06/06/2012

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SISTEMA DE INFORMAÇÃO GEOGRÁFICA

APLICADO AO ESTUDO DE BACIAS

HIDROGRÁFICAS

AUTOR: JOÃO BATISTA PEREIRA CABRAL

Lic em Geografia - FIC

Dr. Geologia Ambiental – UFPR

Prof. Adj 3 – GEO/CAJ/UFG

FUNÇÕES ESSENCIAIS DE UM SIG

FUNÇÕES PRIMORDIAIS DE UM SIG

Manutenção de banco de dados que compreende

listar arquivos, cuidar da entrada/saída de

dados, copiar e renomear arquivos, importar/exportar

arquivos, identificar resolução, orientar, reamostrar

arquivos

CONSULTA RECLASSIFICAÇÃO

ANÁLISE DE PROXIMIDADE

E CONTIGUIDADE

MODELOS DIGITAIS

DE ELEVAÇÃO

OPER. ALGÉBRICAS

NÃO CUMULATIVAS

OPER. ALGÉBRICAS

CUMULATIVAS

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Banco de Dados Geográfico

Produção de Mapas

Modelos Geográficos

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Dado vetorial

Mundo real

Dado raster

Como utilizar o sig para o estudo de bacias

hidrográficas

Modelo conceitual do SPRING. (CÂMARA, 1995).

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Subsistema de Inteligência Geográfica Aplicado ao

estudo de bacias hidrográficas

1) Baseado na codificação de Otto Pfafstetter para bacias hidrográficas.

The codes store topological hydrograph information (montante e jusante)

2) Hidrografia é dividida em trechos de rios

3) É gerada a área de contribuição para cada trecho de rio

7721

77237725

7727

Subsistema de Inteligência Geográfica Aplicado ao

estudo de bacias hidrográficas

Usuários de Água

Estações

Reservatórios

Camadas Geográficas

• População

• Uso do solo

• Vegetação

• Geologia

• ...

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Sistema Nacional de Informações sobre Recursos

Hídricos

• Estações em operação no país

– 8760 pluviométricas

– 4133 fluviométricas

• 948 qualidade da água

• 537 medições sedimentométricas

• Estações administradas pela ANA

– 2473 pluviométricas

– 1726 fluviométricas

– 420 qualidade da água

– 420 sedimentométricas

– 59 evaporimétricas

Rede de Monitoramento

• Rede pluviométrica

– Densidade média nacional de 1 estação/954 km2

– Densidade média da rede operada pela ANA de 1 estação/3500 km2

– Maior concentração na bacia do rio Paraná

• Rede fluviométrica

– Densidade média nacional de 1 estação /1903 km2

– Densidade média da rede operada pela ANA de 1 estação/4842 km2

– Maior concentração na bacia do rio Paraná

• Rede qualidade da água

– Maioria da estações da ANA monitoram os parâmetros pH, OD,

condutividade elétrica, temperatura e turbidez

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Rede Pluviométrica

Portal SNIRH – Publicação de Informações

Publicação de Informações na internet através do link http://www.ana.gov.br/portalsnirh/

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Escolhendo um método de interpolação para

gerar um produto em relação a bacia

hidrográfica.

• Um método é "melhor" do que outro?

• Quão fiel aos dados originais é o resultado

obtido?

• A superfície estimada representa uma

solução plausível?

• O resultado é esteticamente agradável?

O interpolador ideal

• superfície interpolada ajusta-se aos dados a um determinado nível de

precisão; é fiel aos dados dentro de um limite arbitrário definido pelo

usuário

• superfície interpolada é contínua e suave em todos os locais; tem um

gradiente finito em todo local onde a interpolação for necessária

• cada valor interpolado depende apenas do subgrupo local de dados, e

os membros deste subgrupo são determinados somente pela

configuração dos dados que, de algum modo, são próximos ao ponto

interpolado

• método de interpolação pode ser aplicado à todas as configurações e

padrões de densidade dos dados.

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Modelos

• Modelagem da variabilidade espacial de dados por

superfícies e procedimentos de interpolação:

• Modelos determinísticos com efeitos locais: inverso

do quadrado da distância

• Modelos determinísticos com efeitos globais:

superfícies de tendência

• Modelos estatísticos com efeitos locais e globais:

krigagem

Estimativa do reticulado

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 20 40 60 80 100

0

20

40

60

80

100

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1000

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

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Distribuição de pontos

0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

4.5

5

Reticulação (gridding)

0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

4.5

5

0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

4.5

5

° pontos com valores conhecidos (estimadores)° pontos com valores a serem interpolados

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Inverso do quadrado da distância (IQD)

Exemplo

12 3

4

5

7

6

910

11

13

12

1615

14

17

20

21

22

18

19

23

2624

29

25

27

30

31

28

3233

34

35

37

44

43

36

41

42 45

38

39

40

46

52 53

51

47

54

4849 50

55 56

8

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Pontos georreferenciados

865 840 835 870

832 825

850

840840 788

790830 850

859860

830

845815

850

891850

825

850

880850 840

845

880 829862

850

892 870

840

867

870843

873

850 801891 880850

845

860

895

870872

850

802

850

905 869 879 860 810

0 20 40 60 80 100 120 140 160

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

• ID x y z• 1 0 0 865• 2 48 0 840• 3 102.85 0 835• 4 168.5 0 870• 5 59.9 8.2 832• 6 83.1 7.1 825• 7 55.5 13.55 850• 8 86.65 19.5 840• 9 141 17 840• 10 168 19 788• 11 145.5 30 790• 12 127.5 33 830• 13 139.5 34 850• 14 0 48.5 859• 15 66 51.5 860• 16 115.5 46.5 830• 17 11 60.5 845• …….

Inverso do quadrado da distância

0 20 40 60 80 100 120 140 160

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

785790795800805810815820825830835840845850855860865870875880885890895900905910

0 20 40 60 80 100 120 140 160

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

785790795800805810815820825830835840845850855860865870875880885890895900905910

Vizinho mais próximo

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Método Americano para avaliar uma bacia

• Uso da Equação Universal de Perdas de Solos

(EUPS)

• Ps = R.K.L.S.C.P

– Ps = perda de solo por unidade de área, t.ha-1;

– R = erosividade da chuva, MJ.ha-1 mm.h-1;

– K = erodibilidade do solo, (t.ha-1)/(MJ.ha-1.mm.h-1)

– L = comprimento de rampa, adimensional;

– S = declividade do terreno, adimensional;

– C = fator que considera o uso e o manejo do

solo, adimensional;

– P = fator que considera as práticas conservacionistas

adotadas, adimensional.

Método Usle - Eups

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Método Usle - Eups

Método Usle - Eups

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Método Usle - Eups

Método Usle - Eups

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Método Usle - Eups

Método Usle - Eups

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Método Usle - Eups

Método Usle - Eups

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USLE - Limitações

Empírica;

Necessário julgamento criterioso para que sejam determinados

valores corretos para alguns fatores

Prevê a perda média de solo anual;

Baseado em períodos de chuva de 6h, durante 2 anos

Não prevê erosão por voçorocas;

Só prevê erosão laminar e por ravinamento

Ela não prevê transferência de sedimentos; Só prevê perdas e não

deposição

Método Brasileiro

Fragilidade Ambiental – Ross 1994

• Geossistema (Bertrand)

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Conceito de Fragilidade

Ambiental

As fragilidades dos ambientes naturais devem fazer parte de

avaliação quando se pretende realizar planejamentos

territoriais. Tricart (1977) elaborou o conceito de unidades

ecodinâmicas, definindo que quando os ambientes estão em

equilíbrio dinâmico são estáveis, e quando se encontram em

desequilíbrio são instáveis. Ross (1994) inseriu novos

critérios, estabelecendo unidades de instabilidade potencial e

de unidades de instabilidade emergente.

Fragilidade Ambiental – Ross 1994

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Fatiamento do MNT

Imagem MNT MNT fatiado

Fragilidade Ambiental – Ross 1994.

• Transformar curvas de nível

em declividade

– mapa de declividade (graus)

declividade Fragilidade

0 – 6% Muito baixa

6 – 12% Baixa

12 – 20% média

20 – 30% Alta

> 30 % Muito Alta

5.0 8.03.0

20.0

5.0 10.0 15.0

12.010.0

baixa

médiaalta

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• Transformar curvas de

nível em declividade

declividade Fragilidade

0 – 6 % Muito baixa

6 – 12% Baixa

12 – 20% média

20 – 30% Alta

> 30 % Muito Alta

Outros valores de declividade que podem

ser utilizados

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21

Outros valores de declividade que podem

ser utilizados

42

Solos

• Transforma temático em

numérico

– mapa de solos

• (tipo, peso): (LE, 0.35), (Aq, 0.6),

(outros, 0.2)

– atribuição de pesos reflete a

importância relativa de cada tipo

de solo

LA

LV

AqLE

0.35 0.200.35

0.60

0.20 0.20 0.20

0.600.20

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• Transformar curvas de

nível em declividade

declividade Fragilidade

Latossolos Baixa

Argissolos média

Neossolos.L Alta

Neossolos Q. Muito Alta

Classes de Erosividade Valores de R

(ton.m.mm/ha.h.ano)

1. Muito Baixa R < 250

2. Baixa 250 < R < 500

3. Média 500 < R < 750

4. Alta 750 < R < 1000

5. Muito Alta R > 1000

EI30 = 67,355 (r2/P)0,85

Onde:

EI30 é a média mensal do índice de erosividade,

medidos em MJ.mm/(ha.h);

r é a média dos totais mensais de precipitação,

medidos em mm;

P é a média dos totais anuais de precipitação,

medidos em mm,

Transformar dados de pluviometria em Fragilidade

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Cruzamento dos Parâmetros

Fragilidade Potencial

Declividade Solo

42 33

4

2

Erosividade

3

2

4

Fragilidade Peso Declividade Solo Erosividade

Baixo 2 6 – 12% Latossolo 250 a 500 Ton

Médio 3 12 a 20% Argissolo 500 a 750 Ton

Alto 4 20 a 30 % Neossolo 750 a 1000 Ton

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Fragilidade Potencial

Análise do uso da Terra

• Que imagens utilizar

• Quais banda

• Que resolução

• Que classificador

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MOSAICO NATURAL DE VEGETAÇÃO

Cerradão

Cobertura: 50 - 90%

8 -

15m

Cerrado sensu stricto denso

5 -

8m

50 - 70%

Cerrado sensu stricto

20 - 50%

3 -

6m

Campo Cerrado

5 - 20%

2 -

3m

Campo Sujo

< 5%

~ 2

m

Campo Limpo

< 1%

< 1

m

Herb

áceo/s

ub

-arb

ust

ivo

Arb

ust

ivo

Em

po

bre

cim

ento

do

so

lo

Arb

ore

scen

te

ES

TR

AT

OS

VE

GE

TA

CIO

NA

IS

Cobertura:

Vista aérea Vista panorâmica

INTRODUÇÃO

a – Campo Limpo; b – Campo Sujo; c – Campo Cerrado; d – Cerrado Típico

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Classificações supervisionadas/não-supervisionadas

A MISTURA ESPECTRAL…

Inclusão de duas ou mais classes de cobertura no GIFOV, combinando

a radiância dos alvos espacialmente próximos;

GIFOV

heterogêneo

IFOV

FUNDAMENTOS

Duas situações comuns com um pixel misturado:

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Substrato

Dossel

Atmosfera

Nuvens

Contaminação atmosférica;

Variação na geometria

de aquisição dos

dados (sombreamento).

Fatores espúrios à obtenção das imagens…

+

+

Confusão espectral entre classes

com baixa biomassa

- Campo Limpo

- Campo Sujo

- Campo Cerrado

Índices de Vegetação (IV) demonstram

um agrupamento espectral das classes

gramíneo - lenhosas e arbustivas

- Campo Limpo /

Campo Sujo

- Campo Cerrado /

Cerrado sensu stricto

No caso do bioma Cerrado…

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Uso e Ocupação

Grau de

Proteção

Área 1990

(km²) 1990%

Área 2000

(km²) 2000%

Área 2010

(km²) 2010%

Água

1. M. Alta

4,660417 0,87 4,368763 0,82 24,297928 4,58

Cultura

4. Baixa

0,507578 0,1 0,000000 0,00 22,200291 4,18

Mata/Cerradão

2. Alta

154,322128 29,1 137,670843 25,91 116,189511 21,9

Pastagem

3. Média

352,416763 66,45 365,177246 68,74 344,966328 65,01

Solo Exposto

5. M. Baixa

16,321761 3,08 21,660178 4,08 20,165085 3,8

Área Urbana

5. M. Baixa

2,101991 0,4 2,395206 0,45 2,825428 0,53

Área Total 530,330638 100,00 531,272236 100,00 530,644571 100,00

Grau de proteção em relação ao uso

da Terra

Uso da Terra

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29

Fragilidade Ambiental

Fragilidade Potencial

Uso da Terra

2

Fragilidade Emergente

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Estudo de Caso – Bacia da PCH

Irara – Goiás/Brasil

Fragilidade Classes de

declividade

Área km² x

km²

%

1. Muito

fraca

0-3% 960.753308 35

2. Fraca 3-8% 1513.716256 54

3. Média 8-20% 235.473636 9

4. Forte 20-45% 24.959229 1

5. Muito

forte

>45% 0.043286 1

Total 100

Classe - Declividade

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31

Cidade Estação

Pluviométrica

Média Total

(mm)

Grau de

Fragilidade

Serranopolis Serranópolis 1567 mm 4

Quirinopolis Quirinópolis 1431 mm 4

Jataí Ponte Rio Doce 1615 mm 4

Jataí Pombal 1584 mm 4

Montividiu Montividiu 1445 mm 4

Itarumã Itarumã 1566 mm 4

Mineiros

Fazenda São

Bernardo 1607 mm

4

Rio Verde Fazenda Paraíso 1348 mm 4

Caiapônia Caiapônia 1521 mm 4

Cachoeira Alta Cachoeira Alta 1319 mm 4

Mineiros Bom Jardim 1564 mm 4

Jataí Benjamim Barros 1636 mm 4

Jataí Jataí 1652 mm 4

Jataí Ponte Rio Claro 1631 mm 4

Classe - Precipitação

Fragilida

de

Tipos de solos Área km² x

km²

%

1. Muito

Baixa

Gleissolos – G.

Latossolos – L.

123.317922

2357.315064

4

85

3. Média Argissolos – P. 73.732586 3

5. Muito

forte

Neossolos – R.

Neossolos

Quartzarênicos –

RQ.

111.011947

120.925572

4

4

Total 100

Classe - Solos

06/06/2012

32

11/12/2009

11/12/2009

11/12/2009

Foto A: Área cultivo de cana-de-

açúcar.

11/12/2009

Foto B: Área de Reflorestamento,

Silvicultura de eucalipto (eucalyptus).

Foto F: Curso de Drenagem do Rio

Doce próximo de pastagens.

11/12/2009

Foto E: Culturas de ciclo curto,

exemplo a Soja.

11/12/2009

Foto D: Nascente da Bacia do Rio

Doce.

11/12/2009

Foto C: Pastagens com criação

extensiva de gado.

11/12/2009

Classe – Uso da Terra

Fragilidade Áreakm² x km² %

1. Muito Baixa 216.405900 8

2. Baixa 2263.028796 82

3. Média 269.291216 9

4. Alta 12.085033 1

5. Muito Alta 0 0

Total 100

Fragilidade Potencial

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33

Fragilidade Área km² x km² %

1. Muito Baixa 19.053.494 1.8

2. Baixa 942.336.099 34

3. Média 1.783.497.348 65

4. Alta 0.261668 0.2

5. Muito Alta 0 0

Total 100

Fragilidade Emergente

Proteção das margens com troncos de árvores.

Métodos naturais para recuperação ambiental

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Quebra-corrente formada por rochas protege

a margem. Os bancos de areia e depósito de

seixos rolados favorecem novas estruturas.

Métodos naturais para recuperação ambiental

Construção de paliçadas e escadarias com

matéria orgânica.

Terraceamento Bacias de acumulação

Métodos naturais para recuperação ambiental

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COMO AVALIAR UMA BACIA HIDROGRÁFICA

O que fazer para ajudar a recuperar uma

bacia hidrográfica independente do tipo de

uso da terra como Pesquisador