Sistemas de coordenadas geográficas

Um sistema de coordenadas geográficas usa uma superfície esférica tridimensional para determinar locais na Terra. Qualquer localização na Terra pode ser referida por um ponto com coordenadas de longitude e latitude.

Por exemplo, Figura 1 mostra um sistema de coordenadas geográficas em que um local é representado pelas coordenadas longitude 80 grau Leste e latitude 55 grau Norte.

Cada uma das linhas que percorrem o leste e o oeste possui um valor de latitude constante e é chamada de paralelas. Elas são equidistantes e paralelas e formam círculos concêntricos ao redor da Terra. O equador é o maior círculo e divide a Terra ao meio. Tem a mesma distância a partir de cada pólo e o valor desta linha latitudinal é zero. As localizações ao norte do equador possuem latitudes positivas que vão de 0 a +90 graus, enquanto as localizações ao sul do equador possuem latitudes negativas que vão de 0 a -90 graus.

Figura 2 ilustra linhas de latitude.

Cada uma das linhas que percorrem o norte e o sul possui um valor de longitude constante e é chamada de meridianas. Elas formam círculos do mesmo tamanho ao redor da terra e se cruzam nos pólos. O primeiro meridiano é a linha longitudinal que define a origem (zero grau) para coordenadas longitudinais. Uma das localizações mais utilizadas da linha do meridiano é a linha que passa por Greenwich, Inglaterra. No entanto, outras linhas longitudinais, como as que passam por Berna, Bogotá e Paris, também foram utilizadas como o meridiano principal. As localizações ao leste do primeiro meridiano até seu meridiano antipodal (a continuação do primeiro meridiano no outro lado do globo) possuem longitudes positivas que vão de 0 a +180 graus. Os locais a oeste do meridiano principal possuem longitudes negativas, que vão de 0 a -180 graus.

Figura 3 ilustra linhas de longitude.

As linhas latitudinais e longitudinais podem cobrir o globo para formar uma grade, chamada de gratícula. O ponto de origem da gratícula é (0,0), em que a linha do equador e a linha do meridiano se cruzam. O equador é o único lugar na gratícula em que a distância linear correspondente à latitude de um grau é aproximadamente igual à distância correspondente à longitude de um grau. Como as linhas longitudinais convergem nos pólos, a distância entre dois meridianos é diferente em cada paralelo. Portanto, conforme você se aproxima dos pólos, a distância correspondente à latitude de um grau será muito maior do que a correspondente à longitude de um grau.

Também é difícil determinar as profundidades das linhas latitudinais utilizando a gratícula. As linhas latitudinais são círculos concêntricos que ficam menores próximos aos pólos. Elas formam um único ponto nos pólos nos quais os meridianos começam. No equador, um grau de longitude equivale a aproximadamente 111.321 quilômetros, enquanto a 60 graus de latitude, um grau de longitude equivale a apenas 55.802 km (esta aproximação é baseada no esferóide Clarke 1866). Portanto, como não existe nenhum comprimento uniforme de graus de latitude e longitude, a distância entre pontos não pode ser calculada com precisão utilizando unidades de medida angulares.

Figura 4 mostra as diferentes dimensões entre os locais no graticule.

Um sistema de coordenadas pode ser definido por uma aproximação de esfera ou esferóide do formato da Terra. Como a Terra não é perfeitamente redonda, um esferóide pode ajudar a manter a precisão de um mapa, dependendo da localização na Terra. Um esferóide é um elipsóide baseado em uma elipse, enquanto uma esfera é baseada em um círculo.

O formato da elipse é determinado por dois raios. O raio mais longo é chamado de semi-eixo maior e o raio mais curto é chamado de semi-eixo menor. Um elipsóide é um formato tridimensional formado pela rotação de uma elipse em torno de um de seus eixos.

Figura 5 mostra a esfera e as aproximações esferóides da terra e os eixos principais e menores de uma elipse.

Um datum é um conjunto de valores que definem a posição do esferóide relativo ao centro da Terra. O datum fornece um quadro de referência para medir localizações e define a origem e a orientação de linhas latitudinais e longitudinais. Alguns datums são globais e destinam-se a fornecer uma boa média de precisão ao redor do mundo. Um datum local alinha seu esferóide para ajustar a superfície da Terra em uma determinada área. Portanto, as medidas do sistema de coordenadas não serão precisas se forem utilizadas com uma área diferente da área para a qual foram designadas.

Figura 6 mostra como diferentes datuns se alinam com a superfície terrestre. O datum local, NAD27, está mais alinhado com a superfície da Terra do que o datum centralizado na Terra, WGS84, nesta localização específica.

Sempre que você alterar o dado, o sistema de coordenadas geográficas é alterado e os valores de coordenadas serão alterados. Por exemplo, as coordenadas no DMS de um ponto de controle em Redlands, Califórnia usando o North American Datum de 1983 (NAD 1983) são: -117 12 57.75961 34 01 43.77884. As coordenadas do mesmo ponto no North American Datum de 1927 (NAD 1927) são: -117 12 54.61539 34 01 43.72995.