02 Miguens_02 A Carta Náutica

Capítulo 2: Projeções Cartográficas e a Carta Náutica

Sistemas de Projeções Cartográficas

Os sistemas de projeções cartográficas são métodos usados para representar a superfície curva da Terra (esfera ou elipsoide) em uma superfície plana, seja no todo ou em parte. Esse processo envolve a transferência de pontos da superfície esférica para um plano ou uma superfície que pode ser desenvolvida em um plano, como um cilindro ou cone.

Um exemplo comum é a projeção de Mercator, onde o globo terrestre é colocado dentro de um cilindro que tangencia o Equador. Os pontos do globo são projetados no cilindro, que é então "desenvolvido", ou seja, desenrolado para formar um plano.

Condições Desejáveis em uma RepresentaçãoCartográfica

As condições ideais para representar a superfície da Terra em um plano incluem:

1. Conformidade: Representação dos ângulos sem deformação, mantendo a forma verdadeira das áreas representadas.

2. Equivalência: Manutenção das dimensões relativas.

3. Equidistância: Constância nas relações de distância entre os pontos representados e suas distâncias correspondentes na superfície da Terra.

4. Representação dos Círculos Máximos: Círculos máximos representados por linhas retas.

5. Representação das Loxodromias: Loxodromias (linhas de rumo) representadas por linhas retas nas cartas náuticas.

6. Facilidade na Obtenção de Coordenadas Geográficas: Facilidade em obter coordenadas geográficas de um ponto e vice-versa, e na plotagem de pontos por suas coordenadas geográficas.

Não é possível atender a todas essas condições simultaneamente ao representar uma esfera em um plano. As cartas náuticas priorizam algumas dessas condições, dependendo de seu uso.

Ao escolher um sistema de projeção para uma região, é essencial considerar a finalidade da carta, determinando quais deformações são aceitáveis e quais devem ser minimizadas, bem como quais propriedades devem ser preservadas.

Cartografia Náutica e a Linha de Rumo

A cartografia náutica necessita representar a linha de rumo (loxodromia) como uma linha reta, de modo que esta forme um ângulo constante com os meridianos, igual ao seu azimute. O azimute, neste contexto, é o ângulo entre a direção de referência e o rumo da embarcação.

Classificação dos Sistemas de Projeção

Existem diversos critérios para classificar as projeções da esfera no plano, incluindo o método, a situação do ponto de vista e a superfície de projeção. Para fins práticos, é fundamental conhecer os três tipos de projeção utilizados na navegação:

• Projeção de Mercator

• Projeção Gnomônica

• Projeção de Lambert

Projeção de Mercator

A projeção de Mercator é amplamente utilizada em cartas náuticas. Nela, as linhas de rumo (loxodromias) são representadas por linhas retas que cruzam os meridianos sob o mesmo ângulo.

Classificação: Cilíndrica, Equatorial e Conforme.

• Cilíndrica: Os pontos da esfera terrestre são projetados em um cilindro.

• Equatorial: O cilindro tangencia a esfera terrestre na linha do Equador.

• Conforme: Os ângulos não apresentam deformação, e as formas de pequenas áreas são preservadas.

Embora seja frequentemente simplificada como cilíndrica equatorial conforme, a projeção de Mercator é, na verdade, uma projeção convencional que não segue um conceito geométrico definido. A origem das projetantes está a três quartos do diâmetro da Terra, diferentemente de uma projeção gnomônica, onde o ponto de vista é o centro da Terra.

Propriedades da Projeção de Mercator

• A superfície de desenvolvimento é um cilindro.

• A projeção é conforme, preservando os ângulos e as formas das pequenas áreas.

• Tangência no Equador.

• Os meridianos são linhas retas igualmente espaçadas.

• Os paralelos também são linhas retas igualmente espaçadas.

• A intersecção entre paralelos e meridianos ocorre em ângulos de 90 graus.

• Uso: Cartas náuticas e mapas em pequena escala, onde distorções nas altas latitudes são aceitáveis. Exceção: cartas náuticas de grande escala também utilizam a projeção de Mercator.

Uma carta na projeção de Mercator de pequena escala mostra que o caminho da América do Norte para a Europa (França) é diferente entre a loxodrômica (linha reta) e a ortodrômica (caminho mais curto).

Vantagens da Projeção de Mercator

1. Meridianos representados por linhas retas.

2. Paralelos representados por um sistema de linhas retas perpendicular aos meridianos.

3. Fácil identificação dos pontos cardeais (norte, sul, leste, oeste).

4. Facilidade em plotar pontos conhecendo suas coordenadas geográficas (latitude e longitude).

5. Ângulos medidos na superfície da Terra são representados por ângulos idênticos na carta. Direções e distâncias podem ser medidas diretamente na carta.

6. As linhas de rumo (loxodromias) são representadas por linhas retas.

7. Facilidade de construção.

8. Existência de tábuas para o traçado do reticulado.

Limitações da Projeção de Mercator

1. Deformação excessiva nas altas latitudes.

2. Impossibilidade de representação dos polos (devido à natureza cilíndrica que tangencia o Equador).

3. Os círculos máximos não são representados por linhas retas (exceto o Equador e os meridianos).

Em cartas de pequena escala, seguir uma loxodromia pode resultar em caminhos mais longos, como em uma rota de Sydney para Valparaíso.

Latitudes Crescidas

As altas latitudes precisam sofrer uma deformação para aumentar seu tamanho, a fim de manter a conformidade (manutenção dos ângulos). Na projeção de Mercator, todos os meridianos são paralelos, e a deformação é maior nas altas latitudes do que nas baixas latitudes.

Essa técnica garante a manutenção das formas originais, resultando em um crescimento maior na direção da latitude em altas latitudes. A escala da carta não é constante, crescendo conforme a latitude aumenta. A escala das longitudes é constante (igual ao espaçamento entre os meridianos), enquanto a escala das latitudes cresce com o aumento da latitude.

As distâncias medidas só serão verdadeiras se lidas na escala das latitudes correspondentes. Em cartas de grande escala, essa variação é menos significativa, mas em cartas de pequena escala, é crucial medir distâncias na latitude correta.

Utilização da Projeção de Mercator

Geralmente, as cartas na projeção de Mercator são utilizadas até a latitude de 60 graus, onde as deformações começam a ser excessivas. No entanto, podem ser usadas até 80 graus de latitude com precauções especiais quanto ao uso da escala de distâncias.

Além da cartografia náutica, a projeção de Mercator também é empregada em cartas piloto, cartas de fusos horários, cartas magnéticas, cartas geológicas, celestes, meteorológicas, aeronáuticas e mapas mundi.

Projeção Plana Gnomônica

A projeção plana gnomônica não é cilíndrica porque sua superfície de projeção é um plano. Também não é equatorial, pois tangencia a esfera terrestre em um único ponto, que não está necessariamente no Equador. Além disso, não é conforme, pois não preserva os ângulos nem as formas em pequenas áreas.

Nessa projeção, o plano de projeção é tangente a um ponto na superfície da Terra, e os pontos são projetados a partir do centro da Terra (daí o nome gnomônica). Ela apresenta deformações em áreas, ângulos e distâncias.

Sua principal vantagem é representar os segmentos de círculos máximos (ortodromias) por linhas retas. No ponto de tangência, os azimutes são representados sem deformação. É utilizada principalmente para cartas de navegação ortodrômica e para cartas de altas latitudes, que não são cobertas pela projeção de Mercator.

Em uma projeção gnomônica com ponto de tangência em Recife, as deformações são pequenas nas áreas próximas à cidade, mas aumentam à medida que se distancia do ponto de tangência.

Todos os meridianos são círculos máximos e aparecem como linhas retas que convergem para o polo mais próximo. Os paralelos, exceto o Equador, são linhas curvas. Para traçar uma derrota entre dois pontos, basta unir os pontos com uma linha reta, garantindo a navegação sobre o círculo máximo.

Projeção de Lambert

A projeção de Lambert é uma projeção cônica conforme que utiliza um cone secante que intercepta a Terra em dois paralelos padrões. As formas da Terra são projetadas nesse cone, que é então desenvolvido.

Suas propriedades são:

1. Uma linha reta se aproxima muito de um círculo máximo, permitindo a navegação ortodrômica.

2. A projeção é conforme, preservando os ângulos.

3. As marcações radiogoniométricas, que se propagam por círculos máximos, são plotadas sem necessidade de correção.

4. Pode ser empregada em altas latitudes, representando regiões polares.

Quadro Comparativo das Principais Projeções Utilizadas em Cartografia Náutica

Elementos da Carta Náutica

As cartas náuticas representam acidentes terrestres e submarinos, profundidades, perigos à navegação, natureza do fundo, fundeadouros, áreas de fundeio, auxílios à navegação, altitudes em terra, pontos notáveis, linha da costa, contorno das ilhas, elementos de marés, correntes, magnetismos e outras informações necessárias à segurança da navegação.

Reticulado

O reticulado é o conjunto dos meridianos e paralelos na carta náutica.

Escala

A escala é a relação entre um valor gráfico na carta e o valor real correspondente na superfície da Terra. Quanto maior a escala da carta, mais detalhado é o trecho da Terra representado.

$Escala = \frac{Valor \ Gráfico \ na \ Carta}{Valor \ na \ Terra}$

Exemplos:

• $1:3,000,000$: Carta de escala muito pequena.

• $1:50,000$: Carta de escala grande.

Quanto maior o denominador, menor a escala.

Classificação das Escalas das Cartas Náuticas

As escalas das cartas náuticas são classificadas de maneiras diferentes por Miggens e pela DHN (Diretoria de Hidrografia e Navegação).

Classificação de Miggens

• Pequena Escala: Menores que $1:1,500,000$ (navegação oceânica).

• Média Escala: Entre $1:1,500,000$ e $1:150,000$

  • Travessia ou Aterragem.

  • Cabotagem (maior escala).

• Grande Escala: Maiores que $1:150,000$

  • Aproximação de portos, águas costeiras e restritas (entre $1:150,000$ e $1:50,000$).

  • Portos, ancoradouros, canais estreitos (maiores que $1:50,000$).

Classificação da DHN

• Cartas Gerais: Escala menor que $1:3,000,000$.

• Grandes Trechos: Entre $1:3,000,000$ e $1:1,500,000$ (equivalente a pequena escala de Miggens).

• Médios Trechos: Entre $1:1,500,000$ e $1:500,000$.

• Pequenos Trechos: Entre $1:500,000$ e $1:150,000$ (equivalente a grande escala de Miggens).

• Cartas Particulares: Maiores que $1:150,000$

  • Planos: Escala igual ou maior a $1:25,000$ (a curvatura da Terra é desprezível).

Exemplos de Cartas e suas Classificações (DHN)

Os exemplos apresentados ilustram as diversas classificações da DHN, variando do nível de detalhe e escala. O Rio de Janeiro é o ponto comum em todas as cartas, demonstrando desde uma visão geral até um foco na barra da cidade.

Outras Informações Importantes na Carta Náutica

• Cabeçalho: Inclui o título da carta (ex: Brasil Costa Norte, do Cabo Orange à Ilha de Maracá), a data dos levantamentos hidrográficos, o nível de redução para profundidades, o nível de redução para as feições em terra (altitudes em metros acima do nível médio do mar), a escala natural (válida em uma latitude específica), a projeção (Mercator) e o datum horizontal (ex: Córrego Alegre, Minas Gerais).

• Diagrama de Levantamentos: Presente em cartas de escala maior que $1:500,000$, fornece informações sobre a confiabilidade dos levantamentos batimétricos.

Precauções Gerais

As cartas costeiras não são infalíveis. Em costas rochosas, evite navegar dentro da linha de 20 metros de profundidade sem precaução. Espaços em branco podem indicar profundidade grande e uniforme (se houver bastante fundo ao redor) ou áreas suspeitas (se houver pedras e altos fundos).

Deve-se utilizar a carta de maior escala disponível, que fornecerá o maior nível de detalhe sobre a topografia do fundo, os perigos existentes, os pontos notáveis e os auxílios à navegação.

Este capítulo abordou os principais aspectos das projeções cartográficas e das cartas náuticas, essenciais para a navegação segura e eficiente.