Projeções Cartográficas [Geografia]

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Uma projeção de mapa, ou projeção cartográfica, é um dos muitos métodos usados ​​para representar a superfície tridimensional da terra ou outro corpo redondo em um plano bidimensional em cartografia (cartografia). Este processo é tipicamente, mas não necessariamente, um procedimento matemático (alguns métodos são baseados graficamente).

A criação de uma projeção de mapa envolve três etapas nas quais a informação é perdida em cada etapa:

  1. seleção de um modelo para a forma da terra ou corpo redondo (escolhendo entre uma esfera ou um elipsóide)
  2. Transformar coordenadas geográficas (longitude e latitude) em coordenadas planas (eastings e northings).
  3. reduzir a escala (na cartografia manual esta etapa ficou em segundo lugar, na cartografia digital vem por último)

Os mapas assumem que o espectador tem uma visão ortogonal do mapa (eles estão olhando diretamente para baixo em todos os pontos). Isso também é chamado de visão perpendicular ou visão normal. As propriedades da métrica ou um mapa são

  • área
  • forma
  • direção
  • distância
  • escala

Se uma superfície pode ser transformada em outra superfície sem esticar, rasgar ou encolher, então a superfície é considerada uma superfície aplicável. A esfera ou o elipsóide não são aplicáveis ​​com uma superfície plana, portanto, qualquer projeção que tente projetá-los em uma folha plana terá que distorcer a imagem (semelhante à impossibilidade de fazer uma folha plana a partir de uma casca de laranja). Uma superfície que pode ser desdobrada ou desenrolada em um plano plano ou folha sem esticar, rasgar ou encolher é chamada de ‘superfície desenvolvível’. O cilindro, cone e, claro, o plano são todas superfícies desenvolvíveis, uma vez que podem ser desdobradas em uma folha plana sem distorcer a imagem projetada (embora a projeção original da superfície da terra no cilindro ou cone seja distorcida).

Uma vez feita a escolha entre o uso de um cilindro ou cone, a orientação para essa forma deve ser escolhida (como o cilindro ou o cone é “colocado” na terra). A orientação da superfície de projeção pode ser normal (em linha com o eixo da Terra), transversal (perpendicularmente ao eixo da Terra) ou oblíqua (qualquer ângulo entre elas). Essas superfícies também podem ser tangentes ou secantes à esfera ou ao elipsóide (se você ver um primeiro e um segundo paralelo em um mapa projetado, então a projeção deve ser secante).

O globo é a única maneira de representar a terra sem distorcer uma ou mais das propriedades métricas mencionadas acima. Os globos têm a vantagem de serem fiéis às propriedades métricas e capazes de fornecer uma imagem real das relações espaciais na superfície da Terra. As desvantagens do globo são que é impraticável fazer mapas em larga escala com ele, é difícil medir em um globo, não se pode ver o mundo inteiro de uma só vez e é difícil manejar e transportar um globo ao redor ( ao contrário de um mapa dobrável).

O mapa plano tem a desvantagem de sempre distorcer uma ou mais das propriedades métricas e é mais difícil obter uma imagem real das relações espaciais entre os objetos. Mapas planos têm inúmeras vantagens, no entanto; não é prático fazer globos grandes ou médios, é mais fácil de medir em um mapa plano, fácil de transportar, e pode-se ver o mundo inteiro de uma só vez.

A escala, em particular, é afetada pela escolha entre usar um globo contra um plano. Somente um globo pode ter uma escala constante em toda a superfície do mapa e a escala para mapas planos varia de ponto a ponto e também pode variar em direções diferentes a partir de um único ponto (como nos mapas azimutais). A escala para um mapa plano só pode ser verdadeira ao longo de uma ou duas linhas ou pontos (pontos tangentes ou secantes / linhas). O fator de escala é, portanto, usado para medir a diferença entre a escala idealizada e a escala real em um determinado ponto no mapa.

A projeção também é afetada pela forma como a forma da terra é aproximada. Na discussão a seguir sobre as categorias de projeção, uma esfera é assumida, mas a Terra não é exatamente esférica, mas está mais próxima de um elipsóide com uma protuberância em torno do equador. A seleção de um modelo para uma forma da Terra envolve a escolha entre as vantagens e desvantagens entre o uso de uma esfera e um elipsóide. Os modelos esféricos são úteis para mapas de pequena escala (os recursos são pequenos), como atlas mundiais e globos, já que o erro nessa escala não é geralmente perceptível ou importante o suficiente para justificar o uso do elipsóide mais complicado. O modelo elipsoidal é comumente usado para construir mapas topográficos e para outros mapas de grande e média escala que precisam descrever com precisão a superfície da terra.

Um terceiro modelo da forma da Terra é chamado de geóide, que é uma representação complexa e mais ou menos precisa da superfície global do nível médio do mar, obtida por meio de uma combinação de medições terrestres e por satélite. Este modelo não é usado para mapeamento devido à sua complexidade, mas é usado para fins de controle na construção de dados geográficos. Um geóide é usado para construir um dado adicionando irregularidades ao elipsóide a fim de melhor corresponder à forma real da Terra (leva em conta as características de grande escala no campo gravitacional da Terra associadas aos padrões de convecção do manto, bem como as assinaturas de gravidade). características geomórficas muito grandes, como cordilheiras, planaltos e planícies). Datums são sempre baseados em elipsóides que melhor representam o geóide dentro da região onde o dado será usado. Cada elipsóide tem um eixo principal e secundário distinto e controles diferentes (modificações) são adicionados ao elipsóide para construir o datum, que é especializado e usado para regiões geográficas específicas (como o Datum da América do Norte).

Quais são as Categorias das Projeções Cartográficas?

A classificação da projeção é baseada no tipo de superfície de projeção que é usada. As projeções são descritas em termos de colocar uma superfície planar gigantesca em contato com a terra, seguida por uma operação de escala implícita. Estas superfícies são classificadas como cilíndricas (ex. Projeção de Mercator), cônica (ex. Projeção de Albers), azimutal ou plana (projeções da região polar). 

Existem vários tipos diferentes de projeções que visam atingir objetivos diferentes, enquanto sacrificam dados em outras áreas por meio de distorção.

  • Projeção de preservação de área – área igual ou projeção equivalente
  • Conservação de formas – conformada, ortomórfica
  • Conservação de direção – conformada, ortomórfica, azimutal (somente a partir do ponto central)
  • Preservação de distância – equidistante (mostra a distância real entre um ou dois pontos e todos os outros pontos)

É impossível construir uma projeção de mapa que seja igual e conformada.

As duas principais preocupações que determinam a escolha de uma projeção são a compatibilidade de diferentes conjuntos de dados e a quantidade de distorções métricas toleráveis. Em áreas pequenas (grande escala), os problemas de compatibilidade de dados são mais importantes, pois as distorções métricas são mínimas nesse nível. Em áreas muito grandes (pequena escala), por outro lado, a distorção é um fator mais importante a ser considerado.

Projeções azimutais

Projeções azimutais tocam a Terra em um plano em um ponto tangente; os ângulos desse ponto tangente são preservados e as distâncias desse ponto são computadas por uma função independente do ângulo. A projeção equidistante azimutal é usada por operadores de rádio amadores para saber a direção para apontar suas antenas em direção a um ponto e ver a distância até ela. Distância do ponto de tangente no mapa é igual à distância da superfície na terra.

Projeção de área igual azimutal: a distância do ponto de tangente no mapa é igual à distância em linha reta através da Terra.

A projeção conformada azimutal é a mesma que a projeção estereográfica.

Projeção ortográfica azimutal mapeia cada ponto da Terra para o ponto mais próximo do plano.

Projeções conformes

As projeções do mapa conforme preservam os ângulos. A projeção de Mercator envolve um cilindro ao redor da terra; a distância do equador no mapa é a latitude geográfica, em uma escala onde o raio da Terra é 1.

A projeção estereográfica toca um plano na Terra e projeta cada ponto em uma linha reta a partir do antípoda da tangente.

Projeções de área igual

Essas projeções preservam a área.

A projeção de Gall-Peters envolve um cilindro ao redor da Terra e mapeia cada ponto na Terra até o ponto mais próximo do cilindro.

A projeção cordiforme, ou projeção de área igual, designa um polo e um meridiano; as distâncias do pólo são preservadas, assim como as distâncias do meridiano (que é reto) ao longo das paralelas.

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