COMPARAÇÃO ENTRE MODELOS DIGITAIS DE TERRENO GERADOS PARA ESTUDOS HIDROLÓGICOS DA BACIA HIDROGRÁFICA DO RIACHO JATOBÁ, PESQUEIRA, PERNAMBUCO SANTOS, F. M. S. DOS 1 ; MENDONÇA, M. F. DE 2 ; MARANGON, G. P. 3 ; BARROS, D. A. S. DE 4 ; FIGUEIRA, S. B. 5 ; SILVA, H. P. DA 6 RESUMO: Este trabalho teve como objetivo principal obter informações altimétricas da área da bacia hidrográfica do Riacho Jatobá, Pesqueira PE, para fins de estudos hidrológicos, através da geração de Modelos Digitais de Terreno, elaborados a partir de imagens do sensor ASTER e de cartas topográficas planialtimétricas elaboradas pela SUDENE. Para realização deste estudo foram utilizadas imagens do satélite ASTER em composição colorida. Para comparação dos dois Modelos Digitais do Terreno, foram selecionados pontos ao longo dos limites da Bacia do Jatobá e de sua rede de drenagem. Foi utilizado o Teste de Estimação da Diferença de duas Médias Populacionais. Os Modelos Digitais do Terreno gerados não apresentaram diferenças significativas ao nível de 5% pelo teste de Tukey, mostrando que a metodologia utilizada neste trabalho pode ser aplicada na elaboração destes Modelos. Portanto, para esta finalidade, a metodologia utilizada foi adequada. PALAVRAS-CHAVES: SENSORIAMENTO REMOTO, PROCESSAMENTO DE IMAGENS, HIDROLOGIA. COMPARISON AMONG DIGITAL TERRAIN MODEL GENERATED FOR HIDROLOGYCS STUDIES ON BASIN OF JATOBÁ CREEK IN PESQUEIRA, PERNAMBUCO. ABSTRACT: In this work the main objective to obtain altimetric information about hydrographic basin Jatobá's creek, in Pesqueira, Pernambuco, Brazil for studies hydrologics, through the generation of Digital 1 Estudante do Curso de Eng. Florestal da UFRPE, Recife PE. e-mail: felipe_aju@yahoo.com.br 2 Estudante do Curso de Agronomia da UFRPE, Recife PE 3 Estudante do Curso de Eng. Florestal da UFRPE, Recife PE 4 Estudante do Curso de Agronomia da UFRPE, Recife PE 5 Eng. Agrônomo, Mestrando, Depto de Agronomia, UFRPE, Recife PE. 6 Prof. M.Sc.Depto de Tecnologia Rural, Doutorando Agronomia/Ciência do Solo, UFRPE, Recife PE.
Terrain Model elaborated starting from images of the sensor ASTER and planialtimetric topographic maps from SUDENE. For accomplishment of this study images of the sensor ASTER were used in color composition. For comparison both Digital Terrain Model, points were selected along the limits of Jatobá Basin and of drainage. In each point they were obtained the values and soon afterwards compared by the Test of Estimate of the Difference of two Population Averages. The generated Digital Terrain Model didn't present significant differences at the level of 5% for the test of Tukey, showing that the methodology used in this work can be used in the elaboration of these Models. KEYWORDS: REMOTE SENSING, IMAGE PROCESSING, HIDROLOGY. INTRODUÇÃO: Um Modelo Digital de Terreno (MDT) representa o comportamento de um terreno que ocorre em uma região da superfície terrestre. Os dados de MDTs são de fundamental importância em aplicações de geoprocessamento desenvolvidas no ambiente de um Sistema de Informações Geográficas SIG, MANUAL DO SPRING (2004). Dentre os diversos tipos de MDTs, destaca-se os modelos de elevação, que podem ser utilizados para estudos em problemas de recursos hídricos, efetuando a delimitação de bacias hidrográficas e a definição da rede de drenagem. A partir de um MDT é possível extrair diretamente a rede de drenagem de uma região, desníveis, comprimento de canais, geometria, direções de fluxo, e a delimitação das bacias hidrográficas, MAIDMENT e DJOKIC, (2000). O ASTER (Advanced Spacebone Thermal Emission and Reflection Radiometer) é um sensor do satélite Terra que permite o imageamento do planeta Terra em imagens de alta resolução. As imagens ASTER possuem três bandas espectrais de 15 metros de resolução espacial, uma banda com também 15 metros de resolução espacial com a finalidade de gerar estereoscopia, seis bandas espectrais na faixa do infravermelho próximo e 5 bandas no infravermelho termal. As imagens do sensor ASTER podem ser utilizadas eficientemente em mapeamento em escala 1:50.000, assim como análises espectrais refinadas se for trabalhada com as bandas do infravermelho próximo e termal, ASTER HOMEPAGE (2004). Este trabalho teve como objetivo principal obter informações altimétricas da área da bacia hidrográfica do Riacho Jatobá, Pesqueira PE, para fins de estudos hidrológicos, através da geração de Modelos Digitais de Terreno, elaborados a partir de imagens do sensor ASTER e de cartas topográficas planialtimétricas.
MATERIAL E MÉTODOS: A bacia hidrográfica do Riacho Jatobá é uma sub-bacia do sistema do rio Ipanema, em sua porção ocidental mais a montante. Abrange parte dos municípios de Arcoverde e de Pesqueira, do Estado de Pernambuco, numa área de 194,82 km², localiza-se entre 8 34 17 e 8 18 11 de Latitude Sul, e 37 1 35 e 36 47 20 de Longitude Oeste. Ao norte faz limite com a bacia do rio Ipojuca e ao oeste com a bacia do rio Moxotó. A Bacia do Jatobá apresenta uma área de 13,70 km 2 e perímetro de 16 km, resultando em um coeficiente de compacidade de 1,22. O relevo varia de plano a montanhoso. A altitude varia de 600 m a 1120 m. A declividade média determinada pela média ponderada das declividades de todas as superfícies elementares é de 14%, podendo-se observar bruscas variações de elevação nas cotas mais baixas, interferindo no regime de escoamento natural, MONTENEGRO (2004). Para realização deste estudo foram utilizadas imagens do satélite ASTER em composição colorida 2R3G1B, nas quais cada pixel corresponde a 20m. A área de estudo (Figura 1) foi delimitada pelas coordenadas 731000mN a 738000mN e 9072000mE a 9066000mE, a partir da carta topográfica SC.24-X-B-II (articulação compatível com a escala 1:100000 da SUDENE no Sistema de Projeção UTM e Datum SAD 69). Para o registro ou georreferenciamento dessa imagem, utilizou-se o método polinomial de primeiro grau e interpolador vizinho mais próximo. A imagem georreferenciada foi, então, exportada no formato GEOTIFF. Os objetos visualizados na carta topográfica (rede viária, rede de drenagem, curvas de nível), foram vetorizados em formato EVF e exportados em formato shapefile. Um Modelo Digital de Terreno pode ser obtido por diversas formas. Nesse trabalho foram utilizados dois tipos: um MDT elaborado com dados do sensor ASTER, e outro elaborado a partir da vetorização dos dados altimétricos (curvas de nível) da carta topográfica. Este foi gerado pelo método da triangulação com tamanho do pixel 2m durante o processo e no arquivo de saída, em formato INTEGER. Para comparação dos dois MDTs, foram selecionados 48 pontos ao longo dos limites da Bacia do Jatobá e de sua rede de drenagem. Em cada ponto foram obtidas as cotas e em seguida comparadas pelo Teste de Estimação da Diferença de duas Médias Populacionais e pelo Teste de Tukey, manipulando os dados através do Programa SISVAR (FERREIRA, 2000).
Figura 1: Carta-imagem da Bacia Hidrográfica do Riacho Jatobá (área de estudo). RESULTADOS E DISCUSSÃO: A partir dos dados altimétricos obtidos através da carta topográfica, foi gerado um modelo digital de terreno da Bacia do Riacho Jatobá (Figura 2), com uma precisão absoluta de localização vertical de até 20 metros e uma precisão absoluta de localização horizontal de até 30 metros. Figura 2: Visualização tridimensional da Bacia do Riacho Jatobá, gerada a partir da imagem do sensor ASTER sobreposta ao MDT.
O segundo MDT foi elaborado a partir de dados do sensor ASTER. Trata-se de informação altimétrica derivada do instrumento estéreo ao longo da órbita do satélite TERRA, que adquire imagens no infra vermelho próximo (0.78 a 0.86 micrometros), nos canais 3N (nadir) e 3B (back), que podem ser geradas como um MDT relativo (sem pontos de controle) ou um MDT calibrado (com pontos de controle de apoio). A informação é gerada por processo digital de autocorrelação entre os 2 canais especificados. A precisão relativa de localização vertical é até 50 m sem pontos de controle e até 20 metros com pontos de controle. Já a precisão relativa de localização horizontal é até 50 m sem pontos de controle e até 30 metros com pontos de controle, ASTER home page (2004). Também foi realizado um fatiamento de densidades em cada um dos modelos (Figuras 3a e 3b), onde foram plotados os pontos das cotas comparadas. As médias das cotas coletadas foram aproximadamente 787 m para população 1 (MDT obtido através da carta topográfica planialtimétrica) e 800 m para a população 2 (MDT obtido através dos dados do sensor ASTER). A média geral foi de 794 m e o coeficiente de variação de 14,28%, não apresentando diferença significativa ao nível de 5% pelo Teste de Tukey. (a) (b) Figuras 3 : fatiamento de densidades no MDT ASTER (a) e no MDT obtido a partir da carta topográfica (b), mostrando os pontos plotados. CONCLUSÕES: Os MDTs gerados não apresentaram diferenças significativas ao nível de 5% pelo teste de Tukey, mostrando que a metodologia através das informações altimétricas da carta topográfica utilizada neste
trabalho pode ser utilizada na elaboração destes Modelos. Portanto, para esta finalidade, a metodologia utilizada foi adequada. Mesmo assim, observam-se as diferenças de suavização nas imagens geradas. A partir de imagens do sensor ASTER o MDT gerado apresenta menor suavização no fatiamento do que o MDT gerado a partir dos dados obtidos a partir da carta topográfica planialtimétrica. Existe, também, a necessidade de se realizar um levantamento de campo para confirmação dos resultados encontrados, devido à possibilidade de erros na interpretação dos dados pelo algoritmo utilizado. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ASTER Advanced Spacebone Thermal Emission and Reflection Radiometer, disponível em: http://asterweb.jpl.nasa.gov/. Acesso em 12 de novembro de 2004. FERREIRA, D. F. Análises estatísticas por meio do SISVAR (Sistema para Análise de Variância), para Windows 4.0. In: REUNIÃO ANUAL DA REGIÃO BRASILEIRA DA SOCIEDADE INTERNACIONAL DE BIOMETRIA, 45. 2000, São Carlos. Anais. São Carlos: UFSCarlos, 2000. p. 255-258 MAIDMENT, David; DJOKIC, Dean.. Hydrologic and Hydraulic Modeling Support with Geographic Information Systems. ESRI Press. 2000. Manual do SPRING. Disponível em: http://www.dpi.inpe.br/spring/usuario/indice.htm. Acesso em 12 de Janeiro de 2006. MONTENEGRO, A. A. A., CORREA, M. M., SILVA, V. P., ARAÚJO, J. A. C., MOURA, R. F., CANTALICE, J. R. B., ARAÚJO, T. C., NASCIMENTO, J., MONTEIRO, T. Caracterização Preliminar da Bacia Experimental do Riacho Jatobá, PE In: Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos, 2003, Curitiba-PR. Anais do Simpósio. Porto Alegre-RS: ABRH, 2003.