Autores

Comerlato, T. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ) ; Silveira, C.T. (UFPR)

Resumo

Mapeamentos geomorfológicos com diferentes métodos de aquisição de informações refletem distintos resultados em sua representação. Este trabalho teve como objetivo a análise comparativa entre dois métodos de aquisição de informações morfológicas do relevo, um automatizado, por meio do emprego do Índice de Posição Topográfica (IPT) e outro convencional, amparado na interpretação visual em imagem de satélite e na variável relevo sombreado, de uma área localizada na região dos Campos Gerais do Estado do Paraná - Brasil, onde se encontra o Parque Estadual do Guartelá (PEG). A interpretação visual das formas de relevo foi realizada na mesma escala correspondente a classificação do IPT. Os resultados obtidos pela comparação dos dois mapeamentos revelaram que em pequenas áreas, o método automatizado pode originar incertezas e limitações atribuídas pela adoção dos mesmos parâmetros morfométricos se comparado ao método de interpretação visual do relevo, que se revelou mais adequado.

Palavras chaves

Mapeamento Geomorfológico; Modelo Digital do Terreno; Morfologia

Introdução

A cartografia geomorfológica é um dos mais importantes veículos de comunicação e análise dos resultados obtidos no estudo da geomorfologia (SILVEIRA, 2011) e é considerada por Tricart (1965) como sendo a base da pesquisa e não a sua concretização gráfica, o que demonstra seu significado para melhor compreensão das relações espaciais, sintetizadas através dos compartimentos, permitindo abordagens de interesse geográfico. É um tipo de mapeamento cuja complexidade é inerente ao próprio objeto de representação, o relevo (CUNHA e SOUZA, 2010). Este, por sua vez, apresenta uma diversidade de formas e de gênese geradas por complexos mecanismos que atuam no presente e que atuaram no passado. Assim, segundo Ross (1990, pg. 17): “...interpretar o relevo não é simplesmente saber identificar padrões de formas ou tipos de vertentes e vales, não é simplesmente saber descrever o comportamento geométrico das formas, mas saber identificá-las e correlacioná-las com os processos atuais e pretéritos, responsáveis por tais modelados...” Representar cartograficamente todas estas informações constitui uma tarefa complexa a ser executada, pois deve levar em consideração a existência de diversos procedimentos técnicos, os quais variam de acordo com as características da área pesquisada, a escala e o objetivo do mapeamento. Desta forma, na operacionalização dos estudos geomorfológicos, Argento (2012, p. 365) assinala que os mapeamentos geomorfológicos ainda não seguem um padrão predefinido, tanto em nível de escalas adotadas, como quanto à adoção de bases taxonômicas a elas aferidas. Isso se deve principalmente a dificuldade de se estabelecer um critério padronizado para a elaboração de mapeamentos geomorfológicos. Além disso, existe a problemática da escolha do método de representação do relevo, que segundo Florenzano (2008) é devido a complexidade e a variedade dos elementos geomorfológicos. Para a autora, o mapa geomorfológico é, ao mesmo tempo, fonte de informação e um instrumento dela, e, portanto, um instrumento de análise e síntese do relevo. Outra problemática que se pode apontar é a limitação na aquisição de informações sobre o relevo, e neste sentido, segundo Silveira et al (2012), os avanços e desenvolvimentos no campo da informática potencializam o emprego de técnicas digitais em trabalho de mapeamento, modelagem de dados espaciais em sistemas de informações geográficas (SIG). Aliadas a essas questões, as aquisições de dados topográficos por sensores orbitais beneficia a obtenção de Modelos Digitais de Elevação (MDE) em escala global. Estes modelos possibilitam a análise topográfica de uma área de interesse, bem como, cálculos automatizados de uma série de variáveis relacionadas. Nesse âmbito a geomorfometria, segundo Pike (2000) é uma subdisciplina da geomorfologia que busca a descrição quantitativa das formas de relevo utilizando-se do conjunto de técnicas e ferramentas oferecidas pelas disciplinas da matemática, engenharia, computação e ciências da Terra. Frente ao exposto, o objetivo deste trabalho é avaliar a representação das formas de relevo geradas a partir da análise digital do relevo, pelo método de Índice de Posição Topográfica (Weiss, 2001), elaborado por Silveira e Silveira (2017) para o Estado do Paraná e compará-lo a um mapeamento morfológico, elaborado a partir de técnicas convencionais de mapeamento, ou seja, pela interpretação visual e manual das formas de relevo. A área definida como objeto do estudo compreende o Parque Estadual do Guartelá, localizado na sub-unidade morfoescultural do Planalto de Jaguariaíva no Segundo Planalto Paranaense (SANTOS et al., 2006). Seu relevo é formado pela intensa dissecação fluvial do Rio Iapó associado às fraturas preenchidas por diques de diabásio e formações ruiniformes devido ao intenso processo de intemperismo químico e físico sobre rochas sedimentares da formação Furnas.

Material e métodos

O modelo de representação das formas de relevo analisado para este trabalho foi desenvolvido por Silveira e Silveira (2017) e foi produzido pelo método do Índice de Posição Topográfica – IPT. Este trabalho teve como objetivo principal, a realização da classificação geomorfométrica automatizada das formas de relevo no estado do Paraná (Brasil), considerando a distribuição de classes derivadas deste método (IPT) dentro dos limites das subunidades morfoesculturais (escala 1: 250.000), anteriormente definidas por Santos et al. (2006). O resultado foi a classificação do relevo do estado em 10 classes, sendo: 1) Fundos de vales com forte incisão da drenagem e canyons; 2) Vales rasos e áreas de drenagem situadas no terço médio das vertentes; 3) cabeceiras de drenagens; 4) áreas situadas nos terços inferiores das vertentes ou vales abertos e em forma de U; 5) áreas planas; 6) áreas situadas nas posições intermediárias das vertentes; 7) áreas situadas nas posições superiores das vertentes, patamares superiores ou mesas; 8) interflúvios secundários ou situados nas porções intermediárias das vertentes; 9) topos rebaixados, interflúvios, cristas intermediárias ou morros em áreas planas; 10) interflúvios elevados ou na forma de cristas elevadas e topos elevados. Este método é derivado de um algoritmo que mensura a diferença entre a elevação de um ponto central e a média da elevação do seu entorno a partir de um raio predeterminado (no caso deste trabalho, os raios foram 10km2 – mais generalizado e 0,1km2 – raio mais detalhado). As diferenças de elevação então foram calculadas a partir de uma janela circular e resultaram nos valores médios das elevações de cada uma destas janelas. Nos resultados sobtidos pelos autores, os valores positivos representam locais que são mais elevados que a média do seu entorno, caracterizando, por exemplo, as cristas. Os valores negativos, por sua vez, representam os locais mais rebaixados em relação à sua vizinhança, caracterizando vales ou depressões. Já os valores próximos a zero representam as superfícies com declive constante, destacando-se as áreas planas (SILVEIRA; SILVEIRA, 2017, p. 102). Para as análises propostas para este trabalho, o método utilizado foi o da interpretação visual das formas de relevo sobre imagem de satélite e Modelo Digital de Elevação (sombreado) da área do PEG e contrastando as informações interpretadas como as respostas do modelo elaborado por Silveira e Silveira (2017). O método de interpretação visual consiste no reconhecimento e delimitação dos elementos texturais e estruturais do relevo em imagem orbital e/ou MDE, os quais se organizam em áreas com características ou padrões semelhantes, onde, "a variação textural é analisada normalmente através de interpretação visual, que é uma sistematização de várias técnicas, as quais convergem para um único objetivo, a compartimentação da imagem” (MOREIRA, 2003). O materiais utilizados foram definidos de acordo com a escala de interpretação das formas de relevo (Modelo Digital de Elevação com resolução espacial de 20 metros, imagem de satélite do Software Google Earth com resolução espacial de 0,50 metros, curvas de nível com equidistância de 20 metros e hidrografia, ambas em formato shapefile) em 1:25.000. Sendo assim, foi elaborado um mapa morfológico pela técnica de interpretação visual e de acordo com as formas de relevo identificadas sobre estes materiais, usando as mesmas nomenclaturas e classes utilizadas pelo IPT e então foi realizada a sobreposição (ambiente SIG) dos dois mapeamentos e as análises quantitativas pela Matriz de Confusão, que permitiu o cálculo do percentual de concordância entre os dois mapeamentos realizados pelo valor da exatidão global. Também foi possível avaliar quanto determinada unidade foi subestimada ou superestimada, pois os erros de omissão descrevem a acurácia que determinada classe de um mapa foi definida, enquanto a taxa de erros de inclusão indica quanto uma classe foi superestimada.

Resultado e discussão

Inicialmente, analisando o produto gerado pelo método do IPT (Silveira e Silveira, 2017) constatou-se que as 10 classes delimitadas para todo o estado do Paraná aparecem no recorte da área do PEG (Figura 1), destas, a de maior expressão em tamanho de área foi a de Vales entalhados, seguidas pelas cristas elevadas ou topos. O mapeamento realizado pela interpretação visual resultou no mesmo número de classes, porém com diferenças significativas em relação ao tamanho das áreas, revelando que o padrão de formas dominantes é o de Vertentes superiores e intermediárias, seguidos pelos Vales entalhados (Figura 1 - B). Figura 1 – A) Representação das Formas de relevo pelo IPT (Silveira e Silveira, 2017). B) Representação das Formas de relevo pela técnica de interpretação visual. As diferenças inerentes aos dois métodos de aquisição são bem acentuadas. Verifica-se, por exemplo, que em relação as Vertentes superiores e intermediárias, o método IPT não segue uma lógica quanto a localização das mesmas, já que em definição dada por Weiss (2001), as vertentes intermediárias e superiores são determinadas por sua posição topográfica no relevo, mas o que se verifica é que em alguns pontos deste mapeamento, as vertentes intermediárias aparecem junto aos topos, ou seja, nas porções superiores das vertentes, não correspondendo a própria lógica da definição. Na classe de Vales em U, esta discrepância também ocorre, sendo que no mapeamento de Silveira e Silveira (2017) estes vales aparecem abundantemente e associados às formas de Vales entalhados, já na interpretação visual, essa classe aparece principalmente nos locais onde o IPT identificou como Vales rasos. Conceitualmente o termo Vales em U é usado para delimitação de vales de origem glacial, porém para este mapeamento, esta classe refere-se aos Fundos de Vales abertos (ROSS, 1992). Esta feição apresenta característica de um vale alongado, profundo, com presença de hidrografia e com fundo aplainado. De acordo com as características geológicas do PEG, esta classe é pouco expressiva já que as rochas pertencentes ao Grupo Paraná da Formação Furnas (arenitos brancos) são muito resistentes ao intemperismo (fator de origem desta feição), não favorecendo o surgimento deste tipo de forma. As feições definidas como Vales rasos, estão localizadas no terço médio das vertentes e apresentam atributos semelhantes a dos vales abertos, porém diferindo na ausência de hidrografia e sendo pouco profundo (>10 metros). No modelo do IPT estas feições aparecem principalmente nas imediações dos vales entalhados, não atendendo as particularidades dadas pela sua própria definição. Na elaboração do mapa morfológico a delimitação desta feição atentou para estas características e o resultado é que poucas áreas foram definidas com esta classe. A classe de vales entalhados, considerados por Weiss (2001) como sendo os fundos de vale com forte incisão da drenagem e cânions são áreas mais dissecadas do PEG, sendo a área de maior representatividade é a talhada pelo Rio Iapó, considerado por IAP (2002) como o Cânion do Iapó ou Guartelá, este de origem fortemente relacionada ao intemperismo físico. Em outros locais, nas baixas e médias vertentes, estes vales estão associados a fraturas estruturas, muitas delas, preenchidas por diabásio. Figura 2 - A) Cânion do Rio Iapó ou Guartelá – Vale encaixado. B) Vale encaixado relacionado a fraturas estruturais preenchidas por diabásios (Diques). Nos dois mapeamentos, esta feição esta bem coincidente no cânion do Rio Iapó, mas em outras porções das vertentes não há muita similaridade. No modelo IPT, muitas destas áreas foram mapeadas como sendo de Vales rasos e Vales em U, o que não condiz com o mapeamento visual. Outra feição que apresentou grande disparidade foi a classe de nascentes ou cabeceiras de drenagem. Na classificação dada pelo IPT esta feição esta espacialmente mal delimitada, já que, não esta corresponde com as cabeceiras de drenagem. O que se verifica é que no mapeamento do IPT, embora estejam associadas a drenagem, elas não respeitam os limites das delimitações dos cursos d’água (Figura 3 A), melhor delimitadas no mapa Morfológico (Figura 3 B). Figura 3 – A) Mapeamento das nascentes ou cabeceiras de drenagem pelo método ITP. B) Mapeamento das nascentes ou cabeceiras de drenagem pela interpretação visual (MDE e Imagem de Satélite). As feições do tipo Cristas locais ou Morros em Vale, definidas por Weiss (2001) como os interflúvios secundários ou situados nas porções intermediárias das vertentes, em ambos os métodos, a localização geográfica foi semelhante, diferindo apenas no tamanho da vertente mapeada e na forma de representação, que no mapeamento visual apresenta-se mais suavizado, já que foi delimitado respeitando as curvas de nível (Figura 1). No parque, estas feições estão dispostas entre os vales (entalhados, rasos e em U) e representam os topos de menor amplitude altimétrica com cristas convexas também associadas a característica geológicas do parque. As formas de Cristas intermediárias ou Morros em áreas planas, consideradas como cristas convexas com topos rebaixados, interflúvios, cristas intermediárias ou morros em áreas planas no método IPT, aparecem associadas as formas de Cristas elevadas, ou seja, aparecem nas imediações das mesmas. Já na interpretação visual estas formas foram mapeadas de acordo com sua amplitude e localização (em áreas mais planas/retilíneas) (Figura 1). As cristas elevadas ou Topos correspondem aos interflúvios elevados ou na forma de cristas convexas elevadas e topos convexos elevados, que foram mapeadas observando o MDE, considerando as maiores altimetrias e suas formas. Sobrepondo estas áreas ao modelo do IPT é possível verificar que elas possuem uma boa correspondência quando a sua localização, mas diferem quanto a representação mais homogênea no mapeamento visual do que no modelo automático, que se apresenta mais fragmentado. A classe de áreas Planas, segundo o modelo o IPT, aparece em 10 pequenas porções do PEG (Figura 1). Já no mapeamento visual esta classe foi delimitada em apenas 3 áreas. Neste caso, devido ao método automatizado levar em conta o valor de cada pixel do MDE, e a interpretação visual apenas a forma e rugosidade do relevo, o maior número de ocorrências no modelo automatizado pode ser considerado melhor. Porém, na entrada do parque, onde fica localizada a sede, que visualmente é uma área plana, o modelo IPT à mapeou como sendo uma Vertente superior. As análises realizadas pela Matriz de Confusão revelaram um nível de exatidão global de 39,33% (preenchidos pela cor verde representam o número de pixels concordantes) que é o cálculo do percentual de concordância entre os dois mapeamentos realizados, já os erros de omissão obtiveram 26,01% e os de inclusão 34,66% (Quadro 1). As classes de Vales em U e Planos foram as que apresentaram maior inconsistência, sendo que a matriz de confusão não conseguiu encontrar nenhuma área concordante entre os mapeamentos. Já a classe de Vales entalhados foi a feição que melhor apresentou correspondências em áreas seguida pela classe de Cristas elevadas ou Topos. Quadro 1 – Matriz de Confusão Mapeamento Visual IPT 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 - Vales entalhados 2744 577 181 391 0 138 70 56 14 18 2 - Vales rasos 151 500 63 161 15 177 7 23 8 0 3 - Nascentes 0 4 26 2 0 11 55 0 11 18 4 - Vales em U 2 229 5 0 1 65 29 0 4 0 5 - Planos 0 0 9 0 0 0 179 0 0 38 6 - Vertentes intermediárias 944 137 3 1149 11 698 205 469 682 78 7 - Vertentes superiores 28 351 186 147 58 1351 1101 175 561 1009 8 - Cristas locais; Morros em Vales 261 7 0 979 3 98 1 960 274 33 9 - Cristas intermediárias; Morros em áreas planas 3 24 0 14 27 297 7 7 435 14 10 - Cristas elevadas; Topos 0 13 70 0 0 95 975 0 99 2324 De maneira geral, os dois métodos de mapeamento conseguiram demonstram bem as formas de relevo presentes no PEG. As diferenças pontuai

Figura 1 – A) Representação das Formas de relevo pelo IPT (Silveira e Silveira, 2017). B) Representação das Formas de relevo pela técnica de interpret


Figura 2 - A) Cânion do Rio Iapó ou Guartelá – Vale encaixado. B) Vale encaixado relacionado a fraturas estruturais preenchidas por diabásios (Diques)


Figura 3 – A) Mapeamento das nascentes ou cabeceiras de drenagem pelo método ITP. B) Mapeamento das nascentes ou cabeceiras de drenagem pela interpret

Considerações Finais

As análises da classificação geomorfométrica em comparação ao método de interpretação visual revelou que a identificação automatizada possui algumas limitações na representação de algumas formas do relevo, atribuídas, principalmente, pela adoção dos mesmos parâmetros indistintamente a todo o estado do Paraná para o calculo do IPT. Os Vales rasos classificados pelo ITP não parecem estar em coerência com a realidade. Em muitos locais, esta feição aparece como sendo um prolongamento de um Vale entalhado, o que não foi observado no mapeamento convencional. Já a classe de Vertentes, tanto superiores como intermediárias, foram as que mais geraram duvidas e inconsistências entre os dois métodos. Neste caso, o IPT não conseguiu delimitar bem estas feições, tornando a interpretação um pouco confusa quando se contrasta com a definição dada pelo próprio criador do método. Considera-se que o método de geração de mapas morfológicos pela técnica de interpretação visual, respeitando o conhecimento prévio do pesquisador, ainda configura-se o método mais confiável, já que há o controle total na representação de cada classe morfológica, porém há o grande problema do tempo gasto na elaboração do mesmo, diferente do método do IPT que é automatizado. Por fim, recomenda-se que a aplicação do método IPT pode obter melhores resultados quando os parâmetros utilizados forem mais adequados às características de cada área, caso do PEG.

Agradecimentos

Os autores agradecem ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) pela disponibilização de recursos, que possibilitou os levantamentos de campo, por meio do Projeto de Mapeamento do Estado do Paraná apoiado em análise digital do relevo, Processo 456244/2014-0.

Referências

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