15º Congresso Brasileiro de Geologia de Engenharia e Ambiental

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1 15º Congresso Brasileiro de Geologia de Engenharia e Ambiental IMPORTÂNCIA DA VALIDAÇÃO EM CAMPO NO PROCESSO DE ELABORAÇÃO DAS CARTAS DE SUSCETIBILIDADE A MOVIMENTOS GRAVITACIONAIS DE MASSA E INUNDAÇÕES Júlio César Lana 1 Resumo Após os desastres naturais ocorridos nos últimos anos, o Serviço Geológico do Brasil (CPRM) foi incumbido pelo Governo Federal de atuar na geração de conhecimento geológicogeotécnico voltado para o planejamento urbano e prevenção de desastres naturais. Nesse contexto, foi criado o projeto Cartas de Suscetibilidade a Movimentos Gravitacionais de Massa e Inundações que, de maneira geral, elabora as cartas por meio de uma validação em campo, executada a partir de um mapa preliminar gerado por geoprocessamento. Entretanto, durante a fase de geoprocessamento, determinados aspectos da base de dados podem influenciar consideravelmente os resultados obtidos, principalmente no que diz respeito a bases topográficas provenientes de levantamentos de radar nas bandas C e X do espectro das micro-ondas, como é o caso dos dados SRTM e TOPODATA. Esses dados, nem sempre refletem modelos digitais do terreno, uma vez que nessas bandas as micro-ondas não transpõem elementos externos como cobertura vegetal e áreas urbanizadas. Dessa forma, informações primárias e derivadas de dados topográficos como, por exemplo, declividade, hipsometria, amplitude das feições geomorfológicas e interpretação dos padrões de relevo podem ser prejudicadas e consequentemente acarretarão em inconformidades nos mapas preliminares de suscetibilidade. Portanto, esse trabalho tem como objetivo principal expor algumas das mais comuns inconsistências observadas nos mapas preliminares gerados a partir do geoprocessamento, a fim de salientar a importância da etapa de validação em campo no processo de elaboração das cartas de suscetibilidade. Para tanto, serão apresentados os resultados provenientes das cartas de suscetibilidade elaboradas em três municípios localizados no estado do Pará. Abstract After the natural disasters in recent years, the Geological Survey of Brazil (CPRM) was tasked by Federal Government to engage in the generation of geological and geotechnical knowledge aimed at urban planning and prevention of natural disasters. In this context, was created the project called Cartas de Suscetibilidade a Movimentos Gravitacionais de Massa e Inundações (Gravitational Mass Movements and Floods Susceptibility Charts) that, in general, prepares the charts through a field validation, performed from a preliminary map generated by geoprocessing. However, during the geoprocessing step, certain aspects of the database can considerably influence the results obtained, especially as regards the topographic databases from the radar surveys in C and X-bands of the microwave spectrum, as is the case SRTM and TOPODATA data. These data do not always reflect digital terrain models, since these microwave bands do not transpose external elements such as vegetation cover and urbanized areas. Thus, primary information derived of the topographic base such as, for example, slope, hypsometry, geomorphological features amplitude and interpretation of relief patterns may be damaged and thus generate any unconformities in the preliminary susceptibility map. Therefore, this work aims to expose some of the most common inconsistencies observed in preliminary maps generated from the geoprocessing in order to emphasize the importance of field validation step in the preparation of the susceptibility charts. Therefore, the results from the susceptibility charts drawn up in three municipalities in the state of Pará will be presented. Palavras-Chave Suscetibilidade; movimentos de massa; inundações; desastres naturais. 1 Eng. Geólogo, Pesquisador em Geociências, Serviço Geológico do Brasil (CPRM), , julio.lana@cprm.gov.br 15º Congresso Brasileiro de Geologia de Engenharia e Ambiental 1

2 1- INTRODUÇÃO Atualmente, o planejamento urbano vem ganhando cada vez mais evidência no cenário sócio-político nacional, principalmente após os desastres naturais ocorridos nos últimos anos, que vitimaram milhares de pessoas e causaram sérios transtornos às regiões atingidas. Dessa forma, com a finalidade de minimizar os impactos causados por eventos pluviométricos extremos, foi criado pelo Governo Federal o Plano Nacional de Gestão de Riscos e Resposta a Desastres, que apresenta quatro eixos temáticos: Mapeamento, Prevenção, Monitoramento e Alerta, e Resposta (Sampaio et al. 2013). O Serviço Geológico do Brasil (CPRM) foi incumbido de atuar no primeiro eixo, com o objetivo de gerar conhecimento geológico-geotécnico voltado para a prevenção de desastres naturais e para o planejamento urbano. Nesse contexto, se inserem as cartas de suscetibilidade, que constituem documentos cartográficos informativos, nos quais são apresentados os graus de potencialidade de uma determinada região desenvolver processos naturais de inundação e movimentação de massa. De maneira sintética, o processo de elaboração das cartas de suscetibilidade compreende inicialmente etapas de análise de dados e geoprocessamento, que dão origem a um mapa preliminar. Entretanto, ainda que se adote um mesmo procedimento metodológico, determinados aspectos podem influenciar sensivelmente os resultados, principalmente a existência de áreas densamente vegetadas ou urbanizadas, onde dados altimétricos derivados de técnicas de interferometria de radar nas bandas X e C, por exemplo, nem sempre representam modelos de elevação do terreno, mas sim da superfície. Dessa forma, informações primárias e provenientes da base topográfica como, por exemplo, declividade, hipsometria, amplitude das feições geomorfológicas e interpretação dos padrões de relevo podem ser prejudicadas. Portanto, a etapa de validação do mapa preliminar em campo se faz extremamente necessária e compreende trabalhos sistemáticos que têm o intuito de fazer uma análise crítica e comprovar a coerência dos resultados obtidos durante as etapas desenvolvidas em escritório. Nesse contexto, esse trabalho tem como objetivo principal apresentar algumas das mais comuns inconsistências observadas nos mapas preliminares gerados a partir do geoprocessamento, a fim de enfatizar a importância da etapa de validação em campo no processo de elaboração das cartas de suscetibilidade a movimentos gravitacionais de massa e inundações. Para tanto, serão apresentados os resultados provenientes das cartas de suscetibilidade elaboradas em três municípios localizados no estado do Pará. 2- METODOLOGIA As cartas de suscetibilidade a movimentos gravitacionais de massa e inundação elaboradas pelo Serviço Geológico do Brasil atendem a diretrizes específicas da Lei Federal /2012 (Brasil, 2012), que estabelece a Política Nacional de Proteção e Defesa Civil (PNPDEC) e inicialmente são dirigidas especialmente aos municípios sujeitos a serem afetados por desastres naturais. A concepção metodológica do projeto foi desenvolvida por meio de uma parceria técnica entre a CPRM e o Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo (IPT) e, de maneira sintética, se resume nas etapas apresentadas na figura 1. A base cartográfica adotada na elaboração das cartas de suscetibilidade dos municípios apresentados nesse trabalho é constituída por dados em escala 1: e pertence ao Banco de Dados Geográfico do Exército Brasileiro (BDGEX), coordenado pela Diretoria de Serviço Geográfico (DSG). As imagens de satélite são provenientes do levantamento RapidEye, apresentam resolução espacial de 5 metros e, juntamente com os dados topográficos, constituem a principal base utilizada na etapa de identificação de feições e padrões de relevo por sensoriamento remoto, além de serem fundamentais para o planejamento e execução das atividades de campo. 15º Congresso Brasileiro de Geologia de Engenharia e Ambiental 2

3 Figura 1: Organograma que sintetiza a metodologia adotada para a elaboração das cartas de suscetibilidade a movimentos gravitacionais de massa e inundação. (Modificado de IPT & CPRM, 2014). A base topográfica adotada para a elaboração das cartas de suscetibilidade é o TOPODATA que, de maneira genérica, consiste em dados da Shuttle Radar Topographic Mission (SRTM) na banda C, interpolados por krigagem de 3 para 1 arco-segundo (Valeriano e Albuquerque, 2010). Esses dados foram desenvolvidos pelo Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE) inicialmente no ano de 2008 e apresentam revisões publicadas nos anos de 2009 e Os mapas de padrões de relevo são utilizados na etapa de modelagem dos mapas preliminares de suscetibilidade e são elaborados a partir da interpretação de imagens de satélite, do modelo digital de elevação e das demais informações geradas a partir da base topográfica. A biblioteca de padrões de relevo considerada, adota os critérios e parâmetros de classificação de IPT & Emplasa (1990), Ponçano et al. (1981) e Ross (1992), a partir da conjugação de fatores morfométricos básicos, como amplitude e declividade (IPT & CPRM, 2014). 3- CARACTERIZAÇÃO DA ÁREA DE ESTUDO 3.1- Localização O projeto Cartas de Suscetibilidade a Movimentos Gravitacionais de Massa e Inundações, desenvolvido pela CPRM, apresenta abrangência nacional. Entretanto, nesse trabalho serão apresentados, a título de estudo de caso, dados referentes às cartas de suscetibilidade dos municípios de Belém, Gurupá e São João do Araguaia, todos inseridos no estado do Pará, na região da Amazônia Legal brasileira (Figura 2). Figura 2: Mapa de localização dos municípios apresentados no trabalho. 15º Congresso Brasileiro de Geologia de Engenharia e Ambiental 3

4 3.2- Caracterização geológica O município de Gurupá se localiza no centro norte do estado do Pará, na região da Bacia do Rio Amazonas, onde afloram quartzo-arenitos e conglomerados Paleozóicos da Formação Alter do Chão, gerados em ambiente fluvial e encobertos localmente por sedimentos fluviais Cenozóicos (Figura 3). São João do Araguaia está localizado próximo à área de confluência entre os rios Tocantins e Araguaia, no sudeste do estado do Pará, onde afloram de maneira predominante rochas metassedimentares Proterozóicas intensamente deformadas, frequentemente milonitizadas, atribuídas ao Cinturão Araguaia. Em extensas porções da área estudada nesse município, tais unidades apresentam-se encobertas por rochas sedimentares de idade Paleozóica da Bacia do Parnaíba, representadas principalmente por arenitos e pelitos (Figura 3). O município de Belém, localizado na porção nordeste do estado do Pará, está inserido na foz da Bacia do Rio Tocantins, onde afloram predominantemente sedimentos Cenozóicos do Grupo Barreiras, encobertos em algumas regiões por depósitos aluviais e lateríticos, e sedimentos pelíticos fluvio-marinhos (Figura 3). Figura 3: Mapa litológico das regiões onde estão localizados os municípios apresentados nesse estudo. (Modificado de Vasquez et al. 2008) Relevo As áreas estudadas apresentam relevo predominantemente aplainado a levemente ondulado, constituído por feições de amplitudes normalmente inferiores a 70 metros e declividades suaves (Figura 4). Nesse contexto, se destacam características geomorfológicas típicas de ambientes sedimentares fluviais, principalmente nos municípios de Belém e Gurupá, 15º Congresso Brasileiro de Geologia de Engenharia e Ambiental 4

5 onde predominam as superfícies aplainadas, tabuleiros, baixos platôs, terraços e planícies fluviais (Figura 4). De forma menos frequente, ocorrem colinas relacionadas às unidades metassedimentares do Cinturão Araguaia, principalmente na porção oeste do município de São João do Araguaia (Figura 4). Figura 4: Mapas de padrões de relevo dos municípios de Gurupá, São João do Araguaia e Belém Vegetação e formas de uso e ocupação De maneira geral, os municípios apresentados nesse estudo exibem extensas áreas vegetadas, formadas principalmente por Floresta Ombrófila Densa, caracterizada por apresentar árvores de grande porte, algumas ultrapassando os 50 metros de altura (Figura 5A) (IBGE, 2012). Nas planícies de inundação predomina cobertura vegetal rasteira de influência fluvial, composta basicamente por gramíneas (Figura 5B). Devido à intensa ocupação humana e, provavelmente por se localizarem em regiões mais acessíveis, os municípios de Belém e São João do Araguaia apresentam significativas porções desmatadas, normalmente encobertas por vegetação secundária (Figura 5C) ou ocupadas por áreas urbanizadas e fazendas que desenvolvem atividades agrícolas e de pecuária (Figuras 5D a 5F). 15º Congresso Brasileiro de Geologia de Engenharia e Ambiental 5

6 Figura 5: Características da cobertura vegetal e formas de uso e ocupação nas regiões estudadas. A- Floresta Ombrófila densa no município de Gurupá. B- Cobertura vegetal rasteira em planície de inundação do Rio Moju em Gurupá. C- Vegetação secundária em região de relevo plano no município de São João do Araguaia. D- Região intensamente desmatada e ocupada por atividade agropecuária em São João do Araguaia. E e F- Áreas densamente urbanizadas na cidade de Belém. 4- RESULTADOS E DISCUSSÕES A região em destaque na figura 6 compreende uma porção da área estudada no município de Gurupá, localizada às margens do Rio Amazonas, próximo à foz de seus afluentes Rio Moju e Rio Uruaí, onde o relevo é formado por extensas planícies de inundação, conforme apresentado na figura 4. Apesar de ser uma área totalmente plana, sem variações significativas na amplitude do relevo, o mapa preliminar nessa região apontou áreas de média suscetibilidade a movimentos de massa, como pode ser observado na figura 6. Entretanto, as análises de validação em campo indicaram que a presença desses polígonos provavelmente foi induzida pela variação de cotas causada pelo contraste de elevação entre a superfície da massa d água e o topo da cobertura vegetal de grande porte existente na região, causando uma falsa variação nos padrões de relevo. A figura 7 apresenta a constituição da paisagem local. 15º Congresso Brasileiro de Geologia de Engenharia e Ambiental 6

7 Figura 6: Detalhe do mapa preliminar de suscetibilidade do município de Gurupá, apresentando polígonos de média suscetibilidade a movimentos de massa na planície de inundação dos Rios Amazonas e Uruaí. Figura 7: Imagem real de parte da área destacada na Figura 6, evidenciando presença de vegetação de grande porte existente na região. A área destacada na figura 8 está inserida na porção noroeste do município de São João do Araguaia, às margens do Rio Tocantins, onde o relevo é homogêneo e formado principalmente por colinas e planícies de inundação, como indica o mapa de relevo apresentado na figura 4. Observando a figura 8, nota-se que nessa região, o mapa preliminar de suscetibilidade aponta áreas de média suscetibilidade a movimentos de massa basicamente alinhadas nas direções NNW-SSE e NE-SW, o que numa primeira interpretação, sugere a existência de encostas ou escarpas alinhadas por determinado controle estrutural. Entretanto, as observações de campo confirmam que a região apresenta relevo suave, sem variações significativas de amplitude e declividade, que são características típicas de áreas de baixa suscetibilidade a movimentação de massa. Nesse contexto, de acordo com a figura 9, a verificação de campo sugere que o padrão alinhado dos polígonos de média suscetibilidade a movimentos de massa 15º Congresso Brasileiro de Geologia de Engenharia e Ambiental 7

8 presentes no mapa preliminar, provavelmente foi induzido pelo contraste de elevação causado pela existência de estradas abertas em região de vegetação secundária, causando falsas variações na amplitude das feições do relevo. Figura 8: Detalhe do mapa preliminar do município de São João do Araguaia, apresentando polígonos de média suscetibilidade a movimentos de massa, coincidentes com estradas alinhadas na direção NNW-SSE. Figura 9: Imagem real de parte da área destacada na Figura 8, evidenciando presença de clareiras abertas para a construção de estradas em meio à vegetação. A figura 10 apresenta um detalhe de uma porção da Ilha do Mosqueiro, no município de Belém, onde ocorrem grandes áreas encobertas por vegetação de grande porte. O relevo dessa região varia entre aplainado a suavemente ondulado, e é formado basicamente por planícies fluviomarinhas (mangues) e tabuleiros associados às unidades sedimentares do Grupo Barreiras (Figuras 3 e 4). Nesse local, a presença de densa cobertura vegetal, associada à característica aplainada do relevo, sem grandes variações de amplitude e declividade, dificulta a individualização dos 15º Congresso Brasileiro de Geologia de Engenharia e Ambiental 8

9 padrões de relevo, principalmente a delimitação das planícies de inundação, causando alguns equívocos durante as etapas de geoprocessamento. Conforme apresentado no detalhe da figura 10, o mapa preliminar de suscetibilidade a inundação apresentou uma área de alta suscetibilidade alinhada na direção NW-SE. Entretanto, após verificação de campo e análise das imagens de satélite, foi constatado que não existiam canais de drenagem ou cursos d água nesse local, e que a criação do polígono de suscetibilidade gerado por geoprocessamento foi provavelmente induzida por uma clareira aberta na vegetação durante a construção de uma estrada, conforme ilustrado na figura 11. Figura 10: Detalhe do mapa preliminar do município de Belém, apresentando polígonos de alta suscetibilidade a inundação alinhados na direção NW-SE e coincidentes com uma estrada. Figura 11: Imagem real de parte da área destacada na Figura 10, evidenciando presença de clareiras abertas para a construção de estradas em meio a vegetação de grande porte. 5- CONCLUSÕES Apesar de constituírem bases topográficas extremamente consolidadas nas geociências e apresentarem resultados satisfatórios para trabalhos em escala regional, os dados SRTM e 15º Congresso Brasileiro de Geologia de Engenharia e Ambiental 9

10 TOPODATA devem ser utilizados com parcimônia em trabalhos cujo efeito de elementos externos sobre o modelo digital do terreno seja indesejado. Dessa forma, é importante observar que, como esses dados foram gerados na banda C do espectro das micro-ondas, os modelos de elevação obtidos a partir desses dados não representam de fato o modelo digital do terreno, mas sim o modelo digital da superfície, ou seja, do primeiro anteparo ao qual a onda se chocou durante o levantamento de dados. Acredita-se que para áreas densamente vegetadas, a utilização de levantamentos com pulso-radar em banda P produza uma base topográfica mais fidedigna. Por outro lado, esses levantamentos são normalmente onerosos e ainda não existe no Brasil uma base de dados pública dessa natureza. Assim, conclui-se que a análise crítica de imagens aéreas e das bases topográficas, juntamente com a etapa de validação dos mapas preliminares em campo, ainda sejam as maneiras mais adequadas de garantir a coerência das cartas de suscetibilidade, principalmente em locais onde a base topográfica sofre intensa influência de elementos como vegetação ou áreas urbanizadas. AGRADECIMENTOS O autor expressa seus sinceros agradecimentos aos pesquisadores da CPRM Alberto Franco Lacerda, Ítalo Prata de Menezes, Larissa Flávia Montandon Silva, Lenilson José Souza de Queiroz, Patrícia Mara Lage Simões e Rafael Silva Araújo pela valiosa contribuição prestada durante a elaboração das cartas de suscetibilidade dos municípios apresentados nesse trabalho. REFERÊNCIAS Brasil Lei Disponível em: Acessado em 12/03/2015. IBGE INSTITUTO BRASILEIRO DE GEOGRAFIA E ESTATÍSTICA Manual Técnico da Vegetação Brasileira. Rio de Janeiro, 271p. IPT - INSTITUTO DE PESQUISAS TECNOLÓGICAS DO ESTADO DE SÃO PAULO., EMPLASA - Empresa Metropolitana de Planejamento da Grande São Paulo Carta de Aptidão Física ao Assentamento Urbano, escala 1: Guia de Utilização. São Paulo, 51p. IPT INSTITUTO DE PESQUISAS TECNOLÓGICAS DO ESTADO DE SÃO PAULO., CPRM COMPANHIA DE PESQUISA DE RECURSOS MINERAIS Cartas de Suscetibilidade a Movimentos Gravitacionais de Massa e Inundações 1: Nota Técnica Explicativa. Brasília, 50p. Ponçano W. L., Carneiro C. D. R., Bistrichi C. A., Almeida F. F. M. de, Prandini F. L Mapa Geomorfológico do Estado de São Paulo. IPT, São Paulo. Ross J. L. S O Registro Cartográfico dos Fatos Geomórficos e a Questão da Taxonomia do Relevo. Revista do Departamento de Geografia, São Paulo, 6: Sampaio T. Q. de, Silva C. R. da, Moreira H. F A Atuação do Serviço Geológico do Brasil CPRM na Gestão de Riscos e Resposta a Desastres Naturais. In: Congresso CONSAD de Gestão Pública, 6, Anais. Valeriano M. M., Albuquerque P. C. G TOPODATA: Processamento dos dados SRTM. São José dos Campos, INPE, Boletim INPE RPQ/854, 81p. Vasquez M. L., Sousa C. S., Carvalho J. M. A., (Orgs.) Mapa Geológico e de Recursos Minerais do Estado do Pará, escala 1: Programa Geologia do Brasil (PGB), Integração, Atualização e Difusão dos Dados da Geologia do Brasil, Mapas Geológicos Estaduais. CPRM Serviço Geológico do Brasil, Superintendência Regional de Belém. 15º Congresso Brasileiro de Geologia de Engenharia e Ambiental 10