Geoprocessamento

“Motores avançados, deslocamentos rápidos e sistemas globais de localização geram uma falsa percepção de invulnerabilidade.”

Richote Garibaldi Jr. – Analista de Sistemas e Gestor de TI.

INTRODUÇÃO

A navegação moderna depende inteiramente da precisão dos sistemas de geoprocessamento. De rotas marítimas complexas ao uso cotidiano de aplicativos de mapas no celular, a geolocalização molda a mobilidade global. No entanto, a exatidão de qualquer coordenada gerada por satélite depende de um pilar invisível: o DATUM. Esse modelo matemático define o formato da Terra e serve como o ponto de partida para calcular posições no globo.

No contexto da navegação, a escolha do DATUM é uma decisão crítica e de segurança. Utilizar uma referência inadequada provoca deslocamentos cartográficos que distorcem a real posição de veículos, embarcações ou aeronaves. Um erro de poucos metros pode fazer um navio colidir com bancos de areia ou desviar um drone de sua rota original. Este artigo tem o objetivo de explicar a teoria do sistema de coordenadas para o entendimento da observação do DATUM no lançamento de coordenadas geográficas no GPS.

SISTEMAS DE COORDENADAS GEOGRÁFICAS

As coordenadas geográficas são pontos imaginários na superfície do globo terrestre, definidos pela intersecção de linhas também imaginárias, longitudinais e transversais em relação ao eixo de rotação da Terra. As linhas longitudinais são denominadas meridianos e têm como referência o Meridiano de Greenwich. As linhas transversais são denominadas paralelos e têm como referência a linha do equador.

A  partir dos paralelos e meridianos, estabeleceram-se as coordenadas geográficas, medidas em graus, para localizar qualquer ponto da superfície terrestre.

As coordenadas geográficas são de caráter curvilíneo e por isso são dados em grau, minuto e segundo, conhecidas como latitude e longitude. Assim, a latitude vai de -90 a 90 graus e a longitude vai de -180 a 180 graus.

Existem quatro formatos principais para apresentação de coordenadas e para demonstrar a diferença entre cada um dos formatos, exemplifico com a coordenada da ilha Urubuqueçaba, localizada no município de Santos, Estado de São Paulo:

• Graus + Minutos + Segundos – cada grau é dividido em 60 minutos, que por sua vez se subdividem, cada um, em 60 segundos. A partir daí, os segundos podem ser divididos decimalmente em frações cada vez menores. Neste formato a coordenada da ilha Urubuqueçaba é representada na forma: 23°58’26.50″S / 46°21’9.42″W;
• Graus + Minutos Decimais – cada grau é dividido em 60 minutos, que por sua vez são divididos decimalmente. Neste formato a coordenada da ilha Urubuqueçaba é representada na forma: 23°58.442’S / 46° 21.157’W;
• Graus Decimais – cada grau é dividido em frações decimais. A forma de nomeação difere um pouco dos dois primeiros sistemas: a latitude recebe a abreviatura “lat” e a longitude “lon“. Há valores positivos e negativos. Os valores positivos são para o Norte (latitude) e o Leste (longitude) e não recebem um símbolo específico. Os valores negativos são para o Sul
  (latitude) e o Oeste (longitude), sendo acrescidos do símbolo “-“. Neste formato a coordenada da ilha Urubuqueçaba é representada na forma: lat -23.974027° / lon -46.352617°;
• UTM(Universal Transversa de Mercator) – usa três dados ao invés de dois. O
  primeiro é o setor do globo terrestre (Fuso), o segundo é a distância relativa ao centro do meridiano – sempre 500.000,00m – e o terceiro é a distância do Pólo Sul (para lugares situados no Hemisfério Sul) ou da Linha do Equador (para lugares situados no Hemisfério Norte). Neste formato a coordenada da ilha Urubuqueçaba é representada na forma: 23K X=362387.63m / Y=7347988.92m .

Nos três primeiros formatos o globo é dividido em latitudes, que vão de 0 a 90º (Norte ou Sul) e longitudes, que vão de 0 a 180º (Leste ou Oeste).

ARMAZENAMENTO DE DADOS GEOGRÁFICOS

Antes de armazenarmos uma coordenada, devemos identificar o sistema de referência geográfica correspondente à região que se pretende trabalhar e/ou a coordenada que se pretende armazenar. É um identificador que especifica o modelo matemático teórico da representação da superfície da Terra ao nível do mar, conhecido como DATUM, com sua representação computacional representada por um identificador do sistema de referência espacial, conhecido como SRID .

Nos bancos de dados espacialmente ativados (como IBM DB2 , IBM Informix , Ingres , Microsoft SQL Server , MySQL , a Oracle RDBMS , Teradata , PostGIS e SQL Anywhere ), SRIDs são usados para identificar os sistemas de coordenadas, utilizados para definir colunas de dados espaciais ou objetos espaciais em uma coluna espacial de um plano cartesiano, são modelos matemáticos teóricos que permitem que cada ponto da superfície da Terra tenha um único terno de coordenadas (X, Y), onde “X” é a longitude(paralelo/linha do equador) e “Y” a latitude(meridiano). E, por esse motivo, nos comandos são passados primeiro a longitude e depois a latitude.

Então, de uma forma simplificada, o DATUM é um modelo matemático que providencia uma referência a forma, dimensões e posição do centro do elipsóide relativamente ao centro de massa da Terra, de forma que a superfície do elipsóide se adapte o melhor possível à superfície terrestre num determinado país ou região.

Assim, se armazenarmos coordenadas com SIRDs diferentes do DATUM capturado em um dispositivo GPS, podem gerar resultados de posição geográfica diferentes, pois cada DATUM tem um modelo matemático diferente do outro. Isso acontece devido a existência de sistemas topocêntricos e sistemas geocêntricos. A origem dos sistema topocêntricos está localizada na superfície física da terra e dos sistemas geocêntricos está no centro de massa da terra.

Portanto um ponto com coordenadas, exemplo, no datum SAD69 terá coordenadas (valores) diferentes no datum SIRGAS2000 ou WGS84.

A referência espacial mais utilizada no Brasil e pela maioria dos sistemas de armazenamento é o EPSG com o datum “WGS84“, que corresponde ao SRID “4326”. Os SGBDs que trabalham com dados espaciais possibilitam listar uma relação de SRIDs que correspondem ao datum que pretende trabalhar, dentro do sistema de referência a qual foi desenvolvido o SGBD.

No SQL Server a partir da versão 2008, exemplo, é possível exibir a lista dos SRIDs utilizando a query:

No MySQL a partir da versão 8.0, exemplo, é possível exibir a lista dos SRIDs utilizando a query:

Os SGBDs SQL Server e MySQL oferecem 2 tipos de dados espaciais, geometry e geography. Os dois tipos de dados espaciais sempre se comportam de maneira muito semelhante, mas há algumas diferenças importantes na maneira como eles são armazenados e manipulados:

• Geometry – oferece suporte a dados planares ou a dados euclidianos (terra plana). O tipo de dados de geometry está de acordo com os Recursos Simples do Open Geospatial Consortium (OGC);
• Geography – armazena dados elipsoidais(globo) e coordenadas de latitude e longitude de GPS.

CONCLUSÃO

A incompatibilidade de coordenadas entre aparelhos GPS ocorre simplesmente pela diferença de DATUM. Para evitar erros, lembre-se: toda coordenada geográfica deve ser acompanhada de seu DATUM de origem.

Problemas no processamento de dados cartográficos costumam estar associados ao tipo de dado espacial utilizado (geometry ou geography) ou a incompatibilidades no SRID (Spatial Reference System Identifier) do DATUM. Vale ressaltar que os dados extraídos do Google Earth geralmente utilizam o sistema WGS84, representado pelo SRID 4326. A ordem das coordenadas — longitude antes de latitude — é outra fonte comum de erros. Essa sequência confunde os usuários, já que o padrão convencional dos aparelhos GPS exige a latitude primeiro.