Sistemas de coordenadas e projeções: SIRGAS 2000, UTM e EPSG na prática

Coordenada isolada não significa nada. O par de números só vira posição quando vem acompanhado da resposta a duas perguntas: em relação a que superfície essa posição foi medida, e por qual regra ela foi achatada em um plano. Software algum adivinha isso. Ele lê o que está declarado no arquivo, e age conforme a declaração, esteja ela certa ou errada.

Este guia percorre as duas decisões separadamente, mostra onde o Brasil se encaixa nelas e termina no ponto que resolve a maior parte dos problemas no dia a dia: saber ler um código EPSG e conferir se ele é o que deveria ser.

Duas decisões, não uma

É comum ouvir "o dado está em UTM" como se isso descrevesse o sistema de coordenadas por inteiro. Não descreve. Um sistema de referência de coordenadas completo combina, no mínimo, duas escolhas independentes:

• O referencial geodésico, ou datum. A superfície matemática contra a qual a posição foi medida, e como essa superfície está amarrada ao planeta real. Ele responde onde o ponto está.
• A projeção cartográfica. A regra matemática que transforma a superfície curva em um plano de coordenadas X e Y. Ela responde como o ponto é desenhado e medido no plano.

A documentação do QGIS separa esses dois mundos pela forma da coordenada. Sistemas geográficos "usam graus de latitude e longitude e, às vezes, também um valor de altura para descrever uma localização na superfície da Terra". Já um sistema bidimensional projetado "é comumente definido por dois eixos", em ângulo reto entre si, formando o plano XY.

Datum: onde o ponto está

A Terra não é uma esfera perfeita, e a superfície que melhor a aproxima para fins de cálculo é um elipsoide. Um datum geodésico define qual elipsoide será usado e como ele fica posicionado e orientado em relação ao corpo do planeta. Datums antigos eram ajustados para servir bem a uma região específica, com origem em um ponto físico no terreno. Datums modernos são geocêntricos: a origem é o centro de massa da Terra, o que combina naturalmente com posicionamento por satélite.

A consequência prática é direta. O mesmo lugar do mundo recebe pares de coordenadas diferentes conforme o datum declarado. Não é erro de medição, é mudança de referencial. Se uma camada antiga é lida como se fosse moderna, o deslocamento aparece no mapa sem nenhum aviso do software, porque do ponto de vista dele nada está inconsistente.

Esse é o mesmo terreno conceitual que separa exatidão de precisão na coleta de campo, assunto que tratamos em detalhe no guia sobre precisão do GPS em campo.

SIRGAS 2000: o que mudou no Brasil e quando

O Brasil trocou de referencial geodésico, e a troca tem data e norma. O SIRGAS 2000, sigla de Sistema de Referência Geocêntrico para as Américas na realização do ano 2000, foi estabelecido como referencial do Sistema Geodésico Brasileiro e do Sistema Cartográfico Nacional pela Resolução do Presidente do IBGE nº 1/2005, de 25 de fevereiro de 2005. A mesma resolução previu um período de transição de até dez anos, durante o qual o SIRGAS 2000 poderia conviver com o SAD69 e, no caso do Sistema Cartográfico Nacional, também com o Córrego Alegre.

Esse período acabou. Conforme o portal da INDE, em 25 de fevereiro de 2015 encerrou-se o prazo de dez anos, formalizado pela Resolução Presidencial do IBGE nº 1/2015, que "define a data de término do período de transição definido na RPR 01/2005". A partir dali, a adoção do SIRGAS 2000 passou a ser obrigatória nas atividades de produção e manipulação de informação geoespacial no país, e as coordenadas das estações geodésicas do IBGE passaram a ser publicadas somente nesse referencial.

Duas recomendações práticas que aplicamos nesses casos. Primeira: transformar o legado uma vez, de forma controlada e documentada, em vez de reprojetar no voo a cada uso, porque a transformação entre referenciais clássicos e o SIRGAS 2000 não é uma simples troca de unidade. Segunda: registrar no metadado do arquivo qual foi a origem e qual método de transformação foi usado, para que o resultado seja auditável depois.

Projeção: como o ponto é desenhado

Resolvido o datum, resta achatar a superfície curva. E aqui vale a frase que a documentação do QGIS coloca sem rodeios: "projeções cartográficas nunca são representações absolutamente exatas da Terra esférica. Como resultado do processo de projeção, todo mapa mostra distorções de conformidade angular, distância e área".

Não existe projeção sem perda. Existe escolha de qual perda é aceitável para o que você vai fazer. A mesma documentação alerta que "escolher um CRS inapropriado pode fazer seus mapas parecerem distorcidos e refletirem mal os tamanhos e posições relativos reais das feições do mundo real".

A leitura operacional disso, na nossa prática, cabe em três casos:

• Se o objetivo é medir área. Priorize uma projeção que preserve área na região de interesse e verifique se a unidade do resultado é a que você espera.
• Se o objetivo é medir distância e ângulo em escala local. Uma projeção conforme por faixas, como a UTM, costuma resolver bem dentro do seu fuso.
• Se o objetivo é apenas exibir. Aí o critério é visual e de compatibilidade com o mapa de fundo, e a medição precisa ser feita em outro lugar.

UTM: os 60 fusos e o Brasil

A Universal Transversa de Mercator é a projeção mais presente no trabalho técnico brasileiro, e sua lógica é simples de entender. Segundo a documentação do QGIS, no sistema UTM "o mundo é dividido em 60 zonas iguais, todas com 6 graus de largura em longitude de leste a oeste". As zonas "são numeradas de 1 a 60, começando no antimeridiano, a zona 1 em 180 graus de longitude oeste, e progredindo para leste". A letra que acompanha o número indica o hemisfério: o S de uma zona como a 23S significa que o fuso está ao sul do equador.

Dividir o mundo em faixas estreitas é justamente o que mantém a distorção baixa dentro de cada faixa. O custo aparece na borda: dois fusos vizinhos são planos diferentes, e feições que cruzam o limite não se somam diretamente. Operações que atravessam fusos, como uma linha de transmissão longa ou uma malha logística interestadual, exigem uma decisão explícita sobre em qual plano os cálculos serão feitos.

O território continental brasileiro se distribui pelos fusos 18 a 25. Isso é consequência direta da regra dos 6 graus aplicada à extensão do país em longitude, e aparece também na descrição de área de uso registrada no próprio conjunto EPSG: a zona 18S é definida, entre outros trechos, como "Brasil a oeste de 72°W", enquanto a zona 25S cobre o "Brasil entre 36°W e 30°W".

O código EPSG: a forma curta de dizer tudo isso

Descrever um sistema de coordenadas por extenso é inviável no dia a dia. É por isso que existe o EPSG Geodetic Parameter Dataset, descrito pela IOGP como "uma coleção de definições de sistemas de referência de coordenadas e de transformações de coordenadas", que podem ser de aplicação global, regional, nacional ou local.

Três pontos de governança importam para quem depende disso em contrato:

• Quem mantém. O conjunto é mantido pelos membros da IOGP por meio do Subcomitê de Geodésia do Comitê de Geomática.
• A qual norma responde. O conjunto está em conformidade com a ISO 19111:2019, "Referenciamento por coordenadas", incorporando previsões para datums dinâmicos, datums verticais baseados em geoide e conjuntos de datum.
• Como é distribuído. Publicamente e sem custo, mediante aceitação dos termos de uso, com busca por texto e por mapa, download do conjunto e acesso por API.

Na prática, o número faz o trabalho pesado. Quando você declara EPSG:31983, está dizendo de uma vez que o datum é o SIRGAS 2000 sobre o elipsoide GRS 1980, que a projeção é Transversa de Mercator com meridiano central em 45 graus oeste, fator de escala 0,9996, falso leste de 500.000 metros e falso norte de 10.000.000 metros, e que a unidade é o metro. Nenhuma dessas informações precisa ser repetida em e-mail, e nenhuma delas fica aberta a interpretação.

Os códigos que aparecem no dia a dia

A tabela reúne os códigos que mais aparecem em projetos no Brasil. Os nomes e as áreas de uso são os registrados no conjunto EPSG; a coluna de uso típico é a nossa recomendação prática.

Uma observação sobre o 4326 e o 4674. Os dois são geográficos e, para muitos usos de visualização, a diferença entre eles é pequena diante da incerteza do próprio dado. Isso não os torna equivalentes: são datums distintos, e em trabalho cadastral ou de engenharia a declaração correta é obrigatória. Nossa recomendação é simples: armazene o dado brasileiro no referencial oficial e converta na saída, quando o destino exigir outro.

Web Mercator: o mapa da web não é o mapa da medição

O EPSG:3857 merece um parágrafo próprio, porque é o sistema em que quase todo mapa de navegador é exibido e, ao mesmo tempo, aquele com o alerta mais explícito no registro. Seu nome oficial é WGS 84 / Pseudo-Mercator, e o método é descrito como Popular Visualisation Pseudo-Mercator.

O registro EPSG observa que ele não é um sistema geodésico reconhecido, por aplicar uma representação esférica a coordenadas elipsoidais. Na comparação com o WGS 84 / World Mercator, o EPSG:3395, o registro aponta erro de escala da ordem de 0,7 por cento e diferenças de coordenada norte que chegam a 43 quilômetros no mapa, o equivalente a 21 quilômetros no terreno.

Isso não é defeito, é escopo. O 3857 foi feito para desenhar tiles rapidamente em telas do mundo inteiro, e nisso ele é excelente. O problema começa quando alguém calcula uma área de polígono com o projeto nesse sistema e leva o número para um relatório. Se você consome camadas por geoserviços, vale conferir em qual sistema elas chegam, tema que detalhamos no guia de padrões OGC.

Onde isso quebra na operação

Três lugares concentram, na nossa experiência, a maioria dos incidentes relacionados a sistemas de coordenadas.

No software de desktop. O QGIS "suporta transformação de CRS 'em tempo real' tanto para dados raster quanto vetoriais", reprojetando as camadas para o CRS do projeto na hora da exibição. É um recurso excelente, e é também o que esconde o erro: se uma camada está declarada com o sistema errado, ela será reprojetada com convicção a partir de uma premissa falsa, e o mapa continuará parecendo plausível. Vale lembrar ainda que, por padrão, o QGIS inicia cada novo projeto em EPSG:4326, que é um sistema geográfico global e não a melhor base para medir em escala local.

No banco de dados. Aqui o comportamento é mais severo, e isso é bom. A documentação do PostGIS registra que "uma geometria é associada a um sistema de referência espacial pelo seu valor de SRID" e que "funções espaciais que processam pares de geometrias exigem que as geometrias de entrada estejam no mesmo sistema de referência espacial". Ou seja, o banco recusa o cruzamento em vez de devolver um resultado silenciosamente errado, e a solução é transformar explicitamente com ST_Transform. Se você ainda não trabalha com dado espacial em banco, o ponto de partida é o nosso guia de PostGIS.

No campo. O receptor entrega coordenada geográfica em referencial global. O cadastro espera coordenada projetada no fuso e no referencial oficial. Alguém, em algum ponto do fluxo, precisa fazer essa conversão de forma explícita e sempre igual. Quando isso fica a cargo de planilha manual ou de configuração individual de aparelho, o erro é questão de tempo. É um dos motivos pelos quais, no Phrisma, a definição do sistema de coordenadas é configuração da operação, e não escolha de cada usuário no dispositivo.

Checklist antes de abrir o projeto

A lista a seguir é a nossa rotina de verificação, e não uma exigência das fontes citadas. Ela custa poucos minutos e evita retrabalho caro.

1. Pergunte o código, não o nome. "UTM SIRGAS" não é resposta. EPSG:31983 é.
2. Confira se o dado declara ou só assume. Shapefile sem arquivo de projeção e CSV de coordenadas não declaram nada. Alguém vai supor, e supor é o início do problema.
3. Valide por sobreposição. Abra a camada sobre uma base confiável da mesma região. Deslocamento sistemático de dezenas de metros aponta datum trocado; deslocamento enorme ou coordenadas absurdas apontam projeção ou fuso trocados.
4. Defina o CRS do projeto antes, não depois. Especialmente se haverá medição de área ou distância.
5. Fixe um fuso para a operação inteira. Se o território cruza fusos, decida qual plano vale para os cálculos e registre essa decisão.
6. Converta o legado uma vez e documente. Guarde o sistema de origem, o método usado e a data da conversão junto do dado.
7. Separe exibição de medição. O sistema do mapa de fundo não precisa ser, e em geral não deve ser, o sistema em que você calcula.

Sistema de coordenadas é infraestrutura silenciosa: quando está certo, ninguém comenta; quando está errado, o sintoma aparece longe da causa, geralmente em um relatório ou em uma equipe parada na rua diante do endereço errado. Se o seu desafio é padronizar isso entre bases de origens diferentes e levar o resultado até a operação, os produtos da Felikis mostram como montamos esse fluxo ponta a ponta. E se o assunto ainda é novo para o time, comece pelo nosso guia de geoprocessamento.

Perguntas frequentes

Fontes e referências