REDEFINIÇÃO DOS LIMITES DAS SUBUNIDADES MORFOESCULTURAIS DO ESTADO DO PARANÁ

Autores

Bortolini, W. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ) ; da Silveira, C.T. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ) ; Silveira, R.M.P. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ)

Resumo

Em 2006 foi publicado o "Atlas Geomorfológico do Paraná", na escala 1:250.000, utilizando os dados SRTM90, versão 1 de 2003, como base de dados. Com a disponibilização de bases de dados planialtimétricas de cartas topográficas mais detalhadas, nas escalas 1:25.000 e 1:50.000, vislumbrou-se a oportunidade de redefinição dos limites das subunidades morfoesculturais do estado adequada à esta nova base de dados. Em seguida foi realizada a comparação entre os novos limites e a cartografia pretérita de 2006 a partir de uma matriz de confusão, verificando o efeito da escala da base de dados na delimitação das subunidades morfoesculturais. A delimitação foi realizada por análise visual do relevo sombreado, gerado a partir de um Modelo Digital do Terreno (MDT). A concordância entre os mapeamentos foi de 96,6%. O produto gerado trouxe maior detalhamento para os limites das subunidades, e oferece subsídios para avanços na cartografia geomorfológica do estado do Paraná.

Palavras chaves

Mapeamento Geomorfológico; Modelo Digital do Terreno; Matriz de Confusão

Introdução

Segundo Ross (1992, p. 17), a superfície terrestre é composta por formas de relevos de diferentes tamanhos ou táxons. Devido a isso, a cartografia geomorfológica, ciência que caracteriza-se pela representação espacial do relevo, possui representações cartográficas que irão variar em função do que pretende-se mapear e da escala deste mapeamento (AUGUSTIN et al., 2011, p. 50), abrangendo representações de feições mais detalhadas (escalas grandes) ou menos detalhadas (escalas pequenas). Com o desenvolvimento da informática e das geotecnologias, a geomorfometria, que segundo Pike et al. (2009) constitui-se como a ciência da quantificação topográfica, vem se demonstrando a partir de métodos de modelagem digital de relevo como uma eficaz ferramenta no mapeamento geomorfológico, devido a sua riqueza de medidas, mensurações e objetos que podem ser derivados através da análise automática de dados de elevação (HENGL E MACMILLAN, 2009). Visando facilitar a cartografia de formas de relevos numa hierarquia, Ross (1992, p. 19, 20) desenvolveu uma proposta taxonômica contendo seis táxons: 1°) Unidades morfoestruturais; 2°) Unidades morfoesculturais; 3°) Unidades de padrões de formas semelhantes, que são conjuntos de formas menores do relevo, que apresentam rugosidade topográfico ou grau de dissecação semelhantes; 4°) Formas de relevo individualizadas dentro de cada Unidade de Padrão de Formas Semelhantes, podendo ser de agradação ou denudação, além de serem semelhantes entre si tanto na morfologia quanto na morfometria, ou seja, no formato, e bem como na idade; 5°) Vertentes ou setores de vertentes pertencentes a cada uma das formas individualizadas do relevo"; 6°) Formas de relevo menores, geradas ao longo das vertentes por processos geomórficos atuais, e principalmente por indução antrópica. Baseados na proposta taxonômica supracitada, foram desenvolvidos importantes trabalhos de mapeamento geomorfológico no Brasil. Dentre eles, está o mapeamento geomorfológico do estado do Paraná, desenvolvido e publicado no ano de 2006 pela MINEROPAR S.A., em convênio com a Universidade Federal do Paraná (UFPR) (SANTOS et al., 2006). Este utilizou o Modelo Digital de Elevação derivado os dados SRTM (Shuttle Radar Topography Mission) na versão 1 de 2003 com resolução de 3 arcos de grau, reamostrados para 90 metros, para a representação do relevo adequado à escala 1:250.000, contemplando os três primeiros táxons geomorfológicos. Foram identificadas pelo mapeamento geomorfológico do Paraná três unidades morfoestruturais (Cinturão Orogênico do Atlântico, Bacia Sedimentar do Paraná e Bacias Sedimentares Cenozóicas e Depressões Tectônicas); cinco unidades morfoesculturais (Planícies, Serra do Mar, e o Primeiro, Segundo e Terceiro Planalto Paranaense); e 50 subunidades morfoesculturais. Este mapeamento significou um marco fundamental na pesquisa geomorfológica paranaense, devido ao fato de ser o primeiro trabalho de cartografação sistemática para todo o estado, além de ser um dos poucos em todo o Brasil (SANTOS et al., 2006, p. 4). Com a disponibilização das Cartas Base do Departamento de Serviço Geográfico (DSG) do ano de 2002, na escala 1:25.000, e das Cartas Base do Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE) na escala 1:50.000, surge a possibilidade de avançar-se no mapeamento do 4° táxon geomorfológico para o estado do Paraná, além de aperfeiçoar-se os limites dos demais táxons anteriormente mapeados. Esta nova base de dados possibilita um maior detalhamento do relevo se comparado com os dados SRTM, anteriormente utilizados. Neste contexto, este trabalho visou o aperfeiçoamento dos limites das subunidades morfoesculturais (relativas ao 3° táxon) para todo o estado do Paraná, que servirá de apoio para o avanço no mapeamento das feições de 4° táxon. Os novos limites foram comparados aos limites delimitados por Santos et al. (2006), verificando o efeito da utilização da nova base de dados em maior escala.

Material e métodos

O levantamento da base de dados foi o primeiro passo metodológico deste trabalho. Foram adquiridas as Cartas Base do Departamento de Serviço Geográfico (DSG) do ano de 2002, nas escalas 1:25.000 (Litoral e Serra do Mar paranaense) e 1:50.000 (Primeiro, Segundo e Terceiro Planaltos), contendo pontos cotados, curvas de níveis e hidrografia vetorizada. A partir da base de dados foi gerado o Modelo Digital de Terreno (MDT), pelo método Topogrid (HUTCHINSON, 1988) para todo o estado do Paraná, com resolução espacial de 20 metros. Esta etapa, como todas as demais etapas de processamento, foi realizada no software ArcGIS 10.1. Em seguida, a partir do MDT, foram obtidos os atributos topográficos que auxiliaram o processo de delimitação das subunidades morfoesculturais: 1) Dois modelos de relevo sombreado, com azimute em 45° e altitude em 45°, e azimute em 45° e altitude em 315°; 2) Declividade; 3) Hipsometria, que é o próprio MDT. Após o cálculo dos atributos topográficos, realizou-se a etapa de delimitação das subunidades morfoesculturais. Assim, seguindo a mesma metodologia de Santos et al.(2006), considerou-se como elementos básicos para definir as subunidades a "similitude de formas de relevo relacionadas às condicionantes de natureza estrutural e litológica", possuindo elas elementos texturais e estruturais do relevo semelhantes na imagem, os quais se organizam em zonas homólogas. Segundo Moreira (2003, p. 67), o reconhecimento das zonas homólogas pode-se dar através da análise visual da variação na textura do relevo e da drenagem. Neste contexto, o atributo topográfico relevo sombreado revela-se como o que demonstra visualmente estas variações. Entretanto, os demais atributos obtidos, associados ao relevo sombreado, foram de utilidade na análise visual em situações específicas, como a hipsometria e a declividade, sendo ambas utilizadas na identificação das "Rampas de Pré-Serra", e a declividade na identificação da "Planície Litorânea" e das "Planícies Fluviais" (que se inserem na classe abaixo de 3%). Como última etapa, aplicou-se uma matriz de confusão, afim de comparar os limites mapeados neste trabalho e os limites mapeados no mapeamento de 2006. Esta matriz, segundo Centeno (2003 apud Silveira, 2010), calcula a área de concordância e a área de discordância entre os mapas. Na matriz aplicada, foram comparados os limites mapeados no presente trabalho e os limites mapeados por Santos et al. (2006). Esta matriz possibilita, além do cálculo do percentual de concordância (exatidão global), o cálculo do erro de inclusão e o erro de omissão (SILVEIRA et al., 2012, p. 50). A exatidão global é dado pela equação 1: EG = (nc/nt) x 100 (equação 1). Onde: nc = número de pixels corretamente classificados; nt = número de pixels total da matriz; O erro de inclusão indica o quanto uma classe mapeada foi subestimada, sendo dado pela equação 2: Ein (i) = (SC (i) - M (i,)) / SC (i) (equação 2). Onde: Ein(i) = erro de inclusão; SC(i) = soma parcial da coluna i da matriz de erros; M(i,i) = elementos da diagonal da linha i da matriz de erros; O erro de omissão indica o quanto uma classe mapeada foi superestimada, sendo dado pela equação 3: Eom(i) = SL (i) - M(i,i) / SL (i) (equação 3). Onde: Eom(i) = erro de omissão; SL(i) = soma parcial da linha i da matriz de erros; M(i,i) = elementos da diagonal da linha i da matriz de erros.

Resultado e discussão

Obteve-se o número de 51 subunidades morfoesculturais (Figura 1), sendo uma a mais comparando-se com o mapeamento de 2006, devido ao desmembramento da subunidade "Rampas de Pré-Serras e Serras Isoladas" que resultou nas subunidades "Rampas de Pré-Serra" e "Serras Isoladas". Este desmembramento ocorreu pelo entendimento que as "Rampas de Pré-Serra" e as "Serras Isoladas" não tratam-se da mesma subunidade, possuindo características distintas. As "Rampas de Pré-Serra" caracterizam-se como áreas coluviais, que segundo Silva (2010, p. 67), formam rampas suaves sobre os sopés das serras e morros, possuindo altitudes que variam de 20 a 157 metros e declividade média entre 12 e 30% na bacia do Rio Pequeno, localizada em grande parte na unidade morfoescultural da Serra do Mar. Tendo esta caracterização como base, a classe de declividade de 3 - 20% e a classe de altitude de 20 - 150 metros foram utilizadas como auxílio para o processo de delimitação da subunidade "Rampas de Pré-Serra", separando-a das "Serras Isoladas". Das 51 subunidades morfoesculturais mapeadas, duas passaram por mudança de nomenclatura, sendo elas "Morros Isolados Costeiros", que foram denominadas "Serras Isoladas Costeiras", e "Serras Isoladas", que foram denominadas de "Morros Isolados". Estas mudanças ocorreram devido ao entendimento de que os nomes das subunidades não representavam devidamente as suas características. A subunidade "Serra do Mar" se caracteriza por altitudes variando entre 20 e metros 1340 m. s. n. m, classe de declividade predominante entre 12-30%, com formas predominantes de topos alongados, em cristas com vertentes retilíneas, vales em “V” encaixado e direção geral da morfologia variando entre NE-SW, N-S e NW-SE, modelada em litologias da Suíte Álcali-Granitos e do Complexo Gnáissico Migmatítico (MINEROPAR, 2006, p. 50). Entretanto, segundo MINEROPAR (2006, p. 50), as características da subunidade "Morros Isolados Costeiros" se assemelham em muito com as características da subunidade "Serra do Mar", divergindo apenas na altitude máxima (920 m) e na classe de declividade predominante (30 - 47%), sendo entendida como uma porção de serra desconectada da Serra do Mar, por isso denominada "Serras Isoladas". Contudo, em relação à subunidade conhecida por "Serras Isoladas", desmembrada das "Rampas de Pré-Serra" neste trabalho, observa-se características semelhantes com as descritas por Silva (2010, p. 65) como morros, caracterizando-se pelo relevo suavemente ondulado a ondulado, isolados entre si e em relação a Serra do Mar, e possuindo pequenas e médias elevações. A aplicação da matriz de confusão resultou nos valores do percentual de concordância e dos erros de omissão e inclusão entre as subunidades morfoesculturais (Figura 2) mapeadas, além do percentual de concordância (exatidão global). Devido ao número divergente de subunidades entre os mapeamentos, necessitou-se realizar uma classificação, levando a equivalência entre todas as subunidades para aplicar a matriz de confusão, no qual cada polígono dos mapeamentos possua um polígono correspondente no outro mapeamento. Para isso, as subunidades "Rampas de Pré-Serra" e "Morros Isolados" do mapeamento de 2015 foram agrupadas em uma só, correspondendo a subunidade "Rampas de Pré-Serra e Serras Isoladas", do mapeamento de 2006. A exatidão global da matriz de confusão atingiu alto índice de concordância (96,6%), significando que esta nova delimitação trouxe maior detalhamento dos limites das subunidades morfoesculturais. As áreas concordantes e as áreas discordantes podem ser observadas na Figura 3. Das 50 subunidades comparadas, além dos corpos d'água, 47 obtiveram um percentual de concordância acima de 80%. A subunidade que obteve a maior concordância foi "Planalto de Umuarama", localizada no Terceiro Planalto, com 98,49%, com o novo mapeamento trazendo maior detalhamento de seus limites, como mostra a Figura 4A. Dentre as subunidades que apresentaram concordância abaixo das demais, destacam-se as "Planícies Fluviais", com concordância de 62,5%, sendo que deve-se tal porcentagem principalmente aos 8% da área comparada entre os dois mapeamentos que foi omitida dos corpos d'água e aos 10% que foi incluída aos corpos d'água na delimitação de 2006 (Figura 4B). Outros casos relevantes foram: subunidade "Blocos Soerguidos da Serra do Mar", onde 12% da área comparada entre os dois mapeamentos foi anteriormente incluída na subunidade "Serra do Mar Paranaense", como mostrado na Figura 4D; e a "Planície Litorânea e Planícies Fluvio-Marinhas", em que 9% do seu total delimitado entre os dois mapeamentos foi erroneamente incluída para si anteriormente, mas que pertencem às "Rampas de Pré- Serra/Morros Isolados", como mostrado na Figura 4E. A menor concordância observada foi na classe "Corpos d'água" (45,66%), que também possui o maior erro de inclusão (26,2%) e o segundo maior erro de omissão (28,14%). Esses valores relacionados aos corpos d'água se devem ao fato do uso de diferentes bases de dados nos mapeamentos, sendo utilizando em 2006 as cartas topográficas 1:250.000 do Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE), e no atual mapeamento os dados de massa d´água 1:100.000 do Instituto Águas do Paraná. Dentre as subunidades, a que apresentou a menor concordância foram as "Rampas de Pré-Serra/Morros Isolados" (47,06%). Esta classe obteve um erro de omissão relativamente alto se comparada as demais subunidades (37,99%). Este erro está associado principalmente ao fato de que apenas 11,44% da área que foi mapeada neste trabalho como pertencente à subunidade "Rampas de Pré-Serra" foram mapeadas em 2006 como pertencente à subunidade a qual foi desmembrada. As demais áreas foram mapeadas anteriormente como pertencente à "Planície Litorânea e Planícies Fluvio- Marinhas" (48,1%), a "Serra do Mar Paranaense" (35,53%), aos "Morros Isolados Costeiros" (4,45%) e como "Corpos d'água" (0,48%). Comparando-se a área que foi mapeada em 2006 como "Rampas de Pré-Serras e Serras Isoladas" com este mapeamento, observa-se que apenas 4,08% da área foi agora mapeada como "Rampas de Pré-Serra", e 73,71% foi mapeada como "Morros Isolados". Deste modo, conclui-se que no mapeamento anterior as chamadas "Rampas de Pré-Serra" foram mapeadas apenas em poucas áreas, e que a subunidade a qual foi desmembrada na realidade representava em sua grande maioria apenas as chamadas "Serras Isoladas" (agora classificadas como "Morros Isolados"). Se discriminados por unidades morfoesculturais, obtém-se as seguintes exatidões globais: 79,49% para as "Planícies"; 85,05% para a "Serra do Mar"; 97,1% para o "Primeiro Planalto Paranaense"; 97,13% para o "Segundo Planalto Paranaense"; e 98,27% para o "Terceiro Planalto Paranaense". As duas primeiras apresentaram um valor mais baixo que as demais, evidenciando que o novo mapeamento trouxe algumas mudanças significativas nos limites das subunidades. No caso das "Planícies", a exatidão global foi menor devido a utilização de novos dados de corpos hídricos (que como citados anteriormente, são bastante conflitantes com os utilizados no mapeamento de 2006) e a dificuldade encontrada no mapeamento anterior em delimitá-las apenas por interpretação visual em um MDT com dados de origem do SRTM90, sem auxílio da declividade. Já no caso da "Serra do Mar", o erro de mapeamento ocorreu devido à questão referente às "Rampas de Pré-Serra", comentada acima. Nos planaltos, a nova delimitação teve alta concordância com a antiga, não proporcionando mudanças significativas, apenas trazendo um maior detalhamento nos limites das subunidades.

Subunidades morfoesculturais mapeadas neste trabalho.


Percentual de concordância e dos erros de omissão e inclusão das subunidades morfoesculturais redelimitadas.


Áreas concordantes e áreas discordantes entre os limites mapeados em 2006 e 2015.


A: Terceiro Planalto; B: Planície Fluvial; C: Limite entre o 1o e 2o Planaltos; D: Serra do Mar; E: Planície Litorânea e "Serra do Mar.

Considerações Finais

Na comparação entre os limites das subunidades morfoesculturais do mapeamento geomorfológico do estado do Paraná publicado em 2006 e os limites das subunidades morfoesculturais mapeados neste trabalho, produzidos a partir de uma base de dados com escala mais detalhada, obteve-se uma concordância de aproximadamente 96%, proporcionando um maior detalhamento nos limites. Entretanto, apesar deste resultado, a utilização de uma escala de dados mais detalhada trouxe algumas mudanças e discussões significativas sobre os limites das subunidades morfoesculturais, mais precisamente as subunidades pertencentes à unidade morfoescultural "Serra do Mar". O desmembramento da subunidade "Rampas de Pré-Serra e Serras Isoladas" em "Rampas de Pré-Serra" e "Morros Isolados" e a mudança da nomenclatura de duas subunidades foram as mudanças mais significativas. Este novo mapeamento tem como objetivo ir além de redelimitar de forma mais precisa as subunidades morfoesculturais, o que foi alcançado através do uso de uma base de dados em uma escala mais detalhada. O produto gerado a partir deste trabalho servirá de subsídio para a continuação do mapeamento geomorfológico do estado do Paraná na escala 1:100.000, que irá avançar no mapeamento de feições geomorfológicas mais detalhadas, pertencentes ao 4o táxon geomorfológico de Ross.

Agradecimentos

À Fundação Araucária pela bolsa de Iniciação Científica (PIBIC), ao Laboratório de Pesquisas Aplicadas em Geomorfologia e Geotecnologias (LAGEO) da UFPR e toda a sua equipe.

Referências

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