Mapeamento Temático Digital: Ferramenta de Apoio à Análise de Erosão em Encostas Cabo de Santo Agostinho/ PE. Everaldo Paulo da Silva, MSc. e Roberto Quental Coutinho, Pós-D.Sc. Departamento de Engenharia Civil, Universidade Federal de Pernambuco, Recife, Brasil Mário Ferreira de Lima Filho, D.Sc. Departamento de Geologia, Universidade Federal de Pernambuco, Recife, Brasil RESUMO: Este trabalho teve como objetivo mostrar o uso do mapa digital temático como uma ferramenta tecnológica de apoio no levantamento de informações geo-ambientais relevantes aos estudos relacionados à ocorrência de erosão no Parque Metropolitano Armando de Holanda Cavalcanti- Cabo de Santo Agostinho/PE. Foi usada uma série histórica (1973-2003) para registrar mudanças ocorridas no meio-ambiente, tendo o geo-processamento como instrumento de apoio à manipulação das informações espaço-temporais. Este trabalho discorre, resumidamente, sobre SIG (Sistema de Informações Geográficas), mapas como instrumento de apoio a programas de planejamento e sobre erosão. Informações sobre a quantificação da evolução de erosão em encostas, obtidas a partir do mapeamento digital da área (Silva 2004 e Silva et al. 2005) com base em ortofotocartas 1:10000, 1:2000 e 1:1000 (UIBASE-FIDEM) digitalizadas, são apresentadas como subsídio nas conclusões do mesmo. PALAVRAS-CHAVE: mapa digital, série histórica, erosão em encostas, geo-processamento,. 1. APRESETAÇÃO O presente trabalho foi parte do Programa de Apoio a úcleos de Excelência PROEX, projeto: Engenharia Geotécnica e Hidrologia no Sistema Encosta-Planície Costeira. O citado projeto englobou a participação da COPPE/UFRJ; IGEO/UFRJ, UFPE e UFRGS, sob a coordenação geral do Prof. Willy A. Lacerda (COPPE/UFRJ) e coordenação local do Prof. Roberto Quental Coutinho (UFPE). Este artigo foi originado da dissertação de mestrado (Silva 2004) que ocorreu de forma integrada com outros estudos correlatos dirigidos para problemas ambientais e geotécnicos, em nível de pós-graduação strictosenso. Gomes (2001) assim, como Lafayette, (2006) concluíram dissertação de mestrado e tese de doutorado, respectivamente, sobre erosão em encostas no Parque Metropolitano Armando de Holanda Cavalcanti no Cabo de Santo Agostinho. A abordagem utilizada neste estudo foi sustentada na análise dos mapas digitais temáticos (série histórica: 1973, 1988, 1997 e 2003) com auxílio do geoprocessamento apoiado na tecnologia SIG (Sistema de Informações Geográficas), dessa forma incorporou uma perspectiva histórica. Teve como principal objetivo elaborar, derivar mapas temáticos com uso de ferramentas computacionais de última geração (softwares e periféricos) concebidos para captura, armazenagem, manipulação e análise das informações primárias (derivadas de levantamento de campo e GPS (Sistema de Posicionamento Global)) e secundárias (derivadas de fontes analógicas) georeferenciadas. Como resultado foram derivados mapas compostos de elementos geo-biofísicos e antrópicos, os quais têm estreita relação com o processo de erosão evidenciado na área do parque. Posteriormente, se procederam as análises e conclusões (ver Silva 2004 e Silva et al. 2005) a partir de estudos e reuniões técnicas. 2. ITRODUÇÃO. Em muitos programas de planejamento, é necessário combinar diversas variáveis geográficas, na forma de mapas, de um local comum e mesma medida. Um dado mapa
permitirá mostrar as áreas com melhor disponibilidade para implantação de moradias, descrever a relação quantitativa entre solos, geologia, vegetação, declividade, geomorfologia, uso do solo, e outros dados associados com o desenvolvimento. essa situação, é necessário um processo de recobrimento de mapas de modo a interrelacionar geograficamente os dados temáticos, formando uma base analítica para os processos de planejamento e gerenciamento (Paredes 1994). Os Sistemas de Informações Geográficas (SIG s ) através da sua estrutura de hardware, software e a base de dados, integrada sobre um espaço geográfico, permite elaborar um modelo da paisagem desta área (Menezes 2000). Tendo a base de dados como ponto de partida, obtida através da integração e combinação de diferentes fontes de dados e informações, selecionadas para a sua alimentação, os SIGs permitem realizar estudos de análise espacial, entre eles os analíticosintegrativos, sob a ótica geoecológica, gerando resultados que podem ser integrados à base de dados (Menezes 2000). O resultado de uma análise realizada através de um SIG, pode ser considerado pela aplicação de uma função, envolvendo uma série de mapas de uma mesma área geográfica, cada um com o seu significado próprio (Boham-Carter 1994) da forma: Mapa Resultado = f (mapas de entrada) (1) Associando-se ao conceito de função multivariada, cada mapa pode ser caracterizado como uma função das variáveis componentes da função, como pode ser apreciado na expressão 2: MR = f (m 1, m 2,...,m n ) (2) onde M R é o mapa resultado e m i define os mapas componentes do processo (Menezes 2000). A erosão ou gliptogênese (dos termos gregos = gliptós = gravado + gênesis = geração) é um fenômeno natural, através do qual a superfície terrestre é desgastada e afeiçoada por processos físicos, químicos e biológicos de remoção, que modelam a paisagem. Este conceito mais amplo, de escala global, é válido em geologia e geomorfologia, pois, para os agrônomos e engenheiros civis, na maioria das vezes, o significado dessa palavra pode ser reduzido a simples eliminação das camadas superficiais dos solos, principalmente quando desprotegidas (Suguio 2003). Os processos físicos e químicos seriam pouco atuantes em regiões frias e úmidas, com temperatura média anual inferior a +10ºC, enquanto em regiões quentes e úmidas, com temperatura média anual superior a +10º C, seriam mais importantes (Strakhov 1967 apud Suguio 2003). O processo erosivo tende a se acelerar, à medida que mais terras são desmatadas para a exploração de madeiras e/ou para a produção agrícola, uma vez que os solos ficam desprotegidos da cobertura vegetal e, conseqüentemente, as chuvas incidem diretamente sobre a superfície do terreno (Lafayette 2006). Os fatores controladores são aqueles que determinam as variações nas taxas de erosão (erosividade da chuva, propriedades do solo, cobertura vegetal e características das encostas). É por causa da interação desses fatores que certas áreas erodem mais do que outras (Guerra 1998). 3. LOCALIZAÇÃO E CARACTERÍSTICAS FISIOGRÁFICAS DA ÁREA DE ESTUDO. Situada no litoral sul do Estado de Pernambuco e delimitada por coordenadas 284500/ me de Longitude e / 9077500m de Latitude, a área está a 34 Km ao sul da cidade do Recife e o acesso até a mesma é feito pelas rodovias BR-101 sul, PE-60 e PE- 28. A W do Parque (área de estudo) está situado o balneário (praia de Gaibu) responsável por forte aglomeração urbana, e na porção SE está a praia de Suape e o povoado de mesmo nome, com infra-estrutura urbana onde se localiza o Hotel Blue Tree Park de nível internacional. A geologia da área é composta de 70% de rochas vulcânicas e graníticas da Suíte Ipojuca (embasamento cristalino) e outros 30% aproximadamente, estão sob a Formação Algodoais e Formação Barreiras, sendo esta constituída por camadas de argila arenosa/ areia
argilosa e, sotoposta ao solo residual de granito (camadas alternadas de areia siltosa, argila arenosa e silte arenoso) conforme ilustrado nas Figuras 1 e 2 (Silva et al. 2005). A área possui característica geomórfica de um altiplano de forma alongada com direção W-SE, cuja feição topográfica de maior destaque é o Promontório de Santo Agostinho. O clima é quente e úmido e o regime pluviométrico varia de 1.500 mm -1 a 2.500 mm.ano -1 distribuídos por todos os meses do ano, com maior concentração de março a agosto, denominado período chuvoso. o local ocorrem erosões comandadas por escoamento difuso a concentrado das águas pluviais, com ocorrência de ravinas de grande magnitude sobre a Formação Barreiras. Pode ser observado na Figura 1, cada polígono de erosão (em negrito) tem sua respectiva toponímia de decodificação (código numérico) associada 284500 LEGEDA: 9077500 GAIBU GAIBU CALHETAS 9077500 BRECHAS DO GRAITO EROSÃO EROSÃO 1 EROSÃO 3 EROSÃO 4 FM_ALGODOAIS GRAITO EROSÃO 5 #S SODAGEM GEOTÉCICA VILA DE SUAPE SUAPE 284500 EROSÃO 6 AOSTIHO 250 0 250 500 metros Figura 1. Mapa geológico geotécnico 64.0 SP 1.1 62.0 areia argilosa média, amarela SP 1.2 60.0 areia argilosa media, variegada COTA (m) 58.0 56.0 54.0 52.0 50.0 areia argilosa media, amarela argila siltosa rija, variegada argila siltosa dura, variegada cristalino areia argilosa média, amarela areia argilosa medianamente compacta, vermelha areia argilosa compacta, amarela areia argilosa média, variegada argila arenosa, rija a muito rija, variegada areia siltosa, c/ poucos pedregulhos,variegada areia argilosa média, amarelo esbranquiçada SP 1.3 F. B. Argila siltosa, rija, variegada 48.0 46.0 Areia siltosa, medianamente compacta, variegada S. R. 44.0 42.0 Argila arenosa, muito rija, esbranquiçada cristalino 40.0 2.0 0.0 0 10 60 110 DISTÂCIA (m) Figura 2. Perfil geológico geotécnico (SP-1) na erosão 5 (Lafayette 2006).
4. METODOLOGIA E FOTES DE IFORMAÇÃO UTILIZADAS. A metodologia foi composta por três etapas distintas e interligadas: pré-geoprocessamento, geoprocessamento e o pós-geoprocessamento. Para o pré-geoprocessamento se procedeu à coleta e aquisição de informações a partir de fontes primárias (GPS, fotos aéreas escala 1:6000 e levantamento de campo) e secundárias (ortofotocartas escala 1:1000.,1:2000 e 1:10000, tabelas, etc.) gentilmente fornecidas pela FIDEM Agência de Desenvolvimento Metropolitano do Recife. o geoprocessamento foram utilizados aplicativos que possibilitaram o processamento das informações espaciais (base de dados geográficos), a partir das informações e dados do pré-geoprocessamento, tendo como resultado os mapas digitais temáticos para as análises das informações. Os resultados da combinação dos diversos mapas e das análises, por sua vez foram disponibilizados no formato digital (multimídia, display) e impresso (mapas derivados, tabelas e relatórios), compreendendo a fase de pósgeoprocessamento. A partir da topografia de GPS foram desenhados perfis topográficos de 2003, com o objetivo de cruzar com os perfis do ano de 1973 (Fig. 3). 4. RESULTADOS OBTIDOS Para este trabalho foram gerados os seguintes mapas digitais temáticos: Impacto Antrópico de 1997 (Silva 2004); Erosão 1973, 1988, 1997 (Figs. 5, 6 e 7); Ocupação Urbana em 1973 e 1997 (Silva 2004); Relevo (3D) e Morfometria (Silva 2004 e Silva et al. 2005). O mapa de impacto antrópico foi obtido a partir do mesmo procedimento técnico utilizado para o mapa de cobertura vegetal (aglutinação de tipologias), considerando-se as tipologias de uso do solo local a saber: áreas de sítios, manchas urbanas, áreas de cultivo, caminhos e trilhas (ver Silva 2004). Os mapas de ocupação urbana em 1973 e 1997 foram gerados a partir da digitalização dos polígonos correspondentes às edificações ou casas. O cruzamento dos perfis topográficos de 1973 e 2003 (Fig. 3) permitiu avaliar que ocorreu avanço da erosão em profundidade. Por fim, no mapa de relevo e morfometria constam alguns indicadores (gradientes de relevo e perfis morfométricos) de suscetibilidade a processos erosivos e deposicionais, os quais podem ser vistos na Tabela 1. C O T A (m) EROSÃO 6 D I S T Â C I A (m) LEGEDA: 1973 2003 Figura 3. Cruzamento de perfis topográficos dos anos de 1973 a 2003 da erosão 5 (Silva 2004 e Silva et al. 2005). a Figura 4, se observa a evolução de cada erosão em relação ao período de 1973-1997. Como exemplo, a erosão 1 cresceu 61,5%, a erosão 3 68,35% e a erosão 5 cresceu 51,55%. VARIAÇÃO DA TAXA DE EROSÃO (%) 80 70 60 50 40 30 20 10 0 1973 1978 1983 1988 1993 1998 2003 TEMPO (Anos) EROSÃO 1 EROSÃO 2 EROSÃO 3 EROSÃO 5 EROSÃO 6 Fig. 4. Histograma de variação da taxa de erosão. Os mapas das erosões (Figs. 5, 6 e 7) dos anos de 1973, 1988 e 1997 respectivamente, foram utilizados na obtenção de dados qualiquantitativos como por exemplo: em qual encosta, em que ano e em que erosão se verificou maior expansão de área erodida.
Tabela 1-Parâmetros morfométricos dos perfis das encostas para análise do grau de suscetibilidade a processos erosivos e deposicionais para área estudada. (Silva 2004 e Silva et al. 2005). PERFIS ÍDICES 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Altitude do topo 70m 75m 75m 65m 65m 60m 67m 55m 75m 60m 75m 75m Altitude do talvegue 5m 25m 50m 16m 20m 23m 20m 24m 15m 42m 50m 15m Amplitude 65m 50m 25m 49m 45m 37m 47m 31m 60m 18m 25m 60m Comprim. de rampa 278m 150m 381m 196m 213m 145m 117m 103m 374m 103m 115m 506m Gradiente 23% 33% 6% 25% 21% 25% 40% 30% 16% 17% 21% 11% 285250 285750 286250 286750 287000 LEGEDA 9077250 9077250 EROSÃO 1973 EROSÃO 1 EROSÃO 3 EROSÃO 4 LIMITE DO PARQUE CAMIHOS 9076750 EROSÃO 2 9076750 EROSÃO 5 AGOSTIHO 9076250 9076250 EROSÃO 6 9075750 9075750 W S E 285250 285750 286250 286750 287000 250 0 250 metros Figura 5-Mapa de erosão em 1973. CALHETAS LEGEDA EROSIVA 1 EROSÃO 1988 LIMITE DO PARQUE EROSIVA 3 EROSIVA 4 CAMIHOS EROSIVA 2 EROSIVA 5 AGOSTIHO EROSIVA 6 W E S Figura 6-Mapa de erosão em 1988.
CALHETAS LEGEDA EROSIVA 1 EROSIVA 3 EROSÃO 1997 LIMITE DO PARQUE CAMIHOS EROSIVA 4 EROSIVA 2 EROSIVA 5 AGOSTIHO EROSIVA 6 W E S Figura 7-Mapa de erosão em 1997. 5. COCLUSÃO A metodologia e os cuidados tomados na elaboração e derivação dos mapas digitais, permitiram obter dados com bom grau de confiabilidade acerca da evolução das intensas erosões na área em estudo. Os mapas digitais como ferramentas de análise ambiental, no caso particular para este estudo, contribuíram na obtenção otimizada das informações quali-quantitativas usadas nas análises espaciais (topológicas) e temporais relativos à dinâmica erosiva como também, para a avaliação da qualidade ambiental da área e, por fim, mostrou ser um meio economicamente viável. REFERÊCIAS Guerra, A. J. T. e Cunha, S. B. (1998) Geomorfologia e Meio Ambiente: 2 a ed. Rio de Janeiro: Bertrand Brasil,. 318-319 pp. Menezes, P..M. L. (2000) A Interface Cartografia Geoecologia nos Estudos Diagnósticos e Prognósticos da Paisagem: Um Modelo de Avaliação de Procedimentos Analítico-Integrativos. IGEO/UFRJ, DSC., GEOGRAFIA. Rio de Janeiro, 47-49; 133-134 pp. Salomão, F. X. T. e Iwasa, O. Y. (1995) Curso de Geologia Aplicada ao Meio Ambiente, São Paulo, ABGE/IPT Cap. 3, 31-57 pp. Silva, E. P. (2004) Caracterização Geo-ambiental e Estudo da Variabilidade Espaço-temporal de Erosões no Parque Metropolitano Armando de Holanda Cavalcanti Cabo de Santo Agostinho/PE Dissertação de Mestrado- UFPE- Geociências, Recife, 151p. Silva, E. P. et al. (2005) Quantificação da Evolução de Erosões em Encostas-Cabo de Santo Agostinho/PE, Anais do IVCOBRAE, Salvador, Brasil, 7;9p. Suguio, K. (2003) Geologia Sedimentar., Capítulo 3- Ed. Edgar Blucher, SP. 25p. Bonhan-Carter, G. F. (1994) Geographic Information Sistems for Geocientists Modelling with GIS. Kindlington: Pergamon Press. Burrough, P. A. E Macdonnel, R. A. 1998 Principles of Geographical Information Systems, ew York, Oxford University Press, 333p. FIDEM, 2000. Plano Estratégico do Parque Armando de Holanda Cavalcanti. Recife Lafayette, K. P. V. (2006) Estudo Geológico-Geotécnico de um Processo de Erosivo para Establidade de Talude no Parque Armando de Holanda Cavalcanti- Cabo de Santo Agostinho-Cabo/PE. Tese de Doutorado - Área de Geotecnia Eng. Civil/CTG/UFPE, Recife. 352p.