Anais XVI Simpósio Brasileiro de Sensoriamento Remoto - SBSR, Foz do Iguaçu, PR, Brasil, 13 a 18 de abril de 2013, INPE

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1 Mapeamento da vulnerabilidade ambiental associada à ocupação de fundos de vales na área urbana de Dourados como subsídio ao processo de planejamento ambiental. Chun Pu Hung 1 Maurício Stefanes 1 Joelson Gonçalves Pereira 1 1 Universidade Federal de Grande Dourados UFGD Rodovia Dourados / Itahum, km Dourados MS, Brasil {celestina1021; maustefanes}@gmail.com; joelsonpereira@ufgd.edu.br Abstract. Through different geotechnology techniques, we perform the mapping of flood risk associated with valley bottoms in the urban area of Dourados, because we expect such mapping techniques can contribute with suggestions for better land use in the city. Thus, this study was conducted to identify areas of environmental vulnerability supported with techniques of remote sensing images of high spatial resolution, digital elevation model and spatial analysis tools in an environment of geographical information system - GIS. We built a georeferenced database using ArcGIS software, where the integration and processing of spatial data was performed. From the Digital Elevation Model hydrologically consistent - MDEHC was performed map algebra with variables of altitude and slope (areas of possible runoff). This overlap resulted in a preliminary map of wetland related to valley bottoms in the town of Dourados, totaling 11 km 2, where irregular occupations were found. The results are satisfactory and presented as an aid to the management of the urban area of Dourados city. Palavras-chave: Digital Elevation Model hydrologically consistent - MDEHC, Environmental Management, geotechnology, Modelo Digital de Elevação Hidrologicamente Consistente - MDEHC, Gestão Ambiental, geotecnologia. 1. Introdução O ritmo acelerado do crescimento populacional nas cidades, associado à emigração rural, resulta na expansão urbana descontrolada. A ocupação irregular de áreas impróprias para moradia em margens de córregos, fundos de vale e encostas de morro, constituem áreas de riscos ambientais. (Santos, 2004) Normalmente os alagamentos de residências e prédios são consequências da deficiência das políticas habitacionais e de planejamento, as quais refletem no processo de ocupação descontrolada do solo urbano. Segundo Pedro e Nunes (2010), a ocupação irregular no fundo de vale provoca impacto ambiental, pois interfere na dinâmica da natureza alterando o ciclo hidrológico. A impermeabilização do solo ocasionada pelo avanço da urbanização interfere no processo de infiltração natural da água pluvial, provocando aumento de escoamento superficial. O fundo de vale corresponde à área mais baixa do relevo, constituindo um reservatório de sedimentos, os quais são transportados das partes mais altas da bacia, tornando-se, por esse motivo, local propício à saturação hídrica e alagamentos. A Geotecnologia é uma ferramenta que subsidia o planejamento ambiental e ordenamento territorial, devido a sua característica de espacialização de dados. Através de uso de SIG, é possível visualizar problemas ligados à população local e as questões ambientais, e por conseguinte propor soluções para minimizar conflitos de uso da terra. Dados topográficos utilizados neste trabalho são oriundos do Modelo Digital de Elevação (SRTM), distribuído pela Agencia Espacial Americana e refinada pelo INPE no Brasil. Tal modelo fornece variáveis importantes para realizar analises ambiental, as quais servem para caracterizar as unidades de paisagem com base em variáveis morfológicas (VALERIANO, 2008). A integração das informações topográficas no sistema computacional envolvendo a extração automática das unidades de paisagem utiliza variáveis morfometrias mediante a 0866

2 aplicação do MDE modelo digital de elevação e, por isso possibilita aplicações voltadas para estudos ambientais e o planejamento do uso da terra. (FLORENZANO, 2008) A morfologia é a descrição qualitativa das formas de relevo, enquanto a morfometria ou índice morfométricos é a caracterização dos relevos por meio de variáveis quantitativas. O estudo de morfologia fornece o entendimento sobre aspectos do relevo como também os processos da sua formação. (FLORENZANO, 2008) Acreditamos que os resultados e produtos deste trabalho poderão contribuir para diminuir a lacuna da falta de dados e informações a cerca das vulnerabilidades ambientais associadas às margens dos cursos d água e fundos de vales na cidade de Dourados. Supomos que das sugestões e recomendação advindas desse trabalho poderão resultar efeitos práticos e diretos para o melhor ordenamento da malha urbana de Dourados, inclusive se materializando em políticas públicas em benefício da qualidade de vida do douradense. Este trabalho foi realizado com o objetivo de identificar e caracterizar as áreas de vulnerabilidade existente na cidade de Dourados, através da geotecnologia, com o uso de sistema de informação geográfica- SIG e sensoriamento remoto. 2. Metodologia de Trabalho A Á REA DE ESTUDO compreende a malha urbana de Dourados totalizando 82km 2 e está situado entre as coordenadas geográficas S e W, S e W. A altitude da cidade varia entre 374 e 470 metros em relação ao nível do mar, possui uma topografia plana, com uma declividade que varia de 0 a 13%. Na figura a seguir é apresentada a localização geográfica da área urbana quase no centro do município de Dourados no cone sul de Mato Grosso do Sul. Figura 1: localização da área Urbana de Dourados A metodologia empregada foi principalmente baseada nos recursos geotecnológicos. Primeiramente foi estruturado um banco de dados georreferenciados por meio de software 0867

3 ArcGis para integração e tratamento dos dados espaciais. Para realizar o mapeamento foram utilizados os Modelos de Elevação Hidrologicamente Consistente MDEHC, gerados a partir das curvas de nível com equidistâncias de 1 metro (PELUZIO et al, 2010), as quais foram cedidas pela Prefeitura de Dourados. As redes de drenagem foram extraídas de forma automática por meio da ferramenta Hidrology do ArcGis, conforme a metodologia de MONTEIRO (2012). O geoprocessamento subdividiu-se em várias etapas a partir da entrada de MDEHC, sendo: preenchimento de depressões (fill sink) e fluxo acumulado (flow accumulatio) para então calcular as áreas de acumulação. Posteriormente gerou-se a rede de drenagem transformando a matriz com o agrupamento de 3000 células em vetores (Stream Network As Feature), na qual serviu como a base para produzir as áreas de escoamento superficial mediante a geração da área de influencia de 150m (Buffer) (Figura 2). MAPEAMENTO DE FUNDO DE VALES MDEHC MDEHC_FILL (preenchimento das depressões) Direção De Fluxo Declividade < 1% Altimetria < 425m Fluxo Acumulado Rede de Drenagem Possíveis Áreas de Escoamento Superficial (Buffer 150m) Figura 2. Fluxograma da metodologia A partir do MDEHC foi realizada a álgebra de mapas com as variáveis de altimetria e declividade (possíveis áreas de escoamento superficial), adotando-se parâmetros experimentais para obter um mapeamento mais próximo da realidade, resultando assim o delineamento dos fundos de vale. 3. Resultados e Discussão A cidade Dourados possui uma topografia predominantemente plana e solo argiloso o que contribui para o acumulo de água superficial após a ocorrência de grande intensidade e concentração de chuvas prolongadas. E por isso pode comprometer a qualidade da vida e segurança habitacional, além de influenciar num desconforto ambiental na medida em que a água passa a invadir o sistema viário e imóveis. Geralmente a ineficiência de infraestrutura municipal para captação de água pluvial, pode incrementar as inundações de áreas baixas, principalmente as de fundo de vales. Através da imagem de alta resolução IKONOS (Figura 3) foi possível ter uma ideia do adensamento urbano se consolidando sobre nascentes e margens dos córregos. Essa análise prévia serviu de subsidio ao mapeamento das áreas de fundo de vale. 0868

4 Figura 3: imagem de alta resolução IKONOS com o delineamento do perímetro urbano do ano (IBGE; Prefeitura de Dourados, 2010) Figura 4: Mapa hipsométrico sobreposto pelo limite urbano de Dourados gerado por meio do Modelo Digital de Elevação Hidrologicamente Consistente MDEHC 0869

5 A cota da elevação mais baixa corresponde à altitude de 373,8m, enquanto que a mais elevada equivale a 469m (Figura 4). A classe de declividade predominante na área corresponde ao gradiente 0 a 1% (plano), seguindo a classe de 1-2%, a qual pode ser definida como limite de fundos vale (figura 5). De forma geral, essas áreas se encontram nas partes mais baixas do relevo, caracterizadas por uma topografia plana, propícia a eventos de alagamento. Ademais, esses locais se configuram como áreas de várzeas, pois são sítios de intensa deposição de sedimentos, tornando-se inadequados para ocupação residencial. A representação do relevo que foi produzido a partir do modelo digital de elevação e está demonstrado na figura 4, na qual o mapa hipsométrico - verde escuro para baixa altitude e, passando por tons de amarelo e vermelho e chegando a branco para as cotas mais altas. Esse resultado é sobreposto pelo vetor do limite urbano de Dourados. As nove classes de declividade presentes no mapeamento preliminar (figura 5) são resultados da calibragem padrão do aplicativo, as quais, posteriormente foram reclassificadas em 4 classes percentuais em função de separação das feições do interesse da pesquisa. Figura 5: Carta Declividade gerado a partir da curva de nível 1m. Na figura 5, tem-se a carta de declividade da área de estudo, com maior detalhamento sobre a topografia da cidade. As cores frias foram escolhidas para representar as áreas planas e as quentes para áreas mais declivosas do terreno. As pequenas porções de áreas planas localizadas entre faixas de declínio acentuado correspondem aos fundos de vale. Em função da área de estudo ser predominantemente plana, foi realizada uma reclassificação (utilizando a ferramenta spatial analys do ArcGis) de modo a reagrupar as 9 classes de declividade em 4 classes, permitindo-se a separação e extração da classe topografica extremamente plana, com apenas 1% de declividade, o que foi fundamental para mapeamento de fundos de vale (figura 6). A partir do cruzamento de possíveis áreas de escoamento superficial, altimetria até 425 m e da declividade até 1% gerou um mapa preliminar de área úmida relacionada aos fundos de vale na cidade de Dourados. A soma destas áreas totalizou uma extensão de 11 km

6 0-1 % 1-2 % 2-3 % >7 % Figura 6: Classes de declividade reagrupadas em quatro gradientes relativo as diferentes cotas de altitude de modo a espacializar as áreas com maiores possibilidades de alagamento. Legenda Fundos de Vale Rede de Drenagem Figura 7: Carta de vulnerabilidade ambiental relacionado aos fundos de vale da cidade Dourados. 0871

7 Nessa sobreposição dos limites de fundo de vale à imagem de alta resolução (figura 7), se evidencia a ocupação inadequada nessas áreas, que além de comprometer a qualidade de vida e segurança habitacional para os moradores, compromete a conservação ambiental, prejudicando o processo da dinâmica de ciclo hidrológico da área. O resultado do mapeamento pode apresentar alguma discrepância em relação ao ambiente local o que é inerente a qualquer modelo de representação. Importante destacar que o delineamento da rede de drenagem foi feito de forma automatico e é produto de uma simulação do movimento da água, que reflete apenas as áreas que favorecem escoamento superficial, mas não é necessariamente um canal hidrico permanente no campo. Porém, o mapeamento oferece uma caracterização de terreno que possa contribuir para identificar as areas de vulnerabilidade ambiental associados ao fundos de vale, bem como evidenciar os processos de ocupação irregular e dessa forma poder apontar alternativas para amenizar os conflitos de uso e ocupação nessas áreas. O mapemento final de fundo de vales foi exportado no formato *.kmz de modo a ser aberto no Google Earth afim de de obter uma clara visualização do contorno dos fundos de vale sobre uma imagem de alta resolução espacial atualizada e gratuita (figura 7). 4. Conclusões O mapeamento dos fundos de vale da Cidade Dourados foi gerado a partir de dois produtos: as classes de declividade até 1% (plano) e as cotas mais baixas do terreno que correspondem a altimetria entre 374 a 425m. Posteriormente, foi realizada a delimitação das possíveis áreas de escoamento superficial a partir da criação de um buffer de 150m sobre a rede de drenagem, resultando assim, o mapa de área úmida relacionada aos fundos de vale na cidade de Dourados, as quais totalizaram uma extensão de 11 km 2. A aplicação e adaptação da metodologia utilizada por Peluzio et al (2010), permitiram a exploração de várias ferramentas de SIG para geração de dados geográficos, e enriquecimentos nas técnicas de geoprocessamento utilizados neste trabalho. Os dados do modelo digital de elevação (MDE) foram imprescindíveis à construção de uma caracterização espacial da declividade e topografia, em escala grande, para a cidade de Dourados, permitindo sua utilização como subsídio à identificação de áreas de vulnerabilidade ambiental em fundos de vale. Os resultados além de satisfatórios apresentamse como subsídio à gestão da área urbana de Dourados. Embora a metodologia empregada possa ser aprimorada ou incrementada por outras técnicas conclui-se que a mesma poderá ser utilizada em outras áreas de urbanas a serem mapeadas. 5. Agradecimentos À Pró-Reitoria de Ensino de Pós-Graduação e Pesquisa (PROPP), da UFGD, pelos recursos financeiros destinados à elaboração dessa pesquisa. 6. Referências Bibliográficas FLORENZANO, T. G. Geomorfologia: conceitos e tecnologias atuais. São Paulo: Oficina de Textos, p. MONTEIRO, M. A. S. Gerando uma rede de drenagem a partir de um MNT. Disponível em: < Acesso em 01.ago PEDRO, L. C.; NUNES, J. O. R. Problemas ambientais urbanos na cidade de presidente Prudente/SP: A relação entre relevo, apropriação, ocupação e formas de se produzir o espaço urbano. In: Encontro Nacional dos Geógrafos: Crise, práxis e autonomia: espaços de resistência e de esperanças, Espaço de diálogos práticas, 16., 0872

8 2010, Porto Alegre. Anuais. ISBN Disponível em: < Acesso em 01.ago PELUZIO, T. M. de O., SANTOS, A. R. & FIELDLER, N. C. Mapeamento áreas de preservação Permanente no ArcGIS 9.3. Alegre: CAUFES, p. SANTOS, R. F. dos. Planejamento Ambiental: teoria e prática. São Paulo: Oficina de Textos, p. VALERIANO, M. de M. Dados Topográficos. In: FLORENZANO, T. G. (org.). Geomorfologia: conceitos e tecnologias atuais. São Paulo: Oficina de Textos, Cap. 3, p VALERIANO, M. de M. Topodata: Guia para utilização de dados geomorfológicos locais. São José dos Campos, disponível em : < 2008/ /doc/publicacao.pdf>. Acesso em : 10. fev