Unidade 4: Sistema de Informações Geográficas Aplicado aos ...Maior expansão →Segunda Guerra...
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Unidade 4: Sistema de Informações Geográficas Aplicado
aos Recursos Hídricos
Prof. Dr. Hugo Alexandre Soares Guedes
Pelotas, 2019
Formas de representar relevo em
computador
→ linhas digitalizadas;
→ TIN
→ Grade ou matriz
Representação
Importância de se estudar o Relevo
→ O relevo influencia o fluxo d'água, o transporte de
sedimentos e poluentes, e a natureza e a distribuição de
habitat de plantas e animais;
→ O relevo é uma expressão dos processos geológicos e do
intemperismo;
→ Ferramenta para Gestão e Planejamento de Recursos
Hídricos.
A quantificação morfológica da superfície terrestre é
essencial ao conhecimento dos processos físicos,químicos e biológicos que ocorrem na paisagem.
Representação digital de uma seção da superfície, dada
por uma matriz de pixels com coordenadas planimétricas (x,y)
e um valor de intensidade do pixel (z), correspondente à
elevação.
Modelo Digital de Elevação
→ Deve representar o relevo de forma fidedigna;
→ Assegurar a convergência do escoamento superficial para e
ao longo da drenagem mapeada;
→ Garantir a sua consistência hidrológica.
Esses modelos permitem que as delimitações automáticas
das bacias sejam realizadas com maior precisão, pois
consideram os dados altimétricos do terreno em suas etapas
de processamento, além de apresentam uma coincidência
acentuada entre a rede de drenagem derivada
numericamente e a hidrografia real, estando isentos de
sumidouros (depressões espúrias) que bloqueiem o trajeto
do escoamento superficial.
MDEH Consistente
MDEHC → modelo digital de elevação é considerado
hidrologicamente consistente quando este representa
adequadamente o relevo da região em estudo, a ponto
de permitir a correta simulação dos processos hidrológicos
ocorrentes na área.
MDEH Consistente
“a melhor representação digital do relevo capaz de
reproduzir, com precisão, o caminho preferencial de
escoamento da água superficial observado no mundo
real”
Fonte Cartas SRTM ASTER
Resolução 1:50.000 - 1:1 milhão 30 M - 90 M 15M - 30M - 90M
Disponibilidade Gratuita Gratuita Gratuita
Responsável SCN (IBGE, DSG)NASA, NGA,
DoD, DLG e ASIMETI e NASA
Principais fontes de informações do relevo
Fontes de geração
Breve histórico
❖ Primeira representação do Brasil → 1502
❖Mapeamento sistemático → Carta do Império → 1862
❖ Primeira representação de corpo inteiro do Brasil → Carta
do Brasil ao Milionésimo → 1922
❖Maior expansão → Segunda Guerra Mundial
❖ Atualmente → SCN (IBGE e DSG)
Cartas Topográficas
Obtenção e disponibilidade dos
dados
❖ Levantamento geodésico
❖ Compilação de cartas topográficas em escalas maiores
❖ Aerofotogrametria
❖ Mapoteca → IBGE
Formatos do arquivo: .rle, .tiff, .dng, .txf, .arc-info, .pdf.
❖ BDGEx → DSG (Exército)
Formatos do arquivo: .geotiff, .shapefile, .pdf.
Especialmente para o Rio Grande do Sul, o Centro de Ecologia da
UFRGS e colaboradores disponibilizam as cartas em escalas
1:50.000 para download em formato shapefile!
Voo Fotogramétrico.
Cartas Topográficas
Cartas Topográficas
❖ Carta Rio Negrinho (IBGE, vôo de 1966).
❖ Ortofoto da mesma área (Prefeitura Municipal de Rio Negrinho, 2005).
❖ Área Urbanizada em 1968 traçada em vermelho e em 2005 em preto.
Prós
❖ Facilidade de obtenção dos dados
❖ Mapeamento em diferentes escalas
Contras
❖ Falta de mapeamento integral em todas as escalas
❖ Desatualização dos dados
Distribuição e data da edição das cartas 1:50.000.
Cartas Topográficas
É a escala que tem mais
aplicabilidade, considerando
os diferentes usos do
mapeamento sistemático, é
também a mais escassa em
termos de cobertura e
também a mais
desatualizada. Representa a
maior quantidade de cartas
produzidas nos últimos 20
anos.
SRTM - Shuttle Radar Topography Mission
Missão SRTM → NASA + DLG + ASI → fevereiro de 2000 →
11 dias → cobriu 80% do globo terrestre
Breve histórico
Cobertura do SRTM no globo terrestre, em colorido.
SRTM
Dois sistemas de radar interferométricos foram acoplados a
aeronave Endeavor:
Banda C – 90 M → Sistema americano (NASA)
Banda X – 30 M → Sistema italo-germânico
Obtenção e disponibilidade dos dados
Ônibus espaciai, sensores utilzados e a forma de capatação de imagens.
SRTM
Banda X
30 M1990
SRTM
Banda C
90 M
TOPODATA
90 → 30 M
2015
2008
2005
SRTM
Aspectos gerais
Prós
❖ Alta resolução espacial
❖ Dados disponíveis gratuitamente
❖ Dados permitem a geração de MDE hidrologicamentecorrigidos
Contras
❖ Não apresenta revisita
❖ Baixa resolução da banda-C
❖Mapeamento incompleto da banda-X
SRTM
❖ Satélite Terra → EOS → 5 sensores → ASTER → 14 bandas
❖ Lançamento em dezembro de 1999.
❖ Período de revisita → 16 dias
Breve histórico
Lançamento do satélite TERRA e espectro eletromagnético.
ASTER
Obtenção e disponibilidade dos dados
❖ Estereoscopia
❖ Resoluçao espacial de 15,
30 e 90 m
❖ Disponível de forma gratuita
→ junho de 2009
❖Modo requerer
Esquema do processo de aquisição de imagens ASTER.
ASTER
Aspectos gerais
Prós
❖ Alta resolução espacial
❖ Revisita frequente → atualização de imagens
❖ Aquisição por estereoscopia
❖ Imageamento de 99% da superficie terrestre
Contras
❖ Degradação dos dados por ruídos e nuvens
❖ Imagens em melhores resoluções → pagas ou não
disponíveis.
❖ Relevo muito acidentado → não identifica o divisor de águas
ASTER
Existem três nomenclaturas diferentes relativas a modelos tridimensionais
gerados em ambiente SIG:
MDT – Modelo Digital de Terreno: utilizado para modelagem do relevo e
outros tipos de informações que variam de acordo com ele. Ex.:
temperatura.
MNT – Modelo Numérico de Terreno: quando se utiliza uma variável “z” de
uma dada área da superfície terrestre; essa variável pode ser de qualquer
natureza, tanto física quanto socioeconômica, como por exemplo nível de
poluição atmosférica e densidade populacional.
MDE – Modelo Digital de Elevação: utilizado exclusivamente para a
modelagem de relevo.
MDE a partir de Curvas de Nível = MDT
O MNT pode ser obtido por meio da interpolação de curvas de nível extraídas de
uma carta topográfica ou através de imagens de sensores remotos.
Diferenças
Fluxograma para processamento do MDE.
MDE
Preenchimento de depressões
❖Os dados do SRTM contém falhas em áreas do globo,
originadas, principalmente, de duas maneiras: ocorrência
de corpos hídricos e relevo acidentado.
❖A frequência de falhas é maior em superfícies com
inclinação acima de 20°, devido ao sombreamento
ocasionado no radar.
❖As falhas no MNT advindas dos dados do SRTM são
denominadas de “sinks”, caracterizam-se por áreas
rodeadas por elevações com valores de cotas
superiores, semelhantes a uma depressão.
As correções no MNT são feitas por meio da função “fill
sinks”, que considera as altitudes dos “pixels” vizinhos para
preencher os “sinks”, promovendo, assim, a geração do
mapa de MNT com consistência melhor.
Preenchimento de depressões
❖O preenchimento dessas pequenas depressões é o
primeiro tratamento dado à matriz de altitudes.
❖Essas depressões ou “sinks” são consideradas empecilhos
ao escoamento durante a aplicação de modelos
hidrológicos, sedimentológicos e de poluentes de origem
difusa.
Determinação da direção de fluxo
MDE
Direção preferencial do escoamento
Cada célula → 8 células vizinhas
A direção de fluxo define as relações hidrológicas entre pontos
diferentes dentro de uma bacia hidrográfica. A continuidade
topológica para as direções de fluxo é, consequentemente,
necessária para que uma drenagem funcional possa existir.
❖ O fluxo acumulado é um parâmetro que indica o grau de confluência do
escoamento e pode ser associado ao fator comprimento de rampa aplicado
em duas dimensões.
❖ O fluxo acumulado, também denominado área de captação, apresenta
obtenção complexa, manual ou computacional, uma vez que reúne, além de
características do comprimento de rampa (conexão com divisores de água a
montante), também a curvatura horizontal (confluência e divergência das
linhas de fluxo)
❖ Desse modo, cada “pixel” recebe um valor correspondente ao número de
“pixels” que contribuem para que a água chegue até ele.
❖ É possível observar a formação dos caminhos preferenciais de fluxo que
originam a rede hidrográfica.
Determinação do fluxo acumulado
Exemplo
ARCGIS
Arcmap
❖Tarefas orientadas e centradas em mapas (coleta, edição,
produção, análise e visualização).
Arccatalog
❖Organização e gerencia dos dados (armazenar)
Arctoolbox
❖Ferramentas de geoprocessamento.
Arcscene
❖Visualização em 3D
Arcglobe
❖Visualização na superfície do globo.
Extensões de um
shapefile
.shp – shapefile
.dbf – dados e atributos
.shx – vínculo entre SHP
e dbf
.prj - projeção
Características morfométricas
Coeficiente de compacidade – KC
É a relação entre o perímetro da bacia e a circunferência de um círculo de
área igual à da bacia, sendo, portanto adimensional.
Kc=0,28∙PBHABH
1,00 - 1,25 Bacia com alta propensão a grandes enchentes
1,25 – 1,50 Bacia com tendência mediana a grandes enchentes
> 1,50 Bacia com menor propensão a grandes enchentes
Características morfométricas
Fator de Forma – Kf
Expressa a relação entre a largura média da bacia e o seu comprimento
axial.
Kf=L
LAX
1,00 – 0,75 Sujeito a enchentes
0,75 – 0,50 Tendência mediana a enchentes
< 0,50 Menor tendência a enchentes
Características morfométricas
Índice de conformação – Ic
Representa a relação entre a área da bacia e a de um quadrado de lado
igual ao comprimento axial da bacia.
Ic=ABH
LAX2
Esse índice também expressa a capacidade da bacia em gerar
enchentes. Quanto mais próximo de 1, maior a propensão á enchentes,
pois a bacia fica cada vez mais próxima de um quadrado e com maior
concentração do fluxo.
Elevação média da bacia
E = elevação média da bacia;
ei = elevação média entre duas curvas de nível consecutivas;
ai = área entre curvas de nível;
ABH = área da bacia hidrográfica.
Características morfométricas
Declividade da bacia
I = declividade média (%);
D = distância entre curvas de nível (m);
CN = comprimento total das cursas de nível;
ABH = área da bacia hidrográfica.
Características morfométricas
Densidade de drenagem
Dd = densidade de drenagem;
L = comprimento de canais;
ABH = área da bacia hidrográfica.
Características morfométricas
Densidade de drenagem (Dd) (Km/km²)
Resultado
< 0,5 Drenagem pobre
0,5 ≤ Dd <1,50 Drenagem regular
1,50 ≤ Dd < 2,50 Drenagem boa
2,50 ≤ Dd <3,50 Drenagem muito boa
≥ 3,50 Excepcionalmente bem drenadas
Unidade 4: Sistema de Informações Geográficas Aplicado
aos Recursos Hídricos
Prof. Dr. Hugo Alexandre Soares Guedes
Pelotas, 2019