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MAPEAMENTO GEOAMBIENTAL EM BASE DE DADOS GEORREFERENCIADOSCOMO SUPORTE DE ANÁLISE DE RISCOS E AVALIAÇÃO AMBIENTALREGIONAIS

N. C. DinizInstituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo S.A.- IPT - Digeo/AgamaJ. P. CintraUniversidade de São Paulo - Escola Politécnica (EPUSP) - Dep. de Engenharia de TransportesM. C. J. de AlmeidaInstituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo S.A.- IPT - Digeo/AgamaE. R. SallesInstituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo S.A.- IPT - Digeo/AgamaM. O. CostaInstituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo S.A.- IPT - Digeo/Agama

RESUMO: Para subsidiar o estudo de problemas do meio físico, especificamente, análises de riscoe avaliações ambientais é fundamental o estabelecimento de uma modelagem da realidadegeológico-geotécnica que se pretende representar. Neste sentido os estudos ambientais servem-seda cartografia geotécnica, para representar esta síntese do meio físico.No presente trabalho são apresentadas diretrizes para a automação da elaboração desta ferramenta,na intenção de se obter produtos com qualidade e que sirvam a múltiplos propósitos. Como produtodesta automação desenvolveu-se a Base de Dados Geoambientais do Estado de São Paulo em SIG,parcialmente apresentada em outros trabalhos.Este sistema foi concebido a partir da discretização dos temas da Carta Geotécnica do Estado deSão Paulo digital para fornecer suporte a diversos projetos desenvolvidos no Instituto de PesquisasTecnológicas do Estado de São Paulo - IPT, construídos com materiais e infra-estrutura doInstituto, em parte subsidiados por recursos da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de SãoPaulo - FAPESP.

1. INTRODUÇÃO

Este trabalho apresenta resultadosalcançados em pesquisa desenvolvida na tesede doutoramento, defendida na EscolaPolitécnica da Universidade de São Paulo, eaplicada em projetos do Instituto de PesquisasTecnológicas do Estado de São Paulo. Estedesenvolvimento procurou mostrar diretrizespara elaboração bases de dados geoambientaisbaseada em cartografia geotécnica. Comoproduto desta automação desenvolveu-se aBase de Dados Geoambientais do Estado deSão Paulo em SIG, parcialmente apresentadaem outros trabalhos (DINIZ & CINTRA, 1997;DINIZ et al., 1997; SALLES et al., 1998;DINIZ, 1998).

A metodologia de cartografia geotécnicadesenvolvida no Instituto de PesquisasTecnológicas – IPT consiste no fundamento da

modelagem de mapeamentos geoambientaisbaseados em cartografia geotécnica propostado presente trabalho.

A cartografia geotécnica pode serconsiderada genericamente como a técnica deintegração, síntese e representação deinformações temáticas da área de geologia deengenharia voltada para o planejamento egestão ambiental urbana e territorial (DINIZ,1998). Permite a formulação de modelos deprevisibilidade do comportamento dos terrenose o estudo de soluções para problemasdecorrentes da intervenção antrópica sobre omeio físico.

Esta metodologia foi utilizada, no períododa pesquisa da tese, para a elaboração da CartaGeotécnica do Estado de São Paulo, escala1:500.000 (IPT, 1994), e subsidiou também aparte prática desta tese, que consistiu numaversão automatizada, discretizada por temas de

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processos do meio físico e geocodificada comlegenda dessa carta, passando a constituir umaBase de Dados Geoambientais.

Para subsidiar o estudo de problemas domeio físico é fundamental o estabelecimentode uma modelagem da realidade geológico-geotécnica que se pretende representar. Nestesentido os estudos ambientais servem-se dacartografia geotécnica.

O processo de automação - a passagem dasinformações cartográficas do meio analógicopara o digital -, considera aspectosmetodológicos da cartografia geotécnicatradicional, e pode visar tanto a cartografiadigital, quanto considerar uma possívelaplicação em Sistemas de InformaçõesGeográficas.

Um pressuposto do trabalho foi a realizaçãode coleta, modelagem e processamento dedados voltados para a geração de produtosmultifinalitários. Especificamente foramconsiderados mapas em papel e digitais complanos de informação definidos segundocritérios específicos da área e foi criado umbanco de dados alfa-numérico para aplicaçõesem cartografia, SIG, multimídia e home pagena Internet.

Essa metodologia foi proposta eimplementada, fornecendo resultadossatisfatórios, que podem ser comprovadosatravés do conjunto de cartas e dos bancos dedados associados da Base de DadosGeoambientais do Estado de São Paulo.

2. OBJETIVOS

Os objetivos deste desenvolvimento foramos seguintes:

1) Apresentar a cartografia geotécnica comoferramenta para o estudo de processos do meiofísico e modelagem de bases de dadosgeoambientais. Os processos consideradosforam: escorregamentos, erosão, assoreamento,inundações, afundamentos cársticos, colapsos,recalques e expansão de solos;

2) Apresentar diretrizes para odesenvolvimento de bases de dadosgeoambientais em SIG, visando aplicações,como: avaliação ambiental e análise de riscosgeológico-geotécnicos;

3) Propor uma modelagem de base dedados geoambientais utilizando como estruturasuporte a automação da cartografia geotécnicavisando sua aplicação em inventáriocartográfico, SIG, multimídia e home page;utilizando, para isso, critérios de avaliaçãogeológico-geotécnicas necessários para estudosdo meio físico, identificando os condicionantesgeológico-geotécnicos relevantes, em cadaprocesso, inclusive como forma deespecificação de dados a serem levantados paraintegrar um sistema de banco de dadosassociado à base cartográfica geoambiental.

4) Elaborar a Base de Dados Geoambientaisdo Estado de São Paulo, através das etapas demodelagem lógica, modelagem física,planejamento cartográfico, digitalizaçãogeorreferenciada, geocodificação e adiscretização da Carta Geotécnica do Estado deSão Paulo em layers, constituindo uma baseespacial digital, com legenda e metodologiapróprias para escalas 1:250.000 e 1:1.000.000.E mediante uma generalização cartográficapoder também produzir uma representaçãofinal nas escalas 1:500.000, 1:1.000.000 e1:2.000.000. E ainda, a elaboração de bancosde dados alfa-numérico e de imagens.

3. CARTOGRAFIA GEOTÉCNICA NOIPT

3.1 Fundamentos

A Cartografia geotécnica como vem sendodesenvolvida no IPT considera principalmenteo contexto do processo de urbanização. Estaabordagem considera as modificações impostaspelo uso e ocupação do solo sobre os terrenosnaturais. Neste sentido, para a previsibilidadedo comportamento dos terrenos, é importante aconsideração não somente dos aspectosdescritivos de sua natureza, como as formas derelevo e as características de solo e rocha, asprincipalmente seu desempenho frente àsintervenções antrópicas.

Em NAKAZAWA et al.(1991 apud DINIZ,1998) é apresentada a metodologia utilizadanas cartas geotécnicas elaboradas pelo IPT,que considera a aplicação como umpressuposto ou fator determinante dacompartimentação do meio físico, ou seja leva

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em conta os problemas decorrentes do uso e daocupação.

O mapeamento geotécnico tem subsidiadocomo produto final e como metodologia aelaboração de estudos na área de meio-ambiente nos relatórios de avaliação ambiental(EIA's, RIMA's, PRAD's), de onde pode-secitar os trabalhos de SILVA & FORNASARI(1988 apud DINIZ, 1998) e BITAR(coord.,1995, apud DINIZ, 1998).

A variada natureza dos terrenos édeterminada pela composição de fatoresenvolvidos nos processos da dinâmicasuperficial e subsuperficial. A atuação deforças da gravidade e de agentes como a água,modificam a paisagem que está em constantetransformação. A ação do homem acelera eintensifica estes processos.

Portanto, a consideração exclusiva decondicionantes naturais não permitiráencontrar respostas efetivas nem umaprevisibilidade quanto ao comportamento dosterrenos.

Uma carta geotécnica que considere, alémdisso, o desempenho dos terrenos em funçãodos processos deflagrados pela intervençãohumana, possui melhores condições de atendera solução dos problemas ambientais, sejamurbanos ou regionais.

Considerando que uma carta geotécnica nãopode nem deve substituir as investigaçõesgeológico-geotécnicas que se façamnecessárias para a implantação de obras civiscomo edificações, barragens, aterros sanitários,obras de contenção de taludes, etc., acompartimentação baseada na simplesdescrição de atributos ficará aquém dasnecessidades impostas pelos problemasambientais.

As características do meio físico(solo/rocha/relevo), interagindo com o tipo eforma da ocupação, determinamcomportamentos e desempenhos diferenciados(PRANDINI et al., 1992, apud DINIZ et al.,1993). Geralmente o padrão de ocupaçãourbana inicia-se pelos terrenos mais favoráveis,em termos de configuração de relevo,características dos solos para fundações edrenabilidade, ficando inicialmentedesocupadas as áreas de várzeas de rios e osmorros de encostas íngremes, em terrenos maisacidentados. Estes vazios urbanos serão

posteriormente ocupados por população debaixa renda deixando explícita a contradiçãode que os terrenos que seriam melhordestinados a preservação ou que seriamocupados sob a exigência de soluçõestecnológicas mais complexas e onerosas, ficamdestinados a quem não dispõe de recursostécnicos ou financeiros para melhor ocupá-los.Esta contradição originou outra ainda pior,com a conseqüente criação ou ocupação deáreas de risco a inundações e escorregamentosinduzidos, combinada com grandesconcentrações de população vivendo sobcondições de higiene e saneamento básicoextremamente precárias.

A cartografia geotécnica ou a geoambientalpara o planejamento urbano e a gestãoambiental que desconsidere estes fatores estarálonge de indicar soluções compatíveis com arealidade, poi não levará em conta osprincipais problemas que se apresentam.As práticas de urbanização, generalizadas nasáreas de expansão, caracterizam-se por intensamodificação da topografia (PRANDINI et al.,1992, apud DINIZ et al. 1993), visandoconformar os terrenos à concepção do projetoou, como é também freqüente em relevos maisbrandos, em operações de limpeza eregularização da superfície dos terrenos, queresultam em extensas exposições de materiaisde sub-superficiais.

E, por falta de maior planejamento esoluções definitivas, assiste-se à repetidadestruição da infra-estrutura porventura refeita(pavimentação, drenagem, etc.) e a degradaçãodos próprios recursos hídricos, obrigando osmoradores a conviver com o desconforto eriscos quanto à saúde e à vida. Além dodesperdício de tempo e de recursos públicos,ampliando os desgastes das ações inerentes amorar e produzir, a circular e a viver na cidade.

De todo este quadro, que está longe decontar com uma solução definitiva, ficareforçada a importância de contar cominstrumentos eficientes de planejamento, quepassam pela elaboração de cartas geotécnicasvoltadas para essas necessidades. Nessesentido, deve-se dizer que a cartografiageotécnica como tradicionalmente aplicada noIPT, desde a década de 70, sempre estevecomprometida com a solução de problemas danossa realidade.

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3.2 Metodologia

A cartografia geotécnica é entendida no IPT(DINIZ, 1998), como um instrumento quefornece subsídios para o planejamento urbanoe a gestão ambiental do território. Para issodeve conter:• compartimentos do meio físico que

representem os processos da dinâmicasuperficial;

• diretrizes para o planejamento na forma derecomendações preventivas e corretivas;

• efeitos da intervenção antrópica através deprocessos tecnológicos.

Por outro lado, a ação planejada do PoderPúblico será tanto mais objetiva e eficaz,quanto mais estiverem presentes nas decisões,de forma clara e acessível, as limitações e aspotencialidades do meio em transformaçãopela sua ocupação e uso. Assim, a cartageotécnica passa a ser um instrumento deaplicação, que busca ser acessível para além douniverso dos especialistas, em termos de:• prever os efeitos da interação entre o uso

urbano do solo e o meio físico, bem comoindicar os conflitos potenciais entre aspróprias formas de uso e ocupação;

• orientar medidas preventivas e corretivasno sentido de minimizar deseconomias eriscos nos empreendimentos e no meiocircundante.

Dentro desse contexto que valoriza asolução de problemas existentes ou possíveis,o enfoque metodológico adotado no IPT(Figura 1), pode assim ser resumido:• pré-estabelecimento de um modelo espacial

que integre o conjunto de problemasverificados e potenciais;

• conhecimento das causas e condicionantesdos comportamentos e dos fenômenos;

• investigação dirigida através de evidênciasacessíveis (dados preexistentes, imagens desensoriamento remoto, investigação decampo, sondagens, ensaios);

• uso intenso de todo o universo de dadosdisponíveis.

As cartas geotécnicas elaboradas no IPTapresentam os terrenos agrupados em unidadeshomogêneas quanto aos problemas existentes epotenciais. Os mais freqüentes são a erosãointensa dos materiais expostos pordesmatamentos e terraplenagens, as enchentes,

assoreamentos, alagamentos e recalques nosterrenos baixos e planos e os escorregamentosinduzidos em áreas de corte e aterro oumovimentos gravitacionais de massa naturaisem locais de acentuada declividade. Somam-sea estes, outros problemas mais raros elocalizados como a expansão e contração dossolos, subsidências cársticas e abalos sísmicos.

É característico das cartas geotécnicasproduzidas no IPT, voltadas para áreasurbanas, que as unidades homogêneas sesubordinem aos sistemas de relevo, propostospor PONÇANO et al. (1979 apud DINIZ,1998) para o Estado de São Paulo. Estessistemas de relevo são definidos por conjuntosde formas basicamente comparáveis por suaamplitude e declividade. Estes sistemas podemser resumidos em planícies, colinas, morrotes,morros, montanhas e escarpas.Secundariamente as unidades homogêneastraduzem também a natureza dos materiais,basicamente rochas do embasamento cristalinohomogêneas (granito, granitóides, migmatitoshomogêneos) e heterogêneas (gnaisses,migmatitos heterogêneos, xistos, filitos,cataclasitos, milonitos), rochas sedimentares(arenitos, argilitos, siltitos, diamictitos) e seussolos residuais.

A representação de poucas unidadeshomogêneas é uma opção explícita e propositalda metodologia do IPT, que procurarepresentar a máxima síntese possível dasinformações, destacando o necessário esuficiente para embasar diretrizes distintas deuso do solo, voltadas a reduzirsubstancialmente os problemas originados douso descriterioso do solo. A multiplicação deunidades homogêneas dificulta a leitura ecompreensão do mapa.

Dentre as carta geotécnicas produzidas noIPT, dois tipos tem se destacado, como: ascartas de suscetibilidade e riscos, aplicadas abacias, sub-bacias, e localidades comproblemas específicos; e as cartas paraplanejamento urbano, aplicadas a municípios eincluindo as áreas urbana e de expansãourbana.

As primeiras tem sua metodologia baseadaem análise fenomenológica de desempenhodos terrenos, a partir dos processos do meiofísico, desta análise são estabelecidos os mapasbásicos temáticos. Estes quando integrados ao

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mapa de uso do solo, enquanto potencializadordo problema geram a carta de suscetibilidade,que por sua vez, quando ao mapa de uso,enquanto conseqüência social e econômicageram a carta de risco.

As cartas geotécnicas são produzidas apartir de uma compartimentação geológico-geotécnica que considera unidades de análisegeradas da integração de mapas básicostemáticos e dados geológico-geotécnicos decampo e laboratório.

Tradicionalmente as cartas de risco a erosãoe escorregamentos, produzidas no IPT, seguemmetodologias desenvolvidas e modificadas aolongo de mais de uma década de aplicação emdiversos projetos, sendo que alguns roteirosforam apresentados em BITAR (coord., 1995),para cartas de suscetibilidades, outros porAUGUSTO Fº (1994), para cartas de risco.Não existindo até o momento um trabalho quesistematize a metodologia adotada no IPT,como um todo.

Outras cartas regionais, de caráter deintegração de projetos desenvolvidos paramovimentos de massa e erosão para o Estadode São Paulo, foram editadas com aplicação dabase digital da Carta Geotécnica do Estado deSão Paulo, especificamente o Mapa deAmeaças Múltiplas do ESP (1996, na escala1:1.000.000) e o Mapa de Erosão do Estado deSão Paulo (1997, na escala 1:1.000.000).

4. PROCESSOS DO MEIO AMBIENTE

Essencial à automação da cartografiageotécnica é a modelagem e elaboração deuma base de dados, para a produção de mapas,e que permita as mesmas funçõesdesenvolvidas nos procedimentos analógicos:análise fenomenológica de processos do meiofísico visando identificar o desempenho deterrenos; ou ainda retroanálises e generalizaçãocartográfica, a partir de estudos específicos deproblemas existentes ou esperados.

A modelagem é um processo complexo, emfunção do número de variáveis envolvidas nosprocessos do meio físico. No entanto, deve-se,dentro deste quadro, buscar a significaçãopossível a fim de não gerar, por exemplo, umnúmero exagerado de unidades geotécnicas,dificultando a tarefa de análise.

Outra constatação na cartografia geotécnicaé o grande número de mapas básicos eintermediários gerados, contendo muitas vezesatributos em excesso e que acabam não sendoconsiderados quando da integração dos mapaspor cruzamento (superposição ou overlay),representando um desperdício de tempo erecursos. Isso pode acontecer tanto no processoconvencional como no digital, e impõem-seum esforço metodológico para evitar esseinconveniente, principalmente ao definir osatributos e dados importantes.

A consideração de processos do meio físicoexige, pois, o destaque dos aspectos relevantes,através da escolha de atributos condicionantese rejeição dos secundários.

Outra questão relevante é a consideração dadinâmica dos processos do meio físico (o queocorre na natureza) frente às intervenções deempreendimentos de obras civis que deflagramo desenvolvimento de processos tecnológicos(ação humana direta ou indireta). Isto temreflexos na modelagem da cartografiageotécnica aplicada, como na Carta Geotécnicado Estado de São Paulo, elaborada na escala1:250.000, para análise dos processos do meiofísico.

Esta abordagem, adotada no IPT, exige aanálise dos condicionantes e fatoresdeflagradores dos processos do meio físico, oque concorda com as funções e objetivos dageologia de engenharia e que dizem respeito aaplicações ao planejamento territorial e urbano,ao subsídio para implementação de obras deengenharia e à avaliações ambientais. Sob aóptica do meio ambiente, a análise deprocessos vem de encontro às demandasexigidas atualmente nos estudos ambientais,como se explica a seguir.

Segundo a Política Nacional de MeioAmbiente (Lei federal 6938/81), meioambiente é o conjunto de condições, leis,influências e interações de ordem física,química e biológica, que permite, abriga e regea vida em todas as suas formas.

O conceito é, de certa forma, equivalente aoda norma da Associação Brasileira de NormasTécnicas - ABNT (1989 apud FORNASARI Fo

et al., 1992), onde meio ambiente consiste em“determinado espaço onde ocorre a interaçãodos componentes biótico (fauna e flora),abióticos (água, rocha, ar) e biótico-abiótico

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INVENTÁRIO

ANÁLISE

SÍNTESE

FASES ETAPAS DOCUMENTOS

identificação dosproblemas,

conflitos e impactosno meio físico

levantamentoorientado edefinição de

atributos relevantes

definição da escalae do tipo de carta

geotécnicasegundo afinalidade

imagens desatélite

mapasbásicos (M.B.)

basecartográfica

fotografiasaéreas

análise dosatributos

condicionantes

fotointerpretaçãoinvestigaçãoorientada de

campo

compartimentaçãopreliminar

cruzamentos (M.B.)

mapasintermediários

cadastro decampo/ lab.

C.G./ modelopreliminar

integração dosdados de campo

e laboratório

ensaios delaboratório

compartimentaçãoe representaçãocartográfica final

proposição demedidas

preventivas ecorretivas para

finalidade

cartageotécnica

legenda comrecomendações

Figura 1 - Metodologia de cartografia geotécnica aplicada no IPT.

(solo). Em decorrência da ação humana,caracteriza-se também o componente cultural”.

A figura 2 procura mostrar a interrelaçãoentre os diversos componentes do meioambiente, e como as relações entre osprocessos do meio físico e tecnológicosinterferem na identificação de atributosrelevantes para o modelo preliminar decompartimentação dos terrenos na cartografiageotécnica.

O meio físico condiciona em um primeiroestágio(1), as características dos meiobiológico, socioeconômico, por realimentação(2) e (3), completam a interação com o meiofísico, regulando os processos destes. Osdemais fluxos, (4) e (5), decorrem da interaçãoentre os meios biológico, socioeconômico. Doscondicionantes do meio físico e das alteraçõesprovocadas pelos empreendimentos, extraem-se os atributos relevantes a serem consideradosna elaboração das cartas geotécnicas. Dosproblemas resultados pela alteração do meio,como impactos ambientais e conflitos de usosão determinados a escala e a finalidade dacarta geotécnica. O modelo preliminar decompartimentação é etapa fundamental,quando considera-se as propriedadesgeológico-geotécnicas relevantes às alteraçõesem questão.

Esta abordagem é fundamental para amodelagem da base de dados geoambientais.Pois para passagem da cartografia geotécnicaanalógica, para a digital visando aplicação emSIG, o conceito de processos do meio físicodiscretizados e a identificação de atributosrelevantes a partir da alterações no meioambiente, provocadas pelos empreendimentoscivis foram pressupostos para esta modelagem.

O termo processo no âmbito em questãoindica dinamismo decorrente de ações efenômenos envolvendo mudanças. Em umenfoque sistêmico, definem-se variadosprocessos característicos de um meio, atravésda análise do fluxo de energia e de matéria queresultam das interações entre os diversoscomponentes.

Os processos do ambiente que decorrem deinterações com predominância de componentesabióticos são considerados, segundoFORNASARI Fº et al.. (1992), como sendoprocessos do meio físico. Como exemplopodem ser citados os processos de movimentosde massa (solo e rocha), pedogenéticos e deáguas, dentre outros.

A dinâmica do meio ambiente pode serdefinida como o conjunto interativo dos

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M E IO F ÍS IC O

M E IO B IÓ T IC O

M E IO S O C IO E C O N Ô M IC O

P R O C E S S O T E C N O L Ó G IC O

P R O C E S S O D O M E IO F ÍS IC O

M E IO A M B IE N T E

( 1 )

( 5 )

( 2 )

( 3 )

( 4 )

D E M A N D AIM P A C T O S

C O N F L IT O S

c o n d ic io n a n te

a l te r a ç ã o

C A R T O G R A F IA G E O T É C N IC A

M O D E L O P R E L IN IN A R

p r o b l e m a s e xis te n te s

a tr ib u to s r e l e v a n te s p r o p r ie d a d e s

g e o l ó g ic o - g e o té c n ic a s

e s c a la d a c a r t o g r a f ia

f in a l id a d e e

Figura 2 - Dinâmica do meio ambiente e o papel do meio físico, e sua relação com a cartografiageotécnica, modificada de FORNASARI Fº et al.(1992).

processos do meio biológico, dosocioeconômico e cultural com os processos domeio físico.Por outro lado, a implantação, ofuncionamento e mesmo a desativação de umaobra de engenharia, como por exemplo umamineração, uma barragem, uma estrada,envolvem uma série de ações humanas,orientadas segundo técnicas específicas queintroduzem e condicionam fluxos energéticos,e que são aqui denominados por processotecnológicos.

Os processos do meio físico podem serdeflagrados, induzidos, acelerados ouretardados artificialmente por processostecnológicos.

Todo projeto de engenharia contemplaprocessos tecnológicos, e por isso, deve, porprincípio, levar em consideração ascaracterísticas do ambiente (local deimplantação e seus entornos) como, porexemplo, os condicionantes geológico-geotécnicos, para prever seu desempenho.

Também é necessário prever adequações nosprocessos tecnológicos em função da evoluçãodos processos do ambiente ao longo do tempo,por exemplo, deposição de sedimentos emreservatórios de barragens.

Um estudo de impacto ambiental (EIA)inicia-se a partir de um projeto com váriosprocessos tecnológicos, e deve estudar asvárias alternativas para sua implantação. OEIA destina-se à avaliação desta intervençãotecnológica no ambiente, ou seja, modificaçõesque o projeto impõe ao meio ambiente.

Se as alterações nos processos do meioambiente provocadas por processostecnológicas forem significativas, estas serãoconsideradas como impactos.

A essência de um EIA reside na verificaçãoda adequação da tecnologia escolhida para umadeterminada intervenção em determinadoambiente, além do questionamento danecessidade ou oportunidade da própriaintervenção.

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A abordagem por processos permite amodelagem mais eficiente com melhorprevisibilidade do comportamento dosterrenos, diferenciando-se da delimitação decompartimentos por cruzamento de mapasbásicos sem uma análise preliminar dosprocessos existentes e esperados. As unidadesgeológico-geotécnicas além de seremhomogêneas devem representarcomportamentos potenciais comuns expressospelos processos do meio físico.

Os processos do meio físico são definidospela interação entre componentespredominantemente abióticos, como materiaisterrestres (solos, rochas, água e ar) e tiposnaturais de energia (gravitacional, solar,energia interna da terra e outras), incluindo asmodificações decorrentes da ação biológica ehumana.

Já visando a parte prática do presentetrabalho, é importante conceituar os processosdo meio físico predominantes na regiãoestudada (Estado de São Paulo). Oreconhecimento de terrenos, de acordo com apredominância ou o grau de suscetibilidade dosprocessos do meio físico analisados, possibilitaa delimitação de unidades geotécnicas,conforme o desempenho esperado destesterrenos em função do uso.

Cada unidade geotécnica corresponderá aum compartimento no mapa (polígono) e teráuma estrutura adequada no SIG. Na cartografiageotécnica os terrenos delimitados pelapredominância destes processos sãoconsiderados Unidades Geotécnicas,correspondentes aos respectivos processos.

No fluxograma (Figura 3) estãorepresentados os processos do meio físicorelevantes no estado de São Paulo e abordadosna Carta Geotécnica do Estado de São Paulo(IPT, 1994). Na seqüência são apresentados oscondicionantes e os atributos utilizados comocritérios de compartimentação para cadaunidade geotécnica. A integração destasunidades permitiu a compartimentação final daCarta Geotécnica do Estado, que utilizou aabordagem de processos do meio físico.

A compreensão desta metodologia utilizadapossibilitou a elaboração da modelagem dedados físico-ambientais, a partir dadiscretização digital dos temas de processos,adotados para a melhor representação da

realidade geológico-geotécnica que foimodelada na Base de Dados Geoambientais.

4. SISTEMAS DE INFORMAÇÕESGEORREFERENCIADAS

4.1 SIG para transformação de cartasgeotécnicas em bases de dadosgeoambientais

O desenvolvimento de um sistema de basede dados geoambientais, compreende oprocesso de automação e informatização, emtodas as fases do trabalho (Figura 4), desde oslevantamentos de campo com GPS, aquisiçãodigital de mapas base, integração de temas,ensaios de laboratório, classificação eavaliação de terrenos, através da utilização dosrecursos de cartografia digital, sistemas deinformação geográfica, sistemas gerenciadoresde banco de dados e redes..

No caso da cartografia geotécnica, aautomação através do uso de Sistema deInformações Geográficas (SIG) propiciagrande eficiência na produção de basescartográficas digitais, banco de dados,integração de dados físico-ambientais,modelagem numérica de terreno (MNT ouDEM), geração de cartas de declividade paradiversos processos, análises espaciais, comoanálises de riscos, dentre outros.

O SIG não garante magicamente o sucessode um projeto, porém, permite uma melhororganização, armazenamento, documentação,recuperação e atualização das informaçõescartográficas e a formação de bases de dados,possibilitando, por exemplo, simulações decruzamentos e retroanálises nos estudos dedesempenho do meio frente às solicitações deuso. Porém, a eficiência destes procedimentosesta associada, mais uma vez, com aabordagem metodológica adotada. Aexperiência mostra que muitas vezes são feitosdiversos cruzamentos temáticos permitidospela nova ferramenta mas que não conduzem aresultados consistentes, por carecerem deembasamento teórico ou por não obedecerem adiretrizes seguras (CINTRA, 1993, apudDINIZ, 1998).

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erosão sismosrecalqueexpansãocolapsosubsidência

cársticaassoreamento

movimentode massa

litologia/geomorfologia/

solos

zonassismogênicas

solos/geomorfologia

litologia/geomorfologia

geomorfologia/litologia/solos

litologiageomorfologiacorpos d´água

litologia/geomorfologia

amplitude/declividade

Condicionante

Processo

arenitos planíciesserras eescarpas

embasamentocristalino

solos moles,turfa, planícies

argilitos,encostas,basalto

colinas,arenitos,

soloscolapsíveis

rochascarbonáticas

Atributospor unidade

Carta Geotécnica doESP

Integração

I

Unidade

VIIIVIIVIVIVIIIII

LEGENDA:

Figura 3 - Metodologia adotada para compartimentação da Carta Geotécnica do ESP elaboradapelo IPT, na escala 1:250.000 (DINIZ, 1998).

A solução de problemas complexos deplanejamento e gerenciamento, que envolvama manipulação de dados referenciadosespacialmente, passa necessariamente pelo usode Sistemas de Informação Geográfica.Relatórios técnicos baseados em estrutura dedados cartográficos e estatísticos podem sergerados no SIG, apresentado mapascomplexos, resultantes da aplicação dediversas funções analíticas existentes no SIG.Enquanto o manuseio de mapas analógicoslimita a capacidade de análise a um modeloestabelecido, no SIG as possibilidadesanalíticas são inúmeras, restringidas apenaspela imaginação do usuário, capacidade doprograma e equipamento.

A finalidade e uso de cada carta, seja paraanálise de riscos ou para avaliação ambiental(Figura 5), além do que se pode extrair de cadauma em função da escala e variáveisrepresentadas. Isso passa pelas noções degeneralização cartográfica e exatidão deinformação (conteúdo) representada e evitaque se procure extrair informações que umadeterminada carta não pode oferecer.Destacamos a importância de preencherlacunas e a conveniência de contar com mapasde pequena escala, que permitem uma visão deconjunto, como fonte orientativa para a

produção de outras cartas em escalas maiores.As lacunas são diagnosticadas porpredominância de processo do meio físico etendência para uso do solo, de umadeterminada região. Indicando as áreas críticase que demandam mapeamentos de detalhe paradeterminados processos em particular.

Foi em função disso que se orientou a parteprática desta tese para produção de uma basede dados multifinalitária.

Outra questão relevante é a consideração dadinâmica dos processos do meio físico (o queocorre na natureza) frente às intervenções deempreendimentos de obras civis que deflagramo desenvolvimento de processos tecnológicos(ação humana direta ou indireta). Isto temreflexos na modelagem da cartografiageotécnica aplicada, como veremos ao falar daCarta Geotécnica do Estado de São Paulo,elaborada na escala 1:250.000, para análise dosprocessos do meio físico.

Esta abordagem, adotada no IPT, exige aanálise dos condicionantes e fatoresdeflagradores dos processos do meio físico, oque concorda com as funções e objetivos dageologia de engenharia e que dizem respeito aaplicações ao planejamento territorial e urbano,ao subsídio para implementação de obras deengenharia e à avaliações ambientais.

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PROCESSODO MEIO FÍSICO

ABANCO DE

DADOS

CARTAGEOTÉCNICA

CONVENCIONAL

PROCESSODO MEIO FÍSICO

B

PROCESSODO MEIO FÍSICO

C

BANCO DEDADOS

BANCO DEDADOS

AUTOMAÇÃO

PROCESSOTECNOLÓGICO

ABANCO DE

DADOS

PROCESSOTECNOLÓGICO

B

PROCESSOTECNOLÓGICO

C

BANCO DEDADOS

BANCO DEDADOS

DIGITALIZAÇÃO

DISCRETIZAÇÃO PI

MODELAGEM

GEOCODIFICAÇÃO

AQUISIÇÃO BD

RELACIONAMENTOS

TOPOLOGIA

Figura 4 - Etapas e produtos intermediários da automação da cartografia geotécnica, DINIZ(1998).

Esta abordagem foi fundamental para amodelagem da base de dados geoambientais.Pois para passagem da cartografia geotécnicaanalógica, para a digital visando aplicação emSIG (Figura 6), o conceito de processos domeio físico discretizados e a identificação deatributos relevantes a partir da alterações nomeio ambiente, provocadas pelosempreendimentos civis foram pressupostospara tal modelagem.

As tecnologias de cartografia digital e SIGpermitiram a manipulação de dados emdiversas escalas, o cruzamento de informaçõesespaciais para a obtenção de mapas derivados,e a geração de modelos digitais de terreno, queautomatizam diversas tarefas.

O desenvolvimento do banco de dados(Figura 7) possibilitou o registro e asistematização de diversas informações úteispara a avaliação ambiental, bem como oregistro de cadastros referentes alevantamentos de campo, substituindo osistema de fichas que vinha se tornandoimpraticável em função de sua enormequantidade e a falta de posicionamento preciso

dos pontos de campo e, ainda, aimplementação de um novo formato para aslegendas de mapas, através da geocodificação.

Por outro lado deve-se destacar que sãonecessários alguns cuidados para se evitar atendência de considerar a automação comosolucionadora de todos os problemas e paramanter sempre viva a capacidade de análise e osentido crítico a respeito dos modelos adotadose das soluções produzidas pelo computador.

Assim não se deve esquecer que a cartageotécnica constitui-se em um modelosimplificado da realidade, enquantorepresentação cartográfica de processos domeio físico e portanto, tornam-se necessárioscritérios para determinar quais as variáveis aserem representadas e como. A validez domodelo passa por essa definição.

A automação permite, com maior facilidadee menor esforço, a superação da limitação deum modelo único, quer seja a alteração dasvariáveis escolhidas, quer seja a produção dediferentes combinações de temas, evitando aprodução de um mapa único com excesso deinformações. Ou seja, a partir da manipulação

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BANCO DEDADOS

PROCESSOS DOMEIO FÍSICO

PROCESSOSTECNOLÓGICOS BANCO DE

DADOS

INTEGRAÇÃONO SIG

PLANEJAMENTOTERRITORIAL E

URBANO

MONITORAMENTODE RISCOS

GESTÃO EMONITORAMENTO

AMBIENTAL

Figura 5 - Esquema geral da metodologia para cartas geotécnicas automatizadas, DINIZ(1998).

da base de dados no SIG e uma adequadacombinação ou cruzamento de informações épossível gerar diferentes modelos, produzirdiversos mapas e realizar múltiplas análises.Fica também facilitada a tarefa de atualização,de monitoramento de processos no tempo e apossibilidade de ensaiar diversos cenários,mais otimistas ou pessimistas dassuscetibilidades ou riscos.

A melhoria dos modelos - que passam a serdinâmicos - permite traduzir melhor ocomportamento dos terrenos quanto àsuscetibilidade natural ou mesmo induzidafrente às intervenções de uso e ocupação dosolo, que não se reduz a uma simplesrepresentação estática, em um mapa, dascaracterísticas de materiais em superfície ousubsuperfície.

Esta resposta e possibilidade de interaçãotem maiores possibilidades de produzirsoluções eficazes para as intervençõespropostas pelo planejamento urbano eterritorial, pelos empreendimentos deengenharia e de avaliação ambiental.

A simples combinação ou somatória deatributos de solo, rocha e relevo leva a umarepresentação complexa de inúmeras unidades,complicando a representação cartográfica emtermos de comunicabilidade. Para o usuáriofica difícil o traçado de diretrizes, a tomada dedecisões e a definição das medidas preventivase corretivas.

A automação veio tornar mais explícitos osmodelos, através da escolha e especificaçãoexaustiva das variáveis a serem representadas eda forma como devem ser integradas (modelo)para produzir resultados. Deve, portanto, haveruma maior consciência dos atributos nãoconsiderados e das limitações impostas pelaforma computacional de representação.

Assim, antes da automação, a questão dosucesso e da boa execução de um projeto,dependia quase que exclusivamente daexperiência e da capacidade de especialistaspara realizar uma análise integrada e paraconseguir uma interpretação acertada, dentrode uma multiplicidade de dados, de diversasnaturezas, formatos e escalas.

A automação veio facilitar as tarefas deanálise e interpretação, permitindo isolardados, realizar filtragens de acordo comdeterminados critérios, fazer simulações, etc.No entanto, o sucesso do empreendimentodepende da forma como conseguiu introduzirnos programas a experiência dos especialistas,a escolha acertada dos atributos e modelos e,também, de como se usa o programa, quecritérios se utilizam e que simulações se fazem.Em outras palavras, a automação facilita masao mesmo tempo introduz uma certa rigidez deescolha: fixa os modelos e variáveis e sófornece algumas opções, além de exigir omáximo em termos de qualidade dasinformações levantadas no campo eatualizações periódicas.

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Figura 6 - Mapa Geotécnico do Estado de São Paulo, originado pela integração de temas deprocessos do meio físico, da Base de Dados Geoambientais do Estado de São Paulo, DINIZ(1998).

Figura 7 - Exemplo da legenda automatizade Processos do Meio Físico da Base de DadosGeoambientais em banco de dados. (DINIZ, 1998).

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4.2 Modelagem de Dados Ambientais emSIG

Nas aplicações geoambientais que tratam dedados geográficos, a modelagem de dados éfundamental para correta representação darealidade. Assim, devido às peculiaridades dosdados, alguns requisitos devem serconsiderados quando se trata de modelar umambiente georreferenciado.

Para GOODCHILD (1992 apud DINIZ,1998) o esquema de uma aplicação geográficaé uma representação limitada da realidade,tendo em vista a natureza finita e discreta darepresentação nos computadores. A realidade émodelada através de conceitos geométricos, epara que estes conceitos sejam implementadosem computadores, eles precisam serformalizados. Para isto, são necessários ummaior número de conceitos abstratos paradescrever os dados geométricos e um maiornúmero de operações apropriadas, as quais sãoindependente de implementação.

KEMP (1993; 1996 apud DINIZ, 1998), quetrata das formas de representação emanipulação de campos geográficos, consideraque, na modelagem de dados ambientais, adinâmica de sistemas atmosférico ehidrológico mostra que todos os sistemasambientais são fortemente interrelacionados,dinamicamente e espacialmente. Enquanto osSIG´s gerenciam dados estáticos e discretos, osmodelos ambientais tratam de processosespacialmente contínuos e com variaçõestemporais.

Um modelo de dados, segundo CÂMARA(1995, apud DINIZ, 1998) é um conjunto deferramentas conceituais utilizado paradescrever como a realidade geográfica serárepresentada no sistema.

A modelagem da base de dados geográficosfoi baseada na metodologia orientada aobjetos, que tem como propósito geral dentrode um SIG aplicar as técnicas de classificação,tendo como conceitos fundamentais osconceitos de classe e objeto.

O conceito de informação organizada emdiferentes camadas, PI´s ou layers referidas aomesmo sistema de coordenadas geográficas,permite rapidez e eficiência na consulta a partirda localização, e na combinação e análise detais informações.

Na formação de bases de dados adequadas aaplicação de SIG, vem sendo utilizado comproveito o conceito e a prática de análise eprojeto orientado a objeto (OO) (MARTIN &ODELL, 1995 apud DINIZ, 1998). Nessecontexto a modelagem se dá em termos deobjetos que têm propriedades ecomportamentos, e eventos que disparamoperações que mudam o estado dos objetos. Osobjetos interagem formalmente com outrosobjetos.

Essencial à automação da cartografiageotécnica foi a modelagem e elaboração deuma base de dados, para a produção de mapas,e que permitisse as mesmas funçõesdesenvolvidas nos procedimentos analógicos:análise fenomenológica de processos do meiofísico visando identificar o desempenho deterrenos; ou ainda retroanálises e generalizaçãocartográfica, a partir de estudos específicos deproblemas existentes ou esperados.

A modelagem é um processo complexo, emfunção do número de variáveis envolvidas nosprocessos do meio físico. No entanto, deve-se,dentro deste quadro, buscar a significaçãopossível a fim de não gerar, por exemplo, umnúmero exagerado de unidades geotécnicas,dificultando a tarefa de análise.

A Base de Dados foi organizada em trêsmódulos, a base espacial, o banco de dadosalfanuméricos e o banco de dados de imagens.Dentro de cada módulo faz-se a organizaçãodos dados a partir de um esquema conceitual(metadados) que permite a divisão dos dadossegundo categorias, subcategorias e planos deinformação, como no exemplo da Figura 8.

4. CONCLUSÕES

O sistema georreferenciado da Base deDados Geoambientais do Estado de São Paulo– GAIA se constitui em importanteinstrumento para subsidiar ações deplanejamento e gestão do uso do solo, taiscomo seleção de áreas para implantação deempreendimentos industriais ou residenciais,Planos Diretores, Planos de Defesa Civil,Estudos de Impacto Ambiental, planejamento efiscalização de obras, elaboração de cartas derisco, suscetibilidades e aptidões, seleção deáreas para disposição de resíduos, dentre

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BASE CARTOGRÁFICA

CATEGORIA

MALHA VIÁRIAsubcategoria

HIDROGRAFIAsubcategoriaUNIDADES POLÍTICAS

subcategoria

municípioregião degoverno

rodoviascorposd´águadrenagemUGRHI ferroviasregião

administrativamanchaurbanaestado

Planos de Informação

Figura 8 - Detalhamento do conteúdo de metadados para base cartográfica.

outros. Fornece, ainda, orientações parainvestigações de empreendimentos específicose outras ações preventivas e corretivas deproblemas, resultantes da interação entre anatureza original dos terrenos e a ocupação,respeitando as limitações impostas e aspotencialidades naturais dos terrenos.

Constatou-se, como era esperado, que aconstrução da Base de dados Geoambientaistrouxe inúmeras vantagens, no que se refere àmelhoria da infraestrutura de trabalho, àdiminuição dos prazos de execução deprojetos, e a conseqüente redução de custos; noresgate da memória técnica, no armazenamentoprático de documentação fotográfica, nadigitalização e aproveitamento de mapastemáticos intermediários e no registro diretoem meio magnético de novos projetos emcartografia digital.

5. REFERÊNCIAS

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DINIZ, N.C., CINTRA, J.P. 1997.Automated cartography for engineeringgeological maps. In: CONGRESSOBRASILEIRO DE CARTOGRAFIA,18., 1997, Rio de Janeiro: SBC;INTERNATIONAL SCIENTIFICASSEMBLY IAG, 1997, Rio deJaneiro: IAG.

DINIZ, N.C. et al. 1997. Construção da basede dados geoambientais para multifina-lidade: mapas digitais, multimídia e SIG. In:SIMPÓSIO BRASILEIRO DEGEOPROCESSAMENTO, 4., 1997, SãoPaulo. Atas...São Paulo: Epusp.

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INSTITUTO DE PESQUISASTECNOLÓGICAS DO ESTADO DE SÃOPAULO - IPT.. 1994b. Carta geotécnica doEstado de São Paulo; escala 1:500.000. SãoPaulo. 2v. (IPT. Publicação, 2.089).

________. 1997. Sistema de dados ambientaisno Estado de São Paulo para atualização dacarta geotécnica digital. São Paulo. 2v.(IPT.Relatório, 35.539).

________. 1999. Base de dados geoambientaisdo Estado de São Paulo em Sistema deInformações Geográficas, como subsídio àavaliação e regulamentação de Áreas deProteção Ambiental, planejamento egerenciamento de bacias hidrográficas ezoneamento ambiental. Relatório Final. SãoPaulo. 1v.(IPT. Relatório, 39 295).

SALLES, E.R., DINIZ, N.C., TORI, R. 1998.Aplicativo multimídia - SIG para disseminaçãoda base de dados geoambientais do Estado deSão Paulo, IPT. In: GIS Brasil 98,CONGRESSO E FEIRA PARA USUÁRIOSDE GEOPROCESSAMENTO DA AMÉRICALATINA, 4., 1998, Curitiba, PR. Anais...Curitiba: Sagres Editora.