Topografia

Levantamento terrestre ou levantamento de campo é um conjunto de operações efetuadas no terreno para se obter as medidas de interesse à representação desejada. Tal representação gráfica é a Planta Topográfica, é sempre confeccionada em escalas grandes, variando de 1: 200 (lê-se 1 para 200) até 1: 10 000 (lê-se 1 para 10 mil). Por ter escala grande, a Planta pode representar os detalhes do terreno com precisão geométrica.

A Topografia é a ciência aplicada que utiliza medidas de distâncias horizontais e verticais, ângulos e orientação, para a partir de uma projeção ortogonal sobre um plano, representar os pontos que definem a forma, as dimensões e as posições relativas de uma parte da superfície terrestre, sem considerar sua curvatura (LOCH e CORDINI, 2000).

Atualmente, os métodos modernos de medições topográficas permitem que as representações dos dados sejam feitas, na maioria das vezes, automaticamente, por programas computacionais e armazenados em arquivos digitais. As coordenadas obtidas na Topografia são referidas ao plano horizontal de referência: o plano topográfico.
O sistema de coordenadas topográficas é um sistema plano - retangular definido pelo eixo das ordenadas ‘y’, paralelo à direção Norte - Sul e um eixo ‘x’ (abcissa) formando 90º com a ordenada na direção Leste. Existe a coordenada ‘z’, dada pela cota ou altitude. O sistema de coordenadas topográficas tem uma origem arbitrária e por ser plano - retangular, como o Sistema de Projeção UTM – Universal Transversa de Mercator, é fácil fazer sua transformação para UTM, por meio de uma translação de eixos. Assim, a sua origem deverá coincidir com um marco geodésico de coordenadas UTM conhecidas.

 GPS – Global Positioning System

O Global Positioning System é um sistema de posicionamento Geodésico baseado num conjunto de satélites artificiais, capazes de fornecer posições na superfície terrestre com a acurácia de poucos centímetros.
O GPS pode ser utilizado para muitas aplicações:

1 Levantamentos Aéreos

1.1 CÂMERAS AEROFOTOGRAMÉTRICAS
Os levantamentos aéreos são executados com uma câmara aerofotogramétrica a bordo de uma aeronave, para produzir fotos aéreas. O processo de extrair informações das aerofotos é determinado pela Fotogrametria ou pela Fotointerpretação.
Conforme definido por Andrade (1998) a Fotogrametria “é a ciência e a tecnologia de obter informações confiáveis através de processos de registro, interpretação e mensuração de imagens”. Sua maior aplicação é na elaboração de mapas, tendo para isto o apoio da Geodésia e da Cartografia.
A Fotointerpretação ou Interpretação Fotográfica foi definida pela Sociedade Americana de Fotogrametria e Sensoriamento Remoto - ASPRS como “o ato de examinar imagens fotográficas como o propósito de identificar objetos e julgar seu significado” (COLWELL, 1997).
O conteúdo das fotografias é considerado tão importante quanto a geometria que está associada aos objetos fotografados. Assim, o resultado da fotointerpretação será uma classificação dos objetos semelhantes identificados.
A partir das fotografias aéreas, são produzidos Mapas Básicos em diversas escalas; as mais comuns são aquelas dos Mapas Urbanos, nas escalas 1: 2 000 ou 1: 1 000 e aqueles para fins rurais, nas escalas 1: 5 000 e 1: 10 000.

PARTE DE UM MAPA NA ESCALA 1:2000 SUPERPOSTO A ORTOFOTO

Para obter uma visão geral da cidade pode-se utilizar Mapas Urbanos nas escalas 1: 20 000 ou 1: 25 000 e, na área rural, é possível se ter uma visão panorâmica de glebas em mapas nas escalas 1: 40 000 e 1: 50 000.
O mapeamento fotogramétrico é executado por empresas especializadas na produção de mapas, tendo como clientes, geralmente, os organismos públicos.

A Fotointerpretação é utilizada para produzir Mapas Temáticos, complementando assim, os dados básicos fornecidos pela Fotogrametria nos Mapas Topográficos ou Cadastrais. Ela é feita por analistas de imagens, especialistas no tema em questão, com auxílio de diversos equipamentos analógicos. Atualmente, os computadores e a fotografia transformada para formato digital possibilitam a interpretação visual ou automática.

Observe fotografias aéreas verticais de uma área de mineração a céu aberto no sul de Santa Catarina e as mudanças da paisagem em 3 datas distintas.

1.2 Sensores radar

O imageamento radargramétrico é mais uma das formas de adquirir dados para o mapeamento. O Radar é um sensor ativo e, como tal, não exige condições atmosféricas especiais para o imageamento, o que permite a obtenção de imagens em qualquer situação de nebulosidade e de tempo atmosférico.
Nos anos 70 o Brasil fez um imageamento radargramétrico de todo o território nacional, o que forneceu o único mapeamento sistemático de todo o território, em escala 1:250 000 com folhas temáticas 1:1 000 000.
As imagens do Radar de Abertura Sintética (SAR-Synthetic Aperture Radar) são geradas tanto na plataforma aeronave como em satélites artificiais. Em ambos os casos, na geometria básica de um sistema SAR  são considerados a velocidade do sensor e a altura deste em relação ao alvo na superfície terrestre, onde uma antena radia pulsos eletromagnéticos com certa duração de tempo, sobre uma determinada superfície (faixa) determinada pela largura do feixe de iluminação da antena.
Atualmente o SAR aerotransportado pode obter imagens na faixa de freqüência de microondas nas bandas P e X (cada banda é determinada a partir de freqüência média, que é distinta para cada uma). A banda P tem alto poder de penetração do sinal de microonda em áreas de cobertura florestal densa, o que permitiria obter o Modelo Digital de Elevação Real – MDE, o que do ponto de vista cartográfico, é de grande importância para a geração de cartas topográficas, principalmente em áreas de floresta.

1.3 SENSORES LASER

Os sensores de varredura a LASER – (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation)  permite a captura de dados de elevação, ou seja da superfície terrestre e o que há sobre ela. Portanto, o Laserscanner é um sensor ativo destinado a medir distâncias por varredura, e assim gerar dados de altitude e dos elementos da superfície. Não se pode considerar que seja imageador, isto é, que produza uma imagem com aparência daquelas dos sensores de microondas RADAR (sensor ativo), das câmeras fotogramétricas ou de outros sensores passivos. Todos os sistemas LIDAR medem, de alguma forma, a distância entre o sensor e o lugar iluminado na superfície terrestre.
Durante o vôo, a distância do sensor até a superfície abaixo de sua plataforma é determinada pela medida do tempo entre o sinal emitido e o retorno de cada pulso laser. O sistema de varredura ótico-mecânica do sensor, transversal à linha de vôo, emite e captura uma grande quantidade de dados laser.
O produto final do sistema laser de levantamento aéreo é um arquivo digital que permite visualizar uma nuvem de pontos da superfície dando a idéia de uma imagem de aparência grosseira. Também é possível gerar um modelo do terreno nu, ou só do que há acima do terreno (edificações e vegetação).

 2. Imagens Orbitais ou de Sensoriamento Remoto (SR)O Sensoriamento Remoto é uma tecnologia de aquisição de informações da superfície terrestre, sem contato direto, considerando o registro das interações entre energia e matéria, e a geração de um produto adequado a interpretação do usuário.
Geralmente no Brasil associa-se o nome sensoriamento remoto com imagens de satélite porque os sistemas sensores para imageamento da terra estão instalados em satélites artificiais construídos para essa finalidade.
Os primeiros satélites artificiais começaram a ser desenvolvidos com fins militares (principalmente para fins estratégicos e de espionagem), mais tarde para fins científicos e civis. Eles eram equipados com sensores passivos, ou seja que dependiam da luz solar para obter imagens. Esses primeiros satélites artificiais operacionais foram os da série TIROS (meteorológicos), lançados a partir de 1960, cujas imagens eram do tipo TV.
A partir de 1964 teve início a Série NINBUS, com fins científicos, e aplicações meteorológicas, onde começam a ser usados os sistemas imageadores multiespectrais (MSS).
Em 1972 surgiu o primeiro satélite para estudos sucessivos dos recursos naturais, iniciando com o ERTS, e a sucessão dos LANDSAT.
Na década de 80 novos satélites foram lançados, por diversos países com novos sensores remotos. Na década de 90 continuou o lançamento de satélites com sensores passivos e surgiram os sensores ativos com imageamento por microondas. Inclusive o Brasil dispõe do seu sensor imageador orbital, desenvolvido em conjunto com a China. O programa CBERS (China-Brazil Earth Resources Satellite),  contemplava o desenvolvimento e construção de dois satélites de sensoriamento remoto que também levassem a bordo, além de câmeras imageadoras, repetidor para o Sistema Brasileiro de Coleta de Dados Ambientais.
Os satélites equipados com sensores ativos, ou seja, que têm uma fonte de energia e emitem-na para a superfície terrestre, registrando o sinal refletido pelos alvos, foram lançados somente na década de 1990. O primeiro a operar de forma comercial no Brasil pelo INPE foi o ERS - European Remote Sensing Satellite, entretanto existem outros satélites em operação no mundo como o RADARSAT, IRS - Indian Space Research Organization e JERS - Japanese Earth Resources Satellite. Todos operam com ondas de Radar, por isto imageiam a Terra independentemente da duração do dia ou das condições meteorológicas (chuva, ventos, nuvens, etc.). Foram desenvolvidos principalmente para obter informações de lugares nos quais outros satélites passivos não conseguem obter devido à cobertura das nuvens, para estudar áreas permanentemente cobertas com gelo, bem como a superfície do mar.