EFICÁCIA DE REDE DE DRENAGEM OBTIDA AUTOMATICAMENTE A PARTIR DE DADOS TOPODATA E SRTM PARA A BACIA DO RIO CASCAVEL, GUARAPUAVA-PR

Autores

Geffer, E. (UNICENTRO) ; Mathias, R.M. (UNICENTRO) ; Castro, R.A. (UNICENTRO) ; Wouk, T. (UNICENTRO) ; Vestena, L.R. (UNICENTRO)

Resumo

O presente estudo avalia aspectos geomorfológicos e a eficácia do uso do Topodata na fotointerpretação dos canais de drenagem da bacia hidrográfica do rio Cascavel, localizada na cidade de Guarapuava-PR. Os procedimentos metodológicos utilizados foram levantamento bibliográfico e cartográfico, reconhecimento das áreas geomorfologicamente suscetíveis a inundações. Foi feita a aplicação do TOPODATA, e uso de dados do SRTM, para extração automática da drenagem da bacia. Os dados foram organizados em um SIG (sistema de informação Geográfica) utilizando-se de do software ArcGis versão 10.2. Dentre os resultados destaca-se que a rede de drenagem extraída dos dados TOPODATA, não obteve resultados satisfatórios devido ao número gerado de seguimentos descontínuos porém no que diz respeito a extração pelo método automático da drenagem a partir de dados SRTM foram satisfatórios.

Palavras chaves

TOPODATA; Canais de drenagem; Geoprocessamento

Introdução

A busca por agilidade na forma de tratar determinadas informações geográficas propiciou a criação de diversos softwares com grande capacidade de reter grandes quantidades de informações e de trabalhá-las de forma organizada e conjunta. Dessa forma, os SIGs (Sistemas de Informações Geográficas) constituem-se de uma importante ferramenta, nas mais diversas análises. A partir destas ferramentas, Fits (1999), afirma que nos dias atuais não se pode mais conceber estudos de natureza agrícola, geológico, hidrológico, geomorfológico, ecológico, de planejamento urbano e regional desvinculadas dessas novas técnicas. A fotointerpretação, entendia como a técnica de examinar as imagens dos objetos na fotografia e a partir destas deduzir a sua significação passam a ter importante papel nos estudos da paisagem, como a identificação de aspectos hidrogeomorfológicos. Neste contexto, o presente trabalho utiliza-se de imagens do sistema TOPODATA e SRTM para Identificar aspectos geomorfológicos e avaliar a eficácia da geração automática da rede de drenagem da bacia do rio Cascavel, Guarapuava- PR.

Material e métodos

Área de Estudo Nesta pesquisa adotou-se como recorte espacial a bacia hidrográfica do rio Cascavel – BHRC. Esta Bacia Hidrográfica está entre os paralelos: 25° 18’ 03’’ S e 25° 26’ 19’’ S de latitude e meridianos 51° 24’ 49’’ W e 51° 32’ 07” W de longitude oeste de Greenwich . Possuindo uma área de aproximadamente 81,03 km². Seu canal principal é o rio Cascavel o qual é tributário da bacia do rio Jordão, este por sua vez deságua no rio Iguaçu, afluente do rio Paraná. Na BHRC situa-se 81,82% da área urbana do município de Guarapuava. O rio Cascavel atravessa a cidade de Guarapuava no sentido nordeste- sudoeste, sendo que seus principais afluentes, os arroio Carro Quebrado, Barro Preto e do Engenho cortam a cidade em sentido leste-oeste, demonstrando assim um padrão de drenagem, controlado pela estrutura do substrato rochoso local (BINDA e BERTOTTI, 2008). A declividade média na BHC é de 6,4%, possuindo portanto um relevo pouco dissecado. Em relação a sua drenagem essa possui um padrão dendrítico com alto grau de ramificação, condicionado pelo substrato rochoso. Procedimentos metodológicos Os dados utilizados foram o modelo digital de elevação – MDE produzido pela missão SRTM com resolução espacial de 90 m e dados TOPODATA MDE-SRTM interpolados para resolução de 30 m, cenas LANDAT 7 ETM+ (órbita: 227). Os dados vetoriais foram obtidos em formato shapefile da bacia hidrográfica do Cascavel e suas sub-bacias cedidas pelo centro de Estudos e Planejamento Urbano da Prefeitura Municipal de Guarapuava. A fotointerpretação é a técnica de examinar as imagens dos objetos na fotografia e deduzir sua significação. A fotointerpretação é bastante importante à elaboração de mapas temáticos, razão de sua utilização para identificação automática dos canais de drenagem. Os avanços nos sensoriamento remoto possibilitou a aquisição de dados mais precisos e sua disponibilização gratuitamente a comunidade científica, como exemplo das imagens de radar da missão topográfica (SRTM). Assim como a representação dos dados geomorfométricos ou representações das imagens do projeto TOPODATA, que permitem a elaboração de MDEs (modelo digital de elevação) a partir do cruzamento de imagens de satélites da Shuttle Radar Topography Mission (SRTM) que possui acurácia vertical nominal de 16 metros (USGS, 2003), também contribuíram no aprimoramento da restituição hidrográfica e no delineamento do divisor de águas das bacias, conforme orientação de Valeriano (2008, p. 92). Devido ao fato das cartas topográficas existentes da região de estudo apresentarem escala 1:50.000, com poucos detalhes sobre os canais fluviais de primeira ordem, optamos pela preparação de um MDE a partir dos dados topográficos matriciais rasterizados do projeto TOPODATA, pois estes apresentam resolução espacial de 30 metros e exagero vertical (z) interpolados a partir de informações de altimetria do relevo baseados em cartas topográficas digitais e valores do SRTM (VALERIANO, 2005, p. 3.596) e, portanto, apresentam maior detalhamento comparado a base cartográfica oficial da região, e assim, permitindo uma melhor interpretação dos dados e uma confiabilidade nos resultados obtidos. Os dados foram organizados em um SIG (Sistema de Informação Geográfica) utilizando-se do software ArcGis versão 10.2, no sistema de projeção cartográfica UTM, datum horizontal WGS 1984, Zona 22 sul. A rede de drenagem foi extraída automaticamente a partir de MDEs SRTM e TOPODATA, para validação do mesmo, utilizou-se de fotointerpretação visual, a partir da sobreposição da rede de drenagem gerada e imagens do LANDSAT e do Bing da Microsoft. Assim como de atividades em campo, para verificação da drenagem gerada. A bacia Hidrográfica do Rio Cascavel foi selecionada devido ao fato que está é a área onde está localizada a maior parte da cidade de Guarapuava/PR, Brasil. Sendo periodicamente atingida por desastres naturais associados a dinâmica hidrológica.

Resultado e discussão

A Bacia hidrográfica do rio Cascavel – BHRC, é a maior Bacia Hidrográfica Urbana do município de Guarapuava, como está demostrado na figura (1), sendo que dentre das suas sub-bacias destaca-se Sub-Bacia Hidrográfica do Barro Preto – SBHBP, Sub-Bacia Hidrográfica do Carro Quebrado – SBHCQ, Sub-Bacia Hidrográfica do Engenho – SBHE, e a Sub-Bacia Hidrográfica do Monjolo – SBHM, esta última com usos do solo predominante rural. Figura 1: Localização da área de Estudo (Elaboração Autores) Notou-se que a rede de drenagem extraída dos dados TOPODATA (Figura 2) , não representaram satisfatórios os cursos de água, devido a geração de um considerado número de seguimentos descontínuos, não coincidindo com o MDT e a rede observada nas imagens LANDSAT e Bing Maps da Microsoft (Figura 2). Enquanto, que a rede de drenagem extraída a partir de dados do SRTM (Figura 3) apresentou vetores coincidindo com o MDT e com a rede de drenagem presente nas imagens LANDSAT e Bing Maps da Microsoft em mais de 90% dos vetores. A sobreposição dos planos de informações facilitou na interpretação dos dados obtidos. Figura 2:Rede de drenagem gerada automaticamente a partir do MDT TOPODATA (30 m) (Elaboração: Autores). Figura 3: Rede de drenagem gerada automaticamente a partir do MDT SRTM (90 m) (Elaboração: Autores). Ao analisar o padrão de drenagem com base no arranjo espacial dos elementos texturais, percebe-se que este apresenta-se padrão de drenagem do tipo dentrítico e subdendrítico, com densidade média, sinuosidade baixa com alguns pontos mista, e angularidade baixa. Em relação aos tipos de solos existentes Na BHRC os vários processos naturais de meteorização do substrato rochoso condicionaram os seguintes tipos de solo predominantes: Neossolos; Organossolos e Latossolos Brunos (OLIVEIRA, 2010). Os Neossolos são solos que se caracterizam por serem solos pouco desenvolvido, suas espessuras variam de 0,2 a 1,0 metro, são porosos e permeáveis, com a rocha mãe subjacente, estando presente nas porções mais abruptas do relevo, com declividades que podem superar 20% (MINEROPAR, 1992). Em relação aos Organossolos estes predominam junto às áreas de várzeas dos fundos de vales da bacia associados às planícies de inundação do Rio Cascavel, onde ocorre a presença de sedimentos aluvionares. A formação desses sedimentos está relacionada com a deposição de restos vegetais em grau variáveis de decomposição, acumulados em ambientes aquosos que se caracterizam por apresentar alta plasticidade, cheiro peculiar e cor escura (Figura 4). Figura 6: Classificação dos solos na BHRC Esse tipo de solo é denominado de turfa, e dependendo dos condicionantes que nele atuaram, podem apresentar variações para turfas argilosas, argilas orgânicas e argilas turfosas. Os solos orgânicos são bastante ácidos devido seu desenvolvimento em condições de permanente encharcamento, com o nível de base na superfície ou próximo a ela durante a maior parte do ano. A vegetação que predomina nos solos orgânicos são campos de várzeas, com a presença das gramíneas, ciperáceas e arbustos de pequeno porte. São solos que assentam diretamente sobre o substrato rochoso apresentando espessuras que varia de 0,5 a 3,0 metros de profundidade, podendo em alguns locais apresentar espessuras superiores a estas (MINEROPAR, 1992). A bacia hidrográfica estudada possui parte de seus territórios caraterizados por áreas hidrogeomorfológicamente suscetíveis a inundações, que sofre interferência direta de áreas a montante impermeabilizadas, associadas a fortes chuvas, principalmente, no período sazonal de Verão e Primavera, que ocasionam concentração do fluxo superficial. Algumas alternativas que visem a prevenção e mitigação de desastres naturais associados a corpos hídricos na bacia estudada, podem utilizar-se de dados do sistema TOPODATA e SRTM. Porém, para a área da BHRC verificou-se que a utilização de dados do SRTM para a extração da rede de drenagem automaticamente apresentou melhores resultados.

Figura 1: Localização da área de Estudo (Elaboração Autores)


Figura 3: Rede de drenagem gerada a partir do uso do TOPODATA.


Figura 2,(B): Rede de drenagem gera automaticamente a partir do modelo digital de elevação: (A)TOPODATA (30 m) e; (B) SRTM (90 m) Elaboração: Autores


Figura 4: Classificação dos solos na BHRC

Considerações Finais

Em relação da rede de drenagem extraída dos dados TOPODATA, está não obteve resultados satisfatórios devido ao número gerado de seguimentos descontínuos, uma vez que boa parte dos seguimentos não coincidem com o traçado da drenagem observado na conformação do relevo. Por outro lado quando realizado a extração da rede de drenagem pelo método automático a partir de dados SRTM foi satisfatório, tendo cerca de 90% dos vetores gerados coincidindo com as drenagens observadas, nas imagens do Bing Maps da Microsoft, e nas imagens do LANDSAT. Outra constatação é que a bacia hidrográfica estudada possuem parte de seus territórios caraterizados por áreas hidrogeomorfológicamente suscetíveis a inundações, que sofre interferência direta de áreas a montante impermeabilizadas. Desta forma a extração pelo método automático da drenagem a partir de dados SRTM, podem servir como ferramenta no processo de planejamento de reconstituição ambiental das áreas marginais aos cursos fluviais com ocupações irregulares, por meio da instalação de parques, recomposição da mata ciliar e remoção da população residente nas áreas de risco.

Agradecimentos

Ao professor Marcos Pelegrina por auxiliar na produção do trabalho em todas as etapas.

Referências

BINDA, A. L.; BERTOTTI, L. G. Mapeamento de características físicas do relevo da cidade de Guarapuava-PR utilizando técnicas de geoprocessamento. RA´E GA, Curitiba, n. 16, p. 167-182, 2008.

DIAS-OLIVEIRA, E. Impactos da Urbanização na Geometria Hidráulica de Canais Fluviais da Bacia Hidrográfica do Rio Cascavel, Guarapuava/PR. 158 f. Dissertação (Mestrado em Geografia) - Programa de Pós-Graduação, Universidade Estadual do Centro Oeste, Guarapuava, 2011.

FITZ, Paulo Roberto. Geoprocessamento no ensino médio. Mérida: Anais da VII CONFIBSIG – Conferência Iberoamericana sobre Sistemas de Información Geográfica, 1999.
MINERAIS DO PARANÁ. Geologia de planejamento: Caracterização do Meio Físico da Área Urbana de Guarapuava. Curitiba: MINEROPAR, 1992.

USGS – United States Geological Survey. Shuttle Radar Topography Mission – Mission Summary, 2003. Disponível em: . Último acesso em 29 de março de 2006.
VALERIANO, M. M. Dados topográficos. In: FLORENZANO, T. G. (Org.). Geomorfologia: conceitos e tecnologias atuais. São Paulo, SP: Oficina de Textos, 2008. p. 72-104.

VALERIANO, M. M. Modelo digital de variáveis morfométricas com dados SRTM para o território nacional: o projeto TOPODATA. In: XII Simpósio Brasileiro de Sensoriamento Remoto. Anais... Goiânia, GO: abril 2005. p. 3595-3602.