Geoprocessamento e Delimitação Territorial possibilidades metodológicas a partir dos Modelo Digitais de Elevação. Caio Lourencini Cavellani 1

Transcrição

1 Geoprocessamento e Delimitação Territorial possibilidades metodológicas a partir dos Modelo Digitais de Elevação Caio Lourencini Cavellani 1 1 Programa de Pós-Graduação em Geografia Humana FFLCH/USP Caixa Postal São Paulo - SP, Brasil caio.cavellani@usp.br Abstract. This article intends to demonstrate the feasibility of using Digital Elevation Models (DEM) and its derivatives products in the processes of identification and representation of boundaries based on watersheds from topographic maps, especially in the scale 1: produced by the Brazilian Geography and Statistics Institute (IBGE). Whereas the equidistance of the contour lines in these - 20 meters - can lead to problems in identifying "orographic boundaries", especially in areas of relief little rough, attempted to interpolate the data hypsometric in five cases analyzed. From the obtained MDE, four layers of contour line were extracted into more detailed equidistances - 10m, 5m, 1m and 0.5m - which were used either individually or concurrently to identify the watersheds and consequently the boundaries. Later, the "new lines" were then compared with those present in the original topographic maps and border lines represented in topographic maps from the larger scale of 1:10.000, produced by the Geographic and Cartographic Institute of the State of São Paulo (IGC-SP) in order to measure their reliability and accuracy. Palavras-chave: Geoprocessing, GIS, Digital Elevation Model (DEM), Boundaries, Geoprocessamento, SIG, Modelo Digital de Elevação (MDE), Limites Territoriais 1.Introdução A questão dos limites territoriais internos, sejam eles de caráter estadual, municipal ou distrital, apesar de muitas vezes tratada de maneira supérflua, apresenta grande importância na vida cotidiana de todos os indivíduos. São estas linhas que determinam a localização de eleitores, a implantação de escolas, atendimentos em postos de saúde, entregas de correspondências, implantação de linhas telefônicas, cadastramentos pra fins escolares, recolhimento de lixo, pesquisa para censos demográficos, ocorrências policiais, telefonia, abastecimento de água e luz, melhoramentos em vias de acesso, entre outros (Prescott, 1965). Assim sendo, deve-se buscar estabelecer os limites entre as distintas unidades territoriais da forma mais precisa possível, de modo a tentar amenizar ao máximo o surgimento de interpretações diversas e, consequentemente, de conflitos de variadas características. Ao determinar o fim de uma soberania e o início de outra, a linha limítrofe pode representar um grande obstáculo a concretização de diversos tipos de interesse que possam vir a surgir com o tempo, gerando indagações sobre a mesma. Dentro disto, deve-se destacar o papel fundamental da cartografia nos processos de delimitação territorial. Fruto de um tratado, de um acordo ou mesmo de uma lei, o limite territorial tem sua geometria apresentada através de sua representação em mapa, mediante a interpretação cartográfica dos textos jurídicos correspondentes. Neste momento, a escolha da técnica a ser empregada e as inúmeras possibilidades de entendimento de um mesmo conteúdo aparecem como questões de extrema relevância. Restringindo o espaço de análise apenas aos limites internos brasileiros, nota-se a predominância de dois tipos básicos de elementos utilizados como referência para o estabelecimento das linhas limítrofes: os cursos de água e os divisores de água. Enquanto o primeiro caso é caracterizado basicamente pela possibilidade de adoção de talvegues ou linhas 3947

2 médias, o segundo engloba a consideração de espigões, contrafortes e divisores, os quais são, de forma geral, limites de bacias hidrográficas das mais variadas extensões. Tomando como referência apenas os limites orográficos, verifica-se a predominância, dentro dos órgãos oficiais competentes, de técnicas manuais de delimitação a partir de dados presentes em cartas topográficas. Dentro do universo da cartografia analógica, traça-se os divisores de água a partir das curvas de nível, orientando-se pela geometria das mesmas, pelas cotas altimétricas e pela própria rede hidrográfica representada (Rodrigues e Adami, 2009). Apesar de aceito nos meios acadêmico e técnico, este tipo de método apresenta, entretanto, alguns problemas a serem considerados. Em um primeiro momento, é notável a carga de subjetividade existente, uma vez que a interpretação dos elementos cartográficos pode ocorrer de forma distinta na atuação de diferentes profissionais, envolvendo a capacidade de abstração de uma representação plana para uma tridimensional (Torres et al. 2005). Além disso, como apontam Ricci e Petri (1965) apud Valeriano e Moraes (2001), a própria base utilizada, ou seja, a carta topográfica impressa, pode apresentar limitações em suas representações, geradas pela falta de registro de informações mediante a adoção de critérios cartográficos e estéticos. As cartas topográficas, escala 1:50.000, do Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE), por exemplo, ao apresentarem curvas de nível em equidistância de 20 metros podem, dependendo do tipo de área considerada, mascarar algumas feições do relevo. Dentro da consideração dos fatores citados, a análise prévia de algumas linhas limítrofes traçadas em cartas topográficas na escala 1:50.000, pode apresentar, a princípio, dois tipos básicos de inconsistência. A primeira, mais ligada a questão da subjetividade, caracteriza-se pelos erros visíveis de traçado, os quais não respeitam a geometria das curvas de nível, nem tampouco a disposição da rede hidrográfica e dos pontos cotados. A segunda, por sua vez, ocorre pela generalização exacerbada dos traçados em terrenos pouco acidentados, representados de forma limitada dentro da equidistância padrão das curvas de nível do documento cartográfico utilizado. (Figura 1) Figura 1 Inconsistências de traçado erro (à esquerda) e generalização (à direita) Com o desenvolvimento da informática e o surgimento do Geoprocessamento e de sua ferramenta computacional, os chamados Sistemas de Informação Geográfica (SIG), 3948

3 viabilizou-se o tratamento digital de informações topográficas, possibilitando inúmeras operações automáticas a partir de vários tipos de dados. Dentro disto, a construção de Modelos Digitais de Elevação (MDE) ou Modelos Numéricos de Terreno (MNT) - definidos segundo Sobrinho et al (2010) como estruturas numéricas de dados correspondentes à distribuição espacial da altitude e superfície do terreno - a partir da inserção de informações altimétricas, provenientes inclusive das próprias cartas topográficas originais, aparece como uma alternativa amplamente difundida em inúmeras áreas de cunho acadêmico ou técnico. Desta forma, é no interior de todo este contexto que se faz necessária a busca por alternativas para a solução dos potenciais problemas de delimitação das linhas limítrofes baseadas em divisores de água. A partir da digitalização das curvas de nível, pontos cotados e hidrografia presentes nas antigas cartas topográficas e da posterior construção do MDE correspondente em ambiente SIG, pode-se obter informações mais precisas a respeito da configuração do relevo da área, mediante, principalmente, a transposição das dificuldades anteriormente citadas através da possibilidade de uma visualização tridimensional e da extração de curvas de nível nas mais variadas equidistâncias. Em suma, considerando os possíveis problemas existentes na delimitação manual de divisores de água a partir de cartas topográficas analógicas na escala 1:50.000, o presente artigo tem por objetivo apresentar, através da utilização de SIG e dos MDE, uma possibilidade metodológica para a obtenção e atualização dos limites territoriais calcados neste tipo de feição topográfica, adotando, para isso, a análise de casos previamente selecionados, dentro dos quais foram realizadas comparações entre o limite oficial, o limite obtido e o limite oriundo de um mapeamento de maior escala (1: no caso), considerado enquanto referência para as posteriores mensurações dos resultados encontrados. 2. Metodologia de Trabalho O desenvolvimento do presente estudo compreendeu três fases distintas: identificação de casos de análise com possíveis inconsistências nos traçados dos limites territoriais orográficos ; construção dos MDE correspondentes e delimitação dos respectivos divisores; comparação e análise entre os diferentes traçados. Em um primeiro momento, buscou-se selecionar alguns casos amostrais, no qual algum tipo de inconsistência no traçado do limite baseado em divisores de água pudesse ser identificado previamente. Restringindo a busca apenas aos limites intermunicipais do Estado de São Paulo e, utilizando, como base de referência, as cartas topográficas na escala 1: de autoria do IBGE, chegou-se a determinação de cinco díades de estudo: Artur Nogueira Limeira; Elias Fausto Monte Mor; Guareí Quadra; Monte Alegre do Sul Socorro e Vinhedo Itatiba. (Figura 2) 3949

4 Figura 2 Localização das díades estudadas As cartas topográficas correspondentes a cada díade foram então georreferenciadas, sendo as feições de curvas de nível, hidrografia e pontos cotados posteriormente vetorizadas. A partir dos três layers gerados e de seus respectivos dados altimétricos foram elaborados os MDE correspondentes através do interpolador Topo to Raster do ArcGIS 9.3, o qual, segundo Guedes et al. (2011), apresenta resultados com pequenas variações entre as curvas de nível derivadas e as curvas de nível originais. Posteriormente, extraiu-se, dentro de cada modelo, as curvas de nível nas equidistâncias de 10m, 5m, 1m e 0,5m. Estes arquivos, sobrepostos as cartas topográficas originais, foram então utilizados para definir os novos traçados das linhas limítrofes, sendo utilizados de forma individual ou concomitante dependendo das características do relevo e das necessidades de maior detalhamento. Por fim, realizou-se o georreferenciamento das cartas topográficas, escala 1:10.000, do Instituto Geográfico e Cartográfico (IGC-SP), necessárias para o recobrimento das cinco áreas estudadas. As linhas de limite destas seriam então comparadas com aquelas presentes nas cartas do IBGE e com as obtidas mediante a adoção do procedimento metodológico apresentado. (Figura 3) 3950

5 Figura 3 Comparação entre os limites considerados Díade Vinhedo Itatiba 3. Resultados e Discussão Devido as impossibilidades técnicas e financeiras de levantamento em campo dos limites estudados - o que de fato representaria a situação ideal para comparação e avaliação dos resultados - considerou-se então, como referência de precisão e confiabilidade, os traçados presentes nas cartas 1:10.000, oriundos de um mapeamento com maiores detalhes (as curvas de nível, por exemplo, apresentam equidistância de 5 m). Desta forma, realizou-se a análise de precisão entre os limites originais e os limites obtidos através do cálculo de diferença de áreas entre cada um destes com o seu correspondente nas cartas do IGC. Em suma, buscou-se quantificar as áreas deslocadas do território de um município para outro em cada situação. A avaliação quantitativa dos resultados demonstrou que, em todos os cinco casos, houve melhorias a partir dos traçados propostos, confirmando, a princípio, a hipótese inicial. Acredita-se que as diferenças atestadas entre os números obtidos possam ter ocorrido devido as distintas extensões de cada díade analisada em conjunto com as particularidades do relevo correspondente. (Tabela 1) Além disso, pode-se considerar que também ocorreram ganhos qualitativos, uma vez que os novos limites apresentaram traçados mais coerentes do ponto de vista geométrico e estético em relação aos elementos geográficos originais. (Figura 4) 3951

6 Tabela 1 Comparação de Áreas Díade Diferença de Área IBGE (ha) Interpolação (ha) Diferença (%) Guareí-Quadra 64,995 43,618 33% Elias Fausto-Monte Mor 102,158 86,894 15% Artur Nogueira-Limeira 40,092 37,51 7% Vinhedo-Itatiba 16,473 6,064 61% Monte Alegre do Sul-Socorro 55,892 32,062 43% Figura 4 Díade Guareí Quadra 4. Conclusões O presente trabalho buscou contribuir para uma melhor delimitação cartográfica de linhas limítrofes de caráter orográfico. Acredita-se que os antigos métodos de identificação de divisores de água através de cartas topográficas impressas, mesmo que aceitáveis até os dias de hoje, apresentam possibilidades de melhorias. Dentro disto, a partir de uma metodologia simples e clara, faz-se possível a consideração das ferramentas apresentadas enquanto alternativa para a revisão e atualização dos antigos traçados, utilizando-se, inclusive, das mesmas fontes de dados. 3952

7 Referências Bibliográficas Guedes, H.A.S.; Capobiango, G.V; Martins, V.S.; Silva, D.D. Análise da precisão entre os métodos de interpolação Krigagem Ordinária e Topo to Raster na geração de modelos digitais de elevação. In: Simpósio Brasileiro de Sensoriamento Remoto (SBSR), 14, 2011, Curitiba. Anais...São José dos Campos: INPE, Artigos, p CD-ROM. On-line. ISBN Disponível em: < Acesso em: 29 set Prescott. J.R.V. Geography of frontiers and boundaries. Londres: Hutchinson University Library, pg. Rodrigues, C.; Adami, S. Técnicas Fundamentais para o Estudo de Bacias Hidrográficas. In: Venturi, L.A.B. Praticando Geografia: Técnicas de Campo e Laboratório. São Paulo: Oficina de Textos, pg. Sobrinho. T.A.; Oliveira. P.T.S.; Rodrigues. D.B.B.; Ayres. F.B. Delimitação Automática de Bacias Hidrográficas utilizando dados SRTM. Engenharia Agrícola. Jaboticabal, v.30, n.1, pg 46-57, Torres, T.G.; Paranhos Filho, A.C.; Rondon, M.A.C.; Lastoria, G.; Souza, A. Comparação do divisor de bacia obtido de diferentes modos: o caso de estudo da bacia do córrego Guariroba -MS. Revista de Estudos Ambientais. Blumenau, v.7, n.1, pg 39-56, Valeriano, M.M.; Moraes, J.F.L. Extração de rede de drenagem e divisores por processamento digital de dados topográficos. In: Simpósio Brasileiro de Sensoriamento Remoto (SBSR), 05, 2001, Foz do Iguaçu. Anais...São José dos Campos: INPE, Artigos, p CD-ROM, On-line. ISBN Disponível em: < br/lise/2001/ /doc/ >. Acesso em: 29 set