² Graduando do curso de Geografia da Universidade Estadual de Santa Catarina UDESC

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1 1 O USO DE MODELOS DIGITAIS DE TERRENO COMO SUBSÍDIO NA CARTOGRAFIA GEOMORFOLÓGICA DE DETALHE: O CASO DE ESTUDO DA LAGOINHA DO LESTE, FLORIANÓPOLIS - SC. Jairo Valdati¹ Felipe Guntin Rodriguez² Francisco Henrique de Oliveira¹ Paola Coratza³ Resumo O trabalho apresenta a aplicação de técnicas de geoprocessamento e sensoriamento remoto como base para a elaboração de cartografia geomorfológica em escala de detalhe em áreas de bacias hidrográficas. A área selecionada para este estudo é a bacia hidrográfica da Lagoinha do Leste. Esta se encontra inserida na unidade de conservação Parque Municipal da Lagoinha do Leste, localizado na porção sul da Ilha de Santa Catarina, no município de Florianópolis, Santa Catarina, sul do Brasil. Para este estudo foi utilizado um Modelo Digital de Terreno (MDT) disponibilizado pela Secretaria de Desenvolvimento Sustentável do Estado de Santa Catarina, SDS-SC, com o objetivo de avaliar o potencial desse tipo de dado, somado as técnicas de geoprocessamento, para a identificação de aspectos geomorfológicos em trabalhos aplicados ao meio físico, a partir da realização de uma cartografia geomorfológica de detalhe. Os produtos cartográficos gerados foram: imagem de relevo sombreada (hillshade), curvas de nível, mapas hipsométricos e perfis topográficos. Os resultados mostram que os modelos digitais de terreno, e os produtos obtidos destes, são ferramentas eficazes para a identificação de feições do meio físico, e como consequência, muito úteis para a elaboração de cartografia geomorfológica. 1 Professor do departamento de Geografia da Universidade Estadual de Santa Catarina UDESC javaldati@hotmail.com.br ² Graduando do curso de Geografia da Universidade Estadual de Santa Catarina UDESC fguntin@hotmail.com.br ³ Professora do Departamento de Ciências da Terra da Universidade de Módena UNIMORE Itália - paola.coratza@unimore.it

2 Palavras chave: Modelos digitais de Terreno, produtos cartográficos, Cartografia Geomorfológica. 1. Introdução Por permitir representar a gênese das formas do relevo e suas relações com a estrutura e os processos, bem como com a própria dinâmica dos processos, a cartografia geomorfológica constitui uma importante ferramenta para a compreensão das estruturas espaciais. Atualmente, a cartografia geomorfológica vem sendo muito beneficiada com os avanços tecnológicos. Técnicas envolvendo sensoriamento remoto e geoprocessamento, assim como também a utilização de sistemas de informações geográficas (SIG s), vem fornecendo recursos que aliados às metodologias já existentes, auxiliam na geração de mapas temáticos e dentre estes os geomorfológicos. De acordo com Florenzano (2008), nota-se cada vez mais o uso do Geoprocessamento, bem como do SIG, nos mapeamentos geomorfológicos, uma vez que estas técnicas e ferramentas permitem a aquisição e cruzamento de diversos dados em ambiente digital, de maneira rápida e eficaz. O uso de Modelos Digitais de Terreno (MDT) permite realizar simulações de funcionamento de um sistema dinâmico real, uma vez que é possível extrair inúmeras informações manipulando os dados do MDT, ou complementando-os com outras descrições de fenômenos físicos, permitindo assim se chegar a um meio de pesquisa de grande potencial (FELICISIMO, 1994). Com o intuito de aplicar as técnicas de representação dos processos geomorficos, pesquisadores do Departamento de Geografia da Universidade do Estado de Santa Catarina (UDESC), estão desenvolvendo o projeto de pesquisa intitulado Aplicação da cartografia geomorfológica à valorização de recursos geomorfológicos em unidades de conservação. A unidade espacial escolhida para a realização deste estudo é o Parque Municipal da Lagoinha do Leste.

3 Este trabalho faz parte do projeto citado acima. Neste momento, apresenta-se os instrumentos e técnicas relacionadas às bases digitais que estão auxiliando na realização da cartografia geomorfológica de detalhe. De acordo com o exposto acima e com o objetivo de verificar a aplicação de técnicas envolvendo modelos digitas de terreno para fins de estudos ambientais, foram realizadas análises a partir dos dados do MDT fornecido pela Secretaria de Desenvolvimento Sustentável do Estado de Santa Catarina (SDS-SC) em uma área previamente escolhida. Esta área é a Bacia da Lagoinha do Leste, a qual apresenta grande diversidade de formas de relevo e de formações vegetais. Estas análises permitiram, através de manipulações, obter informações da dinâmica do ambiente da área de estudo, com vista a geração de produtos cartográficos de base, tais como, curvas de nível, mapas hipsométricos e perfis topográficos. Articulando os dados do MDT com a interpretação de fotografias aéreas, aliadas com informações obtidas no campo através da visualização e aferição do ambiente físico, foi possível obter produtos básicos, auxiliares para a realização de cartas geomorfológicas. 2. Área de estudo A área escolhida para este estudo foi à bacia hidrográfica da Lagoinha do Leste. Esta se encontra inserida dentro do Parque Municipal da Lagoinha do Leste, localizado na porção sudeste da Ilha de Santa Catarina, no município de Florianópolis (figura 1). O Parque Municipal da Lagoinha do Leste comporta a única praia da Ilha de Santa Catarina desprovida de residências ou outro tipo de construção. Com uma área total de aproximadamente 790 hectares, o parque leva o nome da praia, Lagoinha do Leste, que é juntamente com a lagoa ali existente seu principal atrativo turístico. Em sua área é possível encontrar diversos elementos de ambientes naturais preservados (figura 2), tais como praia, dunas, costões rochosos, nascentes d água, planície com vegetação de restinga herbácea e arbórea e floresta ombrófila nas encostas cristalinas a sua volta, dentre outros.

4 Figura 1 Mapa de localização da área de estudo. Elaboração: Felipe Guntin Rodriguez.

5 Figura 2. Fotografias tiradas durante trabalho de campo. As imagens evidenciam a diversidade das formações vegetais e de processos geomórficos envolvidos na dinâmica da área de estudo, tais como marinhos, eólicos, fluviais. Autor da foto superior: Fabio Mia, data: 17/12/2014; autor das fotos inferiores: Felipe Guntin Rodriguez, data: 21/03/15. O relevo da área de estudo apresenta altitudes que partem do nível do mar e atingem até 315 metros e caracteriza-se por apresentar formas e depósitos resultantes de processos com distintas origens. Elevações cristalinas rodeiam terrenos de planície costeira. As elevações apresentam encostas longas e declivosas e seus topos são angulosos. Segundo Horn Filho (2013), a planície costeira da área de estudo é composta por três tipos de depósitos: depósito eólico, depósito marinho praial e depósito flúvio-lacustre em forma de leque aluvial.

6 A riqueza da diversidade dos processos naturais que esculpem e depositam materiais nesta área, somadas a composição florística que se desenvolve sobre estas formas, imprime na paisagem uma variável cênica de grande atração turística. 3. Materiais e Métodos Para a geração de produtos cartográficos básicos e análise geomorfológica da área de estudo foram utilizados dados provenientes de um levantamento aerofotogramétrico feito no ano de 2010, pela Secretaria do Estado do Desenvolvimento Sustentável do Estado de Santa Catarina SDS. Este levantamento aerofotogramétrico foi realizado para uma escala de detalhe aproximada de 1: Os dados disponibilizados por esta Secretaria de Estado obtidos através deste levantamento consistem em: ortofoto digital georreferenciada da Ilha de Santa Catarina, com resolução espacial de 0,39m e Modelo Digital de Terreno (MDT) com precisão altimétrica de aproximadamente 1m. O software empregado para a manipulação, análise e representação dos dados geográficos foi o ArcGis. Na interpretação visual da ortofoto foi possível identificar e vetorizar informações da morfologia, ao se comparar e diferenciar parâmetros da imagem como cor, textura, tonalidade, iluminação, entre outros. As curvas de nível foram extraídas do MDT em equidistâncias de 1,5 e 10 metros. A geração das curvas de nível foi feita no software ArcGis 10.1, utilizando a ferramenta contour, presente na extensão 3D Analyst do ArcGis. Os mapas hipsométricos foram confeccionados estabelecendo diferentes conjuntos de classes altimétricas e distinguindo-as por cores no modelo digital. Os critérios adotados para os intervalos de classes não foram os mesmos para os dois mapas gerados. O primeiro mapa foi gerado com intervalos de classes regulares, numa equidistância de 33 metros. Já para o segundo mapa foi gerado com intervalos de classes de um metro para a área da planície e de 50 a 100 metros para a área de encosta. Para a análise de detalhes do terreno e a identificação de características, tais como lineamentos litológicos, hidrografia, canais de fluxo de drenagem, e outros, foi gerada uma imagem de relevo sombreado hillshade.

7 A imagem gerada através da simulação de iluminação permitiu uma perspectiva tridimensional da superfície de terreno. Para a geração foram utilizados os valores padrões da ferramenta no ArcGis (figura 3) Figura 3 Valores padrões para a direção e posição do sol. Fonte: works/009z000000z / No parâmetro Azimute, referente á direção angular do sol, medido de 0 a 360 graus, o valor utilizado foi 315. Já no parâmetro altitude, que faz referência ao ângulo de sol em relação á linha do Horizonte foi utilizado o valor 45. A perspectiva tridimensional desta imagem favoreceu o registro do padrão, e dos canais de fluxo da rede de drenagem da área, bem como permitiu delimitar, comparar e diferenciar formas e depósitos. As seções de perfil foram definidas de forma que seus gráficos descrevessem a altimetria de distintos segmentos da bacia. Para a geração dos perfis topográficos se usou a ferramenta profile graph, também presente na extensão 3D analyst do Arcgis. Os perfis foram editados no software de edição gráfica Sketchbook Express onde foi possível atribuir cores. Optou-se por usar as mesmas cores designadas nos mapas hipsométricos para facilitar a interpretação das diversas classes altimétricas presentes nos gráficos. Ainda, foi possível identificar e descrever nas irregularidades do gráfico, as distintas formas e características do relevo. Por último, trabalhos de campo foram realizados, visando identificar formas e processos não legíveis nas fotografias aéreas e nos modelos e com o intuito de validar as características já identificadas. Um exemplo dos trabalhos de campo pode ser visualizado nas imagens a seguir (Figura 4).

8 Figura 4 - Fotografias tiradas durante trabalho de campo. Na imagem superior notase em primeiro plano, parte do depósito flúvio-lacustre; em segundo plano, os depósitos eólicos cobertos por vegetação. A imagem inferior esquerda mostra que nos locais de fluxo de drenagem concentrado ocorre o acúmulo de blocos rochosos. A imagem inferior direita mostra os depósitos de material orgânico e arenoso que predominam na parte lagunar. Autor das fotos: Felipe Guntin Rodriguez, data: 25/03/15 4. Resultados O modelo digital de terreno foi útil para poder visualizar a morfologia da área da bacia hidrográfica da Lagoinha do Leste, bem como possibilitou a geração de produtos dos quais foi possível extrair informações qualitativas e quantitativas da área. A seguir serão apresentados os resultados obtidos. A imagem de relevo sombreado hillshade foi de grande importância para a identificação de feições, articulando com a interpretação da ortofoto. A distinção do relevo, através da simulação de diferentes ângulos de iluminação na ferramenta Hillshade, proporcionou o sombreamento no relevo, dando a impressão de

9 concavidade e convexidade, permitindo a identificação de feições estruturais, contatos litológicos, canais de fluxo de drenagem, áreas de morros, áreas de planície e outros aspectos da morfologia da bacia (figura 6). Figura 5 Modelo Digital de Terreno e imagem de Relevo Sombreado - hillshade. Ilustrando a bacia hidrográfica da Lagoinha do Leste. Elaboração: Felipe Guntin Rodriguez. A partir do relevo sombreado, foi possível a identificação dos canais de fluxo concentrado presentes na encosta, o que permitiu a sua vetorização. A figura 7 ilustra o sombreamento do relevo e os principais canais que drenam o fluxo concentrado, presentes na área de encosta.

10 Figura 6 - Imagem de relevo sombreado (hillshade) com delimitação dos canais de drenagem, em azul e a delimitação da área de estudo em cor vermelha. Elaboração: Felipe Guntin Rodriguez. Outro produto resultante do MDT e de grande importância para a cartografia temática, foram os dados planialtimétricos, pois estes são a base onde são construídos os primeiros. A partir desta informação foi possível realizar o mapa com as curvas de nível (figura 7).

11 Figura 7 Mapa planialtimétrico da bacia hidrográfica da lagoinha do Leste. Elaboração: Felipe Guntin Rodrigues Os mapas hipsométricos (figuras 7 e 8), elaborados com diferentes intervalos de classes altimétricas, permitiram uma análise da área de estudo com dois enfoques: o primeiro, mostrar a variação altimétrica da bacia como um todo, evidenciando a extensa área de encosta onde atuam os processos gravitacionais na esculturação do relevo. O segundo mapa hipsométrico, com intervalos de classe de um metro para a área da planície, evidencia as formas e os depósitos marinhos, eólicos e lacustres. A delimitação dos distintos depósitos foi executada posteriormente, articulando a análises altimétricas com a fotointerpretação e verificações em campo.

12 Figura 7 - Mapa hipsométrico com classes regulares da área de estudo. E laboração: Felipe Guntin Rodriguez.

13 Figura 8 - Mapa hipsométrico com classes predefinidas da área de estudo. Elaboração: Felipe Guntin Rodriguez. Os perfis topográficos gerados a partir do MDT permitiram a análise da variação da altitude ao longo de duas seções distintas, servindo de apoio para a descrição dos depósitos e das formas. O perfil A evidencia, assim como o primeiro mapa hipsométrico, a variação altimétrica da bacia hidrográfica de forma integral. Este apresenta variações altimétricas de até 250 metros numa seção de aproximadamente 1300 metros. O perfil B apresenta uma variação altimétrica de pouco mais de 20 metros, o que permitiu utilizar uma escala de detalhe maior do que aquela do perfil A. Desta forma, o perfil B mostra de forma gráfica a caracterização altimétrica da área de planície. Figura 9 - O perfil topográfico A representa a variação altimétrica da seção definida nos mapas hipsométricos das figuras 7 e 8, abrangendo desde a linha de costa até o limite da bacia da área de estudo. O perfil topográfico B mostra a variação altimétrica da seção representada no mapa hipsométrico da figura 8, evidenciando a área de planície. Elaboração: Felipe Guntin Rodriguez. 5. Considerações finais O avanço das novas tecnologias tem permitido incorporar novas formas de representação da superfície terrestre, o que auxilia em um melhor entendimento dinâmica terrestre, com sua forma e processos modeladores. Salienta-se a importância do uso do Modelo Digital de Terreno por oferecer a possibilidade de extrair dele produtos fundamentais para a cartografia temática sem grande complexidade operacional. Esta característica técnica vem de encontro a uma

14 necessidade do pesquisador de destacar determinadas áreas, evidenciando suas características físicas, principalmente de relevo. Os produtos obtidos do Modelo Digital de Terreno são de grande importância para a elaboração de cartas temáticas, dentre elas a cartografia geomorfológica. No entanto, é de fundamental importância que as informações obtidas através do MDT sejam aferidas com verificações em campo. A inclusão dos modelos digitais de terreno, como suporte básico nas pesquisas em geomorfologia, aporta um acréscimo considerável das possibilidades de trabalho e auxilia na geração dos produtos finais. Bibliografia BAYER, M; CARVALHO, T. M. Utilização dos produtos da Shuttle Radar Topography Mission SRTM no mapeamento geomorfológico do estado de Goiás Revista Brasileira de Geomorfologia, v.9, n.1, p.35-41, 2008 CARVALHO, T.; LATRUBESSE, E. (2004). Aplicação de modelos digitais do terreno (MDT) em análises macrogeomorfológicas: o caso da bacia hidrográfica doaraguaia. Disponívelem: _2004/RBG_Ano_5_n_1_85_93.pdf Acesso em: 25 de Maio de CASSETI, Valter. Elementos de Geomorfologia. Goiânia: Editora da UFG, p. FELICISIMO, A.M. Modelos Digitales de Terreno Introducción y aplicaciones en las ciências ambientales. Pentalfa ediciones, Oviedo, FLORENZANO, Teresa Gallotti. Geomorfologia: conceitos e tecnologias atuais. São Paulo: Oficina de textos, Horn Filho, N. O. & LIVI, N. S. Mapa Geoevolutivo da planície costeira da ilha de Santa Catarina, SC, Brasil. In: HORN FILHO, N. O. (Org.); LEAL, P. C.; OLIVEIRA, J. S. de. Atlas geológico das praias arenosas da ilha de Santa Catarina, SC, Brasil. Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Filosofia e Ciências Humanas, Departamento de Geociências, Programa de Pós Graduação em Geografia p. IBGE, Fundação Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística. Manual Técnico de Geomorfologia, Coordenação de Recursos Naturais e Estudos Ambientais. 2. ed. - Rio de Janeiro : IBGE, MARTÍNEZ-CASASNOVAS, J.A. Modelos digitales de terreno: Estructuras de datos y aplicaciones en el análisis de formas del terreno y en Edafología.

15 QUADERNS DMACS Núm. 25, Departament de Medi Ambient i Ciènciesdel Sòl, Universitat de Lleida, Lleida PIRES, J. L.; COUTINHO, J. B. L.; FREIRE, F. A.; FERNANDES, E. Estudos Ambientais da Grande Florianópolis Geologia Síntese Temática. IBGE/IPUF Florianópolis, ROSS, Jurandyr Luciano Sanches. (1990) Geomorfologia: Ambiente e Planejamento. São Paulo, Contexto, p.