Georreferenciamento e SIRGAS 2000

Datum SAD 69 morreu! Viva ao SIRGAS 2000…

O ano de 2015 começou e poucas pessoas parecem ter percebido, mas o South American Datum 1969, ou simplesmente SAD 69, não é mais aceito dentro do Sistema Geodésico Brasileiro. Trocando em miúdos, o SAD 69 não é mais aceito como referência para uma série de produtos cartográficos nacionais.

Quem define isto é a resolução do presidente 01/2005 do IBGE, onde o SIRGAS 2000 (Sistema de Referência Geocêntrico para as Américas 2000) é o novo sistema oficial para o Brasil. Esta resolução também determina que o período de transição entre os sistemas antigos e o novo não pode ser superior a 10 anos, prazo esse que expirou em 2014.

As várias Terras

Pela minha experiência, percebo que alguns profissionais que trabalham com dados geográficos não entendem bem o conceito e muito menos possuem domínio básico para trabalhar com o sistema de referência em softwares de SIG ou topografia, por exemplo.

Comecemos pelo começo, o sistema geodésico de referência nada mais é do que um modelo matemático que descreve a forma da Terra, permitindo assim referenciarmos posições sobre sua superfície. Uma das componentes desse sistema geodésico de referência é o datum, um ponto de origem do sistema para a referência das coordenadas. É como digo em sala de aula “antes de posicionarmos coisas sobre a Terra, precisamos definir a sua forma”.

A forma da Terra é única e possui muitas irregularidades – não é uma esfera perfeita. Todavia os modelos criados pelo homem para representar a sua forma são diversos e foram melhorando ao longo da evolução dos instrumentos e técnicas. (…)

Todavia é importante aqui entendermos que essa forma matemática é uma forma aproximada, ou seja, possui erro frente à forma real. Ao longo do tempo, os cartógrafos e matemáticos foram capazes criar modelos com um erro menor. Por exemplo, a diferença entre as superfícies do modelo Córrego Alegre, que foi instituído como o primeiro sistema de referência do Sistema Cartográfico Nacional, e do SIRGAS 2000 é de centenas de metros.

E é exatamente por causa do erro que o Brasil está adotando o SIRGAS 2000. Este modelo matemático aproximado possui um erro menor do que seu predecessor, ou seja, as coordenadas posicionadas sobre o SIRGAS 2000 terão uma diferença de posição menor em relação a sua posição real.

Observe que não está se falando aqui do erro de tecnologias de posicionamento como, por exemplo, entre dois tipos de GPS, mas sim um erro que é inserido no posicionamento devido à imprecisão do datum e outros elementos do sistema geodésico de referência. Em outras palavras, todo o dado geográfico possui um erro de posicionamento inerente ao sistema geodésico no qual ele está referenciado e também um erro devido a técnica de medição da posição. A agregação desses dois erros é que resulta na qualidade final da coordenada.

Sopa de letras – SAD 69 + SIRGAS 2000 + WGS 84 + Córrego Alegre

O IBGE é o responsável por definir o sistema geodésico de referência e também como se transporta as coordenadas de um sistema para o outro. O IBGE define em sua resolução do presidente nº 23 de 1989 e ratifica na já citada resolução do presidente nº 01 de 2005 do IBGE que devemos utilizar as fórmulas simplificadas de Molodensky.

Além dos já citados data (data é plural de datum, pois é latim) de referência Córrego Alegre, SAD 69 e SIRGAS 2000, temos ainda um quarto datum e sistema de destaque, o WGS 84. Apesar dele não participar da história dos data oficiais no Brasil, ele possui importância e uso internacional como no sistema de posicionamento global por satélite (GNSS) americano, mais conhecido como NAVSTAR/GPS, e também no Google Earth.

Há outros data menos importantes que já foram utilizados no Brasil que esse texto passa ao largo, a saber: Astro Datum Chuá, Aratu e uma versão anterior do SAD 69 — o SAD 69 que utilizamos como oficial é a consolidação de 1996.

Algumas considerações se fazem necessárias nessa altura do texto. A primeira consideração é que a mesma posição na superfície da Terra possui coordenadas diferentes de acordo com datum em questão. Vide a imagem (abaixo). Sendo assim, uma latitude e longitude sem o datum é uma informação incompleta.

Outra consideração é o risco do transporte quase automático de coordenadas entre dois sistemas que os softwares fazem hoje. O uso de uma transformação incorreta pode introduzir erros nas posições transformadas. Para ficar apenas em um exemplo, a maioria dos receptores GPS de navegação realizam a conversão das coordenadas medidas em WGS 84 para outro sistema à escolha do usuário, todavia poucos aparelhos permitem e poucos usuários fazem a configuração da transformação definida pelo IBGE.

A última consideração é qualquer transporte de coordenadas entre sistemas de referência, inclusive a determinada pelo IBGE, introduzem erros nas posições transformadas. Logo é melhor ter uma coordenada levantada em SIRGAS 2000 do que uma levantada em Córrego Alegre e transformada para SIRGAS 2000. Para transformações com maior precisão, o IBGE disponibiliza o aplicativo PROGRID.

A imprecisão indiferente

Nem sempre se faz necessário padronizar o sistema de referência para se integrar duas bases de dados geográficos. Tudo depende da precisão posicional das bases em questão. Como exemplo, temos a página 2 deste documento do IBGE, onde se informa que a base de dados na escala 1:1.000.000 foi levantada em SAD 69, porém pode ser utilizada em SIRGAS 2000 sem nenhuma transformação uma vez que o deslocamento planimétrico encontrado na mudança de sistema não é superior ao erro esperado na escala segundo o PEC A.

Ou seja, se o deslocamento das coordenadas devido a transformação para um sistema de referência mais preciso for menor do que o erro esperado na escala, a diferença entre os dois é desprezível – onde podemos usar o Padrão de Exatidão Cartográfica (PEC) como referência.

Um caso comum nesse sentido é a imprecisa afirmação que o SIRGAS 2000 e o WGS 84 são iguais – afirmação não rara em textos e falas. O mais correto é dizer que a diferença sub-métrica entre esses sistemas é desprezível para muitas aplicações e bases. Entretanto essa diferença é importante nas técnicas hoje disponíveis que nos oferecem coordenadas com erro posicional de alguns centímetros.

Conclusão

Completamos uma importante transição no sistema de referência geodésico brasileiro, onde agora o SIRGAS 2000 é absoluto. Uma vez que todo o dado geográfico está referenciado sobre um sistema de referência com certo nível de erro, então busca-se um sistema com um erro tolerável às nossas aplicações.

Se olharmos a história da legislação brasileira nessa área, ela sempre sofreu de severos atrasos de atualização. Enquanto o SAD 69 estava defasado e demorava para ser substituído, o WGS 84 começou a ser utilizado na prática e o Aratu foi criado para cartografia em offshore. Para complementar, as fórmulas simplificadas de Molodensky não fornecem o melhor método de transporte de coordenadas hoje.

Em softwares de SIG, topografia e correlatos é corriqueira a necessidade de executarmos operações de alteração do sistema de referência. Devemos, para isto, realizar a transformação segundo as especificações do IBGE ou, no caso de especialistas, outra transformação de maior precisão. Mas atenção a estas operações, uma vez que o uso de uma transformação incorreta pode inserir um erro posicional adicional às coordenadas.

Nota: Siga o link no final do texto: há um webinar que o autor deste texto ministrou sobre o tema. No vídeo explica-se com mais detalhes os pontos expostos nesse texto, também fala-se sobre projeções cartográficas e como realizar transformações de sistemas de coordenadas no ArcGIS for Desktop e no QGIS. O IBGE disponibilizou neste link um FAQ sobre a mudança do sistema de referência geodésico brasileiro.

Por fim, ainda há de se destacar que a forma da Terra é dinâmica e as técnicas para se chegar a novos modelos estão evoluindo. Hoje já podemos medir coordenadas com precisão sub-métrica, então devemos nos preocupar com data que nos forneçam maior precisão também na casa dos centímetros. Observe que na maioria dos casos é incongruente utilizar uma precisa técnica de posicionamento e referenciar a coordenada em um sistema de referência geodésico impreciso. Pois assim o erro final da posição será ruim.
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José Augusto Sapienza Ramos – Coordenador Acadêmico do Sistema Labgis/UERJ

Veja mais em: http://www.labgis.uerj.br/noticias/opiniao-datum-sad-69-morreu-viva-ao-sirgas-2000,
inclusive vídeo de aplicação de fórmulas nos software ArcGIS for Desktop e QGIS.