O uso de Geotecnologias em análises geomorfológicas

O uso de Geotecnologias em análises geomorfológicas bacia do Rio Santana, RJ
Victor Cesar Ribeiro Pereira1
Telma Mendes da Silva2
Thainá Vasconcelos Paes3
1
Universidade Federal do Rio de Janeiro – UFRJ/Graduação Geografia; Estagiário de
Iniciação Científica
[email protected]
2
3
Universidade Federal do Rio de Janeiro – UFRJ/Departamento de Geografia
[email protected]
Universidade Federal do Rio de Janeiro – UFRJ/Graduação Geografia; Estagiária de
Iniciação Científica
[email protected]
Resumo
Com o avanço das geotecnologias tornando-as cada vez mais disponíveis a Ciência, é de
fundamental importância seu conhecimento para melhor uso e aplicação deste recurso
metodológico. Desta forma, o presente trabalho tem por objetivo o uso de um dos recursos
provenientes desta metodologia de trabalho os Modelos Digitais de Elevação, para a extração de
informações geomorfológicas relevantes e auxiliar na compreensão dos eventos evolutivos de
uma dada área. Este estudo foi realizado na bacia do Rio Santana, localizada a sudoeste do
Estado do Rio de Janeiro (limite nordeste da baixada de Sepetiba), também reconhecida como
‘Gráben do rio Santana’, e considerada uma expressão proeminente da evolução na paisagem no
mesozóico-cenozóico do sudeste brasileiro. As análises sobre o arranjo da rede de drenagem e a
organização das feições de relevo realizadas a partir de dados orbitais coletados pelo modelo
SRTM/TOPODATA, permitiram constatar a presença local de controles lito-estruturais através da
identificação de inversões locais de direção da rede de drenagem, compartimentos rebaixados e
basculados (alguns com a ocorrência da presença de facetas triangulares) e lineamentos de
drenagem bem marcados.
Palavras-chave: Geotecnologias; Modelo Digital de Elevação; Evolução GeológicoGeomorfológica.
Abstract
With advances in geotechnology making them increasingly available science, is of fundamental
importance his knowledge to better use and application of this methodological resource. This work
use resources from this methodology, the Digital Elevation Models, for extracting geomorphological
information and help to understand the evolutionary events in the area. This study was conducted
in the basin of the Rio Santana, located southwest of the state of Rio de Janeiro (limit northeastern
slope of Sepetiba), also known as 'river Santana Graben', and considered an outstanding
expression of landscape evolution in the Mesozoic-Cenozoic of southeastern Brazil. The studies on
the arrangement of the drainage network and the organization of relief features made from data
collected by orbital model SRTM / TOPODATA, possible to observe the local presence of lithostructural controls by identifying local reversals of direction of the drainage network, lowered and
tilted compartments (some with the occurrence of the presence of triangular facets) and drainage
lineaments well marked.
Key-words: Geotechnology, Digital Elevation Model; Geological-Geomorphological Evolution.
1. Introdução
A partir de 1970 os estudos ambientais sofreram grande impacto das novas
Geotecnologias que trouxeram maior agilidade, objetividade, consistência e
precisão na obtenção de bases de dados para fins de tomada de decisões.
Nos estudos geomorfológicos, as ferramentas ligadas às geotecnologias vêm
sendo utilizadas com grande ênfase nos últimos anos, devido ao fato de esta
possibilitar estudos preliminares em gabinete visando um reconhecimento mais
apurado das características da área de estudo, e que podem agilizar e direcionar
as atividades de levantamentos em campo.
Para a bacia do rio Santana (Figura 1), e mais especificamente, reconhecida
por GONTIJO-PASCUTTI et al. (2003) como ‘Gráben do rio Santana’, e que faz
parte da importante feição estrutural do ‘Gráben da Guanabara’, há ainda
necessidade de muitos estudos para melhor compreensão dos mecanismos
evolutivos locais. Desta forma, este trabalho buscou através da aplicação destas
novas ferramentas de investigação científica uma melhor espacialização das
feições geomorfológicas locais existentes e, assim, corroborar com dados já
coletados, bem como mostrar a importância do uso de geotecnologias na geração
de novas informações.
O Rio Santana nasce na Serra do Couto, parte da Serra do Mar (Figura 1), em
altitudes superiores a 1.500m, correndo longo trecho na região montanhosa em
vale encaixado, na direção nordeste a partir de Governador Portela (> 600m),
ainda na Região Serrana, onde se encaixa em fraturas até a localidade de
Arcádia (180m) no sopé da Serra do Mar. A partir desta localidade, ele corre em
vale ‘agargantado’ de direção NE até as imediações de Santa Branca (80m), 3,5
km a jusante, correndo em vale aberto e de fundo chato, até a cidade de Japeri
(35m) num percurso de aproximadamente 11 km, onde ele encontra as águas do
Ribeirão das Lages.
Figura 1: Mapa de Localização da Bacia do Rio Santana.
2. Pressupostos Teóricos
De acordo com Fernandes (2004), os Sistemas de Informações Geográficas
(SIGs) possuem uma grande variedade de instrumentos disponíveis para se
trabalhar com a dimensionalidade dos dados, mas podem apresentar limitações,
como a de não considerarem a irregularidade topográfica da distribuição dos
fenômenos no espaço. Devido a esta limitação existente na análise baseada em
observações em superfícies planimétricas, torna-se necessária a utilização dos
Modelos Digitais de Elevação (MDEs), que permitam a obtenção de informações
de distâncias, áreas e volumes através de uma modelagem tridimensional.
Um Modelo Digital de Elevação pode fornecer informações espaciais de grande
importância para a modelagem e análise da superfície terrestre, podendo ser
obtido através de processos fotogramétricos, cartas topográficas e de sensores
diversos.
Um dos principais produtos de MDE disponíveis gratuitamente na Internet são
os modelos obtidos a partir da missão SRTM (Shuttle Radar Topographic
Mission), que no caso do continente Sul Americano, disponibilizou modelos
tridimensionais com células de 90 metros. Alguns estudos apontam a precisão
vertical desses modelos sendo compatíveis com a escala de 1:100.000 na classe
A do PEC (SANTOS et al., 2005; BARROS, 2006). Entretanto, outros produtos,
tendo como base os modelos do SRTM, tem sido disponibilizados com uma
resolução espacial maior, como os produtos do TOPODATA, disponibilizados pelo
INPE.
Utilizando como referência o trabalho de DIAS et al. (2011) que analisou este
modelo na APA Petrópolis segundo os parâmetros de Erro Médio Quadrático
(EMQ) onde esta área com grande variação topográfica o TOPODATA
apresentou o mais baixo EMQ para a região (7,619), conseguindo se enquadrar
na classe B do PEC da escala 1:50.000. Ainda segundo este autor, o TOPODATA
permanece sendo o melhor modelo gratuito em região de relevo acidentado. Os
principais modelos disponíveis gratuitamente e suas características podem ser
observados na tabela 1.
Tabela 1: Principais Características dos Modelos Digitais de Elevação Avaliados.
Resolução
Método de extração
Método de
Modelos
espacial
da altimetria
interpolação
SRTM 1
90m
Interferometria SAR
X
Interferometria SAR
SRTM 4
90m
Vários
(SRTM1)
Interferometria SAR
Topogrid
EMBRAPA
90m
(SRTM1)
Interferometria SAR
TOPODATA
30m
Krigagem
(SRTM1)
ASTER
30m
Estereoscopia
X
Fonte: DIAS et al. (2011).
Sendo assim, para utilização neste trabalho foi escolhido o Modelo Digital de
Elevação (MDE) o SRTM/TOPODATA, pois sua resolução espacial proporciona
um melhor refinamento dos dados gerados e é compatível com a escala espacial
do presente trabalho. Tendo em vista que a bacia do Rio Santana apresenta uma
geomorfologia e uma variação altimétrica semelhantes à APA Petrópolis, utilizouse este modelo para todas as análises realizadas.
3. Metodologia do trabalho
O Modelo Digital de Elevação utilizado foi o do SRTM/Topodata disponibilizado
pelo site http://www.webmapit.com.br/inpe/topodata/ sendo este o MDE das cartas
de índice 22S45 e 22S435.
A partir deste arquivo e utilizando-se o software ArcGIS 9.3, foi extraída a rede
de drenagem utilizando como referência 25 células contribuintes, que segundo
MARQUES (2007) seria a que mais se aproxima da escala 1:50.000. Devido às
limitações sistêmicas destes dados orbitais, como grande número de vãos e
corpos d’água mal definidos, foram realizados tratamentos buscando a eliminação
das depressões espúrias, o aprofundamento das calhas e a correção do
deslocamento nos dados SRTM em relação às cartas do IBGE.
Os lineamentos foram gerados manualmente a partir do traçado retilíneo sobre
todas as linhas dos cursos d'água oriundos do MDE (Figura 2), ou seja, o traçado
é feito a partir da jusante prolongando-se para montante dos canais de primeira
ordem até o segmento côncavo ser mantido, obedecendo quatro classes de
azimute: N-S, E-W, NE-SW e NW-SE.
Figura 2: Exemplo da extração dos lineamentos na Bacia do Rio Santana.
Após a extração dos lineamentos, os mesmos foram separados em camadas
(seguindo as quatro classes citadas) que propiciou gerar uma estatística básica
de lineamentos, onde foi calculada a quantidade de lineamentos por classe de
direção.
Estes dados foram então interpretados e relacionados com as bibliografias
levantadas sobre a bacia em estudo, permitindo validar, mesmo que
preliminarmente, as informações levantadas pelo presente trabalho.
4. Resultados e Discussão
A extração do limite da bacia acarretou em uma área maior em relação ao
limite extraído pelas cartas do IBGE (Figura 3), que pode ser indicativo de uma
nova captura de drenagem, que antes corria em sentido oposto. Este detalhe
merece maior investigação, pois pode se tratar de um erro no MDE ou nas cartas
topográficas.
Para a rede drenagem a densidade de canais ficou mais complexa em relação
a existente nas cartas topográficas do IBGE, proporcionando um mapeamento
geomorfológico mais detalhado permitindo assim uma investigação aprofundada
de caminhos preferenciais, que podem indicar o direcionamento das fraturas
existentes como também, podem auxiliar na investigação neotectônica da bacia.
Figura 3: Delimitação da bacia do Rio Santana e da rede de drenagem extraída através do MDE
TOPODATA, juntamente com o limite da bacia extraída nas cartas topográficas do IBGE.
Segundo Dantas (2000) a área é marcada por forte controle estrutural: onde os
rios Santana e Ribeirão das Lages são encaixados no lineamento JacuecangaConrado de direção NE-SW paralelos à frente de escarpa, e ainda vales
estruturais de direção NW-SE dispostos de forma ortogonal ao lineamento.
Segundo Penha et al. (1997) o lineamento Jacuacanga-Conrado ou MonsuabaConrado, é caracterizado por ser uma zona de cisalhamento de expressão
regional, onde estruturas dúcteis e rúpteis são observadas por dezenas de
quilômetros, o que levou ao reconhecimento de eventos tectônicos recentes ao
norte desta megaestrutura e, no limite ocidental do Gráben da Guanabara.
Após o mapeamento manual dos lineamentos de drenagem (Figura 4)
verificou-se que os lineamentos NE-SW e NW-SE são predominantes na bacia,
conforme pode ser visto pelos percentuais totais da tabela 2. Sendo os ângulos
de mergulho de alto valor, podendo formar zonas com intensos fraturamentos
que, geralmente condicionam as zonas preferenciais de erosão e de dissecação
do relevo (GONTIJO-PASCUTTI et al., 2003).
Figura 4: Bacia do Rio Santana com os lineamentos de drenagem extraídos manualmente do
MDE.
Tabela 2: Percentual de lineamentos de drenagem na bacia.
Direção
Percentual (%)
N-S
3,44
E-W
4,31
NE - SW
45,14
NW - SE
47,11
As falhas de direção NE-SW, geralmente são subparalelas à foliação
(GONTIJO-PASCUTTI et al., 2003), apresentam estrias com indicações de
movimentos que vão de normal a oblíquo, e movimentos direcionais sinistrais, ou
esporadicamente dextrais, sendo que as normais-oblíquas geram abatimentos de
blocos (Figura 5), geralmente em monoclínios/basculamentos laterais en echélon,
escalonados em direção ao eixo do vale caracterizando o gráben.
A porção montante do rio Santana encaixa-se numa falha normal, com
componente oblíqua dextral, de direção E-W, apresentando brechas e
cataclasitos (GONTIJO-PASCUTTI et al., 2003). Outros importantes feixes de
falhas, caracterizados por intensa brechação, cataclase e estrias de atrito
indicando movimentos normais e oblíquos, geralmente dextrais, são dados por
direções NW-SE, responsáveis por deslocamentos de contatos, desnivelamentos
e basculamentos de blocos e desvios na drenagem. Ocorrem ainda falhas
normais subverticais, geralmente dextrais, de direção N-S.
Figura 5: Fotografia panorâmica do médio curso do rio Santana mostrando compartimentos em
níveis altimétricos diferenciados (indicado pelos traços na cor verde), basculhados e com
presença de facetas triangulares marcadas pelas linhas contínuas na cor vermelha.
Foto: T.M.Silva (2011).
5. Considerações finais
As ferramentas utilizadas no presente trabalho mostraram-se eficazes na
reunião de informações geomorfológicas sobre uma dada área, principalmente no
que se refere à extração da rede de drenagem de forma detalhada, e que permitiu
avaliar os lineamentos de drenagem com maior precisão. Esta informação
coletada não seria possível se a base tivesse sido as cartas topográficas do
IBGE, haja vista que nestas há um número de canais fluviais muito inferiores ao
que foi extraído pelo MDE.
A partir destes lineamentos foi possível a análise de alguns fatores tais como a
orientação, que em associação às informações existentes permitiram corroborar
com aspectos evolutivos locais. Portanto, os resultados obtidos no estudo
confirmam a importância das ferramentas de geotecnologias na investigação
geomorfológica, nesse caso ligados a mecanismos que envolvam a influência de
controles estruturais na evolução da paisagem, pois existe um forte
condicionamento exercido por estruturas no relevo e principalmente na drenagem
da bacia do rio Santana.
Vale ressaltar que estes foram os resultados preliminares de estudo, e que o
mesmo encontra-se em continuidade para aprofundamento das informações
levantadas e na realização de trabalhos de campo, a fim de validar as
informações obtidas em gabinete como, por exemplo, a existência ou não da
captura de drenagem que proporcionou a ampliação do contorno areal da bacia.
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