TECNOLOGIAS MODERNAS UTILIZADAS PELA CARTOGRAFIA

• As tecnologias de informação e comunicação criadas nas últimas décadas (satélites, computadores, câmeras digitais e internet, por exemplo) têm possibilitado a utilização de novas técnicas de coleta e processamento de dados de espaço geográfico.
• Novos horizontes se abriam para a Cartografia, e os mapas estão cada vez mais precisos. Diversas operações, que no passado eram caras e demoradas, hoje são feitas com muita rapidez e a um custo cada vez menor.
• Equipamentos fotogramétricos, imagens captadas por satélites, mapas digitais, sistemas de posicionamento global, como o GPS e o Glonass, e sistema de informações geográficas (SIG) são recursos tecnológicos que têm contribuído para a popularização da Cartografia.
• A possibilidade de utilizar uma combinação de mapas digitais e informações georreferenciadas para localização de endereços, como faz o Google Maps (um tipo de SIG), e de observar a superfície da Terra por meio de programas de voo virtual, como faz o Google Earth, demonstra um grande avanço tecnológico. Esses programas permitem observar a superfície da Terra desde escalas pequenas (pouco detalhadas) até escalas grandes (ricas em detalhes) com um simples ajuste de zoom.

Sensoriamento Remoto

• Sensoriamento remoto é o conjunto de técnicas de captação e registro de imagens a distância, sem contato direto com o elemento registrado, por meio de diferentes tipos de sensor.
• O olho humano é um tipo de sensor e serviu de referência para a construção de sensores eletrônicos que equipam satélites, por exemplo.
• Em qualquer tipo de sensor, as imagens são captadas por meio da radiação eletromagnética que se situa entre o espectro visível e o de micro-ondas. Segundo o Instituto de Física da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (IF - UFRGS): "O espectro eletromagnético é a distribuição da intensidade da radiação eletromagnética com relação ao seu comprimento de onda ou frequência".
• Entre todas as ondas do espectro da radiação eletromagnética, os raios gama são os que apresentam a maior frequência e o menor comprimento.
• Os sensores podem ser passivos ou ativos. Um sensor é considerado passivo quando só recebe radiação, como as máquinas fotográficas e os imageadores que equipam a maioria dos satélites; e é considerado ativo quando emite ondas e as recebe de volta, como o radar.
• A energia solar é refletida pela superfície da Terra como ondas de calor, que podem ser captadas por sensores de satélites, e como ondas visíveis em cores, que podem ser fotografadas por câmeras acopladas a aeronaves, registrando assim seus elementos naturais e sociais.
• Existe ainda outra possibilidade de sensoriamento remoto: um radas acoplado a um avião ou satélite emite micro-ondas, que são refletidas de volta pela Terra, permitindo o registro de sua superfície pelo mesmo equipamento.
• As micro-ondas sofrem menos interferência das nuvens do que as ondas do espectro visível e infravermelho, possibilitando fazer imagens de radar mesmo em dias nublados ou à noite, algo impossível para sensores passivos.
• As aerofotos e as imagens de satélite e de radar são fundamentais para a produção de mapas, cartas e plantas, pois revelam muitos detalhes dos aspectos físicos e humanos da superfície terrestre, tais como:
• Relevo, rios, florestas, desmatamento e incêndios florestais;
• Áreas de cultivo, sistemas de transporte, cidades e indústrias;
• Dinâmica da atmosfera, como massas de ar, furacões e tornados.

Fotografia Aérea

• Embora as primeiras imagens aéreas da superfície da Terra tenham sido tiradas de balões, ainda no século XIX, o sensoriamento remoto só se desenvolveu a partir da Primeira Guerra Mundial (1914 - 1918), com a utilização de aviões. Nessa época, os interesses militares propiciaram um grande avanço na aerofotogrametria, que consiste em captar imagens da superfície terrestre com equipamentos fotográficos especiais acoplados ao piso de um avião.
• Enquanto o avião sobrevoa linhas paralelas, chamadas linhas de voo, previamente estabelecidas, a uma velocidade constante e orientado pelo GPS, a câmera fotográfica acoplada a seu piso vai tirando, na vertical, fotografias do terreno. Essas fotos aéreas registram as coordenadas geográficas da área tomada e são parcialmente sobrepostas, em intervalos regulares. Além de uma sobreposição longitudinal de aproximadamente 60%, há outra lateral, de aproximadamente 30%.
• Essas sobreposições são necessárias para obter uma imagem com melhor qualidade na etapa seguinte. Nessa fase do processo de produção de imagens aéreas, as fotos passam por restituidores, aparelhos que restituem as informações contidas nas fotografias, corrigindo eventuais imperfeições.
• Atualmente, as fotos aéreas são feitas com câmeras digitais, e os equipamentos de restituição e produção de imagens são computadorizados, o que contribui para deixar o processo mais rápido e mais preciso, além de mais barato. A maioria dos mapas topográficos ainda é produzida por meio da aerofotogrametria, porque ela é bastante precisa e detalhada. Entretanto, novos avanços no sensoriamento remoto advieram do uso de satélites e computadores.

Imagem de Satélite

• O primeiro satélite artificial, o Sputnik 1 (do russo, "Satélite 1"), foi lançado em 1957 pelos soviéticos, mas só emitia um sinal sonoro. Ele foi o precursor dos satélites de telecomunicação.
• Em 1961, o programa espacial soviético lançou ao espaço a Vostok 1 (do russo, "Oriente 1"), a primeira missão espacial tripulada. A espaçonave, levava a bordo Yuri Gagarin, cosmonauta russo, que foi o primeiro ser humano a observar a Terra do espaço sideral, numa viagem orbital de 1 hora e 48 minutos.
• Onze anos mais tarde, em 1972, a NASA lançou o primeiro satélite de observação terrestre, da série Landsat. A partir de então, órgãos governamentais, como o United States Geological Survey (USGS), dos EUA, o Institut National de L'Information Géographique et Forestière (IGN), da França e o Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE), do Brasil, passaram a ter imagens de todo o planeta à disposição.
• O sétimo satélite da série Landsat foi lançado em 1999 e no início de 2018 ainda funcionava; juntando-se a ele, o Landsat 8, mais moderno, foi lançado no início de 2013 e desde então está em operação (o Landsat 9 tem lançamento previsto para o final de 2020).
• Além do Landsat, há satélites de diversos países na órbita da Terra rastreando permanentemente sua superfície, como os da série francesa Spot (Sistema Probatório de Observação da Terra), da Agência Espacial Europeia (ESA); o Envisat, também da ESA; o Radarsat, da Agência Espacial Canadense (os dois últimos são equipados com sensores ativos); e o CBERS (sigla em inglês para Satélite Sino-Brasileiro de Recursos Terrestres).
• O projeto CBERS é resultado de um acordo tecnológico entre o Brasil e a China. Foi desenvolvido por meio da cooperação entre o INPE e a CAST (sigla em inglês para Academia Chinesa de Tecnologia Espacial), que resultou no lançamento de cinco satélites desde 1999: CBERS 1, 2, 2-B, 3 e 4. No início de 2018, apenas o CBERS 4, lançado em 2014 de uma base chinesa, estava em operação (o CBERS 4-A tem lançamento previsto para o 1º semestre de 2019).
• As imagens feitas por satélites são convertidas em dados numéricos e enviadas a uma estação terrestre, onde são processadas por computadores. Com essas informações, podem ser produzidas, com grande rapidez, diversas imagens digitais da superfície do planeta, incluindo os mapas. Usualmente, confeccionam-se mapas temáticos, de escala pequena, nos quais o que mais interessa são os temas representados; os topográficos, de escala grande, como as cartas, em que se exige mais precisão, continuam sendo feitos principalmente com base em fotos aéreas.
• A utilização de satélites para sensoriamento remoto apresenta outra grande vantagem: a de registrar a sequência de eventos ao longo do tempo. Imagens de uma mesma área podem ser registradas em intervalos regulares, o que permite acompanhar a ocorrência de muitos fenômenos.
• Um dos exemplos mais conhecidos da utilização de imagens de satélites é a previsão do tempo. Satélites meteorológicos captam imagens das massas de ar, visíveis por meio das formações de nuvens, em intervalos regulares de tempo. Com essas imagens são feitas animações que auxiliam os meteorologistas a prever chuvas, períodos de seca ou passagem de furacões (fundamental para a atuação da Defesa Civil). Alguns dados obtidos em estações e balões meteorológicos também ajudam os especialistas nessa tarefa.

Sistemas de Posicionamento e Navegação por Satélites

• Um sistema global de posicionamento e navegação é composto de três segmentos: 
• Espacial: Constelação de satélites em órbita da Terra;
• Controle terrestre: Estações de monitoramento e antenas de recepção na superfície;
• Usuários: Aparelhos receptores móveis ou acoplados a veículos terrestres, aéreos ou aquáticos.
• Esse complexo sistema serve para localizar com precisão um objeto ou pessoa, assim como fornecer sua velocidade (caso esteja em movimento) na superfície terrestre ou num ponto qualquer próximo a ela. Inicialmente, foi projetado para uso militar, mas atualmente apresenta diversos usos civis.
• Em 2018 havia dois desses sistemas em operação plena: um americano, o Navstar/GPS (Navigation Satellite System). Ambos começaram a ser desenvolvidos no contexto da Guerra Fria, época da corrida armamentista entre os EUA e a extinta URSS.
• O GPS começou a ser desenvolvida em 1973 pelo Departamento de Defesa dos EUA. Em 1978 foi lançado um primeiro satélite experimental; no entanto, somente em 1995, dois anos após o lançamento do 24º satélite, o sistema atingiu a capacidade operacional plena. Em abril de 2018, o GPS dispunha de 31 satélites girando em torno da Terra (há no mínimo 24 satélites em operação e o restante de reserva, acionados para substituir algum que esteja em manutenção). Esses satélites orbitam o planeta em seis planos distintos (são quatro por plano) a 20.200 quilômetros de altitude, como se pode observar no esquema abaixo, que mostra a constelação de satélites do GPS.

Constelação de Satélites do GPS

• O Glonass começou a ser desenvolvido em 1976, ainda na época da URSS, e o primeiro satélite do sistema foi lançado em 1982. Com o fim da antiga superpotência em 1991 e a profunda crise pela qual passou a Rússia ao longo daquela década, o programa ficou paralisado e tornou-se obsoleto. No início dos anos 2000, a Agência Espacial da Rússia (Federal Space Agency) retomou os investimentos no programa: novos satélites foram desenvolvidos e gradativamente lançados ao espaço. Em 2011, o sistema tornou-se plenamente operacional e passou a cobrir todo o planeta. Em abril de 2018, contava com 25 satélites orbitando a Terra (24 em operação) a 19.100 quilômetros de altitude.
• Outros sistemas globais de posicionamento e navegação semelhantes estão sendo desenvolvidos pela China, o BeiDou Navigation Satellite System, e pela União Europeia, o Galileo Navigation. A previsão é que ambos estejam plenamente operacionais até 2020.
• Os satélites do GPS e do Glonass cumprem órbitas fixas e estão dispostos de modo que, de qualquer ponto da superfície terrestre ou próximo a ela, seja possível receber ondas de rádio de pelo menos quatro deles. Os receptores fixos ou móveis captam essas ondas e calculam as coordenadas geográficas do local em graus, minutos e segundos. Além da latitude e da longitude, obtêm-se a altitude do ponto de leitura, o que facilita a confecção e a atualização de mapas topográficos, e a hora local com exatidão.
• Outros usos civis do GPS e do Glonass são observados na agricultura de precisão, nos automóveis e em aplicativos de navegação e geolocalização para celulares, tablets, etc.
• A agricultura de precisão tem utilizados uma combinação de GPS com SIG. Por exemplo, com mapas digitais que contêm informações sobre a fertilidade do solo e utilizando o GPS, um agricultor pode distribuir a quantidade ideal de adubo em cada pedaço da área cultivada, o que proporcionava eficácia e economia. Há tratores que já vêm equipados de fábrica com computador de bordo com SIG instalado e conectado ao GPS. Entretanto, o alto custo dessa tecnologia ainda limita sua maior disseminação na agricultura, principalmente nos países em desenvolvimento.
• O GPS também está disponível em alguns automóveis mais caros fabricados no Brasil e no exterior. Os veículos saem de fábrica equipados com computador de bordo conectados ao GPS e com mapas rodoviários e guias da cidade armazenados em sua memória, o que permite ao motorista uma orientação contínua por meio dos satélites do sistema. Essa tecnologia também já é encontrada em aplicativos para celular, como o Waze e o Google Maps.
• Órgãos governamentais brasileiros vêm utilizando imagens de satélites e o GPS para identificar com exatidão os limites de fazendas improdutivas a serem desapropriadas para reforma agrária, controlar queimadas em florestas e desmatamentos e demarcar limites fronteiriços, entre outras finalidades.
• Outras aplicações práticas do sistema GPS são o planejamento de rotas e o rastreamento de veículos terrestres, marítimos e aéreos. O programa FlightAware, por exemplo, permite o rastreamento de aviões em tempo real. O GPS tem sido utilizado para rastrear veículos de carga a até mesmo automóveis de passeio.

Sistemas de Informações Geográficas

• Um sistema de informações geográficas (SIG) é composto de uma rede de equipamentos (hardware) e de programas (software) que processam dados georreferenciados, isto é, situados no território, localizados por coordenadas geográficas e identificados por GPS. Entretanto, o mais importante nesse sistema são as pessoas, os técnicos que alimentam o banco de dados, processando-os e produzindo informações a partir deles, assim como os usuários finais que utilizam essas informações para tomada de decisões.
• Há diversos SIG no mundo. O mais utilizado é o ArcGIS, do Environmental System Research Institute (ESRI), com sede na Califórnia (EUA). No Brasil, além dos programas estrangeiros, a maioria pagos, como o ArcGIS, os usuários têm à disposição, gratuitamente, o Sistema de Processamento de Informações Georreferenciadas (SPRING) e o TerraView, criados pelo INPE.
• Os SIG permitem coletar, armazenar, processar, recuperar, correlacionar e analisar diversos dados espaciais, a partir dos quais são produzidas informações geográficas expressas em mapas, gráficos, tabelas, etc.
• Os dados espaciais são coletados separadamente e sobrepostos em camadas (layers), o que possibilita sua integração/correlação para produzir as informações geográficas para o usuário.
• Trata-se de poderoso instrumento de apoio ao planejamento territorial, servindo para diversos fins, como proteger florestas e organizar a ocupação e o uso dos solos urbano e rural.
• O monitoramento de queimadas na América do Sul é feito pelo INPE com o software TerraView e imagens do satélite Aqua. Esse SIG permite sobrepor diversas informações, como limites políticos, focos de queimadas e áreas com risco de fogo.
• O primeiro SIG da história foi o Canadian Geographic Information System, criado nos anos 1960 pelo governo canadense para processar os dados espaciais coletados pelo Inventário de Terras daquele país. Mas foi a partir dos anos 1980/1990, com o desenvolvimento dos computadores, das imagens de satélites e do GPS, que essa tecnologia teve grande impulso. No Brasil, em 2008, o governo criou a Infraestrutura Nacional de Dados Espaciais (INDE), coordenada pela Comissão Nacional de Cartografia (CONCAR), para integrar as informações georreferenciadas espalhadas pelos diversos órgãos e instituições do Estado brasileiro, facilitando a distribuição e o acesso a elas.
• Os SIG podem ser utilizados para:
• Planejar investimentos em obras públicas e avaliar seus resultados;
• Planejar a distribuição dos serviços prestados pelo poder público no território municipal e avaliar seus possíveis impactos, sociais e ambientais, e os custos;
• Facilitar o levantamento de imóveis no município para o controle da arrecadação de taxas e impostos;
• Planejar o sistema de transportes coletivos, buscando melhorar sua oferta e qualidade, e organizar o tráfego urbano;
• Cadastrar propriedades, empresas e moradores, com grande número de informações tornando mais rápidos e eficientes os programas de atendimento;
• Mapear áreas de proteção ambiental e monitorar desmatamentos e queimadas.
• Os SIG também têm sido muito utilizados para as pessoas se situarem e se locomoverem nas grandes cidades. Com ele, é possível descobrir a distância entre dois pontos, identificar rotas de circulação e itinerários de ônibus, localizar endereços, etc. A utilização do SIG também é útil para empresas que trabalham com pesquisas de opinião, de comportamento, de intenção de voto, etc. As informações coletadas são rapidamente apresentadas em tabelas, gráficos e mapas integrados, servindo de base para as decisões a serem tomadas. Os SIG têm sido utilizados, ainda, no turismo, tanto no planejamento das atividades de lazer quanto na localização de atrações turísticas em plantas digitais.