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Geoprocessamento como ferramenta integradora para o planejamento do uso agrícola das terras e a manutenção da qualidade das águas subterrâneas nas áreas de afloramento do Aqüífero Guarani. - Portal Embrapa

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Capítulo 2

Geoprocessamento como

ferramenta integradora

para o planejamento do uso

agrícola das terras e a

manutenção da qualidade

das águas subterrâneas

nas áreas de afloramento

do Aqüífero Guarani

Emília Hamada

Maria Leonor Ribeiro Casimiro Lopes Assad João dos Santos Vila da Silva

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Capítulo 2 - Geoprocessamento como ferramenta integradora para o planejamento do uso agrícola das terras.

Introdução

O term o geoprocessamento, segundo Câmara e M edeiros (1998), denota uma disciplina do conhecim ento que utiliza técnicas matemáticas e com putacionais para o tratam ento de informações geográficas, ao passo que sistemas de informações geográficas (SIGs) são os instrumentos com ­ putacionais do geoprocessamento.

Segundo Silva (1999), para ser considerado um SIG, o sistema deve usar o meio digital (tornando imprescindível o uso intensivo da informática), uma base integrada de dados geo-referenciados, com controle de erro, e conter funções de análises de álgebra cumulativa (operações soma, subtra­ ção, multiplicação, divisão, etc.) e não cumulativa (operações lógicas) de dados.

A crescente preocupação com as questões ambientais tem tornado cada vez mais usual a utilização da tecnologia de SIGs em seus estudos e nas soluções dos problemas. As questões ambientais envolvem geralmente interações complexas entre os recursos naturais e a sociedade, requerendo uma abordagem integrada do desenvolvim ento e geren cia m e nto dos recursos naturais, de form a a reduzir os conflitos ao mínimo e vincular o dese n volvim e nto social e e conôm ico à pro te çã o e m elhoria do m eio ambiente, conform e cita a Agenda 21 (BRASIL, 1999). Nesse sentido, o SIG é b a s ta n te ú til nos e stu d o s re la c io n a d o s às q ue stõ e s a m b ie n ta is , apresentando com o vantagens mais comuns de sua utilização os dados que, uma vez inseridos no sistema, são manipulados com rapidez, perm itindo análises (espacialização e integração) de form a mais eficiente e o emprego de ferram entas m atem áticas e estatísticas sofisticadas, resultando em produtos com menor subjetividade do que se fossem realizadas de form a manual. Além disso, o SIG pode integrar grandes bancos de dados, de dife­ rentes setores, fa c ilita r a disponibilidade, a atualização dos dados e a produção de mapas com rapidez, perm itindo tam bém a simulação de diferen­ tes cenários.

No SIG o correm , em geral, os processos de entrada de dados, gerenciam ento de dados, armazenamento e análise de dados. A partir daí são geradas inform ações que, em sua form a mais usual, são produtos cartográficos (cartas, gráficos e tabelas), que auxiliam ou dão subsídio aos usuários para uma tom ad a de decisão. Com o consenso na decisão

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Parte 3 - Ações de gestão agroambiental para as áreas de afloramento do Aqüífero Guarani no Brasil

escolhida, ela é então colocada em ação, agindo sobre o m undo real e eventualm ente m odificando-o, necessitando, então, de novas aquisições de dados de uma realidade diferente e assim por diante.

A qualidade de dados e erros são assuntos que m erecem uma consideração especial em SIG porque eles se relacionam ao dado espacial no form ato digital e como esse é armazenado no computador. C onform e Miranda (2005), incertezas e erros são conceitos intrínsecos ao dado espacial e um entendim ento do conceito de qualidade é m uito im portante, to r­ nando-se necessária a identificação dos dados (diferentes fontes de dados)' de acordo com seu grau de qualidade. A inda segundo esse autor, a escala do mapa e sua co n s e q ü e n te resolução d ese m p e nh a m papel im portante na qualidade dos dados, sendo im portante que a escala do mapa fo n te com bine com a resolução requerida pelo estudo que se deverá desenvolver.

Utilizar um SIG envolve aprender a pensar - aprender a pensar sobre os padrões, sobre o espaço e sobre os processos que agem no espaço. À m edida que se apren d e sobre os p ro c e d im e n to s específicos, eles freqüentem ente serão encontrados no contexto das aplicações específicas e geralm ente serão designados por nomes que sugerem essas aplicações típicas. Porém, deve-se resistir à tentação de categorizar essas rotinas. A maioria dos procedimentos tem aplicações m uito mais gerais e pode ser utilizada de muitos modos inesperados e inovadores.

Exemplos com geoprocessamento na agricultura são apresentados p or Assad e Sano (1 9 9 8 ), com aplicações no c o n te x to de fa z e n d a experimental, de microbacia hidrográfica, municipal e de outras relacionadas ao a m b ie n te rural. Já M endes e C irilo (2001) a p rese n ta m exem plos de aplicação de geoprocessamento em recursos hídricos e, em Silva e Zaidan (2004), são reunidos exemplos práticos do uso da tecnologia na análise a m b ie n ta l, com enfo qu e s na p ro te çã o a m b ie n ta l, diagnose de áreas m unicipais e diagnósticos nacionais; Embora essas três publicações se destinem às diferentes áreas de aplicação, muitos desses exemplos utilizam bases temáticas comuns de informações de recursos naturais, evidenciando o aspecto de integração e da m ultidisciplinaridade. Esses aspectos são tam bém característicos nos estudos de aplicação de geoprocessamento na gestão am biental, como é o presente caso das áreas de afloram ento do Aqüífero Guarani ocupadas com atividades agrícolas.

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Capítulo 2 - Geoprocessamento como ferramenta integradora para o planejamento do uso agrícola das terras..

O A qüífero Guarani encontra-se confinado em 90 % de sua superfície, e os 10 % restantes têm característica de aqüífero livre e constituem sua principal área de recarga direta (CAMPOS, 2000). Tanto as faixas de recarga direta ou de afloram ento do pacote arenoso quanto as áreas de recarga le n ta são re g iõ e s de in filtr a ç ã o n a tu ra l das águas, com. elevada vulnerabilidade, sendo im perativo o controle das fontes de poluição aí existentes para que o aqüífero possa ser utilizado ao longo das gerações (R O C H A, 1 9 9 6 ). Nas áreas de recarga d ire ta do G ua ra n i o c o rre m afloram entos de arenito, associados aos seus produtos de alteração. No Brasil, nas áreas de recarga direta estão presentes diferentes sistemas de produção agrícola (arroz irrigado, cana-de-açúcar, milho, soja, entre outros). Alguns desses sistemas são de agricultura intensiva, que utiliza grande quantidade de insumos. Dessa form a, é necessário o estudo da adequação do uso agrícola das terras, analisando de form a integrada a vulnerabilidade dos recursos naturais, de modo a subsidiar a gestão ambiental das áreas críticas quanto aos riscos de contaminação do aqüífero.

Neste capítulo são apresentados dois estudos de caso, dem onstrando a utilização do geoprocessam ento com o ferram enta integradora para o planejam ento do uso agrícola das terras e a manutenção da qualidade das águas subterrâneas das áreas do A qüífero Guarani. Esses são resultados de dois projetos de pesquisa coordenados pela Embrapa Meio Ambiente, com a participação de diversas instituições parceiras.

Estudo da Microbacia Hidrográfica

do Córrego do Espraiado, Ribeirão Preto, SP

Uma abordagem integrada do planejamento e do gerenciamento dos recursos terrestres enfoca, entre outros aspectos, a necessidade de facilitar a alocação de terras a usos que proporcionem os maiores benefícios de form a sustentável, com a participação ativa nesse processo de tomada de decisão de todas as pessoas ou grupos afetados, por meio da aplicação de instrumentos de planejamento e gerenciamento (BRASIL, 1999).

Este estudo aborda alguns resultados do subprojeto Estabelecimento da Capacidade de Suporte das Terras (Sistema Embrapa de Gestão - SEG Em brapa 0 2 .0 2 .2 .1 2 .0 0 ,0 4 ) e do p ro je to Proposta de O rd en a m e nto

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Parte 3 - Ações de gestão agroambiental para as áreas de afloramento do Aqüífero Guarani no Brasil

Agroambiental das Áreas de Recarga do Aqüífero Guarani: estudo de caso nos estados de São Paulo e Rio Grande do Sul. Como ponto de partida no planejamento, o estudo objetivou a determ inação da aptidão agrícola da M icrobacia H id ro g rá fica do C ó rre g o do Espraiado, Ribeirão Preto, SP, compatibilizada com a explotação racional das águas. Essa avaliação das terras foi feita c o n side ra nd o o sistem a de produção agrícola intensivo predominante na m icrobacia, ajustado para a vulnerabilidade das áreas de recarga do aqüífero e para a m etodologia de emprego de SIG.

A área de estudo possui aproxim adam ente 4.131 ha, com ocupação predom inante da lavoura de cana-de-açúcar. São encontradas tam bém pequenas áreas de matas ciliares m arginais aos cursos d'água e campos higrófilos nas áreas mal drenadas das planícies de inundação.

O projeto do banco de dados foi estruturado no Sistema de Informação Geográfica (SIG) Idrisi 32, com sistema de projeção Universal Transversa de Mercator (UTM), limites da área de 213.002 m e 224.498 m e 7.642.943 m e 7.654.502 m (coordenadas x e y, respectivamente), Datum 23 S e resolução espacial 5 m x 5 m.

Foram utilizadas as seguintes inform ações como dados d e 'e n tra d a do SIG: cartas topográficas, na escala de 1:10.000, elaboradas pelo Instituto Geográfico e C artográfico do Estado de São Paulo (IGC) - Fazenda Santa Rita do Picadão (SF-23-V-C-I-2-SO-E), Fazenda Santa Maria (SF-23-V-C-I-2- SO-F), Fazenda São Tomáz (SF-23-V-C-I-4-NE-B) e Córrego do Espraiado (SF-23-V-C-I-4-NO-A) - o mapa de solos da microbacia na escala de 1:25.000 (MIKLÓS; GOMES, 1996) e o mapa de geologia na escala de 1:25.000 (IPT, 1994).

A entrada dos dados fo i realizada com mesa d ig ita liz a d o ra e o software Cartalinx. O M o d e lo de Elevação Digital (MED) foi o b tid o pelo método de interpolação de triangulação linear, utilizando o software Surfer 8.02. Posteriormente, foi o b tid o o mapa de declividade em percentagem e classificado, a fim de se o bte r o mapa de classes de declive.

A avaliação da a p tid ã o agrícola das terras fo i feita com base no sistema proposto por Ramalho Filho e Beek (1995), considerando o sistema de produção agrícola intensivo predom inante na microbacia, ajustado para a vulnerabilidade das áreas de recarga do aqüífero e a m etodologia de emprego de SIG proposta por Assad et al. (1998).

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---Capítulo 2 - Geoprocessamento como ferramenta integradora para o planejamento do uso agrícola das terras..

Na Microbacia do Córrego do Espraiado predom inam áreas de relevo plano a suave ondulado (0 % a 8 %), seguidas por áreas de relevo ondulado (8 %• a 20 %). Predomina o material de origem de basaltos, com 76 % da áíea, seguida de basaltos e arenitos, em proporções semelhantes (12 %) (Fig. 1). Nessas áreas predom inam Latossolos e Nitossolos (Fig. 2), que possuem aptidão boa ou regular para culturas em sistemas de produção in te n s iv o s (Fig. 3). C o n s ta ta -s e ta m b é m a p re s e n ç a de N eossolos Q uartzarênicos, que ocorrem em peq u en a faixa (123 ha). Esses solos desempenham um im portante papel na recarga direta do aqüífero devido à sua elevada permeabilidade. Entretanto, eles apresentam teor de argila m u ito baixo (< 15 %), o que lhes confere reduzida capacidade de retenção de cátions e ânions. Portanto, o uso agrícola intensivo desses solos deve ser restrito (Fig. 3), pois aumenta a vulnerabilidade do aqüífero.

7654000 Fig. 1. Geologia da Microbacia Hidrográfica do Córrego do Espraiado, Ribeirão Preto, SP. 7652000 7650000 7648000 7646000 7644000 oO o TT C N UTM S D atum C ó rreg o A legre 0 1 000 2 000 m

Arenito - Formação Botucatu H M Basaltos - Formação Serra Geral

n g Basaltos - Formação Serra Geral + Arenitos Formação Botucatu, em proporções semelhantes

I l Basaltos Formação Serra Geral + Arenitos

-___ Formação Botucatu, em menor proporção

CZJ Material detrito-laterítico retrabalhado-TQ dl

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Parte 3 - Ações de gestão agroambiental para as áreas de afloramento do Aqüífero Guarani no Brasil 7654000 7652000 7650000 7646000 7644000

I

1

[ = □ CZD □ □

LVef - Latossolos Vermelhos Eutroférricos LVdf - Latossolos Vermelhos Distroférricos LVwf - Latossolos Vermelhos Acriférricos

LVa, d - Latossolos Vermelhos Distróficos e Álicos LV d - Latossolos Vermelhos Distróficos

LVAa, d - Latossolos Vermelho-Amarelos Distróficos e Álicos NVef - Nitossolos Vermelhos Eutroférricos

RLe d - Neossolos Litólicos Eutróficos e Distróficos RQa, d - Neossolos Quartzarênicos Distróficos e Álicos

GX - Gleissolos Háplicos com ou sem associação com Organossolos

Fig. 2. Solos da Microbacia Hidrográfica do Córrego do Espraiado, Ribeirão Preto, SP.

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Capítulo 2 - Geoprocessamento como ferramenta integradora para o planejamento do uso agrícola das terras.

Fig. 3. Aptidão agricola da Microbacia Hidrográfica do Córrego do Espraiado, Ribeirão

Preto, SP.

A avaliação de aptidão agrícola de terras, em particular na área de abrangência do Aqüífero Guarani, deve considerar tanto as potencialidades do solo, quanto o impacto que o uso agrícola pode causar na quantidade e na qualidade da água infiltrada.

7654000

m Aptidão boa para culturas I I Aptidão regular para culturas

Aptidão restrita para pastagens ■ I Sem aptidão

7644000 0

f

E studo na re g iã o das

nascen tes d o Rio A ra g u a ia , M T /G O

Neste item serão apresentados alguns resultados do subp ro je to Desenvolvimento de Critérios Agroecológicos para a tom ada de decisão na o c u p a ç ã o ra c io n a l de áreas a g ríc o la s (E m b ra p a - P ro d e ta b SEG 06.92.0.11.45.01), do projeto Manejo Agroecológico das Áreas de Recarga do A qüífero Guarani na região das nascentes do Rio Araguaia, GO/MT. Esses são resultados parciais, mas servem como exemplo de estruturação do trabalho com o emprego da ferram enta SIG.

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Parte 3 - Ações de gestão agroambiental para as áreas de afloramento do Aqüífero Guarani no Brasil

Dentre os objetivos deste trabalho estão a determinação da aptidão agrícola da área de recarga do Aqüífero Guarani na região das nascentes do Rio Araguaia, considerando a m anutenção da qualidade das águas subterrâneas e a determinação das áreas críticas de maior vulnerabilidade nessa área.

A área de estudo abrange 51.850 ha, localizada sobre as folhas do Instituto BrasiJeiro de Geografia e Estatística (IBGE), na escala de 1:100.000, de Taquari (SE-22-V-C-V) e Baús (SE-22-Y-A-III), na região do A lto Rio Araguaia, nos municípios de Mineiros, GO, e de A lto Taquari, MT. Ela é delimitada pelas coordenadas em metros UTM X,Y (E 268.000, S 8.004.000) e X,Y (E 288.000, S 8.030.000).

A drenagem principal é o próprio Rio Araguaia, sendo que na sua margem esquerda, Município de A lto Taquari, MT, os principais cursos d agua são os córregos Araguainha e Furnas. Na margem direita, M u n icípio de Mineiros, GO, os principais cursos d agua são os córregos Buracão, Queixada, Cabeceira, Alta e Ribeirãozinho.

Foram utilizadas as folhas topográficas de Taquari e Baús do IBGE, na escala de 1:100.000; imagem de alta resolução espacial georreferenciada Ikonos II de 7/6/2003 na banda pancromática (0,45 |im a 0,90 |am) com um metro de resolução espacial e nas bandas multiespectrais B1 (azul - 0,45 )jm a 0,52 |am), B2 (verde - 0,52 |im a 0,60 ^m ), B3 (vermelho - 0,63 (im a 0,69 |am) e B4 (infravermelho - 0,76 |im a 0,90 |am), com quatro metros de resolução; mapas geológicos do Projeto RADAMBRASIL (1983), Folha SE 22 de Goiás, na escala de 1:1.000.000; e dados de elevação do satélite Shuttle Radar Topography Mission - 90 (SRTM). Foram realizados trabalhos de campo para o levantamento de uso atual das terras para a imagem Ikonos. Foram tam bém realizados o mapeamento geológico estrutural e o levantam ento de solos.

O banco de dados foi criado no ambiente do Sistema de Processa­ m ento de Inform ações G eorreferencidas ,(SPRING 4.1), com projeto, no sistema de projeção UTM e Datum SAD69, abrangendo a área de estudo e adjacências.

É essencial ao estudo da adequação do uso agrícola das terras analisar de form a integrada as informações dos recursos naturais, de m odo a subsidiar a gestão ambiental das áreas críticas quanto aos riscos de contam inação

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Capítulo 2 - Geoprocessamento como ferramenta íntegradora para o planejamento do uso agrícola das terras.

do aqü ífero. Desta form a , foram obtidas as inform ações na escala de 1:50.000 de toda a área de estudo do m apeamento das curvas de nível (Fig. 4), m o rfo e s tru tu ra l, lito e s tru tu ra l (Fig. 5), densidade de fraturas, geom orfologia e solos. Além disso, essas mesmas informações foram obtidas na escala de 1:25.000 em três áreas consideradas críticas, localizadas na Fazenda Babilônia, Fazenda Olho d'Água e Fazenda Dallas. O uso atual foi o b tid o em escala de 1:25.000 para toda a área, possibilitada pela alta resolução da imagem Ikonos.

Com a base de dados básicos estruturada é então possível realizar cruzamentos e operações de análise de álgebra dos dados, de form a a se obter outros produtos, como a aptidão agrícola das terras.

Conclusões

O im pacto das atividades agrícolas sobre o territó rio é indiscutível, com co nflito entre a necessidade de preservação ambiental e a produção agrícola. Dessa form a, esses estudos envolvem interações complexas entre a preservação dos recursos naturais e o desenvolvim ento agrícola atual, pressionados cada vez mais pelos aspectos socioeconômicos.

Pode-se concluir que o emprego da ferramenta de SIG em estudos com o este é m u ito im p o rta nte , pois perm ite a integração de diversas informações de recursos naturais e a análise complexa deias. No entanto, desta ca-se que alia da à fe rra m e n ta , é essencial a a do çã o de uma m e to d o lo gia eficiente, de form a a se o bte r ganhos de conhecim entos, análises e integrações relativas ao am biente. A im portância do SIG é enfatizada como resultado da implementação de um bem projetado sistema de banco de dados.

Cabe àin da d esta car que apesar do g ra n d e d e s e n v o lv im e n to tecnológico do SIG, existe ainda no Brasil um grave problema de falta de inform ação ou de base de dados espaciais confiáveis, por diversas razões, e que estudos como os apresentados aqui são de grande importância não somente para disponibilizar essas informações, mas tam bém para o avanço do conhecim ento nos estudos de planejamento do uso agrícola das terras nas áreas de recarga do Aqüífero Guarani.

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268000.0 272000.0 276000.0 280000.0 284000.0 288000.0 ^ ■ K M C G EO LO G IA [ M E IO A M B IE N T E ' S o m í o V i i i ' ! . . "

Fig. 4. Curvas de nível da área de estudo da região das nascentes do Rio Araguaia, MT/GO.

* ... - --- — --- ... - ...- - --8028000.0 8024000.0 8020000.0 8016000.0 8012000.( 8008000.0 8028000.0

“Desenvolvimento de critérios agroecológicos para a tomada de decisão na ocupação racional de áreas agrícolas."

8024000.0 Região do A lto A raguaia - M T/G O M apeam ento G e o ló gico-E stru tu ra l

M apa de Curva de Nível Escala de 1:50.000 8020000.0

Legenda:

780 Curvas de nível eqüidistante de 20 m soo Curvas mestras eqüidistante de 100 m

Drenagem U—■ Estradas 8016000.0

Nota de crédito

A s informações temáticas foram obtidas de dados do projeto Suttle Radar Topograhyc Mission - SR TM , da Nasa (02/2000). De uma grade georeferenciada com resolução horizontal de 90 m e elevação de 10 m 8012000.0 00,11 precisão de 1 m.

8008000.0

1.5 0 1.5 3.0

Es“ la 1 50000 M in isté rio da Agricultura, Pecuária e Abastecim ento N a s c e n te s d o R io A ra g u a ia Projeto 06.92.0.11.'45.01 (Embrapa-Prodetab) P art e 3 - A çõ es de ge stã o agroambiental pa ra as ár ea s de a flo ra m e n to do A q ü ífe ro G u a ra n i no B ra sil

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3

7

5

Nota de crédito

As informações temáticas foram obtidas da fotointerpretação de imagens TM Landsat, Ikonos, imagens sombreadas do SRTM , e análise de cartas topográficas do IBGE Folha SE-22-Y-A-II Baús e Folha S E -22-V -C -V Taquari na escala 1:100.000 e complementada com dados no trabalho de campo.

IC GEOLOGIA E MEIO AMBIENTE

M inistério da Agricultura, Pecuária

Região do Alto Araguaia - MT/GO Mapeamento Geológico-Estrutural Mapa Litoestrutural - Escala de 1:50.000

276000.0 280000.0 Nascentes do Rio Araguaia

Projeto 06.92.0.11.45.01 (Em brapa-P rodetab): 8028000.0

“Desenvolvimento de critérios agroecológicos para a tomada 8028000.0 de decisão na ocupação racional de áreas agrícolas."

8024000.0

8016000.0

Legenda:

, Aluviões - quaternário - areias, arailas, siltes inconsolidados com seixos e fragmentos " 00 de quartzo, arenitos e concreções terruginosas

TOtji-» Terciário quaternário - coberturas detríticas lateríticas - latossolos argila arenoso vermelho Terjjjário quaternário - concreções lateríticas - cangas terruginosas amarelos ocre e ver Cretáceo formação Santo Anastácio - arenito fino grosseiro de cor cinza pardo vermelho arroxeado ou creme siliaficado

Cretáceo formação caiua - arenitos finos a médios vermelhos e argilitos arroxeados ferruginosos Jurassco cretáceo - formação Sena Geral - dques e sis de dabás» granulaçào fina médo verde escuro Jurassico cretáceo - formação Botucatu - arenitos eólicos finos bem classificados, friáveis vermelhos

Falhas e/ou fraturas Contato geokJgco '

| ^ ; Plano de estratrficaçào com indicação de mergulho ; 8 1 Plano de estratificaçâo horizontal

] -o- Plano de fratura com indicação de mergulho | -Q' | Plano de fratura vertical

■ Orenagem U--v ) Estradas

-801-2000.0 8012000.0

268000.0 272000.0 276000.0

8008000.0 8008000.0

Fig. 5. Litoestrutura da área de estudo da região das nascentes do Rio Araguaia, MT/GO.

C a p itu lo 2 - G e o p ro c e s s a m e n to co m o fe rr a m e n ta in te g ra d o ra pa ra o p la n e ja m e n to do us o a g ríc o la da s te rras. ..

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Parte 3 - Ações de gestão agroambiental para as áreas de afloramento do Agüífero Guarani no Brasil

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