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LUIZ GILBERTO BERTOTTI
TCNICAS DE GEOPROCESSAMENTO NA ANLISE DO
RELEVO E DA DECLIVIDADE PARA ESTUDOS
TEMTICOS DE SOLOS
Dissertao apresentada como requisito parcial
obteno do grau de Mestre. Curso de Ps-
Graduao em Agronomia, rea de concen-
trao "Cincia do Solo", Setor de Cincias
Agrrias, Universidade Federal do Paran.
Or ientador: Prof . Dr . Hl io Olympio da Rocha.
CURITIBA
1997
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M I N I S T E R I O D A E D U C A O
U N I V E R S I D A D E F E D E R A L D O P A R A N
S E T O R D E C I N C I A S A G R R I A S
CURSO 1)K PS-GRADUAO EM AGRONOMIA-CIENC
Kua dos Funcionrios, no. J540
CEP 80.U35-U5U - Caiw Postal
im.
2959
Fone: 041 254-5464-Raraa 157
DO SOI,O Fax: U41-252-3689
P A R E C E R
Os Membros da Comisso Examinadora, designados pelo Colegiado
do Curso de Ps-G raduao em Agronom ia-rea de Concen trao Cincia
do Solo , para realizar a argiiio da Disse rtao de Mes trado , apre sentad a
pelo candidato
LUIZ GILBERTO BERTOTTI ,
com o ttulo:
Tcnicas
de geoprocessam ento na anlise do relevo e da declividade para estudos
temticos de solos
para obteno do grau de M estre em Agronom ia-rea
de Con centrao Cincia do Solo do Setor de Cincias Ag rrias da
Universidade Federal do Paran, aps haver analisado o referido trabalho e
argido o candidato, so de Parecer pela
APROVAO
da Dissertao
com mdia 8,8 - conceito
B
completando assim, os requisitos necessrios
para receber o diploma de Mestre em Agronomia-rea de Concentrao
Cincia do Solo .
Secretaria do Curso de Ps-Graduao em Agronomia-rea de
Con centrao Cincia do Solo , em Curitiba 31 de julho de 1997.
A, W o i y f ^ t ^ - ^
Prof. Dr. Helio Olympio da cocha, Presidente.
i n A
Prof. Dr. Iraci Scopel, I
o
Examinador.
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Ded ico
minha querida esposa
e f i lhas.
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O que necessrio no a vontade
de acreditar, mas o desejo de desco-
brir, que justamente o oposto.
Bert rand Rus sel 1872-1970
Filsofo Ingls
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A G R A D E C I M E N T O S
A DEUS todo poderoso, pe la opor tun idade que me des te na v ida
para a rea l i zao des te t raba lho .
A minha amve l e g rande fam l ia , pe los es t mu lo , compreenso e
car inho.
CAPES pe la concesso da Bo lsa de Es tudo a t ravs do
PICD/FAFI
G/U
N IC E NTRO .
Ao Pro fessor Dr . HLIO OLYMPIO DA ROCHA, pe lo desper ta r do
in te resse nos es tudos pe lo Geoprocessamento , pe lo c rd i to na minha ca-
pac ida de, pe la o fe r ta da pr ime i ra opo r tun id ade pro f i ss ion a l . Ma is que
br i lhante or ien tao, agradeo a amizade o ferec ida a cada encont ro , a ded i -
cao e o aux l io a cada obs tcu lo a superar , o car inho nos momentos de
dv idas e angs t ia , o es t mu lo para prossegu i r , o c rd i to na minha capac i -
dade de t raba lho , o envo lv imento e v ib rao em cada conqu is ta fe i ta , que
repercu t i ram no apenas no meu c resc imento in te lec tua l , mas nas minhas
pos turas pesso a is em re lao ao mu ndo. Es tas con qu is ta s tamb m con-
templam a minha fam l ia que cer tamente agradece pe lo fe l i z encont ro que a
v ida nos proporc ionou.
Ao Curso de Ps-Graduao em C inc ia do So lo , Depar tamento de
So los , Setor de C inc ias Agrr ias da Un ivers idade Federa l do Paran, pe la
opor tun idade conced ida para a rea l i zao do Curso .
Aos co legas do Curso de Ps -Graduao em Agronomia , pe lo
companhe i r i smo .
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Ao Pro fessor Dr . Lu iz C laud io de Pau la , pe la co laborao, apo io ,
incent i vo e amizade.
Ao Depar tamen to de Geoc inc ias da FAFIG /UNICENTRO, pe lo
apo io .
Ao Engenhe i ro Ag ronmo F ranc i sco Carva lho A lexand r i no , P ro fes -
sor A lac i r Va lena S oare s , D i re to r e V ice -d i re to r do Co lg io Es tad ua l
Agr co la "Ar l indo R ibe i ro" , pe lo apo io .
Ao amigo de curso e v iagens Ar iodar i Franc isco dos Santos , pe lo
apo io e incent i vo .
Aos Pro fessores Maur ic io Camargo F i lho e G ise le Camargo, pe lo
apo io .
Aos func ionr ios do SETA-DESG da Secre tar ia de Es tado da Edu-
cao.
Aos Pro fesso res da FAFIG /UNICENTRO, Osmar Ambrs io de
Souza, Ivans , O l i v ia , pe lo apo io e co laborao.
Aos co legas D imas, D i r ley , I r ineu , Nan i pe la fo ra na so luo de
dv idas que surg i ram durante os t raba lhos .
A todos os Pro fessores , Func ionr ios e Co legas do Curso de Ps-
Graduao em C inc ia do So lo da Un ivers idade Federa l do Paran.
A todos que d i re ta ou ind i re tamente cont r ibu ram e apo iaram para
a rea l i zao des te t raba lho .
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SUMRIO
L ISTA DE TAB ELA S x i
L ISTA DE FIGURA S x i i
L ISTA DE QUA DROS xv i i
L ISTA DE AB REVIATURA S xx
RESUMO xx i
ABSTRACT xx i i
1 INTRODU O 1
1.1 OB JETIV OS 3
1.1.1 Ob jet ivo Geral 3
1.1.2 Ob jet ivos Esp ecf icos 3
2 REVISO DA L ITERATURA 4
2.1 O DESE NVO LVIMEN TO DOS SISTEM AS DE INFORMA ES
GEO GRF ICAS (SIG 's ) 4
2 .2 CONC EITOS BSICOS S OBRE SISTEM AS DE INFORM AES
GEO GRF ICAS (SIG 's ) 5
2 .2 .1 Es t ru tura de represen tao de dados espa c ia is dos Sis tema s de
In formaes Geo gr f icas (SIG 's ) 8
2 .2 .2 Com ponentes de um Sis tema de In fo rmao Ge ogr f ica (SIG) 9
2.2.3 Sis tem a de Ge renc iam ento de Banco de Dados 10
2.2.4 Base de dado s 10
2.2.5 Ope raes sobre dados 11
2.3 CAR ACTE RSTICAS GERAIS DO SGI/ INPE 13
2.3. 1 Estrutu ra gera l do SG I/ INPE 14
2.3.1 .1 De f in io 15
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2.3 .1 .2 Ent rada 15
2.3 .1 .3 Con verso 20
2.3 .1 .4 An l i se Ge ogr f i ca 20
2.3 .1 .5 Sada 21
2.4 ID RIS1 21
2.4 .1 Ca rac ter s t i ca s bs icas do S is tem a de In fo rma o - IDRISI -
nece ssr ias a ob te n o de MNT 's 22
2.4 .1 .1 Ed io 22
2.4 .1.2 In ic ia l 22
2.4 .1.3 L inera s 22
2.4 .1 .4 Reg resso 22
2.4 .1 .5 Sca lar 23
2.4 .1 .6 In te rcon 23
2.4 .1.7 Rec lass 23
2.4.1 .8 Fi l t ro 24
2 .5 APL ICA E S TEM TICAS DOS SISTEM AS DE INFORM AES
GEO GRFICAS (S IG 's ) 24
2.5 .1 Mode lo Num r ico de Ter re no (MNT) 24
2. 5 .2 Intercmbio de dados entre Sistemas de Informaes Geog rficas (SIG's) . . 26
2.5 .3 Ag r icu l tu ra 27
2 .6 REPR ESEN TAO DO RELEVO 28
2.6 .1 Mapa de dec l i v idade 29
2.6 .2 C lcu lo para ob ter as C lasse s de Dec l i v idade 31
2 .6 .3 Construo do "diapaso" ou "baco", segundo a metodologia DE BIASI (1970) . . 32
2 .7 MAPAS DE DECLIV IDAD E OBTIDOS ATRA VS DOS SISTEMA S
DE INFORMA ES GEO GR FICAS (S IG 's ) 33
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2.7.1 Curv as de nvel 34
2.7 .2 Qu a l idade dos mapas 36
3 M A T E R IA L E M T O D O S 38
3 .1 DESCRIO GERA L DA REA DE ESTUDO S 38
3.1.1 Cl ima 40
3.1 .2 Ge o log ia 40
3.1 .3 Veg eta o 44
3.1 .4 H idrog ra f ia 44
3.2 MAT ERIAL 45
3.2 .1 Mapas e car tas top ogr f i ca s 45
3.2 .2 Sistema computadorizado para determinao dos mapas de declividade . . 4 7
3.2 .3 So f twares 47
3.3 MT ODO S 48
3.3 .1 Se leo das reas de es tudo 48
3.3 .2 Mapa de dec l i v idad e ob t ido a t ravs do baco 55
3.3 .3 D ig i ta l i zao e gera o de mapas de dec l i ve no SG I / INPE 58
3.3 .3 .1 D ig i ta l i zao dos map as de dec l i v idad e ob t idos a t rav s do
s is tema de bac o (SG I / INPE) 59
3.3 .3 .2 Ob ten o dos map as de de c l i v ida de no SG I / INPE 60
3.3 .4 Gera o de mapas de dec l i ves no s is tema de In fo rma o
Ge ogr f i ca (SIG) IDRISI FOR DOS 66
3.3 .5 Ge rao do Mapa de Dec l i v idade no S is tem a de In fo rm ao
Ge ogr f i ca - IDRISI FOR W IND OW S 68
3.3 .6 Metodologia empregada para a Microbacia Moema-Ponta Grossa/PR,
com objetivo de detalham ento da fase de relevo, do Mapa Pedo lgico . . 71
3 .4 CLCULO DAS POR CENT AGE NS DE ACE RTO E ERRO 74
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3 .5 TRATA MENT O ESTA TST ICO 75
4 RESUL TAD OS E D ISCUSS O 77
4 .1 RESULTA DOS DAS REA S TES TES 77
4.1 .1 Org an iza o de pontos 77
4.1 .2 Gerao da Grade Reg u lar 80
4.1 .3 In te rpo ladores 82
4 . 2 C O N V E R S O R E F I N A M E N T O DA G R A D E R E G U L A R ( S G I /I N P E ) . . . . 8 6
4.3 ANLISE COM OS RESULTADO S OBTIDOS COM A ORGA NIZAO
DE PONTOS (FATOR DE REDUO) COM A GRADE REGULAR DE
TODAS AS REAS TESTES. (PI NI01, NI02, NI03, NI04, NI05, NI06,
NI07, NI08 , NI09 e NI00) - FIGUR AS 3.1 a 3.10 87
4.4 IDR ISI 95
4.4 .1 IDRISI FOR DOS 95
4.4 .2 IDRISI FOR W IND OW S 95
4 .5 AN L ISE DOS RESU LTADO S OBTIDOS NO SGI / INPE - IDR IS I
FOR DOS E IDRISI FOR W IND OW S NAS RE AS TES TE S 98
4.6 RESULTADOS DAS REAS NATURAIS: REGIO METROPOLITANA
DE CURITIBA-PR 110
4.6 .1 Org an iza o de pontos 110
4.6.2 Ge ra o da grad e 113
4.6 .2 .1 In te rpo ladore s 115
4.6 .3 Converso - Refinamento da grade regular (Regio Metropol i tana de
Curit iba/PR) 121
4.6 .4 Ma n ipu lao 123
4.6 .5 Qu ant i f i ca o dos resu l tad os apre sen tado s pe lo SGI , IDRISI
FOR DOS e W IND OW S 123
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L I S T A D E T A B E L A S
TABELA 1 - CLAS SES DE DECLIVE 31
TA BE LA 2 - ARTICULAO DE FOLHAS CARTOGRFICA 49
TA BE LA 3 - RESULTADOS DAS INFORMAES PARA OS TESTES DE
SIGNIFICNCIA - TESTE DE TUKEY - PARA AS MDIAS DE
INTERPOLADORES 85
TAB ELA 4 - RESULTADO DAS INFORMAES PARA OS TESTES DE
SIGNIFICNCIA - TESTE DE TUKEY - PARA AS MDIAS
REFERENTE AO NDICE DE ADERNCIA DA
ORGANIZAO DOS PONTOS (FATOR DE REDUO) 88
TABELA 5 - APL ICA O DO TESTE DE TUKEY SOBRE AS MDIAS
DE ADER NCIA DA GRADE REGU LAR 89
TABELA 6 - MDIAS DE ADE RN CIA DO FATOR GRADE RE GULAR
DENTRO DA ORGANIZAO DE PONTOS (FATOR DE
REDUO) 90
TA BE LA 7 - RESULTADO DAS INFORMAES PARA OS TESTES DE
SIGNIFICNCIA - TESTE DE TUKEY - PARA AS MDIAS
DOS SISTEMAS DE INFORMAES GEOGRFICAS -
SGI/INPE , IDRISI FOR DOS E IDRISI FOR WIND OW S 98
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L I S T A D E F I G U R A S
FIGURA 1 - D IFERENA ENTRE DADO E INFORM AO 6
FIGURA 2 - BASE DE DADO S ES PA CIAIS 7
FIGURA 3 - CON CEITO LGICO DE UM SIG 8
FIGURA 4 - FORMAS DE REPR ESE NTA O DOS DADOS 9
FIGURA 5 - MO DELO S DE "V" E "U" DAS CUR VAS DE NVEL 36
FIGURA 6 - LOCA LIZAO DAS RE AS DA REGIO
METR OPO LITANA DE CUR ITIBA-PR E A MICROBA CIA
MOEMA-PONTA GROSS A/PR 39
FIGURA 7 - T IPOS CLIM TICOS DO ESTADO DO PARAN COM
BASE NAS CARTAS CLIMTICAS DO ESTADO DO
PARAN 1994 41
FIGURA 8 - MAPA ALT IM TRIC O - REA TES TE - PI - NI01 50
FIGURA 9 - MAPA ALT IM TRIC O - REA TES TE - PI - NI02 50
FIGURA 10 - MAPA ALT IM TRIC O - REA TES TE - PI - NI03 50
FIGURA 11 - MAPA ALT IM TRIC O - RE A TE ST E - PI - NI04 50
FIGURA 12 - MAPA ALT IM TR ICO - REA TE ST E - PI - NI05 51
FIGURA 13 - MAPA ALT IM TRIC O - REA TES TE - PI - NI06 51
FIGURA 14 - MAPA ALT IM TRIC O - REA TE ST E - PI - NI07 51
FIGURA 15 - MAPA ALT IM TR ICO - REA TES TE - PI - NI08 51
FIGURA 16 - MAPA ALT IM TR ICO - RE A TE STE - PI - NI09 52
FIGURA 17 - MAPA ALT IM TR ICO - REA TES TE - PI - NI00 52
FIGURA 18 - MAPA ALTIMT RICO - REGIO M ETRO POLITAN A DE
CURITIBA /PR- FAZENDA RIO GRA NDE 53
FIGURA 19 - MAPA ALTIMT RICO - REGIO MET ROP OLITANA DE
CUR ITIBA/PR - CONTE NDA 53
FIGURA 20 - MAPA ALTIM TRICO - REGIO METR OPO LITANA DE
CUR ITIBA/PR - BOCAIVA DO SUL 54
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FIGURA 21 - MAPA ALT IMT RICO - MICR OBA CIA DA COLO NIA
MOEMA, PONTA GRO SSA /PR 54
FIGURA 22 - B AC O UTIL IZAD O NA CO NFE C O DO MAPA DE
DECLIV IDADE 55
FIGURA 23 - TELA DO MENU DO SU BM D ULO ENTRA DA DE MNT -
O R G A N I Z A R P O N T O S E G E R A R G R A D E R E G U L A R . . . . 6 1
F IGURA 24 - TELA DO MENU DO SU BM DULO CON VER SO -
REFINAMEN TO DA GRADE REGU LAR 63
F IGURA 25 - TELA DO MENU DO S UBM DULO MAN IPULA O -
GERA R DEC LIVIDAD E E FATIAR MNT 64
F IGURA 26 - FLUXOGR AMA MOS TRANDO OS PRO CEDIM ENTO S
M E T O D O L G I C O S 6 5
F IGURA 27 - FLUXOGRA MA MOS TRANDO OS PROC EDIMEN TOS
MET ODO LG ICOS NO SISTEMA DE INFORM AO
IDRISI 73
F IGURA 28 - ESQUEMA DEM ONST RATIVO DOS ELEM ENTOS
UTIL IZADOS NA AVA L IA O E COM PARA O DOS
DADOS (ADAPTA DO DE MEND ONA , 1980 ) 75
FIGURA 29 - V AR IA O DE MD IAS DO FATOR G RAD E REGU LAR
80X80 E 81X81 , DENTR O DE ORG ANIZA O DE
PONTOS (FATOR DE REDU O) 92
F IGURA 30 - DEM ONST RATIVO DE PORC ENTA GEM DE ACER TO
T O T A L , D A S R E A S T E S T E S , N O S T R S S I S T E M A S . . . . 9 9
FIGURA 31 - DEMONSTRATIVO DE PORCENTAGEM DE ACERTO POR
CLASS E DE DECLIVE NOS TRS SISTEMA S - A - (0-3%).. . .100
FIGURA 32 - DEMONSTRATIVO DE PORCENTAGEM DE ACERTO POR
CLASS E DE DECLIVE NOS TRS SISTEM AS - B - (3-8%).. . .101
FIGURA 33 - DEMONSTRATIVO DE PORCENTAGEM DE ACERTO POR
CLASS E DE DECLIVE NOS TRS SISTEMAS - C - (8-20%). .102
F IGURA 34 - DEM ONS TRATIVO DE P ORCE NTAG EM DE A CER TO
POR CLASSE DE DECLIVE NOS TRS S ISTEMA S - D -
(20-45%) 103
FIGU RA 35 - MAPA DE DECLIVIDADE REA TEST E - PI - P01 - BA CO. . 105
FIGURA 36 - MAPA DE DEC LIVIDA DE REA TES TE - PI - R01 -
IDRISI FOR W IND OW S 105
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FIGUR A 37 - MAPA DE DECLIVIDADE REA TEST E - PI - P02 - BAC O . .105
FIGURA 38 - MAPA DE DEC LIVIDA DE REA TES TE - PI - R02 -
IDRISI FOR W IND OW S 105
FIGU RA 39 - MAPA DE DECLIVIDADE REA TESTE - PI - P03 - BA CO. . .106
FIGURA 40 - MAPA DE DEC LIVIDA DE REA TES TE - PI - R03 -
IDRISI FOR W IND OW S 106
FIGURA 41 - MAPA DE DECLIVIDADE REA TESTE - PI - P 04 - B A C O . .106
FIGURA 42 - MAPA DE DEC LIVIDA DE REA TES TE - PI - R04 -
IDRISI FOR W IND OW S 106
FIGU RA 43 - MAPA DE DECLIVIDADE REA TEST E - PI - P05 - BA CO. .107
FIGURA 44 - MAPA DE DEC LIVIDA DE REA TES TE - PI - R05 -
IDRISI FOR W IND OW S 107
FIGURA 45 - MAPA DE DECLIVIDADE REA TESTE - PI - P 06 - B A C O . .107
FIGURA 46 - MAPA DE DEC LIVIDA DE REA TE STE - PI - R06 -
IDRISI FOR W IND OW S 107
FIGURA 4 7 - MAPA DE DECLIVIDADE REA TESTE - PI - P07 - BAC O. .108
FIGURA 48 - MAPA DE DEC LIVIDA DE REA TE STE - PI - R07 -
IDRISI FOR W IND OW S 108
FIGU RA 49 - MAPA DE DECLIVIDADE REA TEST E - PI - P08 - BA CO. .108
FIGURA 50 - M APA DE DEC LIVIDA DE RE A T ES TE - PI - R08 -
IDRISI FOR W IND OW S 108
FIGURA 51 - MAPA DE DECLIVIDADE REA TESTE - PI - P 09 - B A C O . .109
FIGURA 52 - M APA DE DEC LIVIDA DE RE A TE ST E - PI - R09 -
IDRISI FOR W IND OW S 109
FIGURA 53 - MAPA DE DECLIVIDADE REA TESTE - PI - P 00 - B A C O . .109
FIGURA 54 - MAPA DE DE CL IVID AD E RE A TE ST E - PI - ROO -
IDRISI FOR W IND OW S 109
F IGURA 55 - PO RCEN TAGE M DE ACE RTO TOTA L , OB TIDOS NOS
TRS SISTEM AS DE INFORMA O GEO GRFICA 134
F IGURA 56 - MOSTRA A VAR IAO DE POR CENT AGE M DE ACER TO
DO PROJETO DEB (FAZENDA R IO GRANDE) , QUE
COR RES PON DE A DECL IV IDADE BAIXA 136
F IGURA 57 - MOSTRA A VAR IAO DE POR CENT AGE M DE ACER TO
DO PROJETO DEM (CONTENDA) , QUE CORRESPONDE
A DEC LIVIDA DE MDIA 136
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FIGURA 58 - MOSTRA A VAR IAO DE POR CENT AGE M DE ACE RTO
DO PROJETO DEA (BOCAIVA DO SUL) , QUE
COR RES PON DE A DEC LIV IDADE ALTA 136
FIGURA 59 - MAPA DE D ECL IVIDAD E - B AC O - GERA DO NO
SGI / INPE - REA - REGIO MET ROPO LITANA DE
CURITIBA - PR - (FAZEN DA RIO GRA NDE ) 137
FIGURA 60 - MAPA DE DECL IVIDAD E - GER ADO NO IDRISI FOR
W INDO W S - REA - REGIO METR OPO LITANA DE
CURITIBA - PR - (FAZE NDA RIO GRA NDE ) 137
FIGURA 61 - MAPA DE DEC LIVIDA DE - GE RAD O NO SGI / INP E -
REA - REGIO METROPOLITANA DE CURITIBA - PR -
(FAZEN DA RIO GRA NDE ) 138
FIGURA 62 - MAPA DE DE CLIVID ADE - GE RAD O NO IDRISI FOR DOS
- REA - REGIO METROPOLITANA DE CURITIBA - PR
- (FAZEN DA RIO GRA NDE ) 138
FIGURA 63 - MAPA DE D EC LIVIDA DE - B AC O - GERA DO NO
SGI / INPE - REA - REGIO METR OPO LITANA DE
CURITIBA - PR - (CON TEN DA) 139
FIGURA 64 - MAPA DE DECLIV IDAD E - GERA DO NO IDRISI FOR
WIN DO WS - REA - REGIO MET ROP OLITANA DE
CURITIBA - PR - (CON TEN DA) 139
FIG UR A 65 - MAPA DE DECLIVIDADE - GERADO NO SGI/INPE - REA -
REGIO METROPOLITANA DE CURITIBA - PR - (CONTENDA). . . .14 0
FIGURA 66 - MAPA DE DEC LIVIDAD E - GE RAD O NO IDRISI FOR DOS
- REA - REGIO METROPOLITANA DE CURITIBA - PR
- (CON TEN DA) 140
FIGURA 67 - MAPA DE D EC LIVIDA DE - B AC O - GER ADO NO
SGI / INPE - REA - REGIO M ETRO POLITANA DE
CUR ITIBA - PR - (BO CA IVA DO SUL) 141
FIGURA 68 - MAPA DE DECL IVIDAD E - GER ADO NO IDRISI FOR
W INDO W S - REA - REGIO ME TROP OLITANA DE
CUR ITIBA - PR - (BO CA IVA DO SUL ) 141
FIGURA 69 - MAPA DE DEC LIVIDAD E - GER ADO NO SGI / INPE -
REA - REGIO METROPOLITANA DE CURITIBA - PR -
(BOC AIVA DO SUL) 142
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FIGURA 70 - MAPA DE DE CLIVIDA DE - GER ADO NO IDRISI FOR DOS
- REA - REGIO METROPOLITANA DE CURITIBA - PR
- (BOC AIVA DO SUL) 142
F IGURA 71 - F IS IOGRAFIA DAS R EAS NATU RAIS, REFE RENTE
AOS PROJETOS, DEB (FAZENDA R IO GRANDE) , DEM
(CON TEND A) E DEA (BOC AIVA DO SUL) .
P E R T E N C E N T E S A R E G I O M E T R O P O L I T A N A D E
CURIT IBA-PARAN 143
FIGURA 72 - MAPA DE DE CLIV IDAD E - B AC O - GER ADO NO
SG I / INPE - RE A - MICRO BAC IA DE MOEMA - PONTA
GROSSA/PR 148
FIGURA 73 - MAPA DE DE CLIVID AD E - GE RAD O IDRISI FOR
W INDO W S - REA - M ICROBAC IA DE MOEMA - PONTA
GROSSA/PR 148
F IGURA 74 - LEVAN TAM ENTO PEDO LGICO MICROBACIA DE
MOEMA - PONTA GR OS SA /PR 149
FIGURA 75 - LEVANTAM ENTO PEDOLGICO MICROBACIA DE MOEMA
- PONTA GROSSA/PR - GERADO NO SISTEMA DE
INFORMAO GEOG RFICA - IDRISI FOR W INDOW S 150
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L I S T A D E Q U A D R O S
QU AD RO 1 - CLASSE DE DECLIVE EM PORCENTAGEM E DISTNCIA
GRFICA ENTRE AS CURVAS DE NVEL EM MILMETRO (d) . . . .5 6
QUAD RO 2 - ENTRA DA DE MNT - OR GA NIZA R DE PON TOS - FATOR
DE REDU O 60
QUA DRO 3 - ENTRADA DE MNT - ORGANIZAR P ONTOS - NMERO DE
AMOSTRAS POR PARTIO 60
QUADRO 4 - GERAR A GRADE R EGULAR - NMERO DE L INHAS E
COLUNAS 61
QUADRO 5 - PARM ETROS DO FATIAMEN TO MANU AL 64
QUADRO 6 - FATIAME NTO EXPR ESS O EM POR CENT AGE M E GRAU
DO SISTE MA DE INFO RMA O GE OG RF ICA - IDRISI . . .68
QUADRO 7 - DEM ONSTR ATIVO X
2
ADER NCIA 76
QUADRO 8 - VAR IAO DE ORG ANIZA O DE PONTO S (FATOR DE
RED UO ) - PRO JETO TES (PI NI02) 78
QU ADR O 9 - VARIAO DO NMERO DE AMOSTRAS POR PARTIO. . . .79
QUADRO 10 - GERA O DA G RADE RETANG ULAR - NMERO DE
LINHAS E COLUN AS 81
QUADRO 11 - MATRIZ DE DADOS ESTATSTICOS DO PROCESSAMENTO
PARA VRIOS TIPOS DE INTERPOLADORES, NMERO DE
PONTOS MAIS PRXIMOS (Pt) E EXPOENTE DA FUNO
PESO (n), PARA O - PI NI02 83
QUA DRO 12 - DEMONSTRATIVO DA TABULA O CRUZADA DOS
DIVERSOS Pi 's, RESULTANTES DA APLICAO DE
DIFERENTES INTERPOLADORES, MDIA DOS (N) PONTOS
MAIS PRXIMOS, EXPOENTE DA FUNO PESO (n), COM
A REA DO BAC O - PI NI02 84
QUADRO 13 - RESULTADOS DAS MDIAS OBTIDOS NAS REAS TESTES,
QUANDO DA APLICAO DOS INTERPOLADORES: BILINEAR E
BICBICO 87
QUADRO 14 - PORC ENTAG EM DE ACE RTO (PA) POR CLAS SE E
PORCENTAGEM DE ACERTO TO TAL (PAT) DAS REAS
TES TES , NO SGI/ INPE 94
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QUADRO 1 5 - POR CENT AGE M DE ACE RTO (PA) POR CLA SSE E
PORC ENTAG EM DE ACE RTO TOTA L (PAT) DAS REA S
TE ST ES , NO IDRISI fo r DOS 96
QUADRO 16 - PORC ENTA GEM DE ACE RTO (PA) POR CLAS SE E
PORCENTAGEM DE ACERTO TOTAL (PAT) DAS REAS
TES TES , NO IDR IS I f o r WIND OW S 97
QU ADR O 1 7 - VARIAO DE ORGANIZAO DE PONTOS (FATOR DE
REDUO) - REFERENTE TABULAO CRUZADA BER1
(DEC1 X DEB) - FAZENDA RIO GRANDE - DECLIVIDADE
BAIXA 111
QUA DRO 18 - VARIAO DE ORGA NIZAO DE PONTOS (FATOR DE
REDUO) - REFERENTE TABULAO CRUZADA DEA1
(DEC2 X DEM) - CONT ENDA - DEC LIVIDADE MDIA 111
QUA DRO 1 9 - VARIAO DE ORGANIZAO DE PONTOS (FATOR DE
REDUO)- REFERENTE TABULAO CRUZADA DEB1
(DEC3 X DEA) - BOCAIVA DO SUL - DECLIVIDADE A LTA. . .112
QUADRO 20 - VARIAO DO NMERO DE LINHAS E COLUNAS PARA A
GERAO DE GRADE REGULAR - REFERENTE
TABULAO CRUZADA BER2 (DEC4 X BER) - FAZENDA
RIO GRANDE - DECLIVIDADE BAIXA 114
QUADRO 21 - VARIAO DO NMERO DE LINHAS E COLUNAS PARA A
GERAO DE GRADE REGULAR - REFERENTE
TABULAO CRUZADA DEA2 (DEC5 X DEM) - CONTENDA -
DECLIVIDADE MDIA 114
QU AD RO 22 - VARIAO DO NMERO DE LINHAS E COLUNAS PARA A
GERAO DE GRADE REGULAR, REFERENTE TABULAO
CRUZADA DEB2 (DEC6 X DEA) - BOCAIVA DO SUL -
DECLIVIDADE ALTA 11 5
QUADRO 23 - MATRIZ DE DADOS ESTATSTICOS DO PROCESSAMENTO
PARA VRIOS TIPOS DE INTERPOLADORES, NMERO DE
PONTOS MAIS PRXIMOS (Pt) E EXPOENTE DA FUNO
PESO (n), PARA AS REAS DEB (FAZENDA RIO GRANDE),
DEM (CONTEND A) E DEA (BOCAIVA DO SUL) 116
xviii
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QUADRO 24 - APRESENTAO DOS RESULTADOS DA APLICAO DOS
INTERPOLADORES SUGERIDOS PELO SISTEMA
(DEFAULT), E OS RESULTADOS QUANDO DA APLICAO
DOS INTERPOLADORES QUE APRESENTARAM O MENOR
VALO R DE ERRO MDIO 121
QU AD RO 25 - RESULTADO DOS VALORES OBTIDOS NAS REAS DEB, DEM E
DEA, QUANDO DA APLICAO DOS INTERPOLADORES
BILINEAR E BICBICO 122
QUADRO 26 - QUANTIFICAO DAS REAS DAS CLASSES DOS MAPAS
OBTIDOS, NO SGI/INPE, IDRISI FOR DOS E IDRISI FOR
WINDOWS 124
QU AD RO 27 - NDICES DO CRUZAM ENTO - CZ 01 (DEB X DEC4) -
FAZENDA RIO GRANDE 125
QU AD RO 28 - NDICES DO CRUZAM ENTO - CZ 02 (DEB X BER6) -
FAZENDA RIO GRANDE 126
QUA DRO 29 - NDICES DO CRUZAMENTO - CZ 03 (DEB X W90) -
FAZENDA RIO GRANDE 126
QUADRO 30 - QUANTIFICAO DAS REAS DAS CLASSES DOS MAPAS
OBTIDOS, NO SGI/INPE, IDRISI FOR DOS E IDRISI FOR
WINDOWS 128
QU AD RO 31 - NDICES DO CRUZAM ENTO - CZ 04 (DEM X PD31) 128
QU AD RO 32 - NDICES DO CRUZAM ENTO - CZ 05 (DEM X X6) 129
QU AD RO 33 - NDICES DO CRUZAM ENTO - CZ 06 (DEM X DEAS5) 129
QUADRO 34 - QUANTIFICAO DAS REAS DAS CLASSES DOS MAPAS
OBTIDOS, NO SGI/INPE, IDRISI FOR DOS E IDRISI FOR
WINDOWS 131
QU AD RO 35 - NDICES DO CRUZAM ENTO - CZ 07 (DEA X DB51) 131
QU AD RO 36 - NDICES DO CRUZAM ENTO - CZ 08 (DEA X DEB86) 132
QU AD RO 37 - NDICES DO CRUZAM ENTO - CZ 09 (DEA X DEB54) 133
QUADRO 38 - QUANTIFICAO DAS REAS DAS CLASSES DOS MAPAS
DE DECLIVIDADES OBTIDOS NOS SGI/INPE E IDRISI FOR
WINDOWS - REFERENTE MICROBACIA MOEMA - PONTA
GROSSA/PR 144
QU AD RO 39 - NDICES DO CRUZAM ENTO - CZ 01 (MOEMA X DEC21) 145
QU AD RO 40 - NDICES DO CRUZAM ENTO - CZ 02 (MOEMA X REZ4) 146
xix
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AC
ACC
AR
ASCII
CZ
DXF
El (%)
EO (%)
EOT (%)
GKS
INPE
MDE
MNT's
PA (%)
PAT (%)
P I 'S
PIXEL
SIG's
SGI
SITIM
L I S T A D E A B R E V I A T U R A S
rea C lass i f icada
rea Cor re tamente C lass i f icada
rea Real (verdade ter restre)
Amer ican Standard Code fo r In fo rmat ion In te rchange (Cd igo
Padro Amer icano para In te rcmbio de In fo rmaes)
Cruzamento (Tabu lao Cruzada)
Drawing Exchange Format
Porcentagem de Erro de Inc luso
Porcentagem de Er ro de Omisso
Porcentagem de Er ro de Omisso Tota l
Graph ica l Kerne l Sys tem
Inst i tu to Nacional de Pesquisas Espacia is
Modelo Dig i ta l de Elevao
Modelos Numr icos do Ter reno
Porcentagem de Acer to
Porcentagem Tota l de Acer to
Planos de In fo rmaes
Picture Element
Sis temas de In fo rmaes Geogr f icas
Sis tema Geogr f ico de In fo rmao
Sis tema In tera t ivo de Tra tamento de Imagens Mul t iespec t ra is
X
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R E S U M O
O presente trabalho teve por objet ivo estudar e obter os
parmetros adequados quando da gerao de mapas de dec l iv idade no
Sis temas de In fo rmaes Geogr f icas , SGI e IDRISI , v isando a sua
ut i l izao em es tudos de so los . O mapa de dec l iv idad e impresc ind ve l no
es tudo do p lane jamento de reas urbanas e ru ra is , po is fo rnece in fo rmaes
bsicas para a tomada de deciso sobre a ocupao do espao ter r i tor ia l e
reas de preservao am bienta l . D ian te dessa impo r tnc ia , fo ram
inic ia lmente anal isadas em reas, testes, as var iveis : amostras por
par t io , g rade re tangu lar regu lar e in te rpo ladores , que so encont radas no
SGI, as quais apresentaram valores que foram apl icados em trs reas
per tencentes Reg io Metropo l i tana de Cur i t iba-PR, e os resu l tados ob t idos
foram comparados com os mapas de dec l iv idade que fo ram confecc ionados
atravs do m todo DE BIAS I (197 0) . Tend o em v is ta que , na ma ior ia das
s i tuaes, o usur io tende a usar os parmetros suger idos pelo Sis tema
default,
es tes apresen taram resu l tados in fe r io res , quando comp arados com
os resul ta dos obt ido s por este t rab alho , nestas s i tua e s. Outra
metodo log ia empregada nes te t raba lho , com o ob je t ivo de ob ter mapas de
decl iv idade, fo i a migrao de arquivos de dados ( imagens de nveis de
c inza e iso l inha s) gera dos in ic ia lm ente no SG I/ INP E, para o Sis tem a de
In formao Geogr f ico IDRISI , o qua l demonst rou rap idez e bons resu l tados .
A ap l icao do mapa de dec l iv idade, gerado no Sis tema de In fo rmao
Geogr f ica IDRISI FOR WINDOWS, na Mic robac ia Moema s i tuada no
Munic p io de Ponta Grossa/PR, de terminou um melhor de ta lhamento nas
fases de re levo das un idades de mapeamento do mapa pedo lg ico .
xxi
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A B S T R A C T
The present work a ims a t s tudy ing and obta in ing adequateparameters for the product ion of s lope maps by means of the SGI
(Ge ogra phica l In form at ion System dev elop ed in the Na t iona l Inst i tu te of
Space Research - INPE) and IDRISI Geographic Informat ion Systems (GIS)
to be used in soi l s tud ies. Slop e maps are fun da m en tal for the s tudy of
both urban and country areas because they prov ide essent ia l in format ion for
e f f ic ien t dec is ion mak ing . Because of such impo r tance th ree var iab les were
or ig inal ly analyzed in test areas: par t i t ion samples, regular rectangular gr id
and interpolators ( a l l o f them found in SGI) , the resul t o f which being then
appl ied to three areas of the Greater Cur i t iba -PR . The ob ta ine d resul ts were
then compared wi th the decl iv i ty maps made by means of the DE BIASI
(1970) me thod. Since most of the t ime users gen eral ly make use of the
parameters suggested by the system i tse l f (defaul t ) , the resul ts obta ined
through those were in fe r io r when compared w i th the ones obta ined th rough
our parame ters in a s imi la r s i tua t ion . An other metho do logy used to make
the s lope maps was the migrat ion of the database (gray- level images and
isol ines) f rom the SGI to the IDRISI, which proved to produce faster and
better resul ts . The ap pl icat io n of the s lope map prod uced by means of the
IDRISI FOR WINDOWS to the Moema - Ponta Grossa/PR microbasin made i t
poss ib le a more prec ise deta i l ing in the ground phase of the mapping uni ts
of the pedological map.
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1 INTRODUO
A u t i l i zao de mic rocomputadores tem s ido um fa to r mod i f i cador
da fo rma de conduo dos t raba lhos c ien t f i cos , p r inc ipa lmente nas reas de
Geoc inc ias e C inc ias Agrr ias , onde o uso in tens ivo dos computadores
vem revo lu c iona ndo m todos e tcn icas de abo rdag em de p rob lema s
espec f i cos , p rop ic iando, na maior ia das vezes , avanos cons iderve is na
qua l idade e prec iso dos re su l tad os .
Nos l t imos anos cons tata-se um avano s igni f icat ivo no que se
refere ao desenvolv imento de
software
espe c f ico para o t ratame nto de
informao, baseado no uso de microcomputadores. Tais s is temas,
denominados de " in formao geogrf ica" ou mais s implesmente SIG's , que vm
surgindo rapidamente e ganhando um espao considerado important ss imo no
meio c ient f ico, tm como caracter s t ica pr inc ipal focal izar o re lac ionamento de
determinado fenmeno da real idade com a sua local izao espacia l .
Conforme TEIXEIRA (1988), no Bras i l podem-se c i tar esforos importantes
no sent ido de dominar esta tcnica, como o caso, entre outros, dos s is temas
SAGA, GEO-INFO, SGI, desenvolv idos na UFRJ, UNESP e INPE
respect ivam ente. Tais s is temas , sem elhana de outros dese nvolv idos no
exter ior , tm seus pontos for tes e suas l imi taes. O usur io de um Sistema de
Informao Geogrf ica (SIG) defronta-se, mais f reqentemente do que possa
parecer razovel , com s i tuaes de l imi tao tanto na operao como na
apl icao destes s is tema s. Na maior ia das vezes, os fatores l imi tantes so: o
t ipo de representa o dos dados ado tados pelo s is tem a, os prpr ios dados, as
formas de representao da informao desejada ou mesmo a pouca
interat iv idade do s is tema, entre outros.
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Com o avano tecno lg i co , o t ra tamen to convenc iona l de dados
tem s ido gradua lmente subs t i tu do por modernas tcn icas de S is tema de
In formao Geogr f i ca que, pe lo seu po tenc ia l de in tegrao, fac i l i dade de
man use io e ve loc ida de de ope ra o, ganh am cada vez mais adep tos e n t re
os pesqu i sado res e p l ane jado res .
A i n t roduo do geop rocessamen to na e labo rao de mapas
temt icos tem ocor r ido de fo rma gradua l nos l t imos anos , des tacando-se os
Sis tema s de In fo rma o Ge ogr f i ca . Ta is s is tem as procu ram autom at izar os
p roced ime n tos e ro t i nas de co le ta , a rma zenam en to , t ra tame n to ,
mapeamen to e recupe rao de dados , ag i l i zando e ap r imorando os es tudos
espac ia is (LUCHIARI e KOFFLER, 1988) .
Na maior ia dos Sis temas de Informaes, o objet ivo in tegrar , numa
nica base de dados, in formaes espacia is provenientes de dados
cartogrf icos, censi tr ios, cadastra is , imagens de sat l i te e modelos numr icos
do terreno (MNT's) . Este l t imo manipu lado at ravs de d iversas me todologias,
d or igem a vr ios produtos, dentre e les os mapas de decl iv idade.
A pr inc ipa l tendnc ia dos usur ios de S is temas de In fo rmaes
Geogr f i cas (SIG 's ) , a se leo, e u t i l i zao na maior ia das vezes , dos
va lores que so sug er idos por a lguns s is tem as
default.
O S is tema
Geo gr f i co de In fo rma o (SG I /SIT IM) de sen vo lv id o pe lo INPE, um
desses s is temas que apresenta os va lo res
default
para gera o de d iversos
produtos , inc lus ive os mapas de dec l i v idades .
Nes te t raba lho , observou-se que os mapas de dec l i v idade, ob t idos
com a metodo log ia em que se empregaram os va lo res suger idos pe lo
s is tema default, ap resen ta ram resu l t ados i n fe r i o res , quando com parados
com os ob t idos com out ros va lo res . Co ntud o, os mapas de dec l i v idade
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gerados no IDRISI FOR WINDOWS, com a metodo log ia que cons is t iu na
cons t ruo da base de dados no SGI / INPE, tendo s ido es ta expor tada no
formato DXF para o re fe r ido s is tema no qua l apresentou bons resu l tados .
Esses mapas , ana l i sados i so ladamente ou em con jun to , de fo rma
in tegrada com out ros mapas como so los , vegetao, h id rogra f ia , geo log ia e
out ros , fo rnecem in fo rmaes impor tan t ss imas, no poder de dec iso nos
d iversos es tudos de pesqu isa c ien t f i ca .
1 .1 OBJETIVOS
1.1.1 Ob jet ivo Ge ral
Estudar o potencial dos Sistemas de Informao Geogrf ica, SGI/INPE,
IDRISI FOR DOS e WINDOWS, para obteno dos mapas de decl iv idade.
1 .1 .2 Ob je t i vos Es pec f i cos
a) anal isar as pr inc ipais var iveis : Organiza o de pontos , Gerao
da Grade Regular , In terpoladores do sof tware SGI/ INPE ut i l izados
na gerao do MNT, v isando e le io de parmetros mais
adequados para a confeco de mapas de decl iv idade;
b) com parar os resu l tad os ob t ido s a t ravs de tabu lao c ruzada
ent re os mapas de dec l i v idade gerados no SGI / INPE e IDRISI
com os mapas de dec l i v idade d ig i ta is (baco) ;
c ) ap l i car o mapa de dec l i v idade ge rado no S is tema de In fo rma o
Geo gr f i ca , que ap resen tou me lho r desem penho na M ic robac ia
Moema-Ponta Grossa/PR, com a f ina l idade de ver i f i car a
poss ib i l i dade de melhor d isc r im inao das fases de re levo , do
mapa pedo lg ico , em re lao ao mapa or ig ina l .
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2 REVISO DA L ITERA TURA
O pr inc ipa l p rob lema enf ren tado pe los pesqu isadores no es tudo do
re levo , a t ravs de tcn icas de geoprocessamento v isando a es tudos
temt icos , o desenvo lv imento de metodo log ias que fo rneam rap idez e
prec iso no mapeamento , a lm de re laes de cus to /benef c io adequadas
aos ob je t i vos dos levantamentos .
Es ta par te apresenta fundamentos para as d iversas s i tuaes .
2 .1 O DESE NVOLV IMENTO DOS SISTEMAS DE INFORMAES
GEOGRFICAS (S IG 's )
Com o avano do estudo c ient f ico sobre a Terra e o apr imoramento
dos mtodos de aval iao e conhecimento dos recursos natura is (geologia,
geomorfo logia, pedologa e ecologia) que comearam no sculo XIX e tm
cont inuado at hoje, tm s ido geradas quant idades enormes de dados
complexos, que necessi tam de ferramentas matemt icas apropr iadas para
apoiar a soluo de problema s espa cia is . Esses estudos comearam a ser
desenvolv idos na dcada de 30 e 40, em parale lo com o desenvolv imento de
mtodos estat s t icos e anl ise de sr ies temporais (BURROUGH, 1990).
Contudo, o progresso prt ico e ef icaz era completamente b loqueado pela fa l ta
de ferramentas computac ionais adequadas, e somente a part i r das dcadas de
40 e 50, com a d isponib i l idade do computador d ig i ta l , fo i v iabi l izada a
implementao
de rot inas
para
au tomao de de terminados processos de
anl ise espacia l (BURROUGH, 1990).
O pr ime i ro s is tema a reun i r as carac ter s t i cas bs icas de um
Sis tema de In fo rmao Geogr f i ca (SIG) fo i :
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Relacionamento
e
a associac;ao entre
entidades que desempenham
determinadas
func;oes. Se um dos componentes da associac;ao for outra
associac;ao, esta
e
denominada
associac;ao
em
nesting
ou ninho. Uma
colec;ao de associac;oes
que
relacionam
entidades
do mesmo
tipo e
denominada TIPO DE ASSOCIACAO, e ocorrencias de
tipos
de associacoes
sao as
pr6prias
associacoes (ROBI, 1993).
Atributos sao informac;oes nao-graficas que caracterizam as propriedades
de um objeto. Essas propriedades sao definidas pelo usuario (ENGESPA
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Per
lnformayao
geografica
considera-se
o
conjunto
de dados
cujo significado contem
associayoes
ou relayoes de
natureza
espacial.
Esses dados podem ser
apresentados
em forma grafica pontes, linhas e
poligonos),
numerica
caracteres
numericos), ou
alfanumerica
combinayao
de letras e
numeros)
TEIXEIRA, MORETTI e CHRISTOFOLETTI, 1992).
Assim, urn Sistema de lnformayao Geografica SIG) utiliza uma base
de dados computadorizada que contem informa;ao espacial
1
Figura 2), sabre
a qual atua uma serie de
operadores espaciais
2
Figura 3) e
baseia-se
numa
tecnologia
de armazenamento,
analise
e
tratamento
de
dados
espaciais,
nao-espaciais
e
temporais
e na
gerayao
de
informayoes
correlatas
TEIXEIRA, MORETTI e CHRISTOFOLETTI,
1992).
FIGURA 2 - BASE E DADOS ESPACIAIS
ESTRATOS
de
I nformat;ao
Topografia
Solos
Geologia
Hidrografia
Climatologia
Usa Atual
da Terra
Centros
Povoados
Morfometria
Divisao Politico
Territorial
FONTE: Adaptado de GUEVARA e DANGERMON, 1987.
1
Os aspectos do maio natural como relevo, solo, clima, vegetayao, hidrografia etc. e os
componentes sociais, economicos e politicos, perm tem uma divisao tematica em subsistemas que integram
um SIG. Os atributos, entao, referem-se a esses componentes.
2
Conjunto de operayoes algebricas, booleanas e geometricas.
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8
FIGURA 3 - CONCEITO LGICO DE UM SIG
Portanto, SIG, como def in ido por BURROUGH (1990), " um conjunto
poderoso de ferramentas para coletar , armazenar, recuperar , t ransformar e
apresentar dados espacia is do mundo real , para um conjunto part icu lar de
propsi tos" (CARVALHO, VALERIO FILHO e MEDEIROS, 1993) insta lados em
computadores, poss ib i l i tando a codi f icao dos dados geogrf icos.
Para AALDERS (1980) , os dados u t i l i zados em um SIG podem ser :
. . .. o r i g i n r i o s d e d i v e r s a s f o n t e s , q u e p o d e m s e r c l a s s i f i c a d a s
g e n e r i c a m e n t e e m p r i m r i a s ( q u e i n c l u e m l e v a n t a m e n t o s d i r e t o s e m
c a m p o o u s o b r e p r o d u t o s d o s e n s o r i a m e n t o r e m o t o ) e e m s e c u n d r i a s
e n v o l v e n d o m a p a s e e s t a t s t i c a s , q u e s o d e r i v a d a s d e f o n t e s p r i m r i a s .
N o d e s e n v o l v i m e n t o d e u m p r o j e t o a f o n t e d e d a d o s d e v e s e r d e f i n i d a
d e a c o r d o c o m a s u a a b r a n g n c i a e s p a c i a l , d e t a l h a m e n t o , c u s t o s ,
p o s s i b i l i d a d e d e p a d r o n i z a o e c o n f i a b i l i d a d e ( r e f e r e n t e p r e c i s o ) .
2.2 .1 Es t ru tu ra d e repre sen ta o de dad os esp ac ia is dos S is tem as de
In formaes Geogr f i cas (SIG 's )
ROBI (1993) , descreve que:
. .. o t r a t a m e n t o d e d a d o s g e o g r f i c o s n u m s i s t e m a d e i n f o r m a e s e x i g e
q u e s u a s es p e c i f i c i d a d e s s e j a m c o n t e m p l a d a s e m t o d o s o s n v e i s :
e x t e r n o , c o n c e i t u a i e i n t e r n o . E s t a s e s p e c i f i c i d a d e s s o c o n s e q e n t e s
d a s i n f o r m a e s g e o g r f i c a s r e p r e s e n t a r e m f e i e s d a s u p e r f c i e
t e r r e s t r e , e p o r t a n t o , a l m d o s a t r i b u t o s d a s f e i e s , s u a s l o c a l i z a e s
e s p a c i a i s d e v e m s e r a r m a z e n a d a s n a b a s e d e d a d o s . E s t e s d o i s t i p o s d e
d a d o s s o d e f i n i d o s c o m o d a d o s g r f i c o s e n o - g r f i c o s , o n d e o s
p r i m e i r o s d e s c r e v e m a s c a r a c t e r s t i c a s g e o m t r i c a s d a s f e i e s , e o
l t i m o a s c a r a c t e r s t i c a s q u a l i t a t i v a s , o u s e j a , t e m t i c a s .
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As estruturas geometricas podem ser
divididas
em estruturas
matriciais
raster
e
estruturas
vetoriais, BURROUGH, 1990), sendo
que
a
d i f e r e n ~
basica entre
as
duas reside
no
modele de
e s p ~ o
adotado
em
cada uma. A estrutura
raster divide
o
e s p ~ o
em elementos discretos,
enquanto a estrutura vetorial considera o
e s p ~ o
geogratico continuo,
seguindo postulados da Geometria Euclidiana TEIXEIRA, MORETTI e
CHRISTOFOLETTI,
1992), Figura 4.
FIGURA FORMAS DE REPRESENTA
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dados em fo rma
raster,
ou t ros em fo rma ve to r ia l . Poucos j perm i tem o l iv re
in te rcmbio en t re esses t ipos de representao. Nes te caso, a fo rma de
representao espac ia l dos dados a
raster.
2.2 .3 S is tem a de Ge renc iam ento de Banco de Dados
Para EASTMAN (1994) , os s is temas de gerenc iamento de banco de
dados so usados pa ra a rmazenar e ge renc ia r i n fo rmaes :
. .. . a s i n f o r m a e s p a r a c a d a e n t i d a d e s o c o n h e c i d a s c o l e t i v a m e n t e
c o m o u m r eg i s t r o . U m r eg i s t r o p o r s u a v e z c o m p o s t o p o r c a m p o s -
a t r ib u t o s r e la c i o n a d o s c o m a q u e l a s e n t i d a d e s . A s s i m , po r e x e m p l o , u m
b a n c o d e d a d o s p o d e c o n s i s t i r d e r e g i s t r o s p a r a g r u p o s d e p r o p r i e d a d e s ,
c a d a u m d o s q u a i s c o n t e n d o i n f o r m a e s d e s e u s p r o p r i e t r i o s , d o t i p o
d e u s o d a t e r r a , a p t i d o e a s s i m p o r d i a n t e . G e n e r i c a m e n t e s e e n t e n d e
p e l o n o m e d e S i s t e m a d e G e r e n c i a m e n t o d e B a n c o d e D a d o s o sof tware
q u e g e r n c i a o s d a d o s d e a t r i b u t o p a r a u m c o n j u n t o d e r e c u r s o s .
Diversos t ipos de bancos de dados podem ser usados em Sis temas
de In fo rmaes Geogr f i cas (S IG 's ) . GERARDI , TE IXEIRA e FERREIRA
(1992) , descrevem que mui tos SIG 's usam bancos de dados desenvo lv idos
esp ec i f i cam ente para o s is tem a. A lgu ns t raba lham com banco s de dados
ex ternos t ipo
DBASE, ORACLE, IFORMIX,
en t re ou t ro s . Out ro s SIG 's
ap resen tam as duas poss ib i l i dades .
2 .2 .4 Base de dado s
Ex is tem bas icamente t rs t ipos de es t ru tu ras de arqu ivos de
dados : l i s tas s imp les , seqnc ias e a rqu ivos indexados . De fo rma
s impl i f i cada, podemos d izer que as l i s tas s imp les de base de dados so as
fo rmas ma is s imp les , cons i s t i ndo em uma sequnc ia deso rgan i zada de i t ens ,
onde cada novo e lemento ad ic ionado base de dados , sempre ao f ina l da
l i s ta . Nos arqu ivos sequenc ia is , os i tens so armazenados segu indo uma
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de te rm inada o rdem, f ac i l i t ando as buscas , mas d i f i cu l t ando a i nse ro de
novos dados . Nos arqu ivos indexados , a o rdem dos e lementos dada por
uma tabe la em out ro a rqu ivo que aponta a seqnc ia em que a busca deve
ser fe i ta , fo rnecendo acesso rp ido base de dados (BURROUGH, 1987) .
2 .2 .5 Op era es sobre dado s
De aco rdo com TEIXEIRA, MORETTI e CHRISTOFOLETTI (1992 ) ,
os operadores so um con jun to de programas que a tuam sobre a base de
dados para a tender aos requer imentos dos usur ios , no que d iz respe i to
an l i se da in fo rmao. Podemos d iv id i r as funes dos operadores em pr-
p rocessam en to e p rocessam en to d i g i t a l .
As f unes de p r -p rocessamen to pe rm i tem mod i f i ca r os dados
como um todo v isando os segu in tes ob je t i vos :
a) mu dana de esca la ;
b ) mud ana de pro je o car tog r f i ca ;
c ) mud ana de es t ru tu ra (
ras ter -
ve to r ia l ) ;
d) unio de base s de dado s;
e) converso en t re t ipos de arqu ivos , en t re ou t ros .
J as funes de processamento v isam ex t ra i r in fo rmaes da base de
dados ou c r ia r novas in fo rmaes de acordo com as necess idades do
usur io . Ent re essas funes des tacam-se:
a) loca l i za o de uma ent ida de e l i s tagem de seus a t r ibu tos ;
b) a tua l i zao de dados ;
c) c lculo de rea;
d) c lcu lo de per met ro ;
e ) c lcu lo de d is t nc ia s ;
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f ) pos i c i onamen to ;
g) opera es ar i tm t icas en t re p lanos (soma , sub t ra o, d iv iso ,
mul t ip l i cao, e tc . ) ;
h ) c lcu los es ta t s t i co s (cor re lao , regre sso , cent ro md io ,
geocent ro , e tc . ) ;
i ) c lass i f i cao dos dados ;
j ) c ruza me nto en t re p lano s ;
I ) f i l t ragens espac ia is .
OPERAES SOBRE OS DADOS
(Fonte: Adaptado de: G/S
WORLD
Inc., 1989: in Gerardi, Teixeira e Ferreira 1991).
- MED IDAS DE DIST NCIA: em l inha re ta e curva ; men or d is tn c ia
ent re do is pontos ; v iz inho mais p rx imo e ro ta mais cur ta .
- MEDIDAS DE REA.
- ZONA DE INFLUNCIA EM TORNO DE: pontos; polgonos; l inhas retas e curvas.
- ZONA DE INFLUN CIA PO NDE RAD A.
- OPERAE S ARITMTICAS EM MAPAS : adio/subtrao; m ultipl icao/diviso;
exponenciao e diferenciais.
- FUNES TR IGONOMTRICAS.
- OPER AE S BOO LEAN AS: Sob re mapas e a t r i bu tos .
- C O N V E R S O :
VeXor-raster
e ras /e r -ve tor .
- TRATA MENT O DE IMAGENS ORB ITAIS .
- T R A N S F O R M A O D E C O O R D E N A D A S .
- TRAADO DE REDES.
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- TRATAMENTO DE DADOS ALTIMTR ICOS:
d e c l i v i d a d e ;
expos io de
ver tentes; in terpolaes; v is ib i l idade entre pontos; curvas de nvel ; per f is
do ter reno; cor te/aterro e Modelos Dig i ta is de Elevao (MDE).
- OPE RA ES COM P OLGO NOS : supe rpos io ; ponto em po l gonos ;
l inhas em po l gonos ; combinao e desagregao; remoo aps super
posio e pol gonos de
Thiessen.
2.3 CAR ACTE RSTICAS GERAIS DO SGI/ INPE
um sistema desenvolvido na Diviso de Processamento de Imagens
(DPI) do Insti tuto de Pesquisas Espaciais ( INPE) que se integra ao SITIM
(Sistema e Tratamento de Imagens) que inclui um mdulo para o
processamento de imagens digitais. Possui estrutura vetor ial com possibi l idade
de converso para
raster
e v ice-versa (FELGUEIRAS e AMARAL, 1993) . As
principais caracterst icas deste SIG so a faculdade de recuperar informaes,
baseada em local izaes especf icas, a capacidade de integrar informaes
provenientes de fontes e formatos dist intos e a disponibi l idade de apl icativos
grficos para edio de mapas e gerao de smbolos (ENGESPAO, 1989).
O Ins t i tu to de Pesqu isas Espac ia is ( INPE) desenvo lveu o Sis tema
Geogrf ico de Informao (SGI) que um banco de dados geogrf ico que
permi te adqu i r i r , a rmazenar , combinar , ana l isar e recuperar in fo rmaes
cod i f icadas espac ia lmente (ENGESPAO, 1989) .
Con fo rme MORELL I
et al.
(1993) , o S is tema de In fo rmao
Geogr f ica desenvo lv ido pe lo INPE (SGI / INPE) a tua como um Sis tema de
In formao Geogr f ica (SIG) que in tegra e man ipu la in fo rmaes
proven ien tes de d i fe ren tes fon tes , como mapas , dados cens i t r ios , tabe las
es ta t s t icas e cadas t ra is . De acordo com FELG UEIRAS e CMARA
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(1993) , o SGI um s is tema de in fo rmao geogr f i ca desenvo lv ido para
p la ta fo rm as de mic ro com puta dore s da l inha PC. Esse s is tema roda sob
s is tema operac iona l DOS e contm, na sua quase to ta l idade, ap l i ca t i vos
desenvo lv idos em l inguagem C, e es t o rgan izado em c inco mdu los
pr inc ipa is : de f in io do ambien te , en t rada de dados , sa da de dados ,
converso en t re fo rmatos e an l i ses sobre a base.
2 .3 .1 Es t ru tu ra gera l do SG I / INPE
O SGI composto por c inco subs is temas pr inc ipa is :
a ) de f in io : in ic ia l i za es e mo ntage m do am bien te de t raba lho ;
b) entrada: insero e edio de dados (e seus at r ibutos) no
s is tema, inc lu indo a t ransferncia de dados do SITIM para o SGI;
c ) conv ers o: t rans form a es de fo rm atos (var red ura para ve tor ,
ve tor para var redura , g rade para ve tor e g rade para var redura)
e t rans fo rm aes geom t r i cas ;
d) anlise geogrfica: gerao de informaes geogrficas derivadas, a
partir de operaes sobre o contedo da base de dados geocodificada;
e) sada: gerao de documentos cartogrf icos, projees geomtricas
planares de dados 3-D, impresso de dados da base em monitor
grf ico ou em arquivos nos formatos ASCII, DXF, SEQ e outros.
O s is tema dispe, a inda, de um gerenciador prpr io, responsvel pelo
armazenamento, manuteno e recuperao das in formaes de base de dados
do SGI e um software grf ico baseado no padro GKS (Graphical Kernel
System).
O programador de apl icao do SGI tem acesso s b ib l io tecas que
contm as funes do gerenciador e do GKS, para o desenvolv imento de
apl icat ivos de in teresse espec f ico (FELGUEIRAS e CMARA, 1993).
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2.3 .1 .1 Def in io
Permi te a montagem do ambien te do SGI / INPE, cons tando de
vr ios mdu los :
a) a t ivar ou cr iar pro jeto : in ic ia l iza as es trutu ras de um pro jeto,
inc lu indo o re fe renc ia l geogr f i co a ser u t i l i zado (nome do
pro je to esca la base, re tngu lo envo lvente da reg io
representada pe lo p ro je to e o s is tema de pro jeo
ca r tog r f i ca ) , (ENGESPAO, 1989 ) ;
b) at ivar ou criar Plano de Inform ao P I: perm ite a esc olha do PI
at ivo para as ope ra es de en trad a. Se o PI no exist i r , ele
cr iado e seus parmetros so in ic ia l izados (nome do PI , escala,
categoria - temtica ou MNT - rtulo das classes, se o PI da
categor ia temt ica (ENGESPAO, 1989).
2 .3 .1 .2 Ent rada
Permi te a en t rada de dados na base do SGI , e nes te mdu lo so
encon t radas v r i as opes , sendo re fe renc iadas as ope raes mn imas e
necessr ias gerao de MNT's :
a ) ca l ib ra o da mesa d ig i ta l i zad ora : perm i te a com pens ao de
d is to res na ta re fa de aqu is io de dados v ia mesa
d ig i ta l i zad ora . A par t i r de qua t ro pontos de con t ro le , es te
programa def ine um po l inmio que mape ia as coordenadas da
mesa d ig i ta l i zadora para coordenadas de pro jeo do mapa a
se r d i g i t a l izado (FELGU EIRAS e CM ARA, 1993 ) ;
b ) en t rada de MN T's , que permi te a en t rad a de dad os em Pi 's da
categ or ia MNT. Dent ro des ta op o, es to inc lu das , a
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d ig i ta l i za o, a ed io , a o rga n iza o des sas am ost ras e a
gerao de mode lo d ig i ta l ;
c) D ig i ta l izao: De acordo com SKAB A (1993), a d ig i ta l izao
consis te em acionar uma tec la do cursor da mesa d ig i ta l izadora,
de ta l forma que a seqncia de pontos represente o e lemento
cartogrf ico que est sendo capturado. A fase de d ig i ta l izao a
mais importante em projetos de aquis io d ig i ta l . A prec iso e
veloc idade nas etapas subseqentes est condic ionada mxima
ateno do operador nesta tarefa.
Ressa l te -se que ineren te ao processo a presena de er ros e
omisses , que devero ser e l im inados na fase de ed io.
Para en t rada, os dados so f rem processos de cod i f i cao e de
d ig i ta l i zao (v ia mesa d ig i ta l i zadora , tec lado,
scanner
e etc. ) . Esta uma
das fases mais impor tan tes do t raba lho , po is ne la se es tabe lece a
qua l idade , p rec iso (n ve l de reso lu o) e co nf iab i l i dad e do produ to f ina l .
Def ine-se nes ta e tapa a v iab i l i dade operac iona l do s is tema em funo do
vo lume de dados , do tempo e da capac idade do equ ipamen to d i spon ve l .
d ) Ed io : A ed io perm i te op es de sup ress o de um ponto ,
mod i f i cao da co ta de um ponto , supresso de uma l inha e
modi f i cao da co ta de uma l inha (ENGESPAO, 1989) .
e) Organ izao das am ostras: Para FELG UEIRA S e CMARA (1993):
. .. . a o r g a n i z a o d a s a m o s t r a s c r i a u m a p a r t i o n o e s p a o d e a m o s t r a s
c o m o o b j e t i v o d e o t i m i z a r a f a s e d e g e r a o d o m o d e l o . A p a r t i o
c o n s i s t e no ag r u p a m e n t o d e u m n m e r o m x i m o d e a m o s t r a s , d e n t r o d e
c a d a p a r t i o s e g u n d o c r i t r io s d e p r o x i m i d a d e e n t r e e l e s . E s s a p a r t i o
r e p r e s e n ta d a p o r u m a r v o r e 2 - D q u e s e r u s a d a p a r a a b u s c a r p i d a d e
v i z i n h o s d e u m d e t e r m i n a d o p o n t o . A g e r a o d o m o d e l o c o n s i s t e n a
c r i a o d e u m m o d e l o d e g r a d e r e g u l a r r et a n g u l a r . O s a l g o r i t m o s d e
g e r a o d o m o d e l o u t i l i z a m d i r e t a m e n t e a m o s t r a s , j o r g a n i z a d a s p o r u m a
p a r t i o d e e s p a o . N o c a s o d e g e r a o d o m o d e l o d e g r a d e r e t a n g u l a r ,
s o u t i l i z a d o s d i v e r s o s i n t e r p o l a d o r e s , b a s e a d o s n a m d i a p o n d e r a d a d a s
a m o s t r a s m a i s p r x i m a s d e c a d a p o n t o d a g r a d e . A d i f e r e n a e n t r e es s e s
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i n t e r p o l a d o r e s e s t n a c o n s i d e r a o o u n o d a p o s i o r e l a t i v a e n t r e a s
a m o s t r a s q u e s e r o u s a d a s p a r a o c l c u l o d a m d i a .
Segundo ENGESPAO (1989), deve-se indicar o nmero mximo
desejad o de pontos por par t io. Em segu ida, o processo de part ic ioname nto
in ic iado. Esse processo tanto mais dem orado qu anto o maior o nmero de
amostras d ig i ta l izadas e quanto menor o nmero de pontos por clu la, def in ido.
Em compensao, quanto menor o nmero de pontos por clu la menor ser o
tempo gasto para a gerao da grade regular .
MARTINS NETO e SOUZA (1993) , p rocedeu organ izao de
pontos no SGI / INPE, para cada Plano de In fo rmao (PI ) , ace i tando a opo
que era o fe rec ida default. Es te con s t i tu i -se no proc essa me nto mais
demorado de todo o t raba lho .
f ) Ge rao de Grade : MOORE, GRAY SON e LADSO N,
3
c i tados por
S, R ISSO e HAERTEL (1993) , asseveram que o S is tema de
In formao Geogr f i ca (SIG) base ia-se em es t ru tu ra ce lu la r ou
pixel,
uma vez que os m todos ba sead os em grade de an l i se
do te r reno proporc ionam um dado geogr f i co bs ico e pode ser
in tegrado nes tas an l i ses de subs is temas.
Para ENGESPAO (1989) , o SGI c r ia uma grade re tangu lar
espaada de pontos a par t i r de um con jun to de amost ras de uma super f c ie
no esp ao 3-D . O valo r da cota de cada ponto da gra de est im ad o a part i r
da in te rpo lao de um cer to nmero de v iz inhos mais p rx imos desse ponto .
Conforme FELGUEIRAS e ERTHAL (1988) , os mode los de grade
re tangu lar regu lar so encont rados com maior f reqnc ia nos s is temas
3
MOO RE, I.D.; GRAY SON, R .B; LADSON , A.R.. Digital terrain modelling: review of hydrological,
geomorphological, and biological applications. Hydrological Processes, Chinchester, v.5, p. 3-30, 1991.
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ex is ten tes , po is so s imp les de serem gerados e u t i l i zados pe los programas
de ap l i caes .
De acordo com FELGUEIRAS e ERTHAL (1988) , a par t i r de um
modelo de grade prees tabe lec ido pode-se gerar um MNT Imagem, que nada
mais do que um MNT re f inado para uma reso luo de uma imagem
qu alqu er e cujos valore s de cota var iam na fa ixa de 0 a 25 5. Ness e caso
cr ia-se uma tabela que mapeia os valores de nveis de c inza da imagem de
sada para os valores de cotas reais do terreno.
Con fo rme ASSAD, SANO e MASUTOMO (1993 ) , na f ase de
gerao da grade regu lar ,
. .. o u s u r i o i n i c i a l m e n t e d e v e s e l e c i o n a r o i n t e r v a l o d e g r a d e q u e s e r
u t i l i z a d o . A p r i n c i p a l t e n d n c i a a s e l e o d e u m a g r a d e d e 3 0 l i n h a s po r
3 0 c o l u n a s , c o m o s u g e r e o S G I {defaul t d o s i s t e m a ) ; o u u m c o n j u n t o m a i s
d e n s o , s u p o n d o - s e q u e q u a n t o m a i s d e n s a a g r a d e , m a i s p r e c i s o s e r o
m o d e l o . N o e n t a n t o , es t a t e o r i a , s e g u n d o G O M E S ( 1 9 9 0 ) , n o s e m p r e
v e r d a d e i r a , p o i s a d e f i n i o d e u m a g r a d e m a i s d e n s a n o c r i a m a i o r
n m e r o d e a m o s t r a s , m a i s s i m u m m a i o r n m e r o d e p o n t o s i n t e r p o l a d o s .
g) I n te rpo lado res : Os i n te rpo lado res ap rese n tados pe lo SGI ,
segundo GOMES (1989) , so do is , e o que var ia o t ipo de
amost ragem, pe lo v iz inho mais p rx imo e pe lo v iz inho mais
p rx imo po r quad ran te . A inda segundo GOMES (1989 ) , quando
os dados fo rem proven ien tes de car tas topogr f i cas , a esco lha
do in te rpo lador pe lo mtodo do v iz inho mais p rx imo pode
t razer g randes er ros .
De acordo com FELGUEIRAS, ERTHAL e PAIVA (1989) , a fase de
e laborao do Mode lo Numr ico do Ter reno (MNT) , envo lve a gerao de
uma grade regu lar re tangu lar a par t i r do con jun to de amost ras que fo i
d ig i ta l i za do. Como os pon tos da grade no nec ess ar iam ente co inc ide m com
as amost ras , deve-se u t i l i za r um processo de in te rpo lao.
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De acordo com GOMES (1989) , a amost ragem a t ravs da
d ig i ta l i zao de mapas a mais u t i l i zada no Bras i l . Porm, como uma
amost ragem i r regu lar , necessr ia a ap l i cao de um in te rpo lador para
gerar uma grade regu lar , o que d iminu i o tempo de processamento na fase
segu in te de re f inamento da grade.
A inda conforme GOMES (1989) , no ex is te um mtodo de
in te rpo lao per fe i to e a p rec iso necessr ia ser em funo da f ina l idade
do mo de lo . Enq uanto para a lgum as ap l i ca es o mo de lo gerad o pode ser
exce len te , para ou t ras pode ser inadequado ou a t mesmo in t i l .
S A N O et ai. (1993) , que es tudaram os in te rpo ladores para ob ter
dados c l imt icos , chegaram conc luso de que:
. . . . c o m u m a g r a d e d e 3 0 l i n h a s p o r 3 0 c o l u n a s , o i n t e r p o l a d o r 5 (mtodo
d o v i z i n h o m a i s p r x i m o p o r c o t a : w = 1 / d * * n ; o n d e 'w ' c o r r e s p o n d e
f u n o p e s o , d a d i s t n c i a e u c l i d i a n a d o p o n t o a s e r i n t e r p o l a d o a o s eu
v i z i n h o e ' n ' a o e x p o e n t e d a f u n o p e s o ) , c o m e x p o e n t e 4 , f o i o q u e
a p r e s e n t o u o m e n o r e r r o r e s i d u a l , e n q u a n t o q u e p a r a u m a n o v a g r a d e d e
1 5 0 l i n h a s p o r 1 5 0 c o l u n a s , o i n t e r p o l a d o r 2 [ m d i a p o n d e r a d a d o s N
v i z i n h o s m a i s p r x i m o s c o m p e s o : w = e x p ( - a l f a * d * * n ) / d * * n ; o n d e ' d ' a
d i s t n c i a , n e x p o e n t e d a f u n o p e s o e
a
= 1 / ( d / n ) , ou se ja ,
a
i g u a l a o i n v e r s o d a m d i a a r i t m t i c a d a s d i s t n c i a s e n t r e o s p o n t o s d a
v i z i n h a n a e o p o n t o a s e r i n t e r p o l a d o ( S I L V A F I L H O
4
, c i t a d o p o r
G O M E S 1 9 8 9 ) , c o m 1 2 d e p o n t o s e e x p o e n t e 1 , a p r e s e n t o u e r r o r e s i d u a l
m e n o r q u e a g r a d e a n t e r i o r ( 3 0 x 3 0 ) .
Para S, R ISSO e HAERTEL (1993) , em se t ra tando de mode lagem
de a l t i tudes de super f c ie , o in te rpo lador cons iderado mais apropr iado o
in te rpo lador de var iao espac ia l g radua l , descr i to por uma super f c ie
cont nua matemat icamente de f in ida , de a jus te loca l , que mais ind icado
para o es tudo de fenmenos com pequeno in te rva lo de var iao, do t ipo
mdia mve l , que cons is te no c lcu lo da md ia dos va lo res amost rados em
sua v iz inhan a para ob te r -se o va lo r a ser in te rp o lad o. fe i ta uma
4
SILVA FILHO, P.N.
Desenvolvimento de interpoladores para aplicaes em modelagem digital de
terreno.
So Jos dos Campos, INPE. Trabalho realizado durante curso de especializao em 1988, INPE.
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2 0
ponderao re fe ren te a d is tnc ia en t re os pontos amost rados e o ponto a
ser es t imado, cons iderando-se tambm out ros fa to res , v isando o t im izar o
tempo de computao para gerao de uma mat r i z de a l t i tudes .
2 .3 .1 .3 Converso
Este subsis tema contm programas que permi tem a converso dos
dados de um PI de um formato para outro, a converso dos dados de um
sistema de pro jeo para outro e mascaramento das in formaes de um dado.
GOMES (1989) , percebeu que o re f inamento da grade regu lar ,
rea l i zado pe lo mtodo de se leo dos v iz inhos mais p rx imos por quadrante
( INPE, 1987)
5
, apresentou a lguns er ros , ta is , como achatamento de p icos e
mo di f i cae s nas dec l i v idad es . Ta is e r ros no so s ign i f i ca t i vo s para mui tas
ap l i caes , mas cer tamente bas tan te impor tan tes para ap l i caes que
necess i t em de i n fo rmaes de dec l i v i dade .
O re f inamento da grade no SGI cons is te em se ob ter uma imagem
at ravs de um a lgor i tmo de in te rpo lao b i l i near ou b icb ica ap l i cado sobre
a grade regu lar , (ENGESPAO, 1989) .
2 .3 .1 .4 An l i se Geog r f i ca
a .1 Gera o de de c l i v idad e: o SGI gera o mapa de de c l i v idad e a
par t i r de um MNT. Es ta funo pode gerar como resu l tado do is P i 's -
dec l i v idade e aspec to - ambos da ca tegor ia MNT, ( fo rmato var redura) ,
(ENGESPAO, 1989 ) .
a.2 Fat iamento de MNT: Conforme FELGUEIRAS e CMARA (1993), o
fat iamento de MNT consis te na cr iao de uma imagem temt ica a part i r de uma
5
INSTITUTO DE PESQUISAS ESPACIAIS (INPE).
Sistema de Informaes Geogrficas. Verso
1.0,
Manual do Usurio. So Jos dos Campos, 1987.
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imagem MNT. O fat iame nto permi te c lass i f icar a imagem de sada segu ndo
valores de cotas associados aos pontos da imagem MNT. O usur io pode fat iar
essa imagem no modo automt ico, fornecendo apenas o nmero de intervalos
ou, no modo manual , fornecendo os l imi tes de cada intervalo.
2 .3 .1 .5 Sada
Este mdu lo tem como f ina l idade a gerao de produtos
car togr f i cos , l i s tagem de arqu ivos , v isua l i zao em 3D, expor tao de
dados , t abu lao c ruzada .
2.4 IDRISI
TEIXEIRA, MORETTI e CHRISTOFOLETTI (1992 ) , desc reve ram
sobre a lguns S is temas de In fo rmaes Geogr f i cas , dent re e les o IDRISI ,
sobre o qua l d izem que:
. . . . l a n a d o e m 1 9 8 7 , e s t e s i s t e m a d e s e n v o l v i d o p e l a Clark Univers i ty ,
Massashussets, b a s e a d o n a f o r m a raster d e r e p r e s e n t a o d e d a d o s , f o i
e s p e c i a l m e n t e d e s e n h a d o p ar a m i c r o c o m p u t a d o r e s d a l i n h a P C - A T 3 8 6 ,
e P S 2 . U m a s p e c t o i m p o r t a n t e a p o s s i b i l i d a d e d o u s u r i o e s c r e v e r
p r o g r a m a s e s p e c f i c o s q u e p o s s a m a m p l i a r a s u a g a m a d e a p l i c a e s .
U t i l i z a b an c o d e d a d o s e x t e r n o , c o m i n t e r f a c e p a r a L O T U S , Q U A T T R O
e t c . O u t r o a s p e c t o i n t e r e s s a n t e d o I D R I S I o f a t o d e p e r m i t i r m i g r a o
d i r e t a d e d a d o s , t a n t o p a r a o E R D A S c o m o p a r a o A R C - I N F O . u m
s i s t e m a q u e s e a d a p t a s a t i v i d a d e s d e p e s q u i s a e e n s i n o d e v i d o a o s e u
c u s t o r e l a t i v a m e n t e b a i x o e a s u a e s t r u t u r a m o d u l a r , o q u e p e r m i t e o
d e s e n v o l v i m e n t o d e n o v o s m d u l o s c o m o c o n h e c i m e n t o m n i m o d a
e s t r u t u r a i n t e r n a d e f u n c i o n a m e n t o . O s m d u l o s p o d e m s e r
d e s e n v o l v i d o s e m q u a l q u e r l i n g u a g e m .
2.4 .1 Ca rac ter s t i cas bs ica s do S is tem a de In fo rm ao - IDRISI -
necessr ias ob teno de MNT's .
2 .4 .1 .1 Ed io
um edi tor de texto bsico que pode ser usado para cr iar ou
a l te rar qua lque r a rqu ivo AS CI I . Sua fun o pr inc ipa l na en t ra da de dados
est na cr iao de arquivos com valores de at r ibuto para o uso com o
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mdu lo
ASSIGN.
O ed i to r tamb m pode ser usado para c r ia r uma var ieda de
de out ros arqu ivos IDRISI FOR WINDOWS, ta is como arqu ivos de
cor respondnc ia para usar com
RESAMPLE
e a rqu ivos de sr ies em temp o
para uso com o
Display System
(EASTMAN, 1995 ) .
2.4.1.2 In ic ia l
usado para cr iar uma:
. . .. i m a g e m q u e c o n t e n h a u m n i c o v a l o r . E n q u a n t o h a l g u m a s
o p e r a e s a n a l t i c a s o n d e u m a n i c a i m a g e m d e v a l o r p o s s a s e r
n e c e s s r i a e q u e c o m u m e n t e s e r u s a d o p a r a e s t a b e l e c e r u m a i m a g e m
e m b r a n c o , i n i c i a d a c o m z e r o s p a r a q u e o s o u t r o s m d u l o s d e e n t r a d a d e
d a d o s o p e r e m e m s e g u i d a . O s p a r m e t r o s d o n o v o ar q u i v o , t a i s c o m o
l i n h a s e c o l u n a s , c o o r d e n a d a s d e r e f e r n c i a , e t c . , p o d e m s e r
i n t r o d u z i d a s i n t e r a t i v a m e n t e , o u p o d e m s e r c o p i a d o s d e u m a i m a g e m
e x i s t e n t e e s p e c f i c a . ( E A S T M A N , 1 9 9 5 ) .
2 .4 .1 .3
Lineras
Conver te os dados de ve tor para o fo rmato
raster.
Todo s os
pixels
cor tado s por uma linha de ve tor so des igna dos ao iden t i f i cado r do
vetor , (EASTMAN, 1995) .
2 .4 .1 .4 Regresso
uma tcn ica es ta t s t i ca que permi te examinar a re lao en t re
duas var ive is qu ant i ta t i vas . Essa re lao expre ssa em te rmos de
cor re lao en t re as var ive is ( i s to , seu grau de assoc iao) e a l i nha de
melhor a jus te que expressa matemat icamente o car ter des ta re lao,
(EASTMAN, 1994 ) .
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2 .4 .1 .5 Scalar
Real iza operaes matemt icas en t re uma cons tan te e imagem
nica . Suas ope s so: ad i o, sub t ra o, m u l t ip l i ca o, d iv iso e
exponenc ia l , (EASTMAN, 1995 ) .
2 .4 .1 .6
Intercon
In te rpo la uma super f c ie a par t i r de um:
. . .. c o n j u n t o d e l i n h a s d i g i t a l i z a d a s . E s t e m d u l o f o i p r o j e t a d o
e s p e c i f i c a m e n t e p a r a t o r n a r a c r i a o d e M o d e l o s d e E l e v a o D i g i t a l
m a i s f c i l . I n i c i a -s e d i g i t a l i z a n d o o s c o n t o r n o s c o m o T O S C A , q u e f a z
p a r t e ( e s t i n c l u i d o ) n o I D R I S I F O R W I N D O W S . D e p o i s o s c o n t o r n o s d o
v e t o r s o r a s t e r i z a d o s ( a t r a v s d o Ini t ia l e Lineras). D e v e - s e t o m a r c u i d a d o
p a r a q u e q u a l q u e r c o n t o r n o q u e c o r t e a i m a g e m raster o faa e x a t a m e n t e .
I n t e r c o n e n t o p a s s a d o s o b r e o a r q u i v o d e l i n h a s r a s t e r i z a d a s p a r a
p r o d u z i r o m o d e l o i n t e r p o l a d o . F i n a l m e n t e , c o m u m p a s s a r o f i l t r o p a r a
s u a v i z a r a s u p e r f c i e ( u s a n d o o f i l t r o m d i o ) j q u e o p r o c e d i m e n t o d e
i n t e r p o l a o l i n e a r t e n d e a c r i a r u m a s u p e r f c i e l i g e i r a m e n t e f a c e t a d a
( E A S T M A N , 1 9 9 5 ) .
2 .4 .1 .7
Reclass
Produz uma nova imagem de mapa rec lass i f i cando os va lo res de
uma imagem de en t rada . Am p l i t udes , ass im como va lo res ind i v i dua i s podem
ser espec i f i cados a par t i r da imagem or ig ina l , enquanto que os va lo res
produ z idos deve m ser in te i ros e deve m ser dado s ind iv id ua lm ente . Qu a lquer
va lo r o r i g i na l no menc ionado p rev iamen te se r a r redondado , caso
con t r r i o , pe rmanece r sem a l t e rao (EASTMAN, 1995 ) .
2.4.1.8 Fi l t ro
uma ope rao , execu tada em uma:
. . .. i m a g e m , q u e a f e t a o s v a l o r e s d e c a d a pixe l b a s e a d a n o v a l o r d e s s e
pixe l e d a q u e l e s s e u s v i z i n h o s . O p r o c e s s o m a t e m t i c o d e f i l t r a g e m
c o n h e c i d o c o m o c o n v o l u o , o q u a l d e t e r m i n a u m v a l o r d e pixe l f i l t r a d o
m u l t i p l i c a n d o - s e e l e e c a d a u m d e s e u s 8 v i z i n h o s p e l o s v a l o r e s
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a r m a z e n a d o s n a p o s i o c o r r e s p o n d e n t e d e u m g a b a r i t o . O s r e s u l t a d o s
s o e n t o s o m a d o s p a r a o b t e r - s e o v a l o r f i l t r a d o . O s c o n t e d o s d e u m
g a b a r i t o s o c o l e t i v a m e n t e c o n h e c i d o s c o m o o kerne l d o f i l t r o .
(EASTMAN, 1994).
2 .5 APL ICA E S TEMTICAS DOS SISTEM AS DE INFORMA ES
GEOGRFICAS (S IG 's )
O sucesso e rp ida expanso do uso dos SIG 's deve-se ,
fundam en ta lme n te , a sua g rande ve rsa t i l idade e po tenc ia l quand o usado
para so luc ionar p rob lemas de an l i se , nas mais d iversas ap l i caes
temt icas , p r inc ipa lmente nas d isc ip l inas l igadas Geoc inc ias e C inc ias
Agrr ias . Es tudos de uso da te r ra , topogra f ia , geo log ia , an l i se ambien ta l ,
c l ima e so los , en t re ou t ros , vm sendo am plam ente de sen vo lv id os e
d i vu lgados (TEIXEIRA, MORETTI e CHRISTOFOLETTI , 1992 ) .
Para MAZUCHOWSKI (1981), uma propr iedade rura l e/ou uma
microbacia, para serem rac ionalmente p lanejadas e manejadas, necessi tam de
um mapa de decl iv idade, que deve ser e laborado, sal ientando as d iversas
c lasses de decl ives, para os d iversos f ins, como para o uso agronmico.
2 .5 .1 Mode lo Num r ico de Ter ren o (MNT)
Qualquer representao d ig i ta l da var iao cont nua do re levo sobre
o espao um Modelo Dig i ta l de Elevao (MDE), (BURROUGH, 1987).
Uma mat r i z o rdenada de nmeros que representam a d is t r ibu io
espac ia l de de terminado a t r ibu to do te r reno carac ter i za um Mode lo Numr ico
do Ter ren o (MNT) . Se a mat r i z o rde nad a de nm eros repres enta a
d is t r ibu io espac ia l das a l t i tudes ac ima de uma re fe rnc ia a rb i t r r ia de um
ter reno, en to tem-se um Mode lo de A l t i tude do Ter reno (S, R ISSO e
HAERTAL, 1993) .
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As informaes referentes s a l t i tudes podem ser descr i tas at ravs
de funes matemat icamente def in idas ou de uma forma discret izada por
pontos e/ou l inhas. Os MNT's podem ser dese nvolv ido s segund o dois modelos
bsicos: mode los de linhas e mode los de pontos (S, RISSO e HAERTE L,
1993).
Os pr ime i ros mode los de i so l inhas , como so chamados, no so
mui to adequados para o c lcu lo de dec l i v idades e de or ien tao az imuta l de
cada ponto da sup er f c ie . Face a esses asp ec to s , cos tu ma -se con ver t - lo s
de mode lo de l inhas para o fo rmato de uma mat r i z de a l t i tude d isc re t i zada
(mode lo de ponto s) . Os mo de los de pontos so os mais com uns para
representar um MNT, chamado mat r i z de a l t i tude ou grade regu lar
re tang u lar . Esse t ipo de mo de lo perm i te a gera o de i so l inha s , de ngu los
de dec l i v i dades e o r i en tao , de sombreamen to de re l evo e de l i neamen to de
bac ias (S, R ISSO e HAERTEL 1993) .
Para CORREIA, DUTRA e FELGUEIRAS (1990) , um Mode lo
Num r ico de Ter ren o (MNT) represe nta a d is t r ib u i o esp ac ia l de uma
carac ter s t i ca v incu lad a a uma sup er f c ie rea l . Dent re essas c arac ter s t i cas
podemos c i ta r tempera tura , ba t imet r a , a l t imet r ia e ou t ras .
O SGI/ INPE incorpora recursos para o t ratamento de dados vetor ia is
e raster, permi t indo t ratar mapas temt icos, Modelos Numricos de Terreno
(MNT's) e tambm imagens de sat l i te (SOUZA, CMARA NETO e ALVES,
1990).
Os Sis temas de Informaes Geogrf icas, SIG's , so bancos de
dados que armazenam e manipulam t ip icamente objetos grf icos
geo rreferenc iados. Esses objetos esto agrup ados em planos de informa es,
Pis, segund o a natureza da informa o que e les represe ntam . A represe ntao
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grf ica desses objetos pode ser : no formato vetor ia l ( l inhas), no formato
varredura ( imagens), no formato pontual ou no formato de grades (dados de
Modelos Numricos de Terreno - MNT's) , (FELGUEIRAS e AMARAL, 1993).
Podemos def in i r um "Mode lo D ig i ta l de E levao" (MDE) como
sendo a representao do re levo a t ravs de coordenadas car tes ianas (x , y ,
z ) , que carac ter i zam um ponto de acordo com sua loca l i zao espac ia l e sua
a l t imet r ia . A or igem desses mode los da ta da dcada de 50 , com os t raba lhos
de Char les L . MILLER (MILLER 1957, MILLER e LAFLAME 1958a e 1958b) ,
sendo u t i l i zados a tua lme nte com os seg u in te s ob je t i vos bs icos : ob ten o
de pro jeo p lanar ; gerao de mapas de contornos ; per f i s do te r reno;
de terminao da in te rv is ib i l i dade en t re pontos ; c lcu lo de vo lume;
somb reamen to s i n t t i co ; ge rao de mapas de dec l i v i dade ; ge rao de
mapas de or ien tao de ver ten tes ; gerao de mapas de expos io de
ver ten tes ; ex t rao de padres (va les , d iv isores , fo rma de ver ten tes , e tc . ) ;
co r reo geom t r i ca de p rodu tos do senso r i amen to remo to ; i n teg rao com
imagens de sa t l i te ; de terminao de ro tas de acesso de acordo com
cr i t r ios p r es ta be lec idos (MO RET TI e TE IXE IRA , 19 91) .
2.5 .2 Intercmbio de dado s entre Sis temas de Informaes Geog rf icas
(SIG's)
O uso de s is temas de in fo rmaes geogr f i cas (SIG 's ) incent i va e ,
de cer ta fo rma, a t p ressupe o in te rcmbio de dados d ig i ta is mant idos por
d i f e ren tes i ns t i t u ies em d i f e ren te s s i s temas (ALVE S e ALM EIDA, 1993 ) .
Ta l in te rcmbio reduz o cus to de c r iao dos acervos de dados
d ig i ta is e favorece a padron izao e a d isseminao das bases de dados .
Apesar de ex is t i rem padres para in te rcmbio de dados , comum o
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des env o lv im ento de so lu es espe c f i cas para a con vers o de dado s en t re
s i s temas d i f e ren tes , p r i nc i pa lmen te quando a adoo de pad res de
in te rcmb io pode aumen ta r a comp lex idade da ta re fa e , consequen temen te ,
seus cus tos (ALVE S e ALM EIDA , 1993) .
2 .5 .3 Agr icu l tu ra
Para TEIXEIRA, MORETTI e CHRISTOFOLETTI (1992 ) , a l m das
ap l i caes na an l i se ambien ta l , que in te ressam d i re tamente agr icu l tu ra ,
um Sis tema de In fo rmao Geogr f i ca (SIG) t i l na prev iso de sa f ras
agr co las ; p lane jamento do escoamento da produo; loca l i zao de s i los e
agro inds t r ias ; mane jo de ta lhes , ava l iao da ap t ido agr co la ,
l evan tamen to pedo lg i co , e t c .
O desenvo l v imen to de mode los que l evam em cons ide rao as
cara c ter s t i cas f s i cas do te r reno pos s ib i l i tam um d iag ns t i co mais ad equ ado
para imp lan tao de cu l tu ras agr co las , ou a loca l i zao das reas mais
propc ias para uma cu l tu ra p redef in ida .
Como benef c ios des ta tecno log ia tem-se o uso rac iona l dos
recu rsos na tu ra is e f i nance i ros , ob tendo -se ganhos de p rodu t i v idade ,
podendo-se inc lus ive d i rec ionar as po l t i cas de f inanc iamento da produo
com base em dados prec isos .
De acordo com KOFFLER (1982) , na carac ter i zao de um so lo ,
a lm da fe io f i s iogr f i ca , so descr i tos o re levo e a dec l i v idade. O re levo
pode ser de f in ido como as e levaes ou i r regu la r idades de uma fe io
f i s iogr f i ca cons iderada como um todo. A dec l i v idade do so lo , por sua vez ,
se re fe re inc l inao da sua super f c ie .
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Para MALAGUTTI e GARCIA (1988) , um dos grandes prob lemas
re la t i vos expanso da agr icu l tu ra b ras i le i ra a e roso do so lo . Med idas
conservac ion is tas so ap l i cadas em funo do t ipo de so lo , re levo e
cu l tu ras . O re levo carac ter i zado a t ravs da c lass i f i cao dos dec l i ves e ,
nes te caso, o mater ia l fundamenta l a Car ta Topogr f i ca .
Cons ta ta -se que o p rob lema bs i co na e labo rao de documen tos
temt icos de so los a g rande quant idade de in fo rmaes e
conseq uen tem en te , dados a se rem manuse ados . Com essa p reocupa o ,
TEIXEIRA (1987) , sa l ien ta que:
. . .. o g r a u d e c o m p l e x i d a d e a q u e c h e g a r a m o s e s t u d o s d e n a t u r e z a
g e o g r f i c a t o r n o u i m p r e s c i n d v e l o u s o d e c o m p u t a d o r e s n o m a n u s e i o
d a s i n f o r m a e s . A s t c n i c a s c o m p u t a c i o n a i s p e r m i t e m r e d u o d o
t e m p o g a s t o p e l o p e s q u i s a d o r em r o t i n a s l o n g a s e r e p e t i t i v a s ,
p o s s i b i l i t a n d o a i n d a a i n t e g r a o d e d i f e r e n t e s t i p o s d e i n f o r m a o e s u a
r e p r e s e n t a o c a r t o g r f i c a d e f o r m a r p i d a e a d e q u a d a . D e n t r e as
t c n i c a s e m p r e g a d a s p a r a a u t o m a o d e s t e t ip o d e e s t u d o , o s S i s t e m a s
d e I n f o r m a e s G e o g r f i c a s ( S IG ' s ) v m c o m p r o v a n d o s u a e f i c i n c i a e m
d i v e r s a s r e a s d a p es q u i s a , d e s t a c a n d o - s e n a A g r o n o m i a o n d e v e m
s e n d o c a d a v e z m a i s u t i l i z a d o s .
De acordo com KOFFLER (1994), em planejamento terr i tor ia l a car ta
de decl iv idade, combinada com o mapa de solos de uma regio, poss ib i l i ta
determinar o melhor uso agrcola das terras, baseando-se no fato de que
determinadas coberturas vegeta is apresentam caracter s t icas que promovem
maior (ou menor) proteo do soio aos processos de degradao do que outras.
2 .6 REPR ESE NTA O DO RELEVO
Para que o re levo se ja representado sobre os mapas , so
ut i l i zados do is mtodos : o mtodo quant i ta t i vo e o qua l i ta t i vo . O mtodo
quant i ta t i vo no apenas descreve o re levo , mas tambm o to rna mensurve l .
Ass im sendo, fo rnece in fo rmaes mt r i cas sobre mui tos aspec tos do re levo
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de uma rea, como por exemplo , as curvas de n ve l e pontos co tados , que
so ind ispe nsv e is em qua lque r mapa em que se pre te nde m ost ra r o re levo .
O m todo qua l i t a t i vo f reqe n tem en te usado , p r i nc i pa lmen te pa ra me lho ra r
o aspec to v isua l (PAREDES, 1986) .
Conforme KOFFLER (1993) , o re levo pode ser de f in ido como as
e levaes ou i r regu la r idades de uma fe io f i s iogr f i ca cons iderada como
um todo. Peq uena s d i fe re na s den t ro do re levo gera l , com um ente in fe r io res
a 1 m, so den om inad as