DADOS GEOAMBIENTAIS DA BACIA HIDROGRÁFICA DO PARANÁ 3 EM AMBIENTE SIG: SUBSÍDIOS PARA O ESTUDO DA PAISAGEM

ERICSON HIDEKI HAYAKAWA1 VANDA MOREIRA MARTINS2 ANDERSON SANDRO DA ROCHA3

MAICOL RAFAEL BADE4 JOSÉ EDÉZIO DA CUNHA5 VANDERLEI LEOPOLD MAGALHÃES6

1 Universidade Estadual do Oeste do Paraná – Unioeste/GEA ericson_geo@yahoo.com.br

2 Universidade Estadual do Oeste do Paraná – Unioeste/GEA mmvanda@hotmail.com

3 Universidade Tecnológica Federal do Paraná – UTFPR andersonsdr@gmail.com

4 Universidade Estadual do Oeste do Paraná – Unioeste/GEA maicolbade@yahoo.com.br

5 Universidade Estadual do Oeste do Paraná – Unioeste/GEA edeziocunha@hotmail.com

6 Universidade Tecnológica Federal do Paraná – UTFPR vlmanhaes@hotmail.com

Resumo

A bacia hidrográfica do Paraná 3 (BP3) é um conjunto de sub-bacias cujos canais principais deságuam no reservatório de Itaipu. A área localiza-se na região oeste do estado do Paraná, e se destaca pela agropecuária. Entretanto, há pouca informação sistematizada sobre a cobertura da terra, os condicionantes físicos (geomorfologia, solo, clima) e humanos (uso e cobertura da terra e condições socioeconômicas) da área. Adicionalmente, há inúmeros casos de uso inadequado da terra, os quais causam impactos ambientais e socioeconômicos. Neste contexto, o objetivo desse trabalho é o de integrar dados geoambientais da BP 3 em um Sistema de Informação Geográfico (SIG) para otimizar os estudos da dinâmica da paisagem. A metodologia consiste em obter e inserir os dados de geotecnologias e os dados alfanuméricos de indicadores socioeconômicos em um SIG. Procedimentos de processamento digital de imagens foram utilizados para obter demais informações (uso e cobertura da terra, declividade, hipsometria, mapas temáticos diversos, entre outros). A estruturação dos dados geoambientais da BP 3 contribui para a expansão da caracterização da área de estudo e atua como subsídio para os estudos da paisagem. Os resultados mostram que a declividade influi diretamente no tipo de uso e cobertura da terra, na densidade de drenagem, na presença da vegetação e nas condições socioeconômicas dos municípios da área. Adicionalmente, otimizam os estudos posteriores, devido a organização prévia de um banco de dados geográfico.

Revista Equador (UFPI), Vol. 4, Nº 3, (2015). Edição Especial XVI Simpósio Brasileiro de Geografia

Física Aplicada. Teresina- Piauí. Home: http://www.ojs.ufpi.br/index.php/equador

Abstract

The watershed of Paraná 3 (BP 3) is a set of sub-basins whose mains channels flows to the Itaipu reservoir. The area is located in the west of Paraná, highlighting by the agricultural economic. However, there is still little information regarding land cover, the physical conditions (geomorphology, soil, climate) and human (land use and land cover and socioeconomic data) in the area. Furthermore, there are several cases of inadequate land use, which lead into to environmental and socioeconomic damage. In this context, the main goal is to obtain and insert geoenvironmental data of the BP 3 in a Geographic Information System (GIS) to optimize the studies on the landscape dynamics. The methodology consisted in obtaining and entering geotechnology data and alphanumeric data about socioeconomic indicators in a GIS database. Procedures of digital image processing and GIS were used to obtain others information (mapping of land cover, slope, hypsometric data, thematic maps, among others). The structuring of geoenvironmental data of BP 3 contribute to expanding the characterization of the study area and acted as a subsidy to landscape studies. Results show that the slope defines the land use and land cover, drainage density, presence of vegetation and socioeconomic conditions of the municipalities. Additionally, optimized the development of others researches, due the presence of prior data base.

Keywords: Geotechnology. Itaipu Dam. Geosystems.

1. Introdução

A obtenção de dados geoambientais é essencial para a caracterização do meio. Constituem-se dos componentes abióticos e bióticos como o material de origem, o relevo, o solo, o clima, a hidrografia e a vegetação. Segundo Monteiro (2000) os dados geoambientais podem ser interpretados como os mesmos que compõem o geossistema. Integram não somente os dados físicos, químicos e biológicos, mas também os elementos socioeconômicos. Esses garantem o funcionamento do próprio sistema. Parte do princípio previamente definido por Sotchava (1962), e disseminado, principalmente, por Bertrand (1971), que considera que o geossistema permite o estudo da paisagem considerando suas principais particularidades, as quais contemplam três agentes: o potencial ecológico (geomorfologia+clima+hidrologia), a exploração biológica (vegetação+solo+fauna) e a ação antrópica, todos unidos pelas inter- relações de seus elementos. Já a bacia hidrográfica, por definição é considerada como uma área abrangida por um rio ou por um sistema fluvial

Revista Equador (UFPI), Vol. 4, Nº 3, (2015). Edição Especial XVI Simpósio Brasileiro de Geografia

Física Aplicada. Teresina- Piauí. Home: http://www.ojs.ufpi.br/index.php/equador

composto por um curso principal e seus tributários (Christofoletti, 1980; Suguio e Bigarella, 1990). Autores como Schumm (1977) e Gregory (1977) chamam a atenção para a bacia hidrográfica como unidade natural de análise da superfície terrestre, onde é possível reconhecer e estudar as inter-relações existentes entre os diversos elementos da paisagem e os processos que atuam na sua esculturação.

A estruturação de dados geoambientais no contexto da bacia hidrográfica é um importante meio para o levantamento de informações das bacias como: o uso e cobertura do solo, a topografia, a declividade, a drenagem, o tipo de solo, a vegetação, dentre outros. Os elementos que constituem o geossistema, quando analisados integralmente, auxiliam na definição do uso mais adequado da bacia, considerando suas peculiaridades e potencialidades. A área que compõe a denominada Bacia Hidrográfica do Paraná 3 (BP 3) apresenta evidências de uso e ocupação inadequadas. Isto tem acarretado em prejuízos ambientais, exemplificado pelas erosões, poluição dos recursos hídricos, saturação do solo por agrotóxicos, etc. Com uma área aproximada de 8.000 km², que inclui 28 municípios de relevante importância agroindustrial no estado do Paraná, ainda são escassas as informações referentes ao conhecimento das condições físicas (geomorfológicas, pedológicas, climáticas) e humanas (processo de uso e ocupação, condições socioeconômicas). Os primeiros estudos com o enfoque sistêmico na região foram desenvolvidos por Moresco (2006) e Magalhães (2008). Atualmente com a disponibilidade das geotecnologias, a estruturação dos dados geoambientais no contexto da bacia hidrográfica tornou-se otimizada. Assim, o objetivo desse trabalho é o de estruturar os dados geoambientais da BP 3 em ambiente SIG de modo a subsidiar os estudos relacionados à dinâmica da paisagem na bacia hidrográfica.

2. Metodologia de Trabalho

Os materiais utilizados na estruturação do banco de dados geográfico da área do estudo (Figura 1) consistem de:

Revista Equador (UFPI), Vol. 4, Nº 3, (2015). Edição Especial XVI Simpósio Brasileiro de Geografia

Física Aplicada. Teresina- Piauí. Home: http://www.ojs.ufpi.br/index.php/equador

i) imagens dos sensores instalados nos satélites da série Landsat (provenientes do catálogo de imagens do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais, Earth Explorer e Global Land Cover Facility - GLCF). Dada as diferentes fontes, as imagens possuem níveis de processamento distintos. As imagens provenientes do INPE comumente requerem procedimentos de correção geométrica e, quando necessário, correção radiométrica. As imagens provenientes do GLCF e Earth Explorer comumente incluem correção geométrica e, em alguns casos, correção radiométrica;

ii) imagens do satélite RapidEye - obtidas gratuitamente do catálogo de imagens do convênio entre o Ministério do Meio Ambiente e a Santiago e Cintra Consultoria. As imagens possuem nível de processamento 3A (ortoretificadas e com pixel de 5m). As bandas espectrais são: azul (440- 510nm), verde (520- 590nm), vermelho (630-690nm), red-edge (690- 730nm) e infravermelho próximo (760-880nm) e com resolução radiométrica de 12 bits;

iii) mosaico georreferenciado de imagens Landsat-TM provenientes da NASA

(https://zulu.ssc.nasa.gov/mrsid), correspondentes as folhas S-21-20_2000,

S-21-25_2000, S-22-20_2000 e S-22-25_2000. Estas imagens possuem resolução espacial de 14,25m (da banda pancromática) e composição colorida referentes às bandas 2 (0,52 a 0,60 μm – verde), 4 (0,76 a 0,90 μm - infravermelho próximo) e 7 (2,08 a 2,35 μm - infravermelho médio); iv) rede de drenagem em escala 1:50 000 e 1:250 000 – provenientes das

cartas topográficas do IBGE (Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística) e do ITCG (Instituto de Terras Cartografia e Geociências), respectivamente; v) base municipal digital do Estado do Paraná obtida do IBGE e ITCG;

vi) limite digital da bacia hidrográfica do Paraná 3 - abrangendo os setores localizados no Paraguai e no Brasil e os limites das sub-bacias;

vii) base digital do mapa de solos obtidas no ITCG em escala 1:250.000. Trata- se do levantamento realizado pela EMBRAPA/EMATER no ano de 1999; viii) base digital do mapa de geologia do Estado do Paraná obtido da

MINEROPAR (Serviço Geológico do Paraná);

ix) modelo digital de elevação (MDE) proveniente da Shuttle Radar Topography Mission (SRTM), com resolução espacial de 90 metros (

Revista Equador (UFPI), Vol. 4, Nº 3, (2015). Edição Especial XVI Simpósio Brasileiro de Geografia

Física Aplicada. Teresina- Piauí. Home: http://www.ojs.ufpi.br/index.php/equador

disponíveis no site da EMBRAPA relevo -

http://www.relevobr.cnpm.embrapa.br/ );

x) variáveis morfométricas (declividade, orientação de vertente, MDE) proveniente do TOPODATA (Banco de Dados Geomorfométricos do Brasil);

xi) aplicativo de Sistema de Informação Geográfica SPRING 5.2. e ArcGIS 10.0.

xii) dados alfanuméricos de variáveis socioeconômicas dos municípios que integram a BP 3 obtidos nos sítios de órgãos recenseadores como o Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (http://www.ibge.gov.br/) e IPARDES (Instituto Paranaense de Desenvolvimento Econômico e Social). O sistema de projeção adotado para o banco de dados geográfico foi o LATLONG e o Datum SIRGAS2000. A correção geométrica foi efetuada quando necessária. As imagens referências para a correção foram as cenas Landsat provenientes do GLCF ou as imagens RapidEye, as quais são ortoretificadas. Realizou-se o realce de contraste com composições falsa-cor e natural, mosaicagem e redução de dimensionalidade.

A rede de drenagem encontra-se na escala 1:50.000 e 1:250.000 para o setor brasileiro da BP 3. A primeira obtida da digitalização das cartas topográficas do IBGE e a segunda do ITCG. A rede de drenagem, no setor paraguaio, e os limites da BP 3 e de suas respectivas sub-bacias foram obtidos do processamento do MDE-SRTM (90m). Os procedimentos para a extração automática dos limites das bacias e da rede de drenagem consistiram na utilização da ferramenta ArcHydro Tools do aplicativo ArcGIS, conforme procedimento indicado por Andrades Filho et al. (2009).

Demais dados como o mapeamento da bacia hidrográfica do Paraná 3, a declividade, a hipsometria, os dados alfanuméricos sobre os indicadores socioeconômicos dos municípios que compõem a bacia, também foram gerados e integrados ao banco de dados. Uma cena Landsat foi utilizada para o mapeamento do uso e cobertura da terra pautando-se no classificador ISOSEG, presente no aplicativo SPRING. Esse é um algoritmo de agrupamento de dados não-supervisionados aplicado sobre o conjunto de regiões, que, por sua vez, foi caracterizado por atributos estatísticos de média,

Revista Equador (UFPI), Vol. 4, Nº 3, (2015). Edição Especial XVI Simpósio Brasileiro de Geografia

Física Aplicada. Teresina- Piauí. Home: http://www.ojs.ufpi.br/index.php/equador

matriz de covariância e, também, pela área na fase de extração de regiões (MOREIRA, 2011). O procedimento consistiu de segmentação, classificação e elaboração e edição dos mapas temáticos. Os valores dos limiares da segmentação (método de crescimento de regiões) foram 6 e 15, respectivamente à similaridade e área (pixels). As classes temáticas definidas foram: vegetação arbórea, pastagem, agricultura, solo exposto, área urbana e recursos hídricos. Os dados de declividade e de hipsometria, além dos obtidos no Projeto Topodata, também foram elaborados a partir do MDE-SRTM. As classes de relevo e suas respectivas declividades utilizadas foram: plano (<3%), suave ondulado (3 - 8%), ondulado (8 – 20%), forte ondulado (20 – 45%), montanhoso (45 – 75%), escarpado (>75%), conforme Embrapa (1984), citadas por Santos et al. (2005). Também foram definidos os mapas de declividade conforme as categorias hierárquicas de Ross (1994): muito fraca (até 6%), fraca (6 – 12%), média (12 – 20%), 20 – 30%), muito forte (30%).

3. Resultados e Discussão

A estruturação dos dados geoambientais para a BP 3 evidenciou uma série de particularidades que contribuíram para o melhor entendimento da área (Figura 1).

A classe vegetação concentra-se, principalmente, nas margens dos corpos de água, especialmente o reservatório da usina de Itaipu, e na parte central da área do estudo. Contudo, nas margens dos demais recursos hídricos, encontra- se fragmentada. No setor central há fragmentos que podem alcançar mais de 20 km2 de dimensão. A classe pastagem encontra-se predominantemente distribuída na parte central da área do estudo.

A configuração da cobertura da terra na BP 3 indica a influência da declividade, dos solos e das formas de vertentes na área. A declividade mais forte dificulta a mecanização agrícola e contribui para a presença de solos mais rasos. Nessas áreas, a pastagem e os fragmentos de vegetação são predominantes. Estudos demonstrando a relação de declividade, tipos de solos, formas das vertentes e indicadores socioeconômicos, estão sendo desenvolvidos pelos integrantes do Grupo Multidisciplinar de Estudos

Revista Equador (UFPI), Vol. 4, Nº 3, (2015). Edição Especial XVI Simpósio Brasileiro de Geografia

Física Aplicada. Teresina- Piauí. Home: http://www.ojs.ufpi.br/index.php/equador

Ambientais (e.g., Bade, 2014 e Rocha, em desenvolvimento). Nas áreas de declividade mais fraca, a densidade de drenagem é menor em comparação com as áreas de maior declividade.

Figura 1 - (A-C) Área do estudo. Exemplos dos dados geoambientais da BP 3. (D-E) Classificação parcial do uso e cobertura da terra da BP 3 a partir de imagem Landsat- 5/TM (órbita/ponto 224/77) datada de 15/09/2011. (F) Maior declividade no setor central

da área do estudo. (G) Rede de drenagem.

4. Conclusão

A estruturação dos dados geoambientais da BP 3 foi importante não só por permitir a caracterização detalhada da área do estudo, como para servir de subsídios para o estudo da paisagem. Adicionalmente, a estruturação do banco de dados geográficos viabiliza e agiliza os estudos futuros, pois já há uma base de dados prévia. Isto evita que os projetos, em sua fase inicial, partam do zero, otimizando os custos e o tempo das pesquisas. Demais estudos devem ser desenvolvidos a fim de compreender como as peculiaridades da área definem sua configuração paisagística, além das condições socioeconômicas.

Revista Equador (UFPI), Vol. 4, Nº 3, (2015). Edição Especial XVI Simpósio Brasileiro de Geografia

Física Aplicada. Teresina- Piauí. Home: http://www.ojs.ufpi.br/index.php/equador Referências

Andrades Filho, C. O.; Zani, H.; Gradella, F. S. Extração automática das redes de drenagem no Pantanal de Aquidauana: estudo comparativo com dados SRTM, ASTER e Carta

Topográfica DSG. Geografia (Rio Claro. Impresso), v. 34, p. 731-743, 2009. Bade, M. R. Definição e caracterização de unidades de paisagem das bacias

hidrográficas do Paraná III (Brasil/Paraguai). 2014. Dissertação (Mestrado) – Programa de

Pós-Graduação em Geografia. Universidade Estadual do Oeste do Paraná, Campus Marechal Cândido Rondon. 2014.

Bertrand, G. Paisagem e Geografia física global: esboço metodológico. Cadernos de Ciência

da Terra, v. 13, 1971.

Christofoletti, A. Geomorfologia. São Paulo: Edgar Blücher, 1980. 188p.

EMBRAPA – Levantamento de Reconhecimento dos solos do Estado do Paraná. Curitiba, EMBRAPA – SNLCS/SUDESUL/IAPAR, 1984.

Gregory, K. J. River channel changes. Wiley Chichester, England, 1977.

Magalhães, V. L. Os sistemas pedológicos e paisagem na bacia da sanga clara, município

de Marechal Cândido Rondon. 2008. 93f. 2008. Dissertação de Mestrado em Geografia -

DGE/PGE/UEM, Maringá- PR. 2008.

Monteiro, C.A.F. Geossistemas: a história de uma procura. Ed Contexto, São Paulo, 2000. 127p.

Moresco, M. D. Estudo de paisagem no município de Marechal Cândido Rondon–PR. 137f. 2007. Dissertação de Mestrado em Geografia - DGE/PGE/UEM. Maringá- PR. 2007.

Moreira, M. A. Fundamentos do Sensoriamento Remoto e metodologias de aplicação. 4ª Ed. Viçosa-MG: Editora UFV, 2011. 422p.

Ross, J. L. S. O registro cartográfico dos fatos Geomórficos e a questão da Taxonomia do relevo. Revista do Departamento de Geografia/FFLCH/USP, n. 6, p. 17-29, 1992.

Santos, R. D.; Lemos, R. C.; Santos, H. G.; Ker, J. C.; Anjos, L. C. dos. Manual de descrição e

coleta de solo no campo, 5ª Ed. Viçosa: SBCS, 2005. 100p.

Schumm, S. A. The fluvial system. New York, Wiley, 1977. p. 338.

Sotchava, V. B. Definition de Quelque Notions et Termes de Geógraphie Physique. Institute de

Geographie de la Siberie et Extrem Orient, v3, p. 194-177, 1962.

Suguio, K.; Bigarella, J. J. Ambientes fluviais. 2° edição. Editora da UFSC: Editora da Universidade Federal do Paraná. Brasil. 1990.

Revista Equador (UFPI), Vol. 4, Nº 3, (2015). Edição Especial XVI Simpósio Brasileiro de Geografia

Física Aplicada. Teresina- Piauí. Home: http://www.ojs.ufpi.br/index.php/equador

A UTILIZAÇÃO DA FERRAMENTA SIG NO PLANEJAMENTO AMBIENTAL