FUNÇÕES ESSENCIAIS DE UM SIG

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1 SISTEMA DE INFORMAÇÃO GEOGRÁFICA APLICADO AO ESTUDO DE BACIAS HIDROGRÁFICAS AUTOR: JOÃO BATISTA PEREIRA CABRAL Lic em Geografia - FIC Dr. Geologia Ambiental UFPR Prof. Adj 3 GEO/CAJ/UFG FUNÇÕES ESSENCIAIS DE UM SIG Manutenção de banco de dados que compreende listar arquivos, cuidar da entrada/saída de dados, copiar e renomear arquivos, importar/exportar arquivos, identificar resolução, orientar, reamostrar arquivos FUNÇÕES PRIMORDIAIS DE UM SIG CONSULTA MODELOS DIGITAIS DE ELEVAÇÃO RECLASSIFICAÇÃO OPER. ALGÉBRICAS NÃO CUMULATIVAS OPER. ALGÉBRICAS CUMULATIVAS ANÁLISE DE PROXIMIDADE E CONTIGUIDADE 1

2 Banco de Dados Geográfico Modelos Geográficos Produção de Mapas 2

3 Dado vetorial Mundo real Dado raster Como utilizar o sig para o estudo de bacias hidrográficas Modelo conceitual do SPRING. (CÂMARA, 1995). 3

4 Subsistema de Inteligência Geográfica Aplicado ao estudo de bacias hidrográficas 1) Baseado na codificação de Otto Pfafstetter para bacias hidrográficas. The codes store topological hydrograph information (montante e jusante) 2) Hidrografia é dividida em trechos de rios 3) É gerada a área de contribuição para cada trecho de rio Subsistema de Inteligência Geográfica Aplicado ao estudo de bacias hidrográficas Usuários de Água Camadas Geográficas Estações Reservatórios População Uso do solo Vegetação Geologia... 4

5 Sistema Nacional de Informações sobre Recursos Hídricos Estações em operação no país 8760 pluviométricas 4133 fluviométricas 948 qualidade da água 537 medições sedimentométricas Estações administradas pela ANA 2473 pluviométricas 1726 fluviométricas 420 qualidade da água 420 sedimentométricas 59 evaporimétricas Rede de Monitoramento Rede pluviométrica Densidade média nacional de 1 estação/954 km 2 Densidade média da rede operada pela ANA de 1 estação/3500 km 2 Maior concentração na bacia do rio Paraná Rede fluviométrica Densidade média nacional de 1 estação /1903 km 2 Densidade média da rede operada pela ANA de 1 estação/4842 km 2 Maior concentração na bacia do rio Paraná Rede qualidade da água Maioria da estações da ANA monitoram os parâmetros ph, OD, condutividade elétrica, temperatura e turbidez 5

6 Rede Pluviométrica Portal SNIRH Publicação de Informações Publicação de Informações na internet através do link 6

7 Escolhendo um método de interpolação para gerar um produto em relação a bacia hidrográfica. Um método é "melhor" do que outro? Quão fiel aos dados originais é o resultado obtido? A superfície estimada representa uma solução plausível? O resultado é esteticamente agradável? O interpolador ideal superfície interpolada ajusta-se aos dados a um determinado nível de precisão; é fiel aos dados dentro de um limite arbitrário definido pelo usuário superfície interpolada é contínua e suave em todos os locais; tem um gradiente finito em todo local onde a interpolação for necessária cada valor interpolado depende apenas do subgrupo local de dados, e os membros deste subgrupo são determinados somente pela configuração dos dados que, de algum modo, são próximos ao ponto interpolado método de interpolação pode ser aplicado à todas as configurações e padrõesde densidade dos dados. 7

8 Modelos Modelagem da variabilidade espacial de dados por superfícies e procedimentos de interpolação: Modelos determinísticos com efeitos locais: inverso do quadrado da distância Modelos determinísticos com efeitos globais: superfícies de tendência Modelos estatísticos com efeitos locais e globais: krigagem Estimativa do reticulado

9 Distribuição de pontos Reticulação (gridding) pontos com valores conhecidos (estimadores) pontos com valores a serem interpolados 9

10 Inverso do quadrado da distância (IQD) Exemplo

11 Pontos georreferenciados ID x y z Inverso do quadrado da distância Vizinho mais próximo

12 Método Americano para avaliar uma bacia Uso da Equação Universal de Perdas de Solos (EUPS) P s = R.K.L.S.C.P Ps = perda de solo por unidade de área, t.ha -1 ; R = erosividade da chuva, MJ.ha -1 mm.h -1 ; K = erodibilidade do solo, (t.ha -1 )/(MJ.ha -1.mm.h -1 ) L = comprimento de rampa, adimensional; S = declividade do terreno, adimensional; C = fator que considera o uso e o manejo do solo, adimensional; P = fator que considera as práticas conservacionistas adotadas, adimensional. Método Usle - Eups 12

13 Método Usle - Eups Método Usle - Eups 13

14 Método Usle - Eups Método Usle - Eups 14

15 Método Usle - Eups Método Usle - Eups 15

16 Método Usle - Eups Método Usle - Eups 16

17 USLE - Limitações Empírica; Necessário julgamento criterioso para que sejam determinados valores corretos para alguns fatores Prevê a perda média de solo anual; Baseado em períodos de chuva de 6h, durante 2 anos Não prevê erosão por voçorocas; Só prevê erosão laminar e por ravinamento Ela não prevê transferência de sedimentos; Só prevê perdas e não deposição Método Brasileiro Fragilidade Ambiental Ross 1994 Geossistema (Bertrand) 17

18 Conceito de Fragilidade Ambiental As fragilidades dos ambientes naturais devem fazer parte de avaliação quando se pretende realizar planejamentos territoriais. Tricart (1977) elaborou o conceito de unidades ecodinâmicas, definindo que quando os ambientes estão em equilíbrio dinâmico são estáveis, e quando se encontram em desequilíbrio são instáveis. Ross (1994) inseriu novos critérios, estabelecendo unidades de instabilidade potencial e de unidades de instabilidade emergente. Fragilidade Ambiental Ross

19 Fatiamento do MNT Imagem MNT MNT fatiado 37 Fragilidade Ambiental Ross Transformar curvas de nível em declividade mapa de declividade (graus) declividade Fragilidade 0 6% Muito baixa % Baixa baixa 12 20% média 20 30% Alta > 30 % Muito Alta média alta 19

20 Transformar curvas de nível em declividade declividade Fragilidade 0 6 % Muito baixa 6 12% Baixa 12 20% média 20 30% Alta > 30 % Muito Alta Outros valores de declividade que podem ser utilizados 20

21 Outros valores de declividade que podem ser utilizados Solos Transforma temático em numérico LA LV mapa de solos (tipo, peso): (LE, 0.35), (Aq, 0.6), (outros, 0.2) atribuição de pesos reflete a importância relativa de cada tipo de solo LE Aq

22 Transformar curvas de nível em declividade declividade Latossolos Argissolos Neossolos.L Fragilidade Baixa média Alta Neossolos Q. Muito Alta Transformar dados de pluviometria em Fragilidade EI 30 = 67,355 (r 2 /P) 0,85 Onde: EI 30 é a média mensal do índice de erosividade, medidos em MJ.mm/(ha.h); r é a média dos totais mensais de precipitação, medidos em mm; P é a média dos totais anuais de precipitação, medidos em mm, Classes de Erosividade Valores de R (ton.m.mm/ha.h.ano) 1. Muito Baixa R < Baixa 250 < R < Média 500 < R < Alta 750 < R < Muito Alta R >

23 Cruzamento dos Parâmetros Fragilidade Potencial Declividade Solo 4 Erosividade Fragilidade Peso Declividade Solo Erosividade Baixo % Latossolo 250 a 500 Ton Médio 3 12 a 20% Argissolo 500 a 750 Ton Alto 4 20 a 30 % Neossolo 750 a 1000 Ton 23

24 Fragilidade Potencial Análise do uso da Terra Que imagens utilizar Quais banda Que resolução Que classificador 24

25 ESTRATOS VEGETACIONAIS Arborescente < 1m 3-6m 8-15m 5-8m 2-3m ~ 2m Empobrecimento do solo 06/06/2012 MOSAICO NATURAL DE VEGETAÇÃO Vista aérea Vista panorâmica Cerradão Cobertura: 50-90% Cerrado sensu stricto denso 50-70% Cerrado sensu stricto Herbáceo/sub-arbustivo Arbustivo 20-50% Campo Cerrado 5-20% Campo Sujo < 5% Campo Limpo Cobertura: < 1% INTRODUÇÃO a Campo Limpo; b Campo Sujo; c Campo Cerrado; d Cerrado Típico 25

26 Classificações supervisionadas/não-supervisionadas A MISTURA ESPECTRAL Inclusão de duas ou mais classes de cobertura no GIFOV, combinando a radiância dos alvos espacialmente próximos; Duas situações comuns com um pixel misturado: IFOV GIFOV heterogêneo FUNDAMENTOS 26

27 Fatores espúrios à obtenção das imagens Contaminação atmosférica; Variação na geometria de aquisição dos dados (sombreamento). Nuvens Atmosfera + Dossel + Substrato No caso do bioma Cerrado Confusão espectral entre classes com baixa biomassa - Campo Limpo - Campo Sujo - Campo Cerrado Índices de Vegetação (IV) demonstram um agrupamento espectral das classes gramíneo - lenhosas e arbustivas - Campo Limpo / Campo Sujo - Campo Cerrado / Cerrado sensu stricto 27

28 Grau de proteção em relação ao uso da Terra Grau de Proteção Uso e Ocupação Água Cultura 1. M. Alta 4. Baixa 2. Alta Área 1990 Área 2000 Área 2010 (km²) 1990% (km²) 2000% (km²) 2010% 4, ,87 4, ,82 24, ,58 0, ,1 0, ,00 22, ,18 Mata/Cerradão Pastagem Solo Exposto Área Urbana 3. Média 5. M. Baixa 5. M. Baixa 154, ,1 137, ,91 116, ,9 352, ,45 365, ,74 344, ,01 16, ,08 21, ,08 20, ,8 2, ,4 2, ,45 2, ,53 Área Total 530, ,00 531, ,00 530, ,00 Uso da Terra 28

29 Fragilidade Ambiental Fragilidade Potencial Uso da Terra 2 Fragilidade Emergente 29

30 Estudo de Caso Bacia da PCH Irara Goiás/Brasil Classe - Declividade Fragilidade Classes de Área km² x % declividade km² 1. Muito fraca 0-3% Fraca 3-8% Média 8-20% Forte 20-45% Muito forte >45% Total

31 Classe - Precipitação Cidade Estação Pluviométrica Média Total (mm) Grau de Fragilidade Serranopolis Serranópolis 1567 mm 4 Quirinopolis Quirinópolis 1431 mm 4 Jataí PonteRio Doce 1615 mm 4 Jataí Pombal 1584 mm 4 Montividiu Montividiu 1445 mm 4 Itarumã Itarumã 1566 mm 4 Fazenda São 4 Mineiros Bernardo 1607 mm Rio Verde Fazenda Paraíso 1348 mm 4 Caiapônia Caiapônia 1521 mm 4 Cachoeira Alta Cachoeira Alta 1319 mm 4 Mineiros Bom Jardim 1564 mm 4 Jataí Benjamim Barros 1636 mm 4 Jataí Jataí 1652 mm 4 Jataí Ponte Rio Claro 1631 mm 4 Classe - Solos Fragilida Tipos de solos Área km² x % de km² 1. Muito Baixa Gleissolos G. Latossolos L Média Argissolos P Muito forte Neossolos R. Neossolos Quartzarênicos RQ. Total

32 Classe Uso da Terra 11/12/2009 Foto A: Área cultivo de cana-deaçúcar. 11/12/2009 Foto D: Nascente da Bacia do Rio Doce. 11/12/2009 Foto B: Área de Reflorestamento, Silvicultura de eucalipto (eucalyptus). 11/12/2009 Foto E: Culturas de ciclo curto, exemplo a Soja. 11/12/ /12/2009 Foto C: Pastagens com criação extensiva de gado. 11/12/ /12/2009 Foto F: Curso de Drenagem do Rio Doce próximo de pastagens. Fragilidade Potencial Fragilidade Áreakm² x km² % 1. Muito Baixa Baixa Média Alta Muito Alta 0 0 Total

33 Fragilidade Emergente Fragilidade Área km² x km² % 1. Muito Baixa Baixa Média Alta Muito Alta 0 0 Total 100 Métodos naturais para recuperação ambiental Proteção das margens com troncos de árvores. 33

34 Métodos naturais para recuperação ambiental Quebra-corrente formada por rochas protege a margem. Os bancos de areia e depósito de seixos rolados favorecem novas estruturas. Construção de paliçadas e escadarias com matéria orgânica. Métodos naturais para recuperação ambiental Terraceamento Bacias de acumulação 34

35 COMO AVALIAR UMA BACIA HIDROGRÁFICA O que fazer para ajudar a recuperar uma bacia hidrográfica independente do tipo de uso da terra como Pesquisador 35