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    DELIMITAO DA BACIA HIDROGRFICA DO CAMAQU:

    COMPARAO DE MTODOS AUTOMATIZADOS

    DELIMITATION OF CAMAQUS HYDROGRAPHIC RIVER BASIN:

    EVALUATION OF AUTOMATED METHODS

    Henrique Noguez da Cunha1

    Rute Daniela Chaves2

    Patrcia Iribarrem de Castro2

    Adalberto Koiti Miura3

    Jos Maria Filippini Alba3

    Dejanira Luderitz Saldanha1

    1Universidade Federal do Rio Grande do Sul Centro Estadual de Pesquisas em Sensoriamento Remoto e Meteorologia

    henriquencunha@gmail.com; dejanira.saldanha@ufrgs.br

    2Universidade Federal de Pelotas

    Tecnologia em Geoprocessamento; Departamento de Geografia

    [rutedanielachaves; patriciairibarrem]@gmail.com

    3Embrapa Clima Temperado

    Planejamento Ambiental

    [adalberto.miura; jose.filippini]@embrapa.br

    RESUMO

    A bacia hidrogrfica consolidada como o recorte ideal para estudos que englobam o meio fsico, como a

    Geomorfologia, porque identificam-na como unidade fundamental de processos de escoamentos hdricos e

    sedimentares. O presente estudo avaliou dois mtodos de extrao de drenagem para o delineamento espacial da Bacia

    Hidrogrfica do Rio Camaqu, RS. Foram utilizados os dados altimtricos TOPODATA, derivados do SRTM, e os

    ambientes SIG ArcGIS 9.3, com a extenso Spatial Analist, e TerraView 4.2.2, com o plugin TerraHidro que utiliza-se

    do modelo HAND (Distncia Vertical Drenagem Mais Prxima). Em ambiente SIG ArcGIS 9.3 procedeu-se a

    elaborao dos planos de informaes de direo de fluxo, fluxo acumulado, rede de drenagem e delimitao do limite

    topogrfico da bacia hidrogrfica. Paralelamente foi realizada a extrao das mesmas variveis pelo descritor de terreno

    HAND no ambiente TerraView. No software ArcGIS 9.3 obteve-se a rea da bacia hidrogrfica com 15353 km,

    enquanto pelo modelo HAND no TerraView delineou-se uma rea de drenagem com 17115 km. Os dois mtodos de

    delimitao de bacias, quando aplicados da Bacia Hidrogrfica do Rio Camaqu, tiveram concordncias em

    praticamente toda a extenso da bacia, porm a definio da poro prxima ao exutrio, rea com relevo mais plano,

    apresentou diferena entre os delineamentos. Para avaliar a proximidade do resultado com a realidade de campo, ambas

    extraes da rede de drenagem e limites de bacias foram comparadas ao plano de informaes de hidrografias em linhas

    extrado das Cartas Topogrficas do Exrcito, na escala 1:50.000. A rede de drenagem e a delimitao da Bacia

    Hidrogrfica do Rio Camaqu gerada por meio do modelo HAND, no TerraView, foram consideradas mais adequadas

    do que aquelas resultantes do processamento ambiente SIG ArcGIS 9.3 pois concordam em maior percentual com o

    plano de informaes de hidrografia, inclusive nas reas prximas ao exutrio do canal principal da bacia hidrogrfica.

    Palavras-chaves: Modelo HAND, Extrao da Rede de Drenagem, Delimitao de Bacias, SIG, Bacia Hidrogrfica do

    Rio Camaqu.

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    ABSTRACT

    A river basin is consolidated as ideal system for studies that encompass the physical environment, due to the unified

    process of water flows and movement of sediments. This study evaluated two methods of modeling the drainage

    network of the Camaqu river basin: (1) Altimetric data (TOPODATA/SRTM) were processed in GIS environment

    with the HAND model (vertical distance to the closer drainage, TerraView); (2) Information layers of flux direction,

    accumulated flux, drainage network and delimitation of river basin were extracted through the terrain descriptor HAND

    (TerraView). The river basin area was 15353 square km for method (1) and 17115 square km for method (2). The

    physical space delimitated in both cases was similar, with the exception of the plain area (common outlet). A

    comparison with the topographic sheets in 1:50.000 scale was used as validation form, when the model (2) shown as

    more adequate.

    Keywords: HAND Model, Drainage Network Extraction, River Basin Delineation, GIS, Camaqu River Basin.

    1. INTRODUO

    Os processos naturais relacionados ao meio fsico no reconhecem fronteiras territoriais poltico-

    administrativas, sejam elas municipais, estaduais ou nacionais, nem espaos pblicos ou privados, nem mesmo a

    diferena no contexto rural e urbano. Contudo, podem ser delimitados por domnios de paisagem relativamente

    homogneos conhecidas como bacias, sub-bacias e microbacias hidrogrficas (LIMA e ZAKIA, 1996). Trata-se de rea

    de captao natural das guas fluviais e pluviais que so drenadas superficialmente e subsuperficialmente para o curso

    de gua principal e seus afluentes at a foz, ponto de encontro dos diversos fluxos, denominado exutrio. Esta

    compartimentao geogrfica imposta pelo relevo, isto , pelas formas das estruturas da superfcie terrestre, sendo

    evidenciada pelos divisores de gua (TUCCI, 2002).

    A delimitao de um bacia pode ser realizada manualmente a partir de informaes presentes em cartas

    topogrficas, conectando os topos de morro nas isolinhas de altimetria tendo como apoio planos de informaes como a

    hidrografia, ou pode ser realizada por meio de mtodos automticos, a partir de imagens orbitais com informaes do

    relevo. O processo manual caracterizado pela subjetividade de interpretao, requer uma maior disposio de tempo

    alm de experincia e habilidade, porm costuma ser preciso e condizente com a realidade (LIMA, 2012).

    Os avanos tecnolgicos tm contribudo para estudos relacionados com o meio fsico, em mtodos

    automticos a delimitao de bacias hidrogrficas revela-se mais rpida e simples, o que torna possvel trabalhar com

    reas de grande abrangncia territorial devido tambm ao acesso concomitante de um grande nmero de informaes.

    Entretanto, o nvel de preciso do resultado depende do grau de detalhamento e/ou resoluo do plano de informaes

    de entrada (VALERIANO, 2008a; FLORENZANO, 2008).

    Dentre os avanos h uma maior disponibilidade de opes para delimitao e extrao de drenagem

    automtica de bacias hidrogrficas, dentre elas, o mdulo SpatialAnalyst da soluo comercial ArcGIS 9.3 (ESRI, 2008)

    e o descritor de terreno HAND, incluso no Plugin Terrahidro do software livre Terraview (ROSIM ET AL, 2013). Alm

    de softwares, tambm h variedade de dados orbitais altimtricos para entrada no processo automtico, como as

    imagens SRTM (Shuttle Radar Topography Mission) originais, com resoluo espacial de 90 metros (SRTM, 2008), as

    imagens ASTER (Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer), com resoluo espacial de 30

    metros (ASTER, 2014), alm das imagens SRTM interpoladas para resoluo espacial de 30 metros, provenientes do

    projeto TOPODATA (VALERIANO, 2008b).

    Considerando essas gama de possibilidades, este trabalho teve como principal objetivo avaliar a eficcia e as

    diferenas entre as delimitaes da BH do Rio Camaqu elaboradas nos softwares TerraHidro (ROSIM et al, 2013) e

    ArcGIS 9.3 (ESRI, 2008) utilizando como dado de entrada o plano de informao altimtrico contido no repositrio do

    TOPODATA (VALERIANO, 2008b).

    2. MATERIAIS E MTODOS

    A bacia hidrogrfica (BH) do Rio Camaqu situa-se na regio central do Estado do Rio Grande do Sul.

    Abrange as provncias geomorfolgicas Escudo Sul-riograndense e Plancie Costeira. Os principais corpos de gua so

    o rio Camaqu e os Arroios Sutil, da Sapata, Evaristo, dos Ladres, Maria Santa, do Abrnio, Pantanoso, Boici e

    Torrinhas. O rio Camaqu tem suas nascentes principais oeste da bacia, no municpio de Bag, com foz a Leste na

    Lagoa dos Patos. Os principais usos da gua na bacia se destinam irrigao e ao abastecimento pblico. Nas

    proximidades de seu exutrio o Rio Camaqu possui canais artificiais de captao de gua para o Permetro de Irrigao

    do Arroio Duro (AUD, 1986), o qual possui extrema importncia para a irrigao da rizicultura local.

  • 3

    Fig. 1 Localizao geogrfica do Rio Camaqu, rio principal da BH.

    Para o presente estudo foram utilizados os planos de informaes (PIs) SRTM (Shuttle Radar Topography

    Mission) do banco de dados TOPODATA, do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (VALERIANO, 2008b)

    (VALERIANO e ROSSETTI, 2011), assim como os PIs vetoriais hidrografia linhas disponveis em verso digital em

    Hasenack e Weber (2010) baseados nas cartas topogrficas do exrcito com escala de 1:50.000. Os softwares utilizados

    foram ArcGIS 9.3 (ESRI, 2008) e TerraView 4.2.2 (ROSIM et al, 2013). Foram utilizados dois mtodos distintos para

    delimitao da rea de BH do Rio Camaqu.

    Inicialmente foram realizados os processos de delimitao da bacia hidrogrfica em ambiente SIG ArcGIS 9.3

    (ESRI, 2008) (Figura 2).

    Fig. 2 Model Builder com metodologia para delimitao da BH em ambiente SIG ArcGIS 9.3 (2008).

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    Por meio da ferramentas Fill da extenso Spatial Analyst foram eliminados os possveis sinks dos dados

    altimtricos TOPODATA, que consiste no preenchimento de pequenas depresses que possam ser originadas,

    indevidamente, no processo de montagem do MDE. Em seguida, em Flow Direction, foram definidas as direes de

    fluxo de gua, revelando a direo de maior declividade de um pixel em relao a seus oito pixels limtrofes. Nesse

    processo, o escoamento da gua representado em cada pixel fluindo ao pixel vizinho de menor valor altimtrico

    (MENDES e CIRILO, 2001). Aps, procedeu-se com o mapeamento dos fluxos acumulados na funo Flow

    Accumulation, o qual obtem a rede de drenagem contendo os valores de acmulo em cada pixel. Esse processo obtido

    atravs da soma de ocorrncias de escoamentos direcionados par