Análise de mapas de lineamentos, densidade de lineamentos

Segundo O’ Leary et al. (1976), um lineamento corresponde a uma feição linear simples ou composta, mapeável em uma superfície, cujas partes estão alinhadas retilineamente ou levemente curvadas, que diferem distintamente das feições adjacentes. Presumivelmente, reflete um fenômeno de subsuperfície. Esta feição pode ser fisiográfica/geomórfica (causada pelo relevo) ou tonal (causada por contraste tonal).

O reconhecimento e a extração de lineamentos seguiu a metodologia proposta por Liu (1987), onde os critérios são as expressões dos elementos topográficos retilíneos do relevo, tais como: linhas ou segmentos de escarpas, alinhamento de cristas, vales, trechos de rios e lagos etc. Esses elementos são quase sempre controlados estruturalmente (Liu, 1987).

Mapas de lineamentos estruturais e de densidade de lineamentos foram gerados sobre um modelo digital do terreno (MDE), com o uso do programa ArcGis^TM 9.2 (ArcMap^TM). O MDE da área de estudo foi obtido através do site http://srtm.csi.cgiar.org/, referente ao levantamento realizado entre 11 e 22 de fevereiro de 2000 pela Shuttle Radar Topography Mission (SRTM-NASA), com resolução espacial de 90m. Estes dados são disponibilizados em formato executável em Arcview e georreferenciado em sistema de projeção geográfica com datum WGS-1984. Entre os sites que disponibilizam MDE´s que cobrem o globo terrestre, este é o mais interessante por poupar do usuário o tempo dedicado a correções relacionadas à ausência de dados no MDE adquirido.

A metodologia para a elaboração dos mapas de lineamentos e de densidade de lineamentos é sintetizada na figura 6.1. Estes mapas fornecem subsídios para a realização da compartimentação estrutural.

Para a elaboração do mapa de lineamentos, utilizou-se o recurso de iluminação artificial, para ressaltar os traços estruturais do relevo. Foram escolhidas duas orientações de iluminação distintas N45W e N45E (ambas com inclinação de 45°) -que se mostraram suficientes para realçar as direções estruturais presentes. Além disso, o uso deste recurso minimizou o aparecimento de feições tonais lineares

indesejáveis, geradas por diferenças na vegetação, teor de umidade ou composição dos solos ou rochas, e não por controle estrutural, produzindo sombreamentos retilíneos gerados inequivocamente por formas do relevo. Porém, para que estes mapas de sombreamentos, produtos de um raster em coordenadas geográficas, não sofram distorções que distanciem as feições produzidas da realidade do terreno, é necessário que se faça a correção no valor de altitude (z factor -Figura 6.2), com o uso da ferramenta hillshade (surface analisys). Este procedimento é necessário devido à diferença entre as unidades, em graus, da superficie horizontal e a unidade da elevação (z, em metros). O fator Z para uma dada faixa de latitude é encontrado, já calculado, na documentação de ajuda do programa, de acordo com Tabela 6.1.

Figura 6.1 - Resumo da metodologia para a elaboração dos mapas de lineamentos e de densidade

de lineamentos (modificado de Oliveira et al., 2009). Aquisição

MDE SRTM

MDE SRTM

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Figura 6.2 - Exemplo de imagem com sombremento com e sem correção de z-factor, destacando a

melhor resolução e veracidade da imagem corrigida (Oliveira et al., 2009).

Tabela 6.1 - Fator Z para dada faixa de latitude (modificado de http://webhelp.esri.com/). Em destaque

o valor utilizado neste trabalho.

Latitude Fator - Z 0 0.00000898 10 0.00000912 20 0.00000956 30 0.00001036 40 0.00001171 50 0.00001395 60 0.00001792 70 0.00002619 80 0.00005156

Os lineamentos estruturais foram então identificados, extraídos manualmente e posteriormente analisados e classificados com base em suas orientações.

Para medir o azimute de cada lineamento extraído, o procedimento adotado foi uma rotina em código Visual Basic, interpretada pelo modo avançado da ferramenta Field Calculator (Rotina 6.1, modificada da rotina polyline_GetAzimuth.cal do pacote EasyCalculate50, ian-ko). Esta rotina é aplicada em um campo, do tipo

texto (ex.: Azimute) previamente criado na tabela de atributos do shape respectivo aos lineamentos - Figura 6.3.

On Error Resume Next Dim pCurve As ICurve Dim pLine As ILine Dim dLength As Double Dim dAngle As Double Dim dDistance As Double Dim bAsRatio As Boolean Dim Pi As Double

'adjust the parameters bellow dDistance = 0.5

bAsRatio = True Pi = 4 * Atn(1)

If (Not IsNull([Shape])) Then Set pCurve = [Shape]

If (Not pCurve.IsEmpty) Then

Set pLine = New esriGeometry.Line dLength = pCurve.Length

pCurve.QueryTangent 0, dDistance, bAsRatio, dLength, pLine

dAngle = pLine.Angle * 360 / (2 * Pi) if (dAngle < 90)then dAngle = 90 - dAngle else dAngle = 450 - dAngle end if End If END If

Obs.: onde Azimute = dAngle

(Rotina 6.1)

Figura 6.3 - Rotina 1 aplicada em campo do tipo texto (ex.: Azimute) previamente criado na tabela de

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Para a classificação quanto à orientação, os lineamentos foram agrupados nos seguintes intervalos em graus, definidos arbitrariamente: N0-20E; N21-70E; N71-90E; N0-20W; N21-70W; e N71-90W. Foi utilizada então uma rotina em código Visual Basic, interpretada no modo avançado da ferramenta Field Calculator - Rotina 6.2. Esta rotina deve ser aplicada a um campo previamente criado na tabela de atributos do shape (ex.: Rumo).

Para a determinação do comprimento de cada lineamento, utilizou-se a extensão X-tools pro (aquisição desta pode ser feita gratuitamente pela internet). É desejável que o sistema de coordenadas seja projetada (UTM), mesmo que o sistema de coordenadas do MDE esteja em geográfica, pois dessa forma o resultado final será em metros.

Foram elaboradas rosetas de azimutes e de comprimento dos lineamentos extaídos com o uso do program Rose 1.0

Dim Dir As string

If ( [Azimute] = 0) Then Dir = "N-S" else

If ( [Azimute] <= 20) Then Dir = "NNE" else

If ( [Azimute] <= 70) Then Dir = "NE" else

If ( [Azimute] <= 89) Then Dir = "ENE" else

If ( [Azimute] = 90) Then Dir = "E-W" else

If ( [Azimute] <= 110) Then Dir = "WNW"

else

If ( [Azimute] <= 160) Then Dir = "NW" else

If ( [Azimute] <= 179) Then Dir = "NNW"

else

If ( [Azimute] = 180) Then Dir = "N-S" else

If ( [Azimute] <= 200) Then Dir = "NNE" else

If ( [Azimute] <= 250) Then Dir = "NE" else

If ( [Azimute] <= 269) Then Dir = "ENE" else

If ( [Azimute] = 270) Then Dir = "E-W" else

If ( [Azimute] <= 290) Then Dir = "WNW" else

If ( [Azimute] <= 340) Then Dir = "NW" else

If ( [Azimute] <= 359) Then Dir = "NNW" else

Dir = "N-S"

end if end if end if end if end if end if end if end if end if end if

End If

Obs: Onde campo Rumo = Dir

(Rotina 6.2)

Foi utilizado o comando Summarize no campo Rumo (citado acima) da tabela de atributos do shape correspondente aos lineamentos, a fim de gerar uma tabela

contendo estatísticas, tais como: quantidade de lineamentos por classe de direção, média do comprimento, azimute máximo, azimute mínimo, etc.

Utilizando como base o mapa de lineamentos produzido, foram então elaborados mapas de densidade de lineamentos total e para as principais direções, com a finalidade de individualizar áreas anômalas de alta ou baixa densidade de lineamentos, que podem refletir controle tectônico. Estes mapas foram criados a partir da ferramenta LineDensity do programa ArcMap. Essa ferramenta calcula a densidade de cada forma linear nas redondezas de cada célula (pixel) do raster de saída. A densidade é calculada em unidades de comprimento por unidade de área (km/km2). Conceitualmente, este cálculo funciona da seguinte maneira: um circulo é desenhado ao redor de cada célula da imagem, usando como raio o valor de 4 km (obs.: valor arbitrário informado nas propriedades da ferramenta). A porção do comprimento de cada lineamento situado dentro da área circular é somada e o total é dividido pela área do circulo – Figura 6.4.

Figura 6.4 - Representação gráfica do conceito do cálculo de densidade de lineamento, onde C1 e

C2 são as porções do comprimento de lineamentos inseridos na área de influência do círculo. Modificado de ESRI (http//webhelp.esri.com).