UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA
COLÉGIO POLITÉCNICO DA UFSM
TÉCNICO EM GEOPROCESSAMENTO
UTILIZAÇÃO DO GEOPROCESSAMENTO NA
ANÁLISE DA BACIA HIDROGRÁFICA DO ARROIO
PASSO DAS TROPAS, SANTA MARIA - RS
RELATÓRIO DE ESTÁGIO
Nadinne da Silva Fernandes
Santa Maria, RS, Brasil
2015
BACIA HIDROGRÁFICA DO ARROIO PASSO DAS TROPAS,
SANTA MARIA - RS
Nadinne da Silva Fernandes
Relatório de estágio apresentado ao Curso de Tecnico em Geoprocessamento do
Colégio Politécnico da UFSM, como requisito parcial para obtenção do grau de
Técnica em Geoprocessamento
Orientador: Profº Dr. Alessandro Carvalho Miola
Santa Maria, RS, Brasil
2015
Universidade Federal de Santa Maria
Colégio Politécnico da UFSM
Técnico em Geoprocessamento
A Comissão Examinadora, abaixo assinada,
aprova o Relatório de Estágio
UTILIZAÇÃO DO GEOPROCESSAMENTO NA ANÁLISE DA BACIA
HIDROGRÁFICA DO ARROIO PASSO DAS TROPAS, SANTA MARIA
- RS
elaborado por
Nadinne da Silva Fernandes
como requisito parcial para obtenção do grau de
Técnica em Geoprocessamento
COMISSÃO EXAMINADORA:
Dr. Alessandro Carvalho Miola
(Presidente/ Orientador)
Viviane Regina Pires (Licenciada em Geografia - UFSM)
Natália Lampert Batista (Licenciada em Geografia - UNIFRA)
Universidade Federal de Santa Maria
Colégio Politécnico da UFSM
Técnico em Geoprocessamento
UTILIZAÇÃO DO GEOPROCESSAMENTO NA ANÁLISE DA
BACIA HIDROGRÁFICA DO ARROIO PASSO DAS TROPAS,
SANTA MARIA - RS
Relatório de Estágio realizado no
Laboratório de Cartografia – INPE
Elaborado por
Nadinne da Silva Fernandes
Prof. Dr. Alessandro Carvalho Miola
(Presidente/ Orientador)
Viviane Regina Pires
(Supervisora)
Nadinne da Silva Fernandes
(Estagiária)
RESUMO
Relatório de Estágio Colégio Politécnico da UFSM Universidade Federal de Santa Maria
UTILIZAÇÃO DO GEOPROCESSAMENTO NA ANÁLISE DA BACIA HIDROGRÁFICA DO ARROIO PASSO DAS TROPAS, SANTA MARIA – RS
AUTOR: NADINNE DA SILVA FERNANDES ORIENTADOR: PROF. DR. ALESSANDRO MIOLA
Santa Maria, 19 de novembro de 2015
O Estágio Supervisionado, de 200 horas, como requisito parcial para a formação no curso Técnico em Geoprocessamento do Colégio Politécnico da UFSM, foi desenvolvido no laboratório de Cartografia – INPE no município de Santa Maria – RS, onde se realizaram atividades referentes ao tratamento de dados geoespaciais. Assim, este relatório tem como intuito especificar as atividades realizadas no estágio, no qual se objetivou, mediante a modelagem digital do terreno e de técnicas de Geoprocessamento, analisar a Bacia Hidrográfica do Arroio Passo das Tropas, localizada no município de Santa Maria – RS. A metodologia consistiu na aquisição das curvas de nível, hidrografia, pontos cotados e área da Bacia Hidrográfica. Com a manipulação dos dados no software ArcGIS 10.1, foi possível gerar o modelo digital do Terreno (MDT), declividade, hipsometria, orientação de vertentes e os índices morfométricos. Portanto, possibilitou a análise da área de estudo, evidenciando suas características topográficas e a dinâmica da bacia hidrográfica. Desta forma, as técnicas de geoprocessamento, como o sistema de informações geográficas, mostraram-se satisfatórias para este estudo.
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 - Imagem de Satélite da BH Arroio Passo das Tropas, Santa Maria, RS, BR ... 12 Figura 2 - Classificação da rede de drenagem de acordo com Strahler ... 16 Figura 3 - Mapa de Localização da bacia do Arroio Passo das Tropas, Santa Maria, RS, BR 22 Figura 4- Mapa da Base Cartográfica da BH Arroio Passo das Tropas, Santa Maria, RS,BR. 23 Figura 5 - Mapa Hipsométrico da BH do Arroio Passo das Tropas, Santa Maria, RS, BR ... 27 Figura 6 - Mapa de Declividade da BH Arroio Passo das Tropas, Santa Maria, RS, BR ... 28 Figura 7 - Mapa de Orientação de Vertentes da BH Arroio Passo das Tropas, Santa Maria, RS, BR ... 30
Tabela 3 – Valores dos parâmetros obtidos ... 25 Tabela 4 – Classes de Declividade. ... 27 Tabela 5 – Áreas ocupadas pelas direções... 29
LISTA DE TABELAS
Tabela 1- Materiais utilizados ... 22 Tabela 2- Classes adotadas para o mapa de declividade ... 24
SUMÁRIO
1
INTRODUÇÃO ... 11
1.1 Justificativa ... 112
REFERENCIAL TEÓRICO ... 13
2.1 Bacias Hidrográficas ... 13 2.1 Características topográficas ... 14 2.2 Índices morfométricos ... 17 2.3 Geoprocessamento ... 182.4 Sistemas de Informações Geográficas ... 19
3
MATERIAIS E MÉTODOS ... 21
3.1 Área de Estudo ... 21
3.2 Materiais e Métodos utilizados ... 23
4
RESULTADOS E DISCUSSÕES ... 25
5
CONCLUSÃO ... 31
DADOS DE IDENTIFICAÇÃO
ESTÁGIARIA
NOME: Nadinne da Silva Fernandes
CURSO: Técnico em Geoprocessamento – Colégio Politécnico da UFSM– Universidade
Federal de Santa Maria
ENDEREÇO: RST 287, 6885, Apto 302. BAIRRO: Camobi
CIDADE: Santa Maria - RS CEP: 97105030
FONE: (55) 99526361
ORIENTADOR - COLÉGIO POLITÉCNICO NOME: Alessandro Carvalho Miola
FORMAÇÃO DO ORIENTADOR: Doutor em Engenharia Agrícola (2013), na Área de
Concentração de Engenharia de Água e Solo, Mestre em Geomática (2004) e Graduado em Engenharia Florestal (1999), pela Universidade Federal de Santa Maria (UFSM).
ESTÁGIO
EMPRESA
NOME: Laboratório de Cartografia - INPE
ENDEREÇO: Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais, Centro Regional Sul. Sala 2052 -
Prédio do INPE - Campus da UFSM.
CEP: 97105-970
FONE (55) 3301-2020
ÁREA DE REALIZAÇÃO: Geoprocessamento Aplicado
PROFESSOR COORIENTADOR/SUPERVISOR: Roberto Cassol / Viviane Regina
Pires
CARGA HORÁRIA SEMANAL: 20 horas CARGA HORÁRIA: 200 horas
DATA DE ÍNICIO E TÉRMINO: 17/08/2015 à 23/10/2015
FORMAÇÃO DO COORIENTADOR: Possui graduação em Geografia Bacharelado
pela Universidade Federal de Santa Maria (1982), graduação em Licenciatura Plena em Geografia pela Universidade Federal de Santa Maria (1983), especialista em Interpretação de Imagens Orbitais e Suborbitais-CEIOSO, pela Universidade Federal de Santa Maria (1985). Mestrado em Engenharia Florestal pela Universidade Federal do Paraná-UFPR (1988) e doutorado em Geografia (Geografia Humana) pela Universidade de São Paulo-USP (1996).
FORMAÇÃO DO SUPERVISOR: Possui graduação em Geografia Licenciatura pela
Universidade Federal de Santa Maria (2013). Atualmente é mestranda pelo Programa de Pós-Graduação em Geografia da Universidade Federal de Santa Maria, Área de Concentração de Análise Ambiental e Territorial do Cone Sul com ênfase em alfabetização cartográfica e graduanda em Geografia bacharelado pela mesma instituição. Integra o laboratório de Cartografia/Geografia da UFSM conveniado ao Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais- Centro Regional Sul. Possui experiência no ensino de Geografia. Atua nas linhas de pesquisa de alfabetização cartográfica, cartografia, cartografia escolar e Geoprocessamento.
1 INTRODUÇÃO
O estágio para conclusão do curso Técnico em Geoprocessamento foi realizado no Laboratório de Cartografia do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE), que está localizado na Universidade Federal de Santa Maria, sob a orientação do professor Alessandro Carvalho Miola, coorientação do professor Roberto Cassol e a supervisão de Viviane Regina Pires, intitulado Utilização do Geoprocessamento na análise da Bacia Hidrográfica do Arroio Passo das Tropas, Santa Maria – RS, no período de 17 de agosto de 2015 a 23 de outubro de 2015, totalizando 200 horas.
Desta forma, percebe-se que as análises que envolvem bacias hidrográficas são estudos que identificam as características dessa área, nos seus mais variados objetivos, que por muitas vezes são desconhecidas ao órgão responsável no planejamento da mesma. O termo bacia hidrográfica é comumente usado, mas ainda desconhecido da população, devido à falta de informação e conscientização. Sabe-se que as bacias são consideradas unidades de planejamento de um município, pois é a partir delas que pode prevenir desastres, por exemplo. Portanto, o objetivo da pesquisa é de identificar as características topográficas e a dinâmica da Bacia Hidrográfica do Arroio Passo das Tropas. Desta forma, trata do manuseio de técnicas de geoprocessamento, tanto na aquisição e construção de bases de dados espaciais, como na representação e interpretação das informações. Com a utilização das geotecnologias pode-se obter informações de objetos e modelos de fenômenos reais, que possam contribuir com a análise proposta. Para alcançar o objetivo principal foram definidos alguns objetivos específicos:
Construir o Modelo Digital do Terreno da área de estudo, mediante dados disponíveis;
Gerar informações dos Índices Morfométricos, Declividade, Hipsometria e Orientação de Vertentes;
Os estudos que tem base em Geoprocessamento e dão ênfase na dinâmica de bacias hidrográficas contribuem diretamente no ordenamento territorial, tanto das populações residentes nas proximidades, bem como, no uso destes espaços. A Bacia Hidrográfica em estudo encontra-se a montante na área urbana em crescimento do município de Santa Maria, e à jusante em perímetro rural ocasionando, assim, usos diferenciados dessa área.
A pesquisa da bacia hidrográfica do Arroio Passo das tropas, o qual compõe uma das bacias do município de Santa Maria – RS é importante, uma vez que a bacia hidrográfica é uma unidade para o diagnóstico da situação dos processos que envolvem problemas relacionados com inundações e erosões, por exemplo. Portanto, torna-se necessário o planejamento e a promoção de ações destinadas a prevenir e minimizar os efeitos destes problemas, tendo-se como base de análise as bacias hidrográficas para uma gestão da água no meio urbano. (SILVA, 2007).
Justifica-se assim, a escolha do tema mediante ao fato de que as características topográficas e dos índices morfométricos são auxiliares para compreensão do espaço geográfico e devido à bacia hidrográfica Passo das Tropas ser uma área de expansão urbana, se caracterizando, portanto, em seus usos tanto urbanos quanto rurais (fig. 1). Desta forma, as técnicas de Geoprocessamento são ferramentas que possibilitam o entendimento de como se comporta o terreno e da dinâmica, podendo auxiliar no planejamento da área.
2 REFERENCIAL TEÓRICO
O referencial teórico é importante para o embasamento metodológico e que reflete nos resultados adquiridos. O conhecimento sobre bacias hidrográficas, características topográficas, índices morfométricos, Geoprocessamento, sistemas de informações geográficas, são importantes para o entendimento das questões que acercam o objetivo proposto para a realização do estágio. Neste sentido, este capítulo tem o intuito de fundamentar os conceitos norteadores do presente estudo.
2.1 Bacias Hidrográficas
O estudo analítico em bacias hidrográficas é utilizado por alguns pesquisadores, principalmente na análise de sua dinâmica atual, como é o caso da análise proposta por Christofoletti (1974), o qual busca associar a forma da bacia hidrográfica com sua área. Para isso, ele propõe a aplicação de alguns parâmetros, entre os quais, o cálculo do Índice de Circularidade e do Índice de Forma, (CRISTO, 2002) que foram aplicados durante o trabalho realizado no estágio.
Para Leal (1998), as grandes cidades possuem graves problemas provocados pelas relações conflituosas entre áreas urbanas e bacias hidrográficas, que são provocados pelo modo de vida e de produção dominantes. O autor diz que para transformar essa situação é necessário o desenvolvimento do planejamento ambiental integrado em todos os níveis de ação governamental, democratização do planejamento e a inclusão da análise das bacias hidrográficas urbanizadas na elaboração do planejamento ambiental das cidades. Vários problemas que ocorrem em áreas urbanizadas, como as enchentes, inundações e movimentos de massa, podem ser analisados através de suas espacializações utilizando-se a bacia hidrográfica como referência para compreensão e busca de soluções.
As bacias hidrografias são unidades territoriais que permitem a análise e estudos do ambiente, as relações entre os elementos. Por ser uma área delimitada pelo seu relevo, no qual os divisores de água são as áreas com maior elevação, facilita sua interpretação e a realização de pesquisas. Segundo Sema (2010) entende-se por bacia hidrográfica toda a área de captação
natural da água da chuva que escoa superficialmente para um corpo de água ou seu contribuinte. O corpo de água principal, que dá o nome à bacia, recebe contribuição dos seus afluentes, sendo que cada um deles pode apresentar vários contribuintes menores, alimentados direta ou indiretamente por nascentes.
2.1 Características topográficas
2.1.1 Altitude
A altitude é a altura ou cota de um determinado ponto e ela interfere na intensidade de escoamento, pois tem influência marcante na distribuição da vegetação, nos tipos de solos, no clima e consequentemente na rede de drenagem (DUARTE et al., 2007). Quanto maior a altitude, menor a probabilidade de inundação para uma determinada região devido à ação da lei da gravidade que direciona a água para as regiões mais baixas. (MAGALHÃES, L.I.A. et al., 2011)
Influencia, também, as diferenças de temperatura dentro da bacia, além de seus mecanismos de evaporação e da forma com que a precipitação é captada. Outra influência relacionada a altas altitudes é a retenção maior de umidade, com formação de neblinas gerando microclimas. Para melhor distribuição do uso do solo na bacia, é importante que se observem as áreas elevadas e declivosas, para uma melhor adequação da aptidão das terras (SANTOS, 2007).
De acordo com Tonello et al. (2006), a altitude média, também, influencia a quantidade de radiação que ela recebe e, consequentemente, a temperatura e a precipitação. Quanto maior a altitude da bacia, menor a quantidade de energia solar que o ambiente recebe e, portanto, menos energia estará disponível para esse fenômeno. Além do balanço de energia, a temperatura também varia em função da altitude, grandes variações na altitude ocasionam diferenças significativas na temperatura, que, por sua vez, causa variações na evapotranspiração.
A declividade, segundo a Divisão de processamento de Imagens do INPE, é a inclinação do terreno em relação à horizontal, ou seja, a relação entre a diferença de altura entre dois pontos e a distância horizontal entre esses pontos e é dada pelo ângulo de inclinação (zenital) da superfície do terreno em relação à horizontal. Os valores de declividade variam entre 0° a 90° ou podem ser expressos em porcentagem. A declividade é um elemento que contribui para a determinação do tempo de concentração (tc) e influencia diretamente no acúmulo de água no terreno. A declividade dos terrenos de uma bacia controla em boa parte a velocidade com que se dá o escoamento superficial, afetando o tempo que leva a água da chuva para concentrar-se nos leitos fluviais que constituem a rede de drenagem das bacias. (GALVÍNCIO et al., 2007)
Esse elemento que é o declive dos terrenos em uma bacia hidrográfica é relevante no seu planejamento, tanto para com o cumprimento da legislação quanto para garantir a eficiência das intervenções antrópicas no meio, possui ainda importante papel na distribuição da água entre o escoamento superficial e subterrâneo, dentre outros processos.
A ausência de cobertura vegetal, classe de solo e intensidade de chuvas associada à maior declividade, conduzirá à maior velocidade de escoamento, menor quantidade de água armazenada no solo e resultará em enchentes mais pronunciadas, sujeitando a bacia à degradação. Assim, a magnitude dos picos de enchentes ou a menor oportunidade de infiltração e suscetibilidade à erosão dos solos dependem da rapidez com que ocorre o escoamento superficial, que está fortemente relacionado com o relevo (TONELLO, 2006).
2.1.3 Tipos de Solo
A permeabilidade dos solos, conforme Santos (2007), influencia na geração de escoamentos superficiais, mas seu papel passa a ser secundário em caso de chuvas intensas, quando o solo é rapidamente saturado na camada superficial, podendo tornar- se quase impermeável, principalmente em vertentes de elevada declividade e com pouca cobertura vegetal. Neste caso, as águas escoam rapidamente para o sistema de drenagem, sem perdas importantes à infiltração.
A magnitude dos picos de enchentes e a maior ou menor oportunidade de infiltração e susceptibilidade a erosão dos solos dependem da rapidez com que ocorre o escoamento sobre os terrenos de uma bacia de hidrográfica (GALVÍNCIO et al., 2007).
Dentre as diversas características do solo e do terreno que podem influir na retenção, na erosão e no escoamento superficial, são importantes: a profundidade do solo (definindo o volume de solo disponível para o armazenamento e a distância da água subterrânea), a drenagem do solo (definindo a proximidade do lençol freático e a condição de saturação do solo) e a declividade do terreno (condicionando a erosão e o escorrimento superficial). (STRECK et al. 2008)
2.1.4 Ordem da Drenagem
A ordem dos cursos d’água é baseada na classificação apresentada por Strahler (Christofoletti, 2006), em que os canais sem tributários são designados de primeira ordem. Os canais de segunda ordem são os que se originam da confluência de dois canais de primeira ordem, podendo ter afluentes também de primeira ordem. Os canais de terceira ordem originam-se da confluência de dois canais de segunda ordem, podendo receber afluentes de segunda e primeira ordens, e assim sucessivamente (fig 2). Os canais de ordem maior são os que acumulam maior quantidade de água, sendo assim, são os que mais podem causar alagamentos.
Figura 2 - Classificação da rede de drenagem de acordo com Strahler Fonte: CARVALHO; GUIMARÃES; CARVALHO JUNIOR (2010)
2.2 Índices morfométricos
Campanharo (2010) afirma que a morfometria é um estudo matemático das formações e configurações da superfície de uma bacia hidrográfica, enunciado em índices organizados em três grandes grupos: os que indicam características geométricas, os que indicam características da rede de drenagem e os que expressam características do relevo.
Para, Lindner et al. (2007), os índices morfométricos são importantes para a prevenção de eventos hidrometeorológicos, como enchentes e estiagens. Além disso, podem ser usados para apontar áreas de maior suscetibilidade a processos erosivos, se tornando importantes instrumentos para o planejamento e gestão territorial. Como instrumento, os indicadores morfométricos justificam a sua importância na gestão dos espaços urbanos e rurais, e podem contribuir para um melhor aproveitamento dos recursos naturais, bem como na prevenção da degradação desses ambientes.
Desta forma, torna-se necessário a explicação dos índices usados na pesquisa, os quais são: Coeficiente de compacidade, Densidade de Drenagem, Índice de circularidade e Fator de Forma.
O coeficiente de compacidade faz a relação entre o perímetro da bacia e a circunferência de um círculo de área igual ao da bacia (CARDOSO et al., 2006). Esse coeficiente varia conforme a forma da bacia independente do tamanho da mesma. Quanto mais irregular for a bacia, maior será o coeficiente de compacidade. Um coeficiente mínimo igual a uma unidade corresponderia a uma bacia circular e, para uma bacia alongada, seu valor é significativamente superior a 1 podendo ser calculado na seguinte equação (VILLELA; MATTOS 1975).
Kc = 0.28 x P
√A (1)
Onde: Kc= Coeficiente de compacidade; P= Perímetro; A= Área da bacia.
O estudo de densidade de drenagem mostra a menor ou maior velocidade que a água deixa a bacia hidrográfica, sendo assim indica o grau de desenvolvimento do sistema de drenagem, isso mostra a eficiência da drenagem da bacia. Crhistofoletti (1969) correlaciona o comprimento total dos canais ou rios com a área da bacia hidrográfica. Para calcular o
comprimento devem ser medidos tanto os rios perenes como os temporários, definida por Horton (1945). O índice da densidade de drenagem pode ser calculado pela seguinte equação:
Dd = ∑ L
𝐴 (2)
Onde: L= Comprimento total de todos os canais; A= área da bacia.
O índice de circularidade tende para unidade à medida que a bacia aproxima-se a forma circular e diminui a medida que a forma torna-se alongada (CARDOSO et al., 2006), conforme mostra a equação:
Ic = 12,57 x A
𝑃² (3)
Onde: Ic= índice de circularidade; A= área da bacia; P= perímetro.
O fator de forma relaciona a forma da bacia com a de um retângulo, correspondendo a razão entre a largura média e o comprimento axial da bacia (da foz ao ponto mais longe do espigão), podendo ser influenciada por algumas características, principalmente pela geologia. Podem atuar também sobre alguns processos hidrológicos ou sobre o comportamento hidrológico da bacia. Uma bacia com um fator de forma baixo é menos sujeita a enchentes que outra de mesmo tamanho, porém com fator de forma maior. (VILLELA; MATTOS 1975).
F= A
𝐿² (4)
Onde: F= fator de forma; A= área da bacia; L= comprimento do rio principal.
2.3 Geoprocessamento
A geotecnologia, também conhecida como geoprocessamento, é um termo amplo que engloba diversas tecnologias de tratamento e manipulação de dados geográficos, através de programas computacionais. Dentre essas tecnologias destacam-se: o sensoriamento remoto, a automação de tarefas cartográficas, a utilização de Sistemas de Posicionamento Global (GPS) e o Sistema de Informações Geográficas (SIG) (GURGEL, 2003). Seguindo a mesma linha de pensamento Matias (2006) conceitua as Geotecnologias como um conjunto de tecnologias
baseadas em ambiente computacional com finalidade de promover o tratamento da informação espacial, baseada em cartografia digital, sensoriamento remoto, sistemas de informações geográficas e sistemas de posicionamento global por satélite.
O Geoprocessamento, numa definição mais ampla, é a ciência e a tecnologia que trata das representações do espaço geográfico. Desta forma, contempla em suas atividades iniciais a coleta de dados através, do sensoriamento remoto e levantamentos topográficos, por exemplo, para posteriormente construir representações em uma linguagem gráfica e para, finalmente, em suas mais modernas manifestações, promover a intensa análise das informações geográficas produzidas, como no caso das aplicações em SIG (CASTIGLIONE, 2003). Rosa e Brito (1996, p.7) o define geoprocessamento como
[...] conjunto de tecnologias destinada a coleta e tratamento de informações espaciais, assim com o desenvolvimento de novos sistemas e aplicações, com diferentes níveis de sofisticação. Em linhas gerais o termo Geoprocessamento pode ser aplicado a profissionais que trabalham com processamento digital de imagens, cartografia digital e sistemas de informação geográfica. Embora estas atividades sejam diferentes estão intimamente inter-relacionadas, usando na maioria das vezes as mesmas características de hardware, porém softwares diferentes.
Na perspectiva atual de gestão do território, de acordo com Medeiros e Câmara (2001) toda ação de planejamento, ordenamento ou monitoramento do espaço deve incluir a análise dos diferentes componentes do ambiente, incluindo o meio físico-biótico, a ocupação humana, e seu inter-relacionamento. Neste caso, é válido afirmar que essa análise depende essencialmente das geotecnologias, que integram dados alfanuméricos e dados espaciais (MIOLA, 2013).
2.4 Sistemas de Informações Geográficas
Segundo Rosa (2005), Sistema de Informação Geográfica é o conjunto de ferramentas computacionais, composta por equipamentos e programas que, por meio de técnicas, integra dados, pessoas e instituições, de forma a tornar possível a coleta, o armazenamento, o processamento, a análise, a modelagem, a simulação e a disponibilização de informações georreferenciadas, que possibilitam maior facilidade, segurança e agilidade nas atividades
humanas, referentes ao monitoramento, planejamento e tomada de decisão, relativas ao espaço geográfico.
Os Sistemas de Informações Geográficas são uma tecnologia que tem sido desenvolvida para lidar com informações espaciais e tem muitas aplicações ambientais, sociais e econômicas. Eles são idealmente adequados para combinar informações topográficas, de solos, uso da terra e meteorológicas para pequenas áreas dentro da bacia, onde é possível visualizar cenários passados, atuais e simular cenários futuros (GRIGG, 1996 apud MACHADO, 2002). SIG combina informações de localização e de conteúdo temático, o que significa que
SIG combina informações geométricas de fenômenos espaciais ou objetos com informações temáticas onde, a rigor, a característica de localização de fenômenos também representa um atributo. Fenômenos espaciais são arquivados em coordenadas geográficas ou podem estar disponibilizados em projeções. Os dados temáticos descritores são armazenados num banco de dados em forma de tabelas. Por meio dessa combinação, determinados aspectos do mundo real são representados em forma de mapas temáticos. (LANG; BLASCHKE, 2009, p. 48).
Diante dos estudos envolvendo análise de Bacias Hidrográficas, fica evidenciado a importância do geoprocessamento e do SIG, pois esses instrumentos possibilitam a integração de várias ciências, o que facilita o diagnóstico e que aumenta a precisão na decisão final. Desta forma, são técnicas que auxiliam no planejamento para os órgãos públicos, privados e instituições.
3
MATERIAIS E MÉTODOS
3.1 Área de Estudo
A Bacia hidrográfica Arroio das Tropas, localiza-se no município de Santa Maria da região central do estado do Rio Grande do Sul (Fig. 3). O território do município ocupa uma área de 1.788,129 Km², com uma população de 261.031 hab. (IBGE, 2010), sendo que 248.347 hab. ocupam a área urbana do município. A Bacia em estudo possui 48km² de extensão, ocupando 3% de área do município de Santa Maria – RS.
A parcela urbana em que a bacia hidrográfica do Arroio Passo das Tropas abrange é uma área ainda em desenvolvimento, com poucas construções ao se comparar com outros bairros do município. A sua abrangência se restringe ao bairro Diácono João Luiz Pozzobon (100% da área do bairro contida na bacia hidrográfica) e partes de outros bairros inseridos na área da bacia, os quais são: Camobi (5,78%), Cerrito (29,92%), Lorenzi (10,33%), São José (38,55%) e Tomazzetti (46,79%), totalizando 11,46% da área urbana e 16,42% da população urbana da bacia hidrográfica do Arroio Passo das Tropas.
3.2 Materiais e Métodos utilizados
Na tabela 1 e na figura 4 tem-se os materiais utilizados durante o estágio, para a confecção dos mapas
Tabela 1 – Materiais utilizados.
Materiais utilizados Escala/Resolução Fonte
Tipos de Solo 1:50000 IPLAN SM
Curvas de nível 1:50000 Hasenack, H (2010)
Pontos cotados 1:50000 Hasenack, H (2010)
Hidrografia topologicamente orientada 1:50000 Hasenack, H (2010)
SRTM 30m http://earthexplorer.usgs.gov/
Limite da bacia SRTM
Os dados de tipos de solo foram disponibilizados pelo Instituto de Planejamento do município de Santa Maria, no formato shapefile. O limite da bacia foi gerado a partir da ferramenta de delineamento automático de bacias Watershed Delineation do ArcMap®, conforme o método apresentado por Nawajish Noman (2007), com limiar de 10000, a partir da imagem Shuttle Radar Topography Mission (SRTM).
A modelagem digital do terreno (MDT) foi elaborada mediante a manipulação dos dados de hidrografia, curvas de nível, pontos cotados e o limite da bacia hidrográfica, no qual foi utilizado o interpolador topo to raster1, por ser um algoritmo de modelagem hidrologicamente consistente.A partir do MDT, foi possível gerar as informações de declividade, hipsometria e orientação de vertentes da área de estudo.
Para a geração da hipsometria, diante da ausência de uma convenção para a elaboração dos intervalos de classes, foram definidas conforme as características do relevo. A geração da orientação de vertentes2 foi dividida em: Norte (0º- 45º), (315º - 360º), Sul (135º - 225º), Leste (45º - 135º) e Oeste (225º - 315º), a definição das cores foi baseada nas tonalidades, onde se utilizou cores quentes para representar as vertentes mais expostas ao sol, assim o vermelho corresponde a exposição Norte, enquanto o azul corresponde a exposição Sul, pois é considerada uma cor fria, já que ao Sul possui menor insolação. Para estabelecer os intervalos das classes de declividade3 foi utilizado o critério segundo Lepsch (1991), que classifica segundo a capacidade de uso da terra, a forma do relevo e a velocidade do escoamento superficial, como mostra a Tabela 2.
Tabela 2- Classes adotadas para o mapa de declividade
Classes de Declividade (%) Forma do Relevo Escoamento
Superficial
0 a 2 Planos (terraços) Muito lento ou lento
2 a 5 Suave ondulado (colinas) Lento ou médio
5 a 10 Ondulado (morros e morrotes) Médio ou rápido 10 a 15 Muito inclinado (morros e morrotes) Rápido 15 a 45 Fortemente ondulado (morros e serras) Muito rápido 45 a 70 Montanhoso (montanhas e serras) Muito rápido Mais de 70 Escarpado (serras e escarpas) Muito rápido Fonte: Lepsch et al., 1991.
1
Esse algoritmo é encontrado nas ferramentas do ArcToolboox – Spatial Analyst Tools – Interpolation – Topo To Raster
2 Ferramenta para realizar a Orientação de Vertentes: ArcToolboox – Spatial Analyst Tools – Surface - Aspect
3
4 RESULTADOS E DISCUSSÕES
Os resultados primários do estágio referem-se à caracterização morfométrica da Bacia Hidrográfica do Arroio Passo das Tropas, como mostra a tabela 3.
Tabela 3 – Valores dos parâmetros obtidos.
Parâmetros Valores e Unidades
Área 48km²
Perímetro 37km²
Ordem dos cursos d’água (Strahler) 4ª ordem
Comprimento do canal principal 13,13 km
Comprimento total da rede de drenagem 66,68 km
Densidade de drenagem 1,39
Índice de circularidade 0,44
Fator de forma 0,28
Coeficiente de compacidade 1,49
Diante dos valores índices morfométricos obtidos, pode-se observar que a bacia hidrográfica do Arroio Passo das Tropas mostra-se pouco susceptível a enchentes em condições normais de precipitação com exceção de fenômenos de intensidades anormais, pois o coeficiente de compacidade mostra o seu valor afastado da unidade (1,49) e o seu fator de forma apresentar um valor baixo (0,28). O índice de circularidade (0,44) demonstra que a bacia não possui forma circular, tendo tendência em ser de forma alongada. Em bacias de forma alongada existe a possibilidade de chuvas intensas ocorrerem simultaneamente em toda sua extensão, concentrando grande volume de água no leito principal.
O Arroio Passo das Tropas mostra um índice de densidade de drenagem de 1,39 Km, isso demonstra que possui média capacidade de drenagem, a densidade de drenagem mostra o grau de desenvolvimento da bacia.
A tabela 3 apresenta os resultados das classes encontradas da hipsometria, no qual foi gerada de acordo com as características do relevo.
Tabela 3 – Classes de hipsometria
Classes Área (Km²) Porcentagem (%)
47,77 – 66,96 7,56 15,76 66,96 – 86,15 16,68 34,74 86,15 – 105,34 14,77 30,76 105,34 – 124,53 6,98 14,54 124,53 – 143,72 1,26 2,63 143,72 – 220,48 0,76 1,59
Pode-se observar que a classe com maior representatividade é a 66,96 – 86,15, onde possui 34.74% da área, isso demonstra que a Bacia Hidrográfica em estudo, está em baixas altitudes, podendo constatar que a bacia é plana, como mostra a figura 5. Outra classe que possui ênfase em termos de extensão é a 86,15 – 105,34, no qual abrange 30.76% da área da bacia, e que por sua vez, também se encontra em áreas de altitudes baixas.
Figura 5 - Mapa Hipsométrico da BH do Arroio Passo das Tropas, Santa Maria, RS, BR
As classes de declividade que foram estabelecidas conforme o método de Lepsch et al (1991) e são demonstrados na tabela 4.
Tabela 4 – Classes de Declividade
Classes (%) Área (Km²) Porcentagem (%)
<2 20,70 43,12
2 – 5 15,57 32,43
5 – 10 8,40 17,50
10 – 15 2,48 5,17
15 – 45 0,86 1,80
A classe de declividade com maior representação são as áreas menores que 2%, com 43.12% da área total da bacia, isso afirma que a forma de relevo é plana e com escoamento
superficial muito lento ou lento. A área em estudo possui 32.43% de relevo suave ondulado e com escoamento lento ou médio, 17.50% da bacia apresenta a forma do terreno ondulado e escoamento médio ou rápido e apenas 1.8% de terreno fortemente ondulado com escoamento muito rápido (fig 6).
Figura 6 - Mapa de Declividade da BH Arroio Passo das Tropas, Santa Maria, RS, BR
As classes de Orientação de Vertentes foram divididas em: Norte, Leste, Oeste e Sul, já que a finalidade da orientação de vertentes é apontar as áreas que recebem maiores insolações e juntamente com a declividade compõe a exposição da superfície do terreno. As vertentes voltadas para norte estão expostas a uma maior incidência de radiação solar, portanto, são áreas com menor umidade natural. As áreas orientadas para o sul recebem menor incidência de radiação solar e detêm ao longo do dia e do ano uma quantidade maior de umidade no solo. Já as orientações oeste e leste, recebem radiação solar em determinados momentos diferentes ao longo do dia e nos momentos em que não recebem a radiação solar acumulam certa quantidade de umidade no solo. A tabela 5 apresenta os resultados obtidos.
Tabela 5 – Áreas ocupadas pelas direções
Categoria (Direção) Área (km²) Área (%)
Norte 10,02 20,85
Sul 12,64 26,32
Leste 9,30 19,37
Oeste 16,06 33,46
Como demonstrado na tabela 5, a direção com maior predominância é a Oeste, com 33.46% da área total da região de estudo, portanto são áreas que recebem radiação solar em determinados momentos do dia e em outros acumulam umidade no solo . A direção Sul é a segunda maior, com 26.32% são áreas que recebem menores insolações e maior acúmulo de umidade, a direção Norte que são áreas que recebem maiores insolações, apresenta 20.85% e a menor área é a direção Leste com 19.37%. A figura 7 mostra as direções e as áreas especializadas.
Figura 7 - Mapa de Orientação de Vertentes da BH Arroio Passo das Tropas, Santa Maria, RS, BR
5 CONCLUSÃO
O estágio curricular é uma forma de complementar os conhecimentos adquiridos ao longo do curso, por meio de atividades e situações reais da atuação profissional, sendo assim torna-se fundamental, pois coloca em prática o que foi visto em sala de aula, durante os semestres do curso, em que tivemos a oportunidade de adquirir e expandir conhecimentos. Também traz a possibilidade de vivenciar situações ainda desconhecidas, fazendo com que o aluno use os conhecimentos adquiridos para resolver problemas e assim adquirir a experiência necessária para desempenhar a profissão de Técnica em Geoprocessamento.
As análises da bacia do Arroio Passo das Tropas permitiram identificar as características físicas e topológicas da área de estudo, no qual as informações adquiridas através dos dados gerados permitiram representar a realidade estudada. Desta forma, permitiu compreender sua dinâmica e auxiliar em futuros estudos da área estudada. As técnicas de geoprocessamento mostraram-se satisfatórias e eficientes para a geração das informações espaciais e dos mapas temáticos, no qual possibilitou a compreensão do espaço geográfico.
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