ROBSON FERREIRA DE PAULA
ELABORAÇÃO DE MAPA DE SUGESTÃO DE USO DO
ESPAÇO, NA BACIA HIDROGRÁFICA DO RIO DAS
PEDRAS, GUARAPUAVA – PR
ROBSON FERREIRA DE PAULA
ELABORAÇÃO DE MAPA DE SUGESTÃO DE USO DO ESPAÇO, NA BACIA HIDROGRÁFICA DO RIO DAS PEDRAS, GUARAPUAVA – PR
Dissertação de Mestrado apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Geografia da Universidade Estadual do Centro-Oeste, como parte dos requisitos para a obtenção do título de mestre em Geografia (Área de Concentração: Dinâmica da Paisagem e dos Espaços Rurais e Urbanos).
“Um olhar diferente para os rios, lagos, planícies e morros. Olhos atentos ao desperdício dos recursos naturais. A apreciação de um mapa como se fosse um auto retrato. O Norte está para o sul, assim como o relógio está para o tempo. Há leste e oeste e há vida em todo lugar. São sinais de vida em cada esquina... E se alguém lhe perguntar: “O que é isso?”
AGRADECIMENTOS
Nesse momento de conclusão dessa etapa do trabalho árduo e proveitoso não posso deixar que agradecer aqueles que contribuíram para a minha trajetória até esse momento.
Agradeço primeiramente a Deus, pela sabedoria e por me guiar por seus caminhos, agradecendo por tudo que sou e ainda serei.
Agradeço ao meu orientador, Bertotti, pelo empenho e colaboração para a concretização desse trabalho, sempre disposto a contribuir e enriquecer a minha pesquisa e a minha vida. Assim o meu Muito obrigado pelo comprometimento nessa jornada!
Agradeço a minha família que sempre estiveram ao meu lado colaborando e incentivando para sempre buscar o maior esclarecimento e entendimento.
Agradeço a minha noiva Liuba, que sempre me ajudou e colaborou, incentivando sempre a prosseguir e concluir essa importante etapa da minha vida.
Agradeço também o Edgard Fernandes, que me apresentou a metodologia para execução desse trabalho, colaborando para o entendimento das ferramentas que foram fundamentais para elaboração da dissertação.
Agradeço também aos professores Mauricio Camargo e Marcos Pelegrina, que desde o inicio colaboraram com seus conhecimentos para a construção desse trabalho.
Agradeço as colegas Gilson e Belmiro, que além de colegas de mestrado, se tornaram verdadeiros amigos, com muitas discussões em prol do fortalecimento da geografia.
Agradeço também a Eliza, que além de ceder parte de sua tese foi uma grande amiga nos campos e nas cervejas contribuindo para os ajustes necessários para o trabalho.
Os companheiros do Rotary Club Guarapuava e aos colegas da APROGEO-Pr, agradeço pelos incentivos e me desculpo pela falta que por ventura trousse a vocês, pelas dificuldades de conciliar as muitas obrigações e responsabilidades que a presidência das entidades compete.
Um agradecimento especial ao meu irmão, amigo e sócio, Emerson Sebastião do Amaral, que por algumas vezes teve que segurar a barra da GeoMap sozinho, onde as obrigações do mestrado me faziam não estar presente na empresa, Muito obrigado meu amigo.
Elaboração de mapa de sugestão de uso do espaço, na bacia hidrográfica do Rio das Pedras, Guarapuava-PR
Resumo:
A necessidade de buscar novos mecanismos capazes de solucionar problemas ambientais vem sendo cada vez mais importante para um cenário de utilização errônea dos espaços e dos recursos naturais, o presente trabalho tem como propósito elaborar um mapa de sugestão do uso do espaço na bacia hidrográfica do rio das Pedras, localizado no município de Guarapuava – PR, sendo parte integrante de uma área de preservação ambiental e uma área de manancial que abastece a população de Guarapuava. Para sua elaboração foram utilizados mapas temáticos da pedologia, geologia, declividade e legislação ambiental, onde foram co-relacionados em ambiente de Sistema de Informação Geográfica (SIG) e sistema de lógica fuzzy onde foram acrescidos as característica pesos conforme obtido por bibliografia. Com o apoio da lógica fuzzy, foi construída a árvore de decisão e co-relacionados os dados de entrada originando o mapa de sugestão do uso do espaço, que passou por processo de validação e verificação. O trabalho busca apresentar uma ferramenta de estudos para o planejamento territorial bem como análises e diagnósticos ambientais, favorecendo e contribuído para que práticas conservacionistas e de políticas públicas.
Palavras-chave: Sistema de Informação Geográfica, Lógica Fuzzy, Sugestão de Uso do Espaço, Bacia Hidrográfica e Preservação Ambiental.
Elaboration of map of suggested use of space, in the hydrographic basin of Rio das Pedras, Guarapuava-PR
Abstract:
The need to find new mechanisms to solve environmental problems has been increasingly important for a scenario of erroneous use of spaces and natural resources, this paper aims to develop a use of space suggesting the hydrographic map of the river basin Pedras, located in Guarapuava, PR - part of a nature conservation area and a source area that supplies the population of Guarapuava. For its construction were used thematic maps of soil science, geology, slope and environmental legislation, which were co-related with the Geographic Information System (GIS) and fuzzy logic system which were added the feature weights as obtained by bibliography. With the support of fuzzy logic, was built the decision tree and co-related input data giving the suggestion of map use of space, which underwent validation and verification process. The study aims to present a study tool for territorial planning and environmental analyzes and diagnoses, encouraging and contributed to conservation and public policy practices.
Keywords: Geographic Information System, Fuzzy Logic, Suggested Use Space, Hydrographic Basin and Environmental Preservation.
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 Médias anuais da pluviosidade de Guarapuava entre 1985 e 2009 ... 24
Figura 2 Pluviosidade mensal na Bacia Hidrográfica do Rio das Pedras ... 25
Figura 3 Estrutura da árvore de decisão 50 Figura 4 Variáveis de entrada na condicionante “fisica” e suas relações com a variável de saída “Cond_Fis” ... 51 Figura 5 Bloco de regras da legislação “Cond_Legal” ... 52
Figura 6 Bloco de regras “Sugest_Uso” ... 52
Figura 7 Demonstrativo físico do polígono 154 ... 63
Figura 8 Análise da lógica fuzzy no polígono 154 ... 64
Figura 9 Demonstrativo físico do polígono 127 ... 67
Figura 10 Análise da lógica fuzzy no polígono 127 ... 68
Figura 11 Demonstrativo físico do polígono 116 ... 71
Figura 12 Análise da lógica fuzzy no polígono 116 ... 72
Figura 13 Demonstrativo físico do polígono 239 ... 76
Figura 14 Análise da lógica fuzzy no polígono 239 ... 77
Figura 16 Demonstrativo físico do polígono 157 ... 78
Figura 17 Análise da lógica fuzzy no polígono 157 ... 79
LISTA DE FOTOS Foto 1 Visão geral do polígono 154 ... 66
Foto 2 Divisão da sugestão do uso ... 66
Foto 3 Visão geral parte sul do polígono 127 ... 70
Foto 4 Visão geral parte norte do polígono 127 ... 70
Foto 5 Visão geral parte sul do polígono 116 ... 74
Foto 6 Visão geral parte central do polígono 116 ... 74
Foto 7 Visão geral parte norte do polígono 116 ... 75
LISTA DE IMAGEM Imagem 1 Google Earth polígono 154 ... 65
Imagem 2 Google Earth polígono 127 ... 69
LISTA DE MAPAS
Mapa 1 Mapa de Localização ... 23
Mapa 2 Delimitação da BHRP ... 42
Mapa 3 Mapa Geológico da BHRP ... 55
Mapa 4 Mapa Pedológico da BHRP ... 56
Mapa 5 Mapa de Declividade da BHRP ... 57
Mapa 6 Mapa Morfoestrutural da BHRP ... 58
Mapa 7 Mapa Morfo-Pedológico da BHRP ... 59
Mapa 8 Mapa Legislação Ambiental da BHRP ... 60
Mapa 9 Mapa de Sugestão de Uso do Espaço da BHRP ... 61
LISTA DE QUADROS Quadro 1 Delimitação da APP, de acordo com a largura do curso d’ água ... 12
Quadro 2 Litologias da Formação da BHRP ... 26
Quadro 3 Nomenclatura Pedológica ... 40
Quadro 4 Classe de Relevo/Declividade ... 41
Quadro 5 Entrada de dados – Geologia ... 47
Quadro 6 Entrada de dados – Pedologia ... 48
Quadro 7 Entrada de dados – Declividade ... 48
Quadro 8 Entrada de dados – Legislação ambiental ... 49
LISTA DE SIGLAS
3D Digital Elevation Model APA Área de Preservação Ambiental APP Área de Preservação Permanente BHRP Bacia Hidrográfica do Rio das Pedras
CoA Centro de Área
EMBRAPA Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária GPS Global Positioning System
IAP Instituto Ambiental do Paraná
ICA International Cartographic Association INPE Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais ITCF Instituto de Terras, Cartografia e Floresta
ITCG Instituto de Terras, Cartografia e Geociências do Estado do Paraná LDD Local Drain Directions
MNT Digital Terrain Model RL Reserva Legal
SEMA Secretaria de Meio Ambiente SGB Sistema Geodésico Brasileiro
SiBCS Sistema Brasileiro de Classificação de Solos SIG Sistema de Informação Geográfica
SRTM Shuttle Radar Topography Mission
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO ... 1
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ... 3
2.1 BACIA HIDROGRÁFICA COMO RECORTE ESPACIAL ... 3
2.2 CARTOGRAFIA COMO REPRESENTAÇÃO ... 5
2.2.1 MAPA DE DECLIVIDADE... 7
2.2.2 MAPA GEOLÓGICO... 9
2.2.3 MAPA PEDOLÓGICO ... 9
2.2.4 MAPA AMBIENTAL ... 10
2.2.5 MAPA SUGESTÃO DE USO DO ESPAÇO ... 14
2.3 SISTEMA DE INFORMAÇÃO GEOGRÁFICA (SIG) ... 16
2.4 LÓGICA FUZZY ... 18
3 METODOLOGIA ... 22
3.1 ÁREA DE ESTUDO ... 22
3.2 CARACTERIZAÇÃO DA ÁREA DE ESTUDO ... 24
3.2.1 CLIMA ... 24
3.2.2 GEOLOGIA ... 25
3.2.2.1 UNIDADES ÁCIDAS ... 27
3.2.2.2 UNIDADES BÁSICAS: BASALTOS MACIÇOS ... 27
3.2.2.3 DERRAME COMPOSTO ... 27 3.2.3 PEDOLOGIA ... 28 3.2.3.1 LATOSSOLOS ... 28 3.2.3.2 LATOSSOLO BRUNO ... 28 3.2.3.3 CAMBISSOLOS ... 33 3.2.3.4 NEOSSOLOS ... 36 3.2.3.5 NEOSSOLO LITÓLICO ... 36 3.2.3.6 NEOSSOLO RIGOLÍTICO ... 37 3.2.3.7 NITOSSOLO ... 39 3.2.4 RELEVO ... 41 4 MATERIAIS E MÉTODOS ... 42
4.1 ELABORAÇÃO DOS PRODUTOS CARTOGRÁFICOS ... 42
4.1.1 DELIMITAÇÃO DA BACIA HIDROGRAFICA DO RIO DAS PEDRAS ... 42
4.1.2 MAPA PEDOLÓGICO ... 43
4.1.3 MAPA DE RELEVO ... 43
4.1.4 MAPA GEOLÓGICO ... 44
4.1.5 MAPA DE LEGISLAÇÃO AMBIENTAL ... 44
4.1.6 MAPA MORFOESTRUTURAL ... 45
4.1.7 MODELO MORFO-PEDOLÓGICO ... 45
4.2 ENTRADA DOS DADOS ... 46
4.2.1 GEOLOGIA ... 47 4.2.2 PEDOLOGIA ... 47 4.2.3 DECLIVIDADE ... 48 4.2.4 LEGISLAÇÃO AMBIENTAL ... 49 4.3 ÁRVORE DE DECISÃO ... 49 5 RESULTADOS ... 54 6 CONCLUSÃO ... 82 7 REFERÊNCIAS ... 84
1 INTRODUÇÃO
Neste século, muitos foram os esforços em busca de um meio ambiente sustentável, com o avanço da indústria e com o crescimento da agropecuária, o aumento dos impactos ambientais pode ser observado constantemente. Dentre os quais pode se destacar a falta de ordenamento do território, tanto no espaço rural quanto no espaço urbano, onde a falta de planejamento do território traz consequências severas para o meio ambiente.
O planejamento do território sem organização na ocupação dos espaços se reflete no meio social. O descaso com o meio ambiente prejudica a própria sociedade, isto é, contribui para a destruição dos recursos naturais disponíveis. A necessidade de estudos científicos frente a esses novos aspectos é vital para a organização do espaço.
O desafio da ciência é cada vez mais, ampliar e responder as questões ainda em aberto para a sociedade. Questões relativas ao meio ambiente que após a ECO 92 passaram a ser assuntos de pauta em todo o globo, verificando cada vez mais a importância da preservação do ambiente e o controle das ações antrópicas.
Frente aos desafios que a humanidade passa por meio dos aspectos ambientais e a fim de encontrar mecanismos que possibilitem a harmonia entre a sociedade e o meio ambiente, uma nova perspectiva para os estudos a fim de contribuir para a preservação ambiental vem sendo gerada e testada. Umas das ferramentas para acompanhar o meio ambiente é o método de elaboração de mapa interativo de sugestão de uso do espaço com apoio da lógica difusa, elaborado por Fernandes (2009).
O trabalho de Fernandes (2009) realizado na ilha de São Francisco no litoral catarinense é um exemplo de como a ciência pode contribuir para as questões ambientais, onde o autor em seu trabalho procurou demonstrar quais são os locais que necessitam um maior acompanhamento do setor público para os aspectos de preservação e conservação ambiental, além de colaborar para o crescimento estratégico e planejado do Município estudado.
Pela versatilidade do trabalho em utilizar a lógica difusa ou lógica fuzzy, o seu trabalho vem a colaborar para estudos em outros locais, o seu método se apresenta eficaz para trabalhos ambientais, tendo em vista os diversos componentes do meio físico como fator de análise.
O presente estudo buscou aplicar o método proposto por Fernandes (2009), com o emprego da lógica fuzzy, a fim de diagnosticar se o mesmo tem condições de ser utilizado em uma bacia hidrográfica continental.
Além dos aspectos metodológicos trabalhados neste estudo, é vital a apresentação dos conceitos que norteiam esse trabalho, como a explanação da escolha do recorte espacial utilizado, neste caso a bacia hidrográfica, e o sentido em utilizá-la frente aos estudos da Geografia.
A área de estudo onde foi aplicado o método fica localizada no município de Guarapuava, no estado do Paraná, e tem como recorte espacial a Bacia Hidrográfica do Rio das Pedras (BHRP) e sua escolha é de extrema relevância para estudos geográficos de caráter ambiental, pois se trata de uma área de manancial da cidade de Guarapuava, sendo portanto, primordial o seu estudo e contribuição para práticas conservacionistas que visam colaborar para a manutenção do meio ambiente.
Para que os resultados deste trabalho sejam validados será utilizada a lógica fuzzy, que busca representar as informações imprecisas, onde são trabalhadas as variações da verdade absoluta e negação absoluta, ou seja, essa lógica busca interpretar as inferências que existem entre o sim e o não, sendo essas as “meias-verdades”.
Os atributos de entrada para a realização deste trabalho foram escolhidos pelo seu fator frente as condições de erodibilidade, desta forma se utilizou como parâmetros de entrada: pedologia, geologia e declividade. Além dos parâmetros físicos utilizados ainda utilizou-se como parâmetro de entrada as condicionantes de legislação ambiental, tendo em vista que seu comportamento tem restrições definidas por lei, sendo independentes de condições físicas próprias, de forma que a legislação ambiental é soberana no emprego da lógica fuzzy, independentemente dos resultados que as condicionantes físicas apresentarem. O resultado do mapa de sugestão de uso do espaço foi classificado em: livre, pouco restrito, supervisionado, muito restrito e preservação, conforme as condicionantes de entrada seus pesos e suas ligações no bloco de regras. Esse resultado é aplicado nos mapas de base onde é gerado o mapa de sugestão, possibilitando a verificação pontual de cada polígono gerado.
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
2.1 BACIA HIDROGRÁFICA COMO RECORTE ESPACIAL
Lima (2005) demonstra que a delimitação de um espaço está no escopo da Geografia, em qualquer estudo que se realize, sendo que a primeira preocupação é definir o recorte espacial. Tendo em vista que os recortes espaciais devem obedecer a uma identificação da real extensão espacial, coloca-se em análise o uso de um recorte natural, ou seja, a bacia hidrográfica.
Teodoro (2007) indica que as definições de bacia hidrográfica foram formuladas ao longo do tempo e que envolvem as subdivisões da bacia hidrográfica (sub-bacia e microbacia), onde se apresentam abordagens diferentes tocando fatores que vão do físico ao ecológico.
Barrella (2001) define bacia hidrográfica como sendo um conjunto de terras drenadas por um rio e seus afluentes, formada nas regiões mais altas do relevo por divisores de água, onde as águas das chuvas, ou escoam superficialmente formando os riachos e rios, ou infiltram no solo para formação de nascentes e do lençol freático.
Lima e Zakia (2000 apud TEODORO, et al., 2007, p.138):
[...] acrescentam ao conceito geomorfológico de bacia hidrográfica, uma abordagem sistêmica. Para esses autores as bacias hidrográficas são sistemas abertos, que recebem energia através de agentes climáticos e perdem energia através do deflúvio, podendo ser descritas em termos de variáveis interdependentes, que oscilam em torno de um padrão e, desta forma, mesmo quando perturbadas por ações antrópicas, encontram-se em equilíbrio dinâmico. Assim, qualquer modificação no recebimento ou na liberação de energia, ou modificação na forma do sistema, acarretará em uma mudança compensatória que tende a minimizar o efeito da modificação e restaurar o estado de equilíbrio dinâmico.
A Secretária de Meio Ambiente do Rio Grande do Sul define bacia hidrográfica como:
[...] Bacia hidrográfica é toda a área de captação natural da água da chuva que escoa superficialmente para um corpo de água ou seu contribuinte. Os limites da bacia hidrográfica são definidos pelo relevo, considerando-se como divisores de águas as áreas mais elevadas. São as unidades fundamentais para a conservação e o manejo, uma vez que a característica ambiental de uma bacia reflete o somatório ou as relações de causa e efeito da dinâmica natural e ação humana ocorridas no conjunto das sub-bacias nela contidas. A bacia hidrográfica serve como unidade básica para gestão dos recursos hídricos e até para gestão
ambiental como um todo, uma vez que os elementos físicos naturais estão interligados pelo ciclo da água. (SEMA-RS, 2010, p. 1).
Contudo a bacia hidrográfica é uma área sobre superfície terrestre, na qual a água escoa superficialmente em direção a um ponto fixo, formando assim a bacia. Segundo Teixeira (2007), a caracterização morfométrica de uma bacia hidrográfica é um dos primeiros e mais comuns procedimentos executados em análises hidrológicas ou ambientais, e tem como objetivo elucidar as várias questões relacionadas com o entendimento da dinâmica ambiental local e regional.
Para Porto (2008), a bacia hidrográfica pode ser considerada um ente sistêmico, onde se realizam os balanços de entrada proveniente da chuva e saída de água através do exutório, permitindo que sejam delineadas bacias e sub-bacias, cuja interconexão se dá pelos sistemas hídricos. Sobre o território definido como bacia hidrográfica é que se desenvolvem as atividades humanas. Todas as áreas urbanas, industriais, agrícolas ou de preservação fazem parte de alguma bacia hidrográfica. Pode-se dizer que no seu exutório estarão representados todos os processos que fazem parte do seu sistema. O que ali ocorre é consequência das formas de ocupação do território e da utilização das águas que ali convergem.
De acordo com Barrow (1998), as bacias hidrográficas podem ser conceituadas como unidades biogeográficas com elevada funcionalidade, representando sistemas homogêneos, com características geológicas, hidrológicas e ecológicas que as caracterizam como unidades da paisagem, sendo utilizadas para o planejamento e manejo integrado.
Prochnow (1990 apud SILVA, 2000, p. 17) “destaca que a adoção da bacia hidrográfica como unidade de planejamento justifica-se não apenas porque a bacia constitui uma unidade física bem caracterizada, tanto do ponto de vista da integração como da finalidade de seus elementos, mas também porque não há qualquer área de terra, por menor que seja, que não se integre a uma bacia hidrográfica.”
A bacia hidrográfica, em se tratando de recorte espacial para a geografia, tem evidenciada a sua utilização como objeto de representação amplamente adotada pelos geógrafos, onde suas abordagens se tornam mais confiáveis em relação às análises ambientais.
Alguns autores utilizam a bacia hidrográfica para aplicação de métodos envolvendo a lógica fuzzy, como é o caso de Silva (2005) que realizou o zoneamento geoambiental com
destacou que a unidade, bacia hidrográfica, pode ser relacionada com as condicionantes física e pode trazer resultados satisfatórios no emprego da lógica fuzzy.
Para Cunha (2011), a análise da influência das variáveis ambientais utilizando a lógica fuzzy na bacia hidrográfica contribui para cenários cada vez mais condizentes com a realidade, fazendo com que haja uma regulamentação que possibilite explorar as potencialidades locais e a estabilidade dos ambientes naturais.
Coelho (2008) apresenta a bacia hidrográfica como recorte espacial para o emprego da lógica fuzzy na determinação da vulnerabilidade à ocupação direta dos mangues, a qual se mostrou eficiente nos resultados alcançados.
Frente a essas argumentações a utilização da bacia hidrográfica como recorte espacial neste trabalho, vai ao encontro de diversos pesquisadores que apresentam a bacia como um local onde ocorrem transformações e dinâmicas próprias. O estudo da bacia se torna fundamental para a compreensão dos processos que são gerados e transformados internamente na bacia.
2.2 CARTOGRAFIA COMO REPRESENTAÇÃO
A Associação Cartográfica Internacional (International Cartographic Association) – ICA apresentou a definição de Cartografia, em sua publicação em 1991 no Multilingual Dictionary of Techinal Terms in Cartography, como:
A arte, ciência e tecnologia de mapeamento, juntamente com seus estudos como documentos científicos e trabalhos de arte. Neste contexto pode ser considerada como incluindo todos os tipos de mapas, plantas, cartas e seções, modelos tridimensionais e globos representando a Terra ou qualquer corpo celeste, em qualquer escala. (MEYNEN, 1973, apud DENT, 1999, p. 4).
Cartografia e Geografia estão diretamente ligadas e são ciências que trabalham em conjunto, já que ambas fazem uso da ferramenta mapa, o qual representa suma importância tanto para uma área de estudo como para a outra.
Face à Geografia, a Cartografia apresenta-se funcionalmente, como uma ferramenta de apoio, permitindo por seu intermédio a espacialização de todo e qualquer tipo de informação geográfica. Desta forma, para o geógrafo, é imprescindível o conhecimento dos aspectos básicos da cartografia, bem como dos fundamentos de projeto de mapas. O geógrafo deve ser distinto de outras áreas de aplicação da Cartografia, pois a sua
representação pode ser considerada ao mesmo tempo como ferramenta e produto do geógrafo (DENT, 1999, apud MENEZES, 2009, p. 2).
O mapa fundamental para a cartografia é uma representação gráfica de um determinado lugar, local ou região. Keates (1988) define mapa como sendo uma “imagem gráfica bidimensional que mostra a localização de coisas no espaço, isto é, em relação à superfície terrestre”.
Segundo Natural Resources Canada (2004), o mapa é uma representação gráfica (comumente sobre uma superfície plana) da organização espacial de qualquer parte do universo físico em qualquer escala e que simboliza uma variedade de informações, tanto estáticas quanto dinâmicas.
Kraak e Ormeling (1996 apud MENEZES 2004, p. 11) define que:
O termo mapa é utilizado em diversas áreas do conhecimento humano como um sinônimo de um modelo do que ele representa. Na realidade deve ser um modelo que permita conhecer a estrutura do fenômeno que se está representando. Mapear então pode ser considerado mais do que simplesmente interpretar apenas o fenômeno, mas sim se ter o próprio conhecimento do fenômeno que se está representando. Menezes (2004, p. 12), os mapas podem ser considerados para a sociedade tão importantes quanto a linguagem escrita. Caracterizam uma forma eficaz de armazenamento e comunicação de informações que possuem características espaciais, abordando tanto aspectos naturais (físicos e biológicos), como sociais, culturais e políticos.
Atualmente, existe uma série de aparatos tecnológicos que nos auxiliam a efetuar mapeamentos, como uso de Sistema Global de Navegação por Satélite (GNSS), imagens de satélites e toda a ferramenta do geoprocessamento que com o passar do tempo e com o desenvolvimento da informática vem se desenvolvendo e progredindo para que tenhamos nos dias atuais mapas de extrema precisão e riqueza de detalhes.
Para Dias (2000, p.32):
[...] os estudos geográficos, o uso dos produtos do sensoriamento remoto, com toda sua facilidade de manuseio, resultou em extraordinários avanços científicos que na sua maioria deram origem a importantes informações sobre a superfície do planeta e da atmosfera. [...] A principal novidade advinda da tecnologia das imagens de satélites é que os sensores registram as energias refletidas e/ou emitidas pelos objetos da superfície terrestre, nos seus diferentes comprimentos de ondas, dentro de espectro eletromagnético, [...] quantitativa e qualitativamente, o que resulta na superação das limitadas informações obtidas pelo olho humano, que capta ondas apenas na faixa do visível.
Outra importante inovação trazida pelas imagens de satélite, para os estudos geográficos, é a possibilidade de produção de informações numa escala tempo-espaço sem precedentes, ou seja, as informações são obtidas com demasiada rapidez e precisão.
Para Dias (2000, p. 33) “a cartografia, que sempre conviveu com o incomodo da desatualização constante dos mapas, o rápido desenvolvimento tecnológico de sensoriamento remoto, assim como o exponencial crescimento de suas aplicações, contribuiu para o aprimoramento das informações.”
A representação de fenômenos dinâmicos no tempo e no espaço podem então ser monitorados com intervalo de tempo bastante reduzidos. Para isto, surgiram os bancos de dados digitais, capazes de armazenar quantidades imensas de dados. [...] Além da Cartografia convencional, seja analógica ou digital, juntamente com os avanços da geotecnologia, deu-se origem a um outro tipo de representação da superfície terrestre, conhecido como Digital Terrain Model (DTM), capaz de gerar mapas temáticos em Digital Elevation Model (DEM) 3D. (DIAS, 2000, p. 33, grifo do autor).
Desta maneira a tecnologia auxilia a Cartografia e a Geografia na construção de mapas e na representação do terreno. Como citado, essa se torna uma ferramenta muito importante para os geógrafos, para fabricar diferenciados modelos de mapas com as mais diferentes temáticas.
O mapeamento é fundamental para os geógrafos mais pode trazer constante desatualização dos mapas, uma vez que pela frequente mudança dos locais e territórios os mapas acabam ficando antigos, e algumas das ferramentas que auxiliam nesse aspecto são os satélites e o desenvolvimento do sensoriamento remoto, as quais resultam numa melhora nos estudos da geografia e da cartografia.
A busca da representação do espaço está atrelada a representação visual do local, dessa forma o presente trabalho, busca incorporar as práticas das geotecnologias a fim de demonstrar os eventos na bacia hidrográfica. Para colaborar neste estudo a utilização de mapas específicos se fez fundamental.
2.2.1 Mapa de Declividade
O mapa de declividade mostra a inclinação e a forma do relevo. Segundo o Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE 2011, apud SAUSEN, et al., 2012, p.52, grifo do autor) declividade é definida como:
[...] a maior ou menor inclinação do relevo em relação ao horizonte, quanto maior a declividade de um relevo maior o seu potencial de escoamento superficial, com as águas apresentando maior velocidade e poder erosivo. E complementa [...] em relevos com alta declividade, as águas das chuvas escoam mais rapidamente para os canais dos rios e estes por sua vez, tem maior poder de erosão e transporte, assim como de escoamento, nestes locais dificilmente ocorrem inundações. Contrariamente, quanto menor a declividade o potencial de escoamento superficial será reduzido e, consequentemente haverá a diminuição da capacidade de erosão dos rios e de escoamento, nestes locais a tendência é existir acúmulo das águas e a deposição do material transportado pelos rios, o que facilita a ocorrência de inundações. Assim, em estudos de eventos de inundação, a declividade é um fator extremamente importante.
Corroborando com o INPE, Nowatzki (2009, p. 161) apresenta a declividade como sendo o:
[...] grau de inclinação que esta tem em relação a um eixo horizontal, ou seja, vertentes mais inclinadas possuem uma maior declividade. Quanto mais inclinada uma vertente, maiores são os riscos de processos erosivos se acentuarem. Em uma carta topográfica, é possível verificar a declividade através da proximidade das curvas de nível, quando estas estiverem mais próximas a declividade será maior e quanto mais afastadas menor será a declividade. Este é um fator que ajuda a entender as proporções dos processos erosivos, bem como dos movimentos de massa, sendo que estes atuam com mais intensidades em vertentes mais inclinadas. Com os dados de curvas de nível, portanto, é possível de analisar tanto a declividade de um lugar como uma bacia hidrográfica.
Para a construção de um mapa de declividade é possível utilizar dados obtidos com MNT, é possível mapear diferentes classes de declividade de acordo com as necessidades da análise espacial a ser realizada. Realizando um corte no terreno, observa-se que quanto mais próximas as curvas de nível maior a inclinação, e quanto mais afastadas menor a inclinação.
Para análise do relevo os mapas de declividade emergem como ferramenta de vital importância, uma vez que constituem forma de representação temática da distribuição espacial dos diferentes graus de inclinação existentes em um terreno, apoiando de sobremaneira a análise da paisagem. Ao associar mapa de declividade aos modelos digitais tridimensionais do relevo é permitida a visualização das relações entre os diferentes graus de declividade e sua posição na vertente, identificando desta forma o padrão de áreas com maior suscetibilidade a erosão e com maior fragilidade natural. (COLAVITE, 2012, p. 1549).
Como observado a declividade do terreno está diretamente relacionada com o fator de erosão do solo, desta forma, o emprego do mapa para este trabalho se torna imprescindível tendo em vista que a sugestão de uso da bacia se evidência dentre outros fatores a declividade do terreno.
2.2.2 Mapa Geológico
O mapa geológico tem a finalidade de apresentar a construção geológica de um determinado local e mostrar a sua formação. O projeto Caminho Geológico do Rio de Janeiro (2001) apresenta que:
[...] Um mapa geológico mostra os tipos de rocha e as estruturas que ocorrem em uma região. Cada rocha ou grupo de rochas que se queira destacar (por exemplo, aquelas com mesma composição química) é representado por uma tonalidade diferente de cor. As estruturas são traçadas no mapa como linhas ou traços. Em geral, indicam processos geológicos como falhas, dobras, fraturas, etc. [...] O mapa geológico também apresenta informações sobre a idade das rochas, [...] Para sua confecção é necessário primeiro delimitar uma área física e uma escala de trabalho, que define o grau de detalhamento que será representado no produto final. [...] A observação de um mapa geológico pode apresentar informação importante como a predisposição natural dos terrenos a riscos de acidentes geológicos (deslizamentos, por exemplo). (CAMINHO GEOLOGICO-RJ, 2001, p. 1).
Dessa forma este mapa pode ser usado como base para o planejamento do uso e ocupação do solo, podendo indicar a suscetibilidade natural dos terrenos para implantação de construções, reflorestamentos, áreas de agricultura ou pecuária.
Outra particularidade do mapa geológico está no emprego da lógica fuzzy a fim de apresentar as variações das feições por meio do ambiente geológico encontrado.
2.2.3 Mapa Pedológico
O mapa pedológico mostra os tipos de solo de determinada região. A Embrapa (2013) define como o mapa pedológico o produto do levantamento de solos, que é composto de duas partes: o mapa de solos e o boletim descritivo. O primeiro possibilita a representação cartográfica e visualização espacial dos agrupamentos de solos em uma área de estudo, contendo o mapa pedológico propriamente dito, a legenda de solos e símbolos para identificá-los no mapa. O segundo trata-se de um memorial descritivo sobre os solos da área estudada, descrevendo-os e classificando-os mais detalhadamente, além de conter
informações ambientais e porcentagem de distribuição das diferentes classes de solos presentes na área de estudo.
De acordo com IBGE (2007, p. 120, grifo do autor) o levantamento pedológico é definido como “um prognóstico da distribuição geográfica dos solos como corpos naturais.” [...] O levantamento identifica solos que passam a ser reconhecidos como unidades naturais, prevê e estabelece suas áreas nos mapas em termos de classes definidas de solos.
Para a Lima et al. (2002, p. 10), “a natureza do solo é um dos fatores que exerce maior influência sobre quantidade e qualidade do material erodido. Essa influência depende das características físicas (permeabilidade), morfológicas (textura e estrutura) e químico-mineralógicas (natureza dos componentes da fração argila).”
Sabendo que o solo está diretamente relacionado com a erosão do solo o emprego do mapa pedológico neste trabalho é essencial, pois o comportamento distinto de cada solo terá resultados diferentes no ambiente da lógica fuzzy.
2.2.4 Mapa Ambiental
O crescimento do Brasil vem ocasionando o desaparecimento de grande parte da cobertura vegetal original do país, e um fator que contribui para a redução das florestas naturais é o uso incorreto do solo pelo homem, que visa a produção econômica de alimentos e matérias primas para indústrias.
O Código Florestal (Lei Federal No 4.771 de 15 de setembro de 1965), que prevê, dentre outros, a criação de áreas de Reserva Legal (RL) e Áreas de Preservação Permanente (APP) em propriedades rurais (BRASIL, 1965).
Sendo assim, fica limitado o uso das propriedades rurais com a criação da APP e RL, que possuem a finalidade de buscar a proteção e uso sustentável das florestas e da vegetação nativa em harmonia com o desenvolvimento econômico.
A substituição das áreas de florestas naturais pelo uso agrícola de forma intensiva torna os solos vulneráveis, com mudanças na sua estrutura e porosidade causando diminuição de infiltração e retenção de água nos solos. O uso inadequado dos solos associados à adoção de pacotes tecnológicos sem preocupação ecológica tornou-o agricultura uma fonte de poluição difusa gerando um agroecossistema frágil e não sustentável (RHEINHEIMER et al., 2003, apud GRILO JUNIOR, 2013, p. 7).
As Áreas de Preservação Permanente são áreas protegidas de florestas e demais formas de vegetação natural situadas ao longo dos rios, lagos, lagoas, reservatórios naturais e artificiais, topo de morros, montes, montanhas e serras, nas encostas ou parte destas com declividade, ao redor de nascentes, em restingas como fixadoras de dunas ou estabilizadores de mangues. A conservação desses locais possui a função ambiental de preservar os recursos hídricos, a paisagem, a estabilidade geológica, a biodiversidade, o fluxo gênico de fauna e flora, o solo e assegurar o bem-estar das populações humanas (BRASIL, 1965).
As APP formam corredores ecológicos de biodiversidade. Quando esses corredores são fragmentados, isto é, rompidos em várias parcelas, a biodiversidade fica prejudicada.
Na concepção de Metzger (1999 apud RODRIGUES, 2004, p.5):
A fragmentação é na maioria das vezes um processo antrópico de ruptura da continuidade das unidades de uma paisagem, resultando em mudanças na composição e diversificação das comunidades que nela habitam. Isto acaba por isolar e reduzir as áreas que são propícias à sobrevivência das populações, causando extinções locais e reduzindo a variabilidade genética das mesmas, consequentemente levando à perda de biodiversidade.
Uma função ambiental de importante destaque das APPs está relacionada à proteção dos recursos hídricos por meio de manutenção e recarga de aquíferos para abastecimento de nascentes, além de proteção de encosta e deslizamentos que são proporcionadas pelas áreas protegidas em topos de morros, uma vez que a cobertura vegetal existente exerce um efeito tampão capaz de minimizar o impacto das precipitações sobre o solo, reduzindo assim o carregamento de elementos do solo e assoreamento dos cursos hídricos (MMA, 2011).
Para Tundisi e Tundisi (2010); Silva et al. (2011), a preservação das APP é de fundamental importância na gestão de bacias hidrográficas, pois contribui para a estabilidade dos ciclos hidrológicos e biogeoquímicos visando a dar condições de sustentabilidade à agricultura. As intervenções nas APP para abertura de novas áreas agrícolas comprometerão, no futuro, a reposição de água nos aquíferos, a qualidade de água superficial e subterrânea, perda de solo, ameaças à saúde humana e degradação dos mananciais, além de comprometer a produção de alimentos. O papel regulador dos ciclos naturais realizado pelas APP é fundamental para a manutenção do equilíbrio ecológico.
Toda vegetação natural ao longo das margens dos rios, ao redor de nascentes e reservatórios deve ser conservada, sendo que a vegetação ciliar é a mais prejudicada por erosões e assoreamentos, e também por ter o solo mais fértil (BRASIL, 1965).
De acordo com Alvarenga et al. (2006), a mata ciliar desempenha importante função, no que diz respeito à manutenção da qualidade e quantidade de água, infiltração da água no solo, estabilidade dos solos contra a erosão, regularização do regime hídrico, corredores para o movimento da fauna, assim como para os propágulos da vegetação e manutenção do ecossistema dos rios e lagos.
O Código Florestal Brasileiro (1965), nos termos da Lei Federal No 4.771 de 15 de setembro de 1965 (BRASIL, 1965), revogado recentemente pela Lei Federal No 12.651 de maio de 2012 (BRASIL, 2012), foi instituído para dinamizar a atividade florestal e preservar a diversidade biológica e a variabilidade dos organismos vivos.
O novo Código Florestal da Lei Federal No 12.651 de maio de 2012, Capítulo II, Seção I, Art. 4º Considera-se Área de Preservação Permanente, em zonas rurais ou urbanas, para os efeitos desta Lei: Inciso I - as faixas marginais de qualquer curso d’água natural perene e intermitente, excluídos os efêmeros, desde a borda da calha do leito regular, em largura mínima de (Quadro 1):
Quadro 1 - Delimitação da APP, de acordo com a largura do curso d’água
Largura do curso d’água Largura mínima da faixa marginal de APP
com até 10 m 30 m entre 10 m a 50 m 50 m entre 50 m a 200 m 100 m entre 200 m a 600 m 200 m Cursos d’água Maior que 600 m 500 m Fonte: Código Florestal Brasileiro, 1965.
Com relação à nascente e olho d’água, o Código Florestal da Lei Federal No 12.651 de maio de 2012, considera Área de Preservação Permanente, em zonas rurais ou urbanas, o inciso IV - as áreas no entorno das nascentes e dos olhos d’água perenes, qualquer que seja sua situação topográfica, no raio de 50 (cinquenta) metros (BRASIL, 2012).
Além das áreas de APP, a BHRP possui parte da Área de Preservação Ambiental (APA) da Serra da Esperança, que foi criada pela Lei Estadual No 9.905/92. Onde a iniciativa de se proteger a região partiu de um grupo de técnicos do então Instituto de Terras, Cartografia e Floresta (ITCF), atual Instituto Ambiental do Paraná (IAP).
No Decreto Estadual No: 1.438/95 foram definidos os seguintes objetivos gerais da APA:
• proteção dos recursos hídricos e bacias hidrográficas; • proteção dos solos;
• estimular o manejo autossustentado dos recursos naturais; • propiciar a pesquisa científica e a educação ambiental; • fomentar o ecoturismo regional.
SEMA-PR (2009) apresenta como a área correspondente a BHRP como Zona de Proteção de manancial, essa área está localizada na porção noroeste da APA, e compreende parte do manancial de abastecimento público de Guarapuava, 3,75% da APA. A porção norte desta zona apresenta cobertura florestal em estágio inicial e médio, além de áreas de várzea e campo nativo degradado. A porção central e sul da zona estão bastante antropizadas, com áreas de uso misto do solo - agricultura associada a áreas de pastagem, vegetação nativa em estágio secundário, pousio e desmatamentos.
Segundo a SEMA-PR (2009) a utilização da APA na parte correspondente a BHRP está definida como:
ÁREA PERMITIDA
• Atividades turísticas, educativas e de recreação de baixo impacto ambiental; • Recuperação de áreas degradadas com espécies nativas;
• Práticas de conservação do solo;
• Uso de práticas de adubação e de calagem mediante análise de solos sob orientação técnica com periodicidade anual.
PERMISSÍVEL
• Manejo de florestas nativas de acordo com a legislação ambiental;
• Pastagens e agricultura em pequenas áreas de baixa e média declividade, desde que com práticas adequadas de manejo;
• Infraestrutura turística de baixo impacto ambiental; • Comércio e serviços vicinais;
• Sistemas agroflorestais com espécies exóticas não invasoras; • Habitação unifamiliar;
• Agricultura familiar em novas áreas;
• Sistemas agroflorestais com espécies nativas;
• Silvicultura e sistema agrossilvopastoril com espécies exóticas já existentes, desde que feito o controle de dispersão em um raio de 200 m;
• Uso de agrotóxicos da classe IV, desde que de acordo com um plano de controle biológico.
PROIBIDO
• Indústrias de qualquer porte;
• Infraestrutura turística de alto impacto ambiental;
• Comércio e serviços de bairro, setoriais, específicos e gerais;
• Expansão de sistemas agroflorestais com espécies exóticas invasoras; • Uso de agrotóxicos nas plantações das classes I, II, III e IV;
• Corte, exploração e supressão da vegetação primária ou em estágio médio e avançado de regeneração (Lei no 11.428/06);
• Atividades esportivas conflitantes com os objetivos da APA;
• Drenagem de várzeas e banhados (Resolução Conjunta IBAMA/SEMA/IAP n. 05/08);
• Utilização da faixa de entorno protetivo das áreas úmidas (Resolução Conjunta IBAMA/SEMA/IAP no 05/08);
• Recomposição de reserva legal com espécies exóticas;
• Implantar assentamentos para reforma agrária salvo o processo de regularização fundiária ora vigente;
• Agropecuária empresarial;
• Atividades de produção de carvão. 2.3 MAPA SUGESTÃO DE USO DO ESPAÇO
Para a elaboração deste trabalho será utilizado o método proposto de Fernandes (2009), o qual define e descreve o seu produto final – o mapa de sugestão de uso – como pode ser observado na sua definição e resultado.
Utilizando os “mapeamentos geológico, geomorfológico e de solos, [...] foi desenvolvida uma nova possibilidade de análise do meio físico, um método para a elaboração de um Mapa de Sugestão de Uso do Espaço. A utilização dos conceitos da Lógica Fuzzy na elaboração” deste mapa “visa contribuir para uma melhoria na abordagem do tratamento das informações geográficas, na medida em que tratam os dados fornecidos pelo especialista, através de uma árvore de decisão, [...] pela análise das características físicas das rochas, solos e relevo - elementos que constituem os aspectos do meio físico, resultando em dados mais confiáveis quanto ao seu diagnóstico.” (FERNANDES, 2009, p. 24-25).
O Mapa de Sugestão de Uso do Espaço, utilizando-se dos mapeamentos geológicos, geomorfológicos e pedológicos existentes, busca apresentar informações sobre as possibilidades de utilização do espaço quanto à sua capacidade de suporte à pressão sobre o meio físico. Cada polígono do mapa pode ter como resposta da análise e inter-relacionamento das características das rochas, solos e relevo, por meio da lógica fuzzy, uma das cinco possibilidades pré-estabelecidas como classe de resposta para a sugestão do uso do espaço: livre, pouco restrito, supervisionado, muito restrito e preservação. O Mapa de Sugestão de Uso do Espaço gerado, permite capturar a opinião dos especialistas e incorporá-la automaticamente. Esse fato possibilita a criação de diferentes mapas, cada qual respeitando o conhecimento do especialista, permitindo de forma mais ágil a comparação com a realidade existente e a confrontação de opiniões divergentes. É uma nova abordagem no gerenciamento territorial, combinando dados oriundos de mapas temáticos vetoriais, base de dados e outras informações fornecidas por especialistas, no ambiente de sistema de informações geográficas do ArcGis ESRI®, visando suprir informações em apoio ao planejamento e gestão do uso do espaço. Assim sendo, os possíveis valores que essa variável de sugestão ao uso do espaço pode assumir para cada polígono do mapa foram definidos como: (FERNANDES, 2009, p. 28).
• Livre – quando nenhuma das condicionantes apresenta resultados restritivos.
• Pouco restrito – quando algum dos constituintes apresenta necessidade de estudos mais acurados para sua utilização.
Exemplo: construção de grandes empreendimentos, abertura de áreas para agricultura de alto impacto e alto risco de erosão; implantação de pequenas represas e atividades de baixo impacto ambiental;
• Supervisionado – quando mais de um dos constituintes apresentam necessidade de estudos mais acurados, e a utilização desse espaço deve ser monitorada.
Exemplo: construção de médios empreendimentos, implantação de agricultura mecanizada, roça de coivara, implementação de PCH (Pequena Central Hidrelétrica), supressão vegetal e atividades de médio impacto ambiental;
• Muito restrito – quando um ou mais dos constituintes apresentam fortes impedimentos para sua utilização.
Exemplo: Construção de qualquer tipo de empreendimento, abertura de novas áreas para agricultura mecanizada ou roça de coivara, implementação de qualquer tipo de represa ou PCH, supressão ou manejo florestal e autorização de órgão ambiental competente para utilização, quando se tratar de parques e reservas necessita averiguar as normas particulares de cada local em especifico;
• Preservação – quando as condicionantes legais assim o determinem, independentemente do resultado das outras condicionantes.
Exemplo: Corresponde a área de preservação permanente, reserva legal, proibida a sua utilização salvo em área onde o código florestal permitir, ainda podem ser considerados os parques, geoparques, patrimônios ambientais e reservas ambientais protegidas;
2.4 SISTEMA DE INFORMAÇÃO GEOGRÁFICA (SIG)
Uma ferramenta importante para a cartografia, que também se desenvolveu com o avanço da tecnologia foram os denominados Sistemas de Informação Geográfica (SIG). Segundo Ferreira (1998, on-line) “é complicado encontrar um conceito único que defina SIG devido à utilização deste por várias áreas científicas ou domínios da atividade humana (recursos naturais, planejamento urbano, agricultura, informática, etc.). Desta forma, é possível que os conceitos aceitos em cada área ou domínio variem com a forma como os SIG são utilizados”.
Normalmente o SIG está frequentemente associada à produção e análise de cartografia através de sistemas informatizados. Desta maneira, pode se argumentar que a chave da definição se encontra nos hardware e software que servem de plataforma de funcionamento dos SIG.
Ainda outros preferem um sentido mais amplo, tal como Ferreira apud Aronoff (1989, p. 249), “que define os SIG não só pelas suas potencialidades computacionais, mas também pelo conjunto de operações e meios manuais necessários para o armazenamento, o acesso e a manipulação da informação georeferenciada.”
Ozemoy, Smith e Sicherman (1981 apud FERREIRA, 1998, on-line) apresentam o SIG como sendo um “conjunto de funções automatizadas que dota os profissionais com avançadas capacidades para armazenar, capturar, manipular e visualizar dados geograficamente localizados”.
Na visão Burrough (1986, p. 193) é “um sistema de ferramentas poderoso que permite recolher, guardar, encontrar, pesquisar, transformar e visualizar dados espaciais do mundo real”. Para Smith et al. (1987, p. 149) “é um sistema de base de dados onde a maior parte dos dados são indexados espacialmente e onde um conjunto de procedimentos são operados com o objetivo de responder a pesquisas sobre entidades espaciais da base de dados”, ou Cowen (1988, p. 1551) que indica como “um sistema de apoio à decisão que envolve a integração de dados georreferenciados num ambiente orientado para a resolução de problemas”.
Os SIG´s são de extrema importância para a ciência geográfica. Segundo Oliveira (2010, p.1) “através da Ciência Geográfica é possível entender as formas de organização do espaço, bem como, a ação dos agentes físicos e sociais que nele atuam. Desse modo, a análise espacial permite visualizar e compreender transformações no espaço geográfico, que podem ser resultados das atividades humanas ou de ordem natural.” Os SIG’s são instrumentos que ajudam nesse processo, pois são ferramentas de Geoprocessamento, que auxiliam as várias áreas do conhecimento, nos mais diversos tipos de estudos.
Como os SIG evoluíram, verificam-se muitas características comuns ou semelhantes. Segundo Maguire (1991 apud FERREIRA, 1998, on-line), “a característica mais importante dos SIG reside no seu grande poder de análise, o que o distingue de qualquer dos outros sistemas. “
Simão e Moraes (2009) definem o uso da tecnologia na ciência geográfica onde os usuários de tecnologia geográfica possuem uma demanda crescente por dados geográficos de mapeamento com alta precisão, detalhamento e qualidade, o que nos faz parar, olhar e refletir sobre todo o caminho e evolução percorrido por esses dados, cada vez mais essenciais aos projetos que demandam agilidade e riqueza de informação. Uma visão da evolução desses dados, a concepção dos mapeamentos, suas fontes (imagens de satélite) e softwares.
Desta maneira, a tecnologia dos SIG´s, é muito importante para o auxílio em serviços topográficos, cartográficos e da ciência geográfica, sendo assim, para um trabalho técnico de mapeamento realizado por um profissional, fica imprescindível o uso destas ferramentas e da tecnologia, que auxiliam muito os profissionais tornando os trabalhos cada vez mais precisos e com uma maior confiabilidade.
2.5 LÓGICA FUZZY
De acordo com Simões-Meirelles (1997, p.40) “os modelos são formas de se representar a realidade, ou seja, através de modelos tenta-se reproduzir as ocorrências do mundo real. Desta forma, pode-se trabalhar a informação existente, fazer simulações e extrair novas informações que servirão na tomada de decisão.”
O grande fundador da ciência da lógica foi Aristóteles (384 – 322 A.C.), que estabeleceu em seu estudo um conjunto de regras a fim de que as conclusões pudessem ser aceitas como logicamente válidas. Dessa forma, observava uma linha de raciocínio lógico baseado em premissas e conclusões. Um exemplo clássico disto é: observado que “todo ser vivo é mortal” (premissa um), a seguir é constatado que “Jose é um ser vivo” (premissa dois), como conclusões têm que “Jose é mortal”.
Deste ponto de vista da lógica tradicional ou lógica clássica, ou ainda de Aristóteles, apresenta este caráter binário, isto é, a conclusão ou resultado são somente dois valores: verdadeiro ou falso, não podendo ser ao mesmo tempo parcialmente verdadeira ou parcialmente falsa.
No século XIV, Willian de Ockham buscava formas para simplificar um modelo criado a partir da natureza. Com o intuito de simplificar o modelo, cortava partes do mesmo, fazendo analogia a uma navalha, dando origem à expressão "Navalha de Ockham".
Utilizou em sua obra uma lógica baseada em informações que não eram "totalmente verdadeiras, nem totalmente falsas".
Boole, em 1847 (no livro: "The Mathematical Analysis of Logic"), atribuiu valores numéricos para as afirmações:
• 1 (um) para premissas verdadeiras; • 0 (zero) para premissas falsas.
Com operações baseadas nesses valores, Boole criou a álgebra booleana. Praticamente toda a lógica tradicional de controle e/ou computação é baseada na sua álgebra.
Os modelos segundo operadores de lógica booleana em SIG’s atribuídos à sua simplicidade operacional fizeram com que o modelo booleano fosse e venha sendo bastante empregado em diferentes estudos ambientais desenvolvidos em SIG’s. Os trabalhos de Harris (1989), Almeida Filho (1995), Lihao (1997) são bons exemplos de estudos geológicos que adotaram essa metodologia.
Para Moreira (2001, p.8):
O Modelo Booleano envolve a combinação lógica de mapas binários através de operadores condicionais. Cada mapa utilizado pode ser entendido como um plano de informação (evidência). Os vários planos de informação são combinados segundo uma sequência lógica para dar suporte a uma hipótese ou proposições definidas. Diferentes operações são testadas para determinar se as evidências satisfazem ou não às regras definidas pela hipótese.
Porém, isso não ocorre na lógica fuzzy, que viola estas suposições. Resposta com resultados com um sim ou um não demonstra-se na maioria das vezes incompleta. Para Bezdek (1994 apud COSTA, 2003, p. 40-41):
[...] na verdade, entre a certeza de ser e a certeza de não ser, existem infinitos graus de incertezas. Em tempos remotos esta imperfeição intrínseca à informação, representada numa linguagem natural, era tratada matematicamente com o uso da teoria das probabilidades. No entanto, a lógica fuzzy com base na teoria dos conjuntos nebulosos (fuzzy set) tem se mostrado mais apropriada para tratar as imperfeições da informação do que a teoria das probabilidades.
As bases da lógica fuzzy foram inicialmente propostas pelo matemático Lukaciewicz (também inventor da notação polonesa reversa) na década de 20. Em 1965, Lotfi A. Zadeh, professor de Ciência da Computação da Universidade da Califórnia, em Berkely, codificou e expandiu o trabalho de Lukaciewicz, aplicando-o a sistemas de
controle. Desta forma o conceito do conjunto Fuzzy, também chamada de Lógica Difusa, foi introduzido em 1965.
A ele é atribuído o reconhecimento como grande colaborador do Controle Moderno. Em meados da década de 60, Zadeh observou que os recursos tecnológicos disponíveis eram incapazes de automatizar as atividades relacionadas a problemas de natureza industrial, biológica ou química que compreendessem situações ambíguas, não passíveis de processamento através da lógica computacional fundamentada na lógica booleana.
Para Boclin e Mello (2006) os conjuntos fuzzy, com a facilidade de modelar os dados incertos ou ambíguos encontrados frequentemente na vida real, são extensão dos conjuntos clássicos. Diferentemente da lógica clássica, expressões verbais e imprecisas, inerentes da comunicação humana, que possuem vários graus de incerteza são perfeitamente manuseáveis através da lógica fuzzy. Para que a lógica humana seja implementada em soluções de engenharia é preciso que se construa um modelo matemático. A lógica fuzzy tem sido desenvolvida como um modelo matemático que permite a representação das decisões humanas e processos de avaliação na forma de algoritmo.
Na abordagem fuzzy as imprecisões caracterizam as classes que podem ter ou não fronteiras bem definidas. Burrough (1998) recomenda a utilização dessas técnicas para tratar de fenômenos ambíguos, vagos ou ambivalentes em modelos matemáticos ou conceituais.
Assim, diferentemente da teoria clássica de conjuntos, onde uma função de pertinência é definida como verdadeira ou falsa, ou seja, 1 ou 0, o grau de pertinência do conjunto fuzzy é expresso em termos de escala que varia continuamente entre 0 e 1. Indivíduos próximos ao conceito central têm valores da função de pertinência próximos de 1, os que estão distantes recebem valores menores, próximos de 0.
Outras características da lógica fuzzy podem ser verificadas como: nos sistemas lógicos binários, os atributos são exatos (par, maior que), ao passo que na lógica fuzzy os predicados são nebulosos (alto, baixo). Nos sistemas lógicos clássicos, o modificador mais utilizado é a negação, enquanto na lógica fuzzy uma variedade de modificadores de atributos é possível (muito, mais ou menos). Estes modificadores são essenciais na geração de termos linguísticos, tais como: muito alto, não muito alto, muito baixo, muitíssimo
Dessa forma Simões-Meirelles (1997), demonstra que em alguns casos é possível que um valor baixo para uma das características consideradas na classificação possa ser compensado por uma outra característica que esteja melhor do que o necessário. E é justamente pelo fato do método Booleano não considerar estas compensações, que ocorrem os erros. Verificando dessa forma a vantagem clara na utilização na lógica fuzzy para conclusões onde se apresentam diversas possibilidades de resultado.
A lógica fuzzy é uma técnica de resolução de problemas com uma vasta gama de aplicabilidades, especialmente nas áreas onde envolvam tomadas de decisão. Esta técnica permite tomar decisões e gerar respostas com base na informação vaga, ambígua, incompleta, ou imprecisa. Neste aspecto, os sistemas baseados em lógica fuzzy têm uma capacidade de “raciocínio” semelhante à dos seres humanos.
“A lógica fuzzy tem sido empregada, principalmente em aplicações em que o senso emocional e racional dos seres humanos e o conhecimento de especialista exercem uma função que predomina sobre as estratégias e decisões a serem tomadas, para a análise e o desenvolvimento de projetos, proporcionando uma interação mais harmoniosa durante a sua concepção e na utilização do produto final”. (NOBRE, 1997, apud COSTA, 2003, p. 43).
Tendo cada elemento do conjunto associado com um grau de pertinência tem-se de fato a fundamentação de conjuntos fuzzy. A partir daí pode-se definir ou derivar uma série de propriedades e operações, muitas destas são equivalentes às operações dos conjuntos ordinários (união, intersecção e complemento), que pertenceriam aos conjuntos fuzzy.
A lógica fuzzy, busca determinar alternativas difusas para que a representação do real seja o mais próximo possível. Para o emprego da lógica fuzzy se faz necessário a utilização da “Árvore de decisão” que segundo Kustra (1997, apud FERNANDES, 2009):
[...] afirmava que modelos de árvore de decisão para análise de dados pertencem à classe de modelos não paramétricos. Em vez de assumir a pretensa forma de uma distribuição constrita pelo conjunto de valores permissíveis para árvores de parâmetros, permite diferentes conjuntos de parâmetros em porções diferentes do espaço. Esse particionamento do espaço de previsões é encontrado para alcançar o grau mais alto de homogeneidade em cada região resultante. Então, em cada região, chamada de folha, um modelo paramétrico relativamente simples é ajustado aos dados dessa região. O modelo de árvore consiste assim em um esquema de particionamento onde os parâmetros são avaliados para cada uma das partições.
O método a ser utilizado nesse trabalho busca trazer a abordagem da lógica fuzzy como componente na tomada de decisão para a sugestão de uso da bacia hidrográfica.
3 DESCRIÇÃO GERAL DA ÁREA DE ESTUDOS
Para a execução e validação do método e elaboração do Mapa de Sugestão de Uso empregando a Lógica fuzzy na bacia do rio das Pedras, Guarapuava-PR, utilizou-se o método desenvolvido por Fernandes (2009) intitulado “Método de Elaboração de Mapa Interativo de Sugestão de Uso do Espaço com apoio da Lógica Difusa”.
Fez-se uso de ferramentas para auxiliar no produto final, como, inserir seus dados de Entrada, dados gráficos e alfanuméricos dos elementos espaciais e os dados das avaliações dos especialistas, sendo os dados gráficos providos de mapas temáticos de geologia, geomorfologia e pedologia. Para os dados alfanuméricos, incluir dados que norteiam os parâmetros de rocha, solo e relevo, onde empregando a lógica fuzzy, todos os dados passam a constituir um valor de referência para o qual será configurada a árvore de decisão que serve como elo entre os dados de entrada, a forma de análise dos dados já caracterizados e o processamento para o mapa final.
Com o método proposto, tiveram início as abordagens metodológicas para o trabalho, primeiramente verificando e analisando a área de estudo.
3.1 ÁREA DE ESTUDO
A bacia hidrográfica do rio das Pedras está localizada no município de Guarapuava, no estado do Paraná, Brasil. Está situada na região Centro-Sul do Estado, encontra-se no Terceiro Planalto, conforme o mapa 1.
Mapa 1 – Mapa de Localização
Segundo Vestena e Thomaz (2006, p. 75) “a bacia hidrográfica do rio das Pedras, com aproximadamente 330 km² de área, localiza-se no município de Guarapuava, no Estado do Paraná, entre as latitudes 25°13’ 10’’ S e 25° 26’ 24’’ S e longitudes 51° 13’ 10’’ W e 51° 28’ 40’’ W.” A área de estudo está inserida na bacia sedimentar do Paraná, no conjunto litológico mesozóico, constituído por rochas sedimentares de origem continental, de idade triássica, e por rochas ígneas extrusivas de composição predominantemente básica de idade jurássica-cretácea.
Destaca-se também que, as principais nascentes que formam o rio das Pedras encontram-se na Área de Proteção Ambiental (APA) da Serra da Esperança, instituída pela Portaria Federal No 507/02, de 17 de dezembro de 2002.
3.2 DESCRIÇÃO GERAL DA ÁREA DE ESTUDOS
3.2.1. Clima
O clima de Guarapuava é classificado conforme Köppen como Cfb (Subtropical Úmido – mesotérmico), sem estação seca, com verões frescos e inverno moderado. A pluviosidade apresenta-se bem distribuída ao longo do ano, com precipitações médias anuais em torno de 1961 mm, apresentando variações extremas consideráveis e a temperatura média anual fica em torno de 16 a 17,5ºC (THOMAZ; VESTENA, 2003).
Na região de Guarapuava as chuvas predominantes são do tipo ciclônicas ou frontais, ocasionadas pela ação da massa polar atlântica. (THOMAZ; VESTENA, 2003).
Para Cunha (2011) a precipitação pluviométrica anual na BHRP, entre os anos de 1985 e 2009, teve média de 1.893,3 mm. Cunha (2011) apresenta que as médias anuais da pluviosidade entre 1985 e 2009, sendo que os anos de 1998 (2.520,1 mm) e 2001 (2.400,5 mm) foram os mais chuvosos e os de 1985 (1.261 mm) e 1988 (1.329,7 mm) os mais secos. Cabe destacar também de modo geral um aumento nas médias anuais de pluviosidade no período, que resulta em maior disponibilidade hídrica na bacia, conforme a figura 1.
Figura 1 – Médias anuais da pluviosidade de Guarapuava entre 1985 e 2009
De acordo com Cunha (2011), a pluviosidade mensal na BHRP apresentou uma média de 157,8 mm e uma mediana de 159,7 mm. A variação média das chuvas ficou entre 87,6 e 211,8 mm, com destaque para a média mensal de agosto que ficou bem abaixo dos demais meses. Os meses com maiores médias de pluviosidade foram janeiro (208 mm) e outubro (211,8 mm), como mostra a figura 2.
Figura 2 - Pluviosidade mensal na bacia hidrográfica do rio das Pedras
Fonte: IAPAR, 2011.
Nota: Organização: Cunha, 2011
3.2.2 Geologia
De acordo com Tratz (2009) a BHRP conta com predominância de rochas básicas sendo os basaltos toleíticos, que são rochas com características gerais idênticas aos basaltos alcalinos. Contudo, apresenta pequenas quantidades de olivinas não zonadas e piroxenascalcicas. Observando o quadro 2, verificamos a litologia existente no local da bacia.
