MARIA ÂNGELA VILAÇA DINIZ ANÁLISE DO RELEVO PARA OTIMIZACÃO DO USO E OCUPAÇÃO DO TERRENO UTILIZANDO SIG Monografia apresentada ao Curso de Especialização em Geoprocessamento da Universidade Federal de Minas Gerais para a obtenção do título de Especialista em Geoprocessamento Orientadora: Maria Márcia Magela Machado 2002 - 1 - Diniz, Maria Ângela V. Análise do relevo para otimização do uso e ocupação do terreno utilizando SIG. Belo Horizonte, 2002. 29 p. Monografia (Especialização) – Universidade Federal de Minas Gerais. Departamento de Cartografia. 1. uso e ocupação 2. relevo 3. geoprocessamento. Universidade Federal de Minas Gerais. Instituto de Geociências. Departamento de Cartografia - 2 - AGRADECIMENTO À orientadora Professora Maria Márcia Magela Machado, o meu agradecimento pela dedicação e disponibilidade. - 3 - SUMÁRIO RESUMO 1 1- INTRODUÇÃO 2 1.1- APRESENTAÇÃO 2 1.2- OBJETIVOS 3 1.3- ESTADO DA ARTE 4 1.4- ÁREA DE ESTUDO 7 2- FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA 9 2.1- SUMÁRIO HISTÓRICO-EVOLUÇÀO DA TOPOGRAFIA 9 2.2- FORMA E DIMENSÃO DA TERRA 9 2.3- A TOPOGRAFIA 11 2.4- TOPOGRAFIA EM FORMATO DIGITAL 16 3- METODOLOGIA 18 3.1- BASE DE DADOS 18 3.2- TRATAMENTO DOS DADOS 18 3.3- GERAÇÃO DE MAPAS TEMÁTICOS 23 3.4- ANÁLISE DOS MAPAS TEMÁTICOS 27 3.5- MAPA SÍNTESE DE POTENCIAL DE APROVEITAMENTO 28 4- CONCLUSÃO 29 - 4 - LISTA DE FIGURAS FIGURA 1 PLANTA DE SITUAÇÃO DE RIO ACIMA 7 FIGURA 2 A MAPA DE MINAS GERAIS COM LOCALIZAÇÃO DA ÁREA 8 FIGURA 2 B MAPA INDICANDO A POSIÇÃO DE RIO ACIMA 8 FIGURA 3 REPRESENTAÇÃO DO GEÓIDE 8 FIGURA 4 REPRESENTAÇÃO PLANIMÉTRICA DE UM TERRENO 10 FIGURA 5 REPRESENTAÇÃO PLANIALTIMETRICA DE TERRENO NATURAL 12 FIGURA 6 REPRESENTAÇÃO PLANIALTIMETRICA DE TERRENO 13 FIGURA 7 RELEVO CORTADO POR PLANOS HORIZONTAIS 13 FIGURA 8 REPRESENTAÇÃO DO RELEVO EM CURVAS DE NÍVEL 14 FIGURA 9 CURVAS MESTRAS E SECUNDÁRIAS 15 FIGURA 10 PLANTA TOPOGRÁFICA DA ÁREA 15 FIGURA 11 VISUALIZAÇÃO DE GAPS 17 FIGURA 12 PLANTA COM CURVAS DE NÍVEL DIFERENCIADAS PELA COR 19 FIGURA 13 VISTA DO MDT EM MALHA TRIANGULAR 21 FIGURA 14 DETALHE DA MALHA TRIANGULAR 21 FIGURA 15 VISTA DO MDT EM MALHA RETANGULAR 22 FIGURA 16 VISUALIZAÇÃO COM SOMBREAMENTO 22 FIGURA 17 MAPA DE DECLIVIDADE 24 FIGURA 18 MAPA DE INSOLAÇÃO 25 FIGURA 19 MAPA DE DRENAGEM 26 FIGURA 20 MAPA SÍNTESE: POTENCIAL DE APROVEITAMENTO 28 - 5 - RESUMO Para a determinação da melhor forma de ocupação de uma área, o relevo é um fator extremamente relevante a ser estudado. O relevo é representado em planta normalmente por curvas de nível e sua visualização exige uma certa experiência do observador. O advento do uso da computação possibilitou a representação do modelado de uma área da superfície da terra em 3D. Conhecida como MDT, Modelo Digital do Terreno, esta forma de representação do relevo, por ser muito próxima do real, solucionou um dos pontos mais delicados nos estudos das áreas de engenharia, arquitetura e urbanismo, análise ambiental e tantas outras que envolvem análise de relevo: a dificuldade de visualização imediata da forma do terreno em planta. Além disso, o uso do MDT, ainda possibilita a produção praticamente automática de mapas temáticos derivados dessas informações, facilitando e agilizando análises e conclusões. Considerando a crescente utilização de tecnologia de geoprocessamento, buscou-se, neste trabalho, apresentar uma aplicação desses recursos como metodologia de análise no planejamento do uso e ocupação do Solo. A área em estudo fica situada em Rio Acima - MG, tem aproximadamente 80.000m², para os quais foram geradas cartas temáticas de declividade, linhas de talvegue e insolação. O cruzamento dessas informações possibilitou a produção de mapa síntese de potencialidade de uso e, conseqüentemente, uma análise de viabilidade do aproveitamento da área para ocupação de forma mais racional e otimizada. Concluí-se que a utilização da tecnologia SIG - Sistema de Informação Geográfica permite a checagem automática de alguns parâmetros básicos, facilita a análise, agilizando substancialmente todo o processo. - 1 - 1 – INTRODUÇÃO 1.1 - APRESENTAÇÃO É de fundamental importância para o estudo, análise e elaboração de projetos na área da engenharia civil, arquitetura e urbanismo, no gerenciamento e planejamento de uso de recursos naturais, em monitoramentos ambientais e outras aplicações, o perfeito conhecimento da forma do terreno.Tradicionalmente, as formas da crosta terrestre, melhor dizendo, o seu relevo, têm sido representadas por curvas de nível, tanto em plantas topográficas como em mapas cartográficos. Entretanto, os extraordinários avanços da informática ocorridos nos últimos anos possibilitaram novas formas e técnicas de apresentação desse tipo de dados, com o aprimoramento do hardware e produção de softwares. Dentre as principais ferramentas que surgiram a partir daí, destacam-se os SIGS – Sistemas de Informação Geográfica, que a cada dia estão mais eficientes e de utilização mais viável na implementação de estruturas espaciais, pois possibilitam aliar rapidez e precisão nas análises. Este trabalho estuda a potencialidade da utilização do Geoprocessamento na análise do planejamento do uso e ocupação do solo. Evidencia, principalmente, o tratamento gráfico de informações derivadas diretamente do relevo tais como: declividade, linhas de talvegue (ou coletoras de água), direção do fluxo das águas superficiais (linhas de maior declive), dentre outras, essenciais ao planejamento de aproveitamento solo. O método baseia-se então na elaboração de material cartográfico a partir da geração do Modelo Digital de Terreno, a fim de possibilitar uma análise técnica do problema. - 2 - 1.2 - OBJETIVOS Geral: O presente trabalho objetiva a exploração das potencialidades do Geoprocessamento nos estudo do uso e ocupação do solo partindo da modelagem digital do terreno. Específicos: Produzir o Modelo Digital do Terreno (MDT), a partir de plantas topográficas disponíveis em formato digital. Produzir mapas temáticos, com informações disponibilizadas a partir do MDT, importantes na análise do aproveitamento do terreno: • Declividade • Drenagem –fluxo descendentes • Insolação Produzir de um mapa síntese que traduza o potencial de uso e ocupação do terreno. Analisar criticamente as potencialidades dos softwares utilizados. - 3 - 1.3 – ESTADO DA ARTE O grande desenvolvimento da informática, ocorrido a partir da segunda metade do século passado, disponibilizou grande número e variedades de softwares com aplicações em áreas específicas. A Topografia, como todas as outras ciências, foi beneficiada. Existem no mercado muitos softwares que atendem com eficiência as suas necessidades, principalmente produzindo plantas topográficas bastante satisfatórias, modelagem do terreno em 3D e também aplicativos de simulação de projetos que possibilitam, por exemplo, o cálculo do volume de terra a ser movimentada. Para citar apenas um, o Sistema Topograph é um software bastante utilizado em projetos que envolvem uma base topográfica na sua elaboração. É utilizado em diversas áreas da engenharia, com destaque para aqueles relacionados à construção civil, da arquitetura e urbanismo: projetos de loteamentos, construções, irrigação, barragens, estradas, etc. É constituído por módulos, a saber: MODULO I – Topografia: “Cálculos Topográficos e UTM” - parcelamento e elaboração de memoriais descritivos, visualização e edição de plantas e perfis, interpolação automática de curvas de nível; MODULO II – “Volumes” - geração de seções transversais e cálculo de volumes, MDT/3D – modelagem digital do terreno; MODULO III – “Projetos” – cálculo de projetos em seções-tipo inteligentes, definição de traçados horizontal e vertical, superelevação e superlargura. Esse software, especificamente, e muitos outros fazem parte dos Sistemas CAD1- Projeto Auxiliado pelo Computador, que são sistemas destinados a auxiliar no projeto e nos desenhos gerais. Eles não pertencem à geração SIG2, sistemas mais “potentes” que permitem o cruzamento de informações através da álgebra de mapas, portanto eles não possibilitam, por exemplo, a elaboração mapas temáticos. Os SIGs tornaram possíveis análises que combinam diversos mapas e dados e a produção quase automática de resultados em forma de novos mapas. Tratando da questão colocada 1 Sistemas CAD - Computer Aided Design, também chamado CADD - Computer Aided Drafting and Design, se destinam a auxiliar na elaboração dos projetos, pois possibilitam simulações de forma rápida e eficaz, e na produção dos desenhos dos projetos em geral. Os Sistemas CAE - Computer Aided Engineering e os Sistemas CAM - Computer Aided Manufacturing-Manufatura , são sistemas de aplicações específicas destinados a área de engenharia, executam cálculos e análises de engenharia utilizando um CAD para representar os resultados. Os CAM são próprios para o projeto e execução de peças manufaturadas. (MOURA-2001) 2 Os Sistemas SIG - Sistema de Informação Geográfica ou GIS - Geographic Information Sistem, objetivam coleta, armazenamento, tratamento e análise de dados georreferenciados, utilizando o CAD como uma das formas de aquisição desses dados. (MOURA-2001) - 4 - por este trabalho, aonde o dado altimétricos vai muito além de sua aplicação direta no desenvolvimento de projetos específicos ligados à topografia podendo até mesmo ser parâmetros decisivos na conclusão da viabilidade técnica do projeto, é de grande importância o cruzamento desses dados com outras informações espaciais. Com os recursos do geoprocessamento tal lacuna foi preenchida ao permitir a produção de mapas temáticos resultantes do cruzamento de informações armazenadas em banco de dados. “Em sua proposição básica, os SIGs possuem a abrangência de manipular o conjunto complexo dos dados, como ferramenta útil á operacionalização da abordagem holística numa concepção transdisciplinar” (TEIXEIRA, 1998:76) Os softwares que tratam de dados espacializados podem ser classificados levando em consideração os recursos de organização de dados alfanuméricos convencionais e das informações geograficamente referenciadas, bem como da possibilidade de interrelacioná- los que disponibilizam. Os primeiros SIGs surgiram na década de 60 no Canadá, com o esforço governamental. No entanto, eram muito difíceis de serem usados, não havia monitores gráficos de alta resolução, além da necessidade de mão de obra altamente especializada. Ao longo dos anos 70 foram desenvolvidos novos e mais acessíveis recursos de hardwares, e, no decorrer dos anos 80, com a grande popularização e barateamento das estações de trabalhos gráficos, além do surgimento, evolução dos computadores pessoais e dos sistemas de gerenciadores de bancos de dados, ocorreu uma grande difusão do uso de SIG (DAVIS, 2002) Os SIGs, sendo sistemas automatizados de armazenamento, análise e manipulação de dados que representam objetos e fenômenos em que a localização geográfica é uma característica inerente à informação e indispensável a sua análise (CAMARA, 1996), se difundiram em todos os campos onde a espacialização de fenômenos ou informações é imprescindível na tomada de decisões. Para MARBLE (1990) a inovação de maior significância do começo dos anos 80 veio com o desenvolvimento do ARC/INFO pela ESRI que chegou a dominar o mercado no final da década. O processo evolutivo dos sistemas de informação geográfica passou por vários estágios até atingir o alto nível de sofisticação tecnológica observado nos dias atuais. - 5 -