Antes de iniciarmos a tratar sobre as características das projeções nada mais justo do que trazer o conceito de projeção. Projeção nada mais é do que a representação gráfica da Terra ou parte dela, desenvolvida numa superfície plana, na qual aparece, com destaque, o gradeado formado por paralelos e meridianos. Conforme mostrado na figura abaixo.
As projeções podem ser classificadas em mapas e cartas, na qual veremos diversas formas de serem projetadas numa superfície plana cada uma com suas finalidades e caracteristicas especificas.
Mapa: É a representação gráfica do planeta Terra ou parte dela, desenvolvida num plano, no qual são mostrados os seus aspectos físicos e culturais. Então a título de curiosidade os mapas podem ser de diversos tipos, dentre eles: Mapas físicos, Mapas econômicos, Mapas demográficos, Mapas políticos etc
Cartas: É um mapa usado para navegação aérea ou marítima, o qual representa uma parte da superfície da Terra, acrescida de informação adequadas para o meio em que é desenvolvida. Dessa forma a diferença básica entre mapas e cartas é que as cartas, além de trazer a representação da Terra, traz consigo informações muito importantes destinadas a fins práticos da atividade humana a qual ela se refere.
Escalas
As projeções podem ser representadas em diversas escalas.
Escala nada mais é do que a relação entre as distancias na carta e o equivalente na superfície da Terra. As escalas podem ser de dois tipos: Gráficas e fracionárias.
Escala gráfica
É uma escala que representa valores reais de unidades de distancias podendo ser expressas em unidade especificas, como: Milhas Nauticas NM, milhas terrestres SM e Quilometro Km.
Existem dois tipos de escalas gráficas, que serão mostradas abaixo.
Essa representação de escalas aparece constantemente nas cartas e a sua utilização consiste em comparar a distância medida numa carta, utilizando qualquer instrumento para efetuar a medida, com a escala para assim determinar a distância real. Observar que, a escala mostrada acima está graduada em quilômetros e em milhas náuticas, então é importante sempre estar atento a unidade de graduação da escala para não cometer erros.
O outro tipo de escala gráfica é a mostrada abaixo, muito comum também em diversas cartas.
Essas escalas estão ilustradas nas cartas ao longo dos paralelos (escalas de longitude) e ao longo dos meridianos (escalas de latitudes).
Como já vimos anteriormente cada minuto de arco de círculo máximo corresponde a 1NM, dessa forma conseguiremos efetuar a medida das distancias utilizando essa escala.
Escala fracionária
É a distância encontrada por meio de cálculos matemáticos, do qual a unidade mais comum utilizada é o centímetro.
Exemplo: 1 : 2 500 000
A escala acima significa que a cada 1 cm medido na carta corresponde a 2 500 000 cm medidos na superfície da Terra. Porem por se tratar de um valor extremamente grande para a medição ocorre a necessidade de reduzir sua forma sem alterar o seu valor, conforme mostrado ao lado.
Feito então a redução, podemos observar que a cada centímetro medido na carta corresponderá a 25 Km na superfície da Terra.
Obs:. Caso se queira obter o valor da escala de uma determinada carta deve-se conhecer a distância real entre dois pontos desejados na superfície da Terra e então dividir esse valor pela quantidade de centímetros que separa esses dois pontos na carta. O resultado deve ser multiplicado primeiramente por 1000 e após por 100 para se obter o calor em centímetros.
Rotas planejadas
Em navegação aérea há sempre o interesse de percorrer distancias mais curtas. Porém, para isso devemos considerar a forma esférica da Terra e a sua superfície plana representada nos mapas e nas cartas.
Em uma superfície esférica um arco de círculo máximo, mostrado por uma reta que une dois pontos, representa a menos distância entre eles, mas, devido a convergência dos meridianos, a direção não é a mesma.
Igualmente, na superfície esférica, uma direção que mantem o mesmo ângulo com a convergência dos meridianos é representada por uma curva ou segmentos de retas que formam uma única direção. Desta forma, temos dois tipos de rotas, a rota ortodrômmica e a rota loxodrômica.
Rota Ortodrômica
É a direção que muda com relação a cada meridiano que passa e forma, com eles, ângulos diferentes, por representar um segmento de círculo máximo. Tem a vantagem de ser a menor distância entre dois pontos. Desta forma é uma rota bastante desejável por encurtar as distâncias, porém bastante trabalhosa pela necessidade de mudanças constantes na direção.
Rota Loxodrômica
É a direção que mantem o mesmo ângulo com os meridianos, por não necessitar de mudanças nas direções, é mais confortável para segui-la, mas não representa a menor distância.
A rota loxodrômica só coincide com a ortodrômica quando realizada nas proximidades do equador, sobre paralelos e meridianos ou em etapas de curta distância.
Projeção de um mapa ou carta
Para se projetar uma superfície esférica em uma superfície plana, e para que isso seja representado em máximos de detalhes, há a necessidade de se considerar três fatores: Conformidade, tangencia e origem.
OBS:. Qualquer projeção num plano cria erros, chamados de distorções. Cada tipo de projeção tem maior precisão em determinados aspectos, em detrimento de outros fatores. Nenhuma projeção produz um mapa perfeito.
O fator conformidade atua na formação de projeções com linhas retas ou curvas, que se interceptam a ângulos de 90°, sendo os mesmos equivalentes, tanto na Terra como na carta.
Tangência de Projeção: A parte onde o plano é desenvolvido ao tocar na superfície da Terra. Podem ser classificados de três maneiras: polar, oblíqua e equatorial.
Polar: É a projetada e desenvolvida nos polos.
Oblíqua: É a projetada em pontos intermediários, entre o Equador e os polos.
Equatorial: É a projetada e desenvolvida no Equador.
Origem das Projeções: O ponto inicial imaginado para o desenvolvimento de uma projeção, são três os pontos de origem: centro da Terra, lado oposto e infinito.
Centro da Terra: São projeções que tem origem no centro da Terra e que são projetadas sobre um plano ou um cone externo. (Gnomônica)
Lado oposto: São as projeções que tem origem do outro lado das regiões projetadas. (Estereográfica)
Infinito: São as projeções que tem origem no infinito. (Ortográfica)
Obs:. As projeções, além dos fatores mencionados acima podem ser classificadas quanto a sua superfície em projeções cilíndricas, planas ou cónicas conforme mostrado na imagem abaixo.
Classificação
Azimutal: É a projeção em que os paralelos aparecem em formas de círculos concêntricos e os meridianos em linhas retas convergentes, para os pontos de tangencia. É o caso das projeções Ortográficas, Estereográfica e Gnomônicas.
Ortográfica
É a projeção cuja origem é no infinito e o plano tangencia a superfície da Terra. O seu principal uso é com o ponto de tangencia no equador, porem temos também o ponto de tangencia no polo.
Os paralelos são linhas retas e os meridianos linhas curvas elípticas, exceto o meridiano central que é reto. O maior uso dessa projeção é obter coordenadas com visão de corpos celestes.
Estereográfica
É a projeção cuja origem é o lado oposto de seu ponto de tangencia. Quando a projeção estereográfica é desenvolvida num plano, os paralelos aparecem em forma de círculos com espaços que vão aumentando gradativamente entre si e os meridianos são linhas retas convergentes para o polo que irá representar.
Embora esse tipo de projeção também possa ser projetado em outros pontos no planeta Terra, o seu uso é maior para a navegação polar, que fica em torno de 20° a 30° do polo. Portanto trabalharemos com o ponto de tangencia em um dos polos.
Gnomônica
É a projeção que tem origem no centro da Terra e desenvolve uma porção da superfície num plano que a ela faz tangencia. Embora também possa ser desenvolvida como obliqua ou equatorial, tem seu melhor uso na polar. Quando desenvolvida num plano é formada por paralelos, linhas curvas concêntricas, espaçadas diferentemente entre si, e os meridianos, aparecendo como linhas retas convergentes para o polo representado.
Quando uma linha reta for traçada representará uma rota ortodrômica E o seu limite prático aceitável é a partir de 50° para o respectivo polo. Não é uma projeção conformal. É exata só nos pontos de tangencia.
Projeção policônica
É uma projeção que mostra o desenvolvimento da superfície da Terra, com base em diferentes cones, que fazem tangencia a ela nos paralelos de latitudes. Sua origem é o centro da Terra e os eixos destes são o prolongamento do eixo da Terra.
Ao se abrir os cones em forma de superfície plana, os meridianos aparecem em curvas voltadas para o meridiano central, aumentando a proporção que se afastam dele. Os paralelos aparecem como papel rasgado em pontos e, com isso, dão forma as distorções.
Para corrigir a distorção e obter uma gratícula mais coerente, os paralelos de latitudes aparecem como círculos não concêntricos, e só equidistantes no meridiano central, o único que representa uma linha reta. Os demais se apresentam como linhas curvas para esse meridiano e convergentes para o polo.
A medida de distância e leitura de direção é possível no meridiano central, onde os paralelos e meridianos interceptam-se a ângulos retos e as latitudes são equidistantes. Fora desse meridiano a escala não é constante, os meridianos não são retos para a leitura das direções e os polos geográfico são de difícil plotagem. Seu uso em navegação é muito limitado, mas para mapas escolares, rodoviários e outros, o seu uso é bastante comum.
Projeção Lambert x Projeção Mercator
As projeções mais utilizadas nas cartas aeronáuticas são as projeções Lambert e Mercator.
Lambert
Possui a sua origem no centro da Terra e sua superfície é projetada sobre um cone.
Abrindo o cone em forma de superfície plana, os paralelos de latitude aparecem como arcos de círculos concêntricos, voltados para o polo e os meridianos como linhas retas e convergentes para o mesmo polo. Quando é construído numa área pequena, no sentido das latitudes, o mapa ou carta é conformal, conservando suas características. Os paralelos e meridianos se interceptam a ângulos de 90°.
Vantagens da Lambert
- Paralelos e meridianos interceptam-se a 90°
- A escala de latitude é constante dentro da área construída, o que facilita a medição das distancias em qualquer ponto.
- É a carta ideal para plotagem de pontos e linhas para rádio-posição.
- Uma linha reta apresenta uma grande aproximação de um círculo máximo (rota ortodrômica).
Desvantagem da Lambert
- A rota loxodromica é representada por porções de retas, formando uma curva.
- A leitura correta das direções é obtida no meridiano médio do trecho a ser voado.
- É de difícil construção, sendo possível por cartólogos especializados.
- A plotagem das coordenadas geográficas é mais difícil, devido a convergência dos meridianos.
As rotas traçadas na projeção Lambert assumem as seguintes configurações.
- A rota loxodromica é uma curva
- A rota ortodrômica é uma reta
Mercator
Possui a sua origem no centro da Terra e sua superfície é projetada sobre um cilindro.
Esta projeção cilíndrica conforme representa os meridianos e os paralelos em segmentos de retas perpendiculares entre si, e os meridianos são equidistantes. A projeção Mercator é menos distorcida na região equatorial, porem em áreas de elevada latitude sofre grandes distorções. Conforme pode ser observado abaixo.
As rotas traçadas na projeção Mercator assumem as seguintes configurações.
- A rota loxodromica é uma reta
- A rota ortodrômica é uma curva
Obs:. As rotas loxodrômicas por serem representadas por uma reta facilitam muito a leitura do rumo da navegação. Porém, é uma projeção muito utilizada em cartas para navegação marítima.
Vantagens da Mercator
- Fácil plotagem das coordenadas;
- Paralelos e Meridianos são linhas retas que se cruzam a 90°;
- É de fácil construção;
- As direções podem ser lidas em qualquer meridiano que a elas se cruzarem;
- Uma linha reta de direção representa uma rota Loxodrômica;
- Cartas vizinhas podem ser ajustadas com bastante precisão;
- Qualquer direção pode ser transferida para outa carta sem erro.
Desvantagem da Mercator
- Grandes distorções em altas latitudes;
- Limitação de uso em redor das latitudes 60° N e S;
- Um círculo máximo é representado por uma curva;
- As distancias são variáveis e medidas na latitude média;
- As marcações de rádio necessitam de correções, em altas latitudes, para serem plotadas na carta Mercator.
Quadro comparativo
