Carta de Declividades

A carta de declividades (ANEXO II) é um documento cartográfico imprescindível e indispensável para o estudo de uma área do ponto de vista geotécnico, pois fornece informações sobre a inclinação do terreno de maneira prática e de fácil uso.

A carta de declividades pode ser confeccionada por meios convencionais (construção e uso de ábaco) apresentados por De Biasi (1970), Aguiar & Kreling (1984), De Biase (1992) e Sanchez (1993) ou por meios computadorizados (uso de algoritmos) através de SIG’s.

Meios convencionais e computadorizados possuem vantagens e desvantagens. Assim, cabe ao usuário decidir por um ou por outro meio, dependendo da finalidade e do tempo disponível para a execução (Tabela 5.1). Para esse trabalho, optou-se pela utilização de meios computadorizados uma vez que se considerou superados seus aspectos não vantajosos.

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FIGURA 5.2 – Hierarquização da rede hidrográfica e digitalização em diferentes camadas.

A maioria dos algoritmos, nos SIG’s, responsáveis pela geração da declividade exigem uma grande quantidade de informações altimétricas. Basicamente os SIG’s utilizam dados extraídos de arquivos matriciais (malha regular) dos modelos numérico de terreno (MNT’s), estes, frutos da interpolação de arquivos vetoriais que contém curvas de nível e pontos cotados.

O estágio primário de preparação da carta de declividades iniciou-se aproveitando-se a digitalização das camadas do atributo topográfico realizada anteriormente para o mapa de documentação (Figura 5.3). O arquivo, que a princípio possuía outros atributos (rede hidrográfica, malha viária, etc.) e estava no formato DWG, foi salvo em nova versão com o formato DXF, somente com as camadas relativas as cotas das curvas de nível e dos pontos cotados.

TABELA – 5.1 Comparação entre vantagens e desvantagens na construção da carta de declividades por meios convencionais e computacionais.

Vantagens Desvantagens

Meios Convencionais (construção e uso de ábacos)

ü Requer um período de tempo mais curto na confecção Quando a carta possuir poucas classes de declividades.

ü A carta é sempre construída com sucesso.

ü O aumento no número de classes de declividades acresce o tempo de construção da carta.

ü O usuário não pode modificar o número de classes de declividades uma vez iniciado o processo de confecção da carta.

Meios

Computacionais (utilização de algoritmos por SIG’s)

ü O aumento no número de classes de declividades não acresce o tempo de construção da carta.

ü O usuário além de poder modificar o número de classes de declividades uma vez iniciado o processo de confecção da carta, também pode construir novas cartas com outros intervalos de classes de modo instantâneo.

ü Requer um período de tempo maior na confecção principalmente na digitalização da topografia e definição do melhor MNT. ü Depende da experiência do usuário na construção de um bom MNT.

ü O produto final pode não representar a realidade.

No passo seguinte promoveu-se a conversão do arquivo de desenho vetorial para o formato de planilha (DAT) utilizado o freeware dxf2xyz 1.3 (www.guthcad.com.au). A partir desse procedimento, os campos que compõem a tabela registram informações relativas a longitude, a latitude e a altitude de cada ponto digitalizado.

O software Surfer® 7.00 foi escolhido para geração do MNT, pois este reúne um grande número de algoritmos de interpolação com diversas opções, são eles: Inverso da Potência da Distância (Inverse Distance to a Power), Krigagem (Kriging), Mínima Curvatura (Minimum Curvature), Método Modificado de Shepard (Modified

Shepard’s Method), Vizinho Natural (Natural Neighbor), Vizinho mais Próximo

(Nearest Neighbor), Regressão Polinomial (Polynomial Regression), Função de Base Radial (Radial Basis Fuction) e Triangulação com Interpolação Linear (Triangulation with Linear Interpolation).

49 Camada Topográfica Arquivo Topografia.DXF Arquivo Topografia.DAT Interpolação da Área Interpolação da Área Usando Todos os Métodos do Surfer 7.00 Definição do Tamanho da Malha Retangular Arquivos Interpolados Seleção do Melhor Arquivo GRD Edição Final do Arquivo GRD Importação do Arquivo GRD pelo SIG Idrisi

32 Geração da Declividade Seleção das Classes Utilização do Filtro Moda 3x3 Edição Final do Arquivo RST Exportação do Arquivo RST para o Formato BMB Importação e Referenciamento do Arquivo BMP para o AutoCad Map 2000 Edição Final do Arquivo DWG no AutoCad Map 2000 Carta de Declividades

Todos os métodos foram empregados sempre tomando como base a utilização de um mesmo espaçamento para todos os interpoladores. A malha quadrada foi escolhida de forma a coincidir com a resolução espacial das imagens do LANDSAT 5 (imagens utilizadas na pesquisa) fornecidas pelo seu sensor multiespectral do tipo mapeador temático (thematic mapper). Assim, a distância matricial entre os pontos representa um espaçamento que corresponde na realidade ao valor de 30 m, de maneira a facilitar futuras operações com outros mapas que serão utilizados.

Desde o inicio, optou-se pela interpolação de toda a superfície das quatro cartas topográficas, apesar da área em estudo estar somente inserida de modo parcial em cada uma delas. Tal procedimento, a primeira vista, acarreta acréscimo no tempo de execução de tarefas como digitalização e interpolação, o que se caracteriza como aspecto negativo. Contudo, a experiência do grupo de trabalho de cartografia geotécnica da EESC/USP aponta que o aumento da superfície digitalizada além dos limites da área de interesse melhoram sensivelmente o resultado alcançado na construção dos MNT’s. Isso ocorre porque os interpoladores trabalham com malhas retangulares, assim áreas irregulares, se não contarem com uma superfície digitalizada retangular, terão seu MDT afetado nas bordas.

Os primeiros resultados mostraram que interpolações realizadas por krigagem, função de base radial e mínima curvatura forneceram produtos bastante satisfatórios, o que de certa forma já era previsto, pois de acordo com Manual do

SURFER  7.00 (1999) tais métodos são os melhores quando se trabalha com um

grande número de pontos (acima de 30.000).

Apesar desses bons resultados, todos os interpoladores, por conta da ausência de informação topográfica sob a superfície ocupada pelo reservatório da Hidroelétrica de Caconde, causaram modificações significativas nos setores vizinhos ou muito próximos a represa. Desse modo, comprometeram a geração da carta de declividade nessas regiões uma vez que os MNT’s não foram fiéis. A solução utilizada para essa situação especial se baseou no emprego de um recurso disponível no programa Surfer ® 7.00 denominado de faults.

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De acordo com o Manual do SURFER  7.00 (1999) uma falha ou linha de

falha é um arquivo bidimensional que define uma linha que age como uma barreira durante o processo de interpolação. Além disso, se tal linha corresponder a um polígono fechado, o algoritmo de interpolação calcula somente os valores dos nós baseados em dados do seu interior, portanto não levando em consideração nem interferindo nos pontos que estão fora.

Desse modo, a linha que delimita o polígono da represa da Hidroelétrica de Caconde foi transformada numa linha de falha, de forma que os valores dos nós internos deveriam ser calculados tomando por base a cota estabelecida de 870 m. Para essa nova etapa foram selecionados os três melhores interpoladores da fase anterior.

A definição do MNT mais adequado se deu a partir da comparação entre as posições das curvas de nível fornecidas pelas cartas topográficas e suas posições redefinidas ao final pelos modelos. Nesse caso, a krigagem ordinária utilizando variograma linear sem efeito pepita apontou o melhor resultado.

A partir desse momento, o arquivo GRD gerado foi editado de forma que seus limites fossem redefinidos (Tabela 5.2). Utilizando o comando: GRID → EXTRACT um novo arquivo foi criado onde os novos limites foram situados próximos à área delimitada pelo perímetro da bacia.

A importação bem sucedida dos dados interpolados e editados, além de sua conversão para o formato RST, possibilitaram a geração da declividade com sucesso pelo Idrisi ® 32. Assim, através do seu módulo de análise de superfície (surface

analysis) o SIG calculou a inclinação do terreno, utilizando valores percentuais, para

posição de cada nó.

A definição dos intervalos e a quantidade de classes de declividades seguiram o exemplo bem sucedido do relatório de integração do Instituto Geológico – IG (1993) no estudo do subsídio do meio físico-geológico para o Município de Campinas (SP).

TABELA 5.2 – Parâmetros geométricos dos arquivos digitalizado e interpolado na construção do MNT.

ARQUIVO DAT (Digitalizado) Valor Mínimo Valor

Máximo Espaçamento

Total de Pontos Coordenada Longitudinal (UTM) 318.675 370.966 - -

Coordenada Latitudinal (UTM) 7.566.132 7.621.992 - -

Posição Altimétrica 700 1760 - -

467.027

ARQUIVO GRD (Interpolado

por Krigagem) Valor Mínimo Máximo Valor Espaçamento Total de Nós

Coordenada Longitudinal (UTM) 318.675 370.966 30 - Coordenada Latitudinal (UTM) 7.566.132 7.621.992 30 -

Posição Altimétrica 687,839 1763,427 - -

3.249.072

ARQUIVO GRD (Interpolado

por Krigagem) EDITADO Valor Mínimo

Valor

Máximo Espaçamento Total de Nós Coordenada Longitudinal (UTM) 323.985 360.015 30 -

Coordenada Latitudinal (UTM) 7.579.992 7.616.022 30 -

Posição Altimétrica 732,789 1636,119 - -

1.444.804

Neste estudo o IG propôs intervalos de classes baseados na capacidade do uso do solo levando em consideração aspectos agrícolas, geológicos e geotécnicos, além de resoluções legislativas federais de caráter ambiental como a Lei que Institui o Código Florestal (Lei no 4.471/65) e a Lei que Dispõe sobre o Parcelamento do Solo Urbano (Lei no _{6.766/79). As classes de declividades escolhidas (Tabela 5.3), bem}

como as recomendações de uso e as restrições e/ou problemas esperados estão presentes no ANEXO II.

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TABELA 5.3 – Resultados da distribuição das classes na Carta de Declividades após a utilização do filtro moda (3x3).

Classe de Declividade Total de Área Ocupada em km2 Percentual da Área Ocupada < 2 % 9,35 1,94 2 a 5 % 42,71 8,86 5 a 10 % 77,25 16,02 10 a 15 % 71,27 14,78 15 a 20 % 67,9 14,08 20 a 25 % 58,94 12,22 25 a 30 % 41,28 8,56 30 a 47 % 99,71 20,67 > 47 % 13,89 2,88 TOTAL 482,31 100,00

A última etapa seguida para se obter o melhor produto para carta de declividades foi a utilização do filtro moda (3x3) por meio do módulo de filtragem digital (digital filtering) do Idrisi ® 32 (comando: ANALYSIS → CONTEXT OPERATOR → FILTER). Tal procedimento, como simplificado na figura 5.4, redefiniu os pixels anteriormente presentes de forma a diminuir os resíduos, torna ndo assim, os intervalos de declividades mais homogêneos (Figura 5.5).

A conversão do formato RST para o BMP por parte do Idrisi ® 32 permitiu que esse arquivo raster fosse reconhecido pelo AutoCad Map 2000, possibilitando assim, a sua edição final com o mesmo formato dos outros mapas e cartas em anexo nessa dissertação (arquivo DWG).