados) fornecem uma estrutura para definir locais do mundo real.

O que é uma Referência Espacial?

Uma referência espacial é uma série de parâmetros que definem o sistema de coordenadas e outras propriedades espaciais para cada conjunto de dados no geodatabase. É típico que todos os conjuntos de dados para a mesma área (e no mesmo banco de dados geográficos) usem uma definição de referência espacial comum. Uma referência espacial inclui o seguinte:

  • O sistema de coordenadas
  • A precisão das coordenadas com as quais as coordenadas são armazenadas (geralmente chamadas de resolução de coordenadas)
  • Tolerâncias de processamento (como a tolerância de cluster)
  • A extensão espacial coberta pelo conjunto de dados (geralmente chamado de domínio espacial)

Sistemas de Coordenadas Geográficas

Um sistema de coordenadas geográficas ( GCS) usa uma superfície esférica tridimensional para definir locais na Terra. Geralmente, um GCS é incorretamente chamado de datum, mas um dado é apenas uma parte de um GCS. Um GCS inclui uma unidade de medida angular, um meridiano primário e um datum (baseado em um esferóide ). O esferóide define o tamanho e a forma do modelo terrestre, enquanto o dado conecta o esferóide à superfície da Terra. Um ponto é referenciado por seus valores de longitude e latitude. Longitude e latitude são ângulos medidos a partir do centro da Terra até um ponto na superfície da Terra. Os ângulos geralmente são medidos em graus (ou em gradientes).

No sistema esférico, linhas horizontais ou linhas leste-oeste, são linhas de igual latitude ou paralelas. Linhas verticais, ou linhas norte-sul, são linhas de longitude igual ou meridianos. Essas linhas abrangem o globo e formam uma rede em grade chamada gratícula. A linha de latitude entre os pólos é chamada de equador. Define a linha de latitude zero. A linha de longitude zero é chamada de meridiano principal. Para a maioria das CGSs, o meridiano principal é a longitude que passa por Greenwich, na Inglaterra. A origem da gratícula (0,0) é definida por onde o equador e o meridiano principal se cruzam. Os valores de latitude e longitude são tradicionalmente medidos em graus decimais ou em graus, minutos e segundos (DMS). Os valores de latitude são medidos em relação ao equador e variam de –90 ° no pólo sul a + 90 ° no pólo norte. Os valores de longitude são medidos em relação ao meridiano principal. Eles variam de –180 ° quando viajam para oeste a 180 ° quando viajam para o leste. Se o meridiano principal estiver em Greenwich, a Austrália, que fica ao sul do equador e a leste de Greenwich, tem valores positivos de longitude e valores negativos de latitude. Pode ser útil equacionar valores de longitude com valores de x e latitude com y. Os dados definidos em um sistema de coordenadas geográficas são exibidos como se um grau fosse uma unidade linear de medida. Este método é basicamente o mesmo que a projeção Plate Carrée. Um local físico geralmente terá diferentes valores de coordenadas em diferentes sistemas de coordenadas geográficas.

Transformações Geográficas (Datum)

Se dois conjuntos de dados não forem referenciados ao mesmo sistema de coordenadas geográficas, talvez seja necessário executar uma transformação geográfica (datum). Este é um método matemático bem definido para converter coordenadas entre dois sistemas de coordenadas geográficas. Assim como nos sistemas de coordenadas, existem centenas de transformações geográficas predefinidas que você pode acessar. É muito importante usar corretamente uma transformação geográfica, se for necessário. Quando negligenciadas, as coordenadas podem estar no local errado em algumas centenas de metros. Às vezes não existe transformação, ou você tem que usar um terceiro GCS como o World Geodetic System 1984 (WGS84) e combinar duas transformações. 

Sistemas de Coordenadas Projetadas

Um sistema de coordenadas projetadas (PCS) é definido em uma superfície plana e bidimensional. Ao contrário de um GCS, um PCS tem comprimentos, ângulos e áreas constantes nas duas dimensões. Um PCS é sempre baseado em um GCS baseado em uma esfera ou um esferóide. Além do GCS, um PCS inclui uma projeção de mapa, um conjunto de parâmetros de projeção que personalizam a projeção do mapa para um local específico e uma unidade linear de medida. 

Projeções de Mapa

Quer você trate a Terra como uma esfera ou um esferóide, você deve transformar sua superfície tridimensional para criar uma folha de mapa plana. Essa transformação matemática é comumente referida como uma projeção de mapa. Uma maneira fácil de entender como as projeções de mapa alteram as propriedades espaciais é visualizar o brilho de uma luz através da terra sobre uma superfície, chamada de superfície de projeção. Imagine que a superfície da terra esteja clara com a gratícula desenhada nela. Enrole um pedaço de papel ao redor da terra. Uma luz no centro da terra lançará as sombras da gratícula sobre o pedaço de papel. Agora você pode desembrulhar o papel e colocá-lo plano. A forma da gratícula no papel plano é diferente daquela na terra. A projeção do mapa distorceu a gratícula.

Um esferóide não pode ser achatado em um plano mais facilmente do que um pedaço de casca de laranja pode ser aplainado – ele rasgará. Representar a superfície da Terra em duas dimensões causa distorção na forma, área, distância ou direção dos dados. 

Uma projeção de mapa usa fórmulas matemáticas para relacionar coordenadas esféricas no globo a coordenadas planas planas. 

Diferentes projeções causam diferentes tipos de distorções. Algumas projeções são projetadas para minimizar a distorção de uma ou duas das características dos dados. Uma projeção poderia manter a área de uma feição, mas alterar sua forma.

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