DELIMITAAÔÇíAãÆO-DE-MICROBACIA-HIDROGRAüFICA-E-DETERMINAAÔÇíAãÆO-DA-CONTRIBUIAÔÇíAãÆO-DESTA-NA-CAPTAAÔÇíAãÆO-SUCCAãÆO-EM-PIVAÔÇØ-CENTRAL-NA--B5LUGT3O

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UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA
“Júlio de Mesquita Filho”
Campus Experimental de Ourinhos
DELIMITAÇÃO DE MICRO BACIA HIDROGRÁFICA
E DETERMINAÇÃO DA CONTRIBUIÇÃO DESTA NA
CAPTAÇÃO/ SUCÇÃO EM PIVÔ CENTRAL NA
FAZENDA ATALIBA LEONEL, MANDURI, SP.
Verusa Alvim Castaldim e Souza
Orientador: Prof. Dr. Edson Luís Piroli
Trabalho de conclusão de curso para
obtenção de título de especialista em
Gerenciamento de Recursos Hídricos e
Planejamento Ambiental em Bacias
Hidrográficas pela UNESP, Campus
Experimental de Ourinhos
Ourinhos
Novembro de 2012
UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA
“Júlio de Mesquita Filho”
Campus Experimental de Ourinhos
DELIMITAÇÃO DE MICRO BACIA HIDROGRÁFICA
E DETERMINAÇÃO DA CONTRIBUIÇÃO DESTA NA
CAPTAÇÃO/ SUCÇÃO EM PIVÔ CENTRAL NA
FAZENDA ATALIBA LEONEL, MANDURI, SP.
Verusa Alvim Castaldim e Souza
Trabalho de conclusão de curso para
obtenção de título de especialista em
Gerenciamento de Recursos Hídricos e
Planejamento Ambiental em Bacias
Hidrográficas pela UNESP, Campus
Experimental de Ourinhos
Ourinhos
Novembro de 2012
DEDICATÓRIA
Dedico esse trabalho a Deus e à minha
família pelo constante incentivo.
AGRADECIMENTOS
Agradeço, inicialmente, a Deus, que me motivou desde o início nesse trabalho e
me deu forças para finalizá-lo.
Agradeço também à minha família sem a qual não conseguiria participar desta
pós-graduação, bem como realizar as atividades.
Por fim, porém não menos importante agradeço aos professores, amigos (e não
colegas) e todos aqueles que participaram de alguma forma durante essa fase tornando
possível esse trabalho.
Obrigada a todos pela compreensão, paciência, estímulos, incentivos,
transmissão de conhecimentos e experiências.
SUMÁRIO
I. INTRODUÇÃO E JUSTIFICATIVA ....................................................................... 2
II. OBJETIVOS .............................................................................................................. 4
II. i. Objetivo geral ......................................................................................................... 4
II. ii. Objetivo específico ................................................................................................ 4
III. REVISÃO DE LITERATURA ............................................................................... 5
III. i. Fazenda Ataliba Leonel........................................................................................ 5
III. i. a. Histórico da Fazenda Ataliba Leonel e sua utilização................................... 5
III. ii. Características geológicas, formação, localização, hidrografia....................... 7
III. iii. SIG – Sistema de Informações Geográficas ................................................... 10
III. iii. a. Conceito e aplicações de um SIG ................................................................ 10
III. iii. b. Escala............................................................................................................. 13
III. iii. c. Representação gráfica por modelos ............................................................ 14
III. iii. c. 1 - Modelo Vetorial ....................................................................................... 14
III. iii. c. 2. Modelo Matricial (ou raster) ................................................................... 18
III. iii. c. 3. Erros........................................................................................................... 21
III. iii. c. 3. a. Erros comuns: ....................................................................................... 21
III. iii. c. 3. b. Erros Resultantes de Variações Naturais ou Medidas de Originais 21
III. iii. d. Tipos de dados geográficos .......................................................................... 22
III. iii. d. 1. Plani-altimétricos .................................................................................... 22
III. iii. d. 2. Ambientais ................................................................................................ 23
III. iii. d. 3. Cadastrais ................................................................................................. 24
III. iii. e. Representação espacial dos dados geográficos........................................... 24
III. iii. e. 1. Modelo Numérico de Terreno (MNT) ou Modelo Digital de Terreno
(MDT) ............................................................................................................................ 25
III. iii. e. 2. Mapa Temático Ambiental ...................................................................... 26
III. iii. e. 3. Mapa Temático Cadastral ...................................................................... 26
III. iii. e. 4. Redes .......................................................................................................... 27
III. iii. f. Modelagem de dados em SIG...................................................................... 28
III. iii. g. Operações de análise de dados de um SIG................................................. 29
III. iii. h. Classificação dos atributos .......................................................................... 29
III. iii. h. 1. Quantil....................................................................................................... 30
III. iii. h. 2. Intervalo igual ........................................................................................ 30
III. iii. h. 3. Desvio padrão ......................................................................................... 30
III. iii. h. 4. Quebras Naturais ................................................................................... 30
III. iii. h. 5. Valor Único ............................................................................................. 30
III. iii. i. Cálculo de Medidas Lineares e de Área ...................................................... 31
III. iii. j. Cruzamento de camadas............................................................................... 31
III. iii. j. 1. Corte ........................................................................................................... 31
III. iii. j. 2. Intersecção ................................................................................................. 32
III. iii. j. 3. União........................................................................................................... 32
III. iii. l. Geração de áreas de proximidade................................................................ 32
III. iii. m. Agregação espacial por atributos .............................................................. 33
III. iv. Irrigação ............................................................................................................ 33
III. iv. a. Irrigação no Brasil ........................................................................................ 35
III. iv. b. Métodos de Irrigação ................................................................................... 36
III. iv. b. Superficiais .................................................................................................... 37
III. iv. c. Sulcos.............................................................................................................. 37
III. iv. c. 1. Sulcos retos ................................................................................................ 38
III. iv. c. 2. Sulcos em contorno ................................................................................. 38
III. iv. c. 3. Sulcos corrugados ..................................................................................... 39
III. iv. d. Inundação ...................................................................................................... 39
III. iv. e. Irrigação Subterrânea................................................................................... 39
III. iv. f. Irrigação sob pressão.....................................................................................40
III. iv. f. 1. Aspersão ..................................................................................................... 40
III. iv. f. 1. a. Aspersão convencional móvel .............................................................. 42
III. iv. f. 1. b. Montagem direta .................................................................................. 42
III. iv. f. 1. c. Autopropelido........................................................................................ 43
III. iv. f. 1. d. Pivô central ............................................................................................ 43
III. iv. f. 1. e. Lateral rolante....................................................................................... 44
III. iv. f. 1. f. Microaspersão......................................................................................... 44
III. iv. f. 2. Irrigação Localizada.................................................................................. 44
III. iv. f. 2. a. Gotejamento ........................................................................................... 46
III. iv. g. O manejo da irrigação .................................................................................. 46
III. iv. h. Seleção do método de irrigação.................................................................... 47
III. iv. h. 1. Água ........................................................................................................... 47
III. iv. h. 1. a. Quantidade de água.............................................................................. 47
III. iv. h. 1. b. Consumo de água na Irrigação ........................................................... 48
III. iv. h. 1. c. Aproveitamento de água para irrigação............................................. 48
III. iv. h. 1. d. Qualidade da água................................................................................ 49
III. iv. h. 1. e. Salinidade .............................................................................................. 49
III. iv. h. 1. f. Toxidade................................................................................................. 49
III. iv. h. 1. g. Sedimentos............................................................................................. 49
III. iv. h. 1. h. Coliformes fecais .................................................................................. 50
III. iv. h. 2. Solo ............................................................................................................. 50
III. iv. h. 2. a. Capacidade de infiltração da água no solo................................... 50
III. iv. h. 2. b. Capacidade de retenção da água no solo...................................... 51
III. iv. h. 2. c. Cálculo da lâmina e turno de irrigação .............................................. 51
III. iv. h. 3. Cultura....................................................................................................... 52
III. iv. h. 4. Relevo......................................................................................................... 53
III. iv. h. 5. Mão-de-obra.............................................................................................. 53
III. iv. h. 6. Energia....................................................................................................... 54
III. iv. h. 7. Custo .......................................................................................................... 54
III. iv. h. 8. Meio ambiente........................................................................................... 55
III. iv. h. 9. Balanço Hídrico ........................................................................................ 55
III. iv. h. 10. Eficiência de irrigação............................................................................ 56
III. v. Culturas de verão e de inverno comumente produzidas na unidade de estudo
........................................................................................................................................ 57
III. vi. Bacia Hidrográfica............................................................................................ 58
III. vii. Morfometria ..................................................................................................... 62
III. viii. Precipitação..................................................................................................... 63
III. viii. a. Definição...................................................................................................... 63
III. viii. b. Medições ...................................................................................................... 63
III. viii. c. Precipitação média em uma microbacia hidrográfica............................. 64
III. viii. d. Freqüência de Totais Precipitados............................................................ 64
III. viii. e. Séries Históricas.......................................................................................... 66
V. MATERIAL E MÉTODOS .................................................................................... 67
V. RESULTADOS E DISCUSSÃO............................................................................. 73
VI. CONCLUSÕES ...................................................................................................... 74
VII. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ............................................................... 75
ANEXOS ....................................................................................................................... 76
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 01. . Localização da cidade de Manduri no Estado de São Paulo, onde se
situa a Fazenda Ataliba Leonel, SAA..................................................................... 2
Figura 02. Mapa da UGRHI 14 no Estado de São Paulo.............................................9
Figura 03. Mapa da UGRHI 14....................................................................................10
Figura 04. Representação geométrica dos elementos geográficos.............................15
Figura 05. Formação dos elementos geográficos........................................................ 16
Figura 06. Relações entre os elementos da estrutura de armazenamento
topológica................................................................................................................ 17
Figura 07. Comparação entre a estrutura topológica e spaghetti.............................18
Figura 08. Modelo de representação matricial........................................................... 19
Figura 09. Imagens IKONOS (1m) e SPOT (20 m)....................................................19
Figura 10. Isolinhas e pontos de amostragem............................................................. 25
Figura 11. Dados demográficos representados como Mapa Temático Cadastral e
Modelo Numérico................................................................................................... 27
Figura 12. Representação por rede..............................................................................28
Figura 13. Opções na construção de buffers...............................................................33
Figura 14. Mapa da fazenda confeccionado com GPS Magellan..............................72
ÍNDICE DE TABELAS
Tabela 1. Municípios integrantes da UGRHI 14 com especificação daqueles que
também possuem território em outras UGRHI’s. ....................................................... 7
Tabela 2. Finalidade, objetivo e áreas de aplicação dos SIG’s. ................................ 11
Tabela 3. Funções de acordo com o modelo de representação geométrica. ............ 20
Tabela 4. Sistemas de irrigação mais utilizados e suas eficiências esperadas. ........ 57
Tabela 5. Conceitos de bacia hidrográfica. ................................................................ 60
Tabela 6. Conceitos de microbaciahidrográfica. ...................................................... 61
Tabela 7. Conceitos de Sub-bacia hidrográfica. ........................................................ 62
Tabela 8. Dados de precipitação para a região nos últimos dez anos. Dados obtidos
na estação experimental de Ataliba Leonel, manduri, SP. ....................................... 76
Tabela 9. . Dados de precipitação para a região nos últimos dez anos. Dados
obtidos na estação experimental de Ataliba Leonel, manduri, SP. .......................... 85
1
RESUMO
Caracterização de um micro bacia hidrográfica localizada na Fazenda Ataliba
Leonel, também conhecida como Fazenda do Estado, na cidade de Manduri, São Paulo,
órgão da CATI – Coordenadoria de Assistência Técnica Integral. Tal caracterização será
obtida pela junção de informações geográficas da região por meio de mapas, como rede
hidrográfica, curvas de nível, relevo e outras como dados pluviométricos e dados do
pivô central instalado na área, além de georreferenciamento da área. A área de
contribuição desta micro bacia estudada será determinada com os cruzamentos dos
dados citados anteriormente e com utilização de programa computacional, no caso, o
AutoCAD, com o qual será traçada área de contribuição. Por fim, será possível
classificar a utilização do sistema de irrigação da área segundo a disponibilidade de
água para tal finalidade.
Palavras-chaves: micro bacia hidrográfica, área de contribuição, georreferenciamento
Abstract: Characterization of a micro watershed located on Farm Ataliba Leonel,
also known as the Fazenda do Estado, in the city of Manduri, São Paulo, organ of CATI
– Coordenadoria de Assistencia Técnica Integral. This characterization is obtained by
joining the region's geographic information through maps, as hydrographic network,
contours, and other relief as rainfall data and data center pivot installed in the area, and
georeferencing area. The contribution of this area of micro watershed studied will be
determined with the crossings of the data cited above and with use of a computer
program, in this case, AutoCAD, with which will be drawn contribution area. Finally, it
is possible to classify the use of the irrigation system area according to availability of
water for this purpose.
Keyworks: micro watershed, contribution area, georeferencing
2
I. INTRODUÇÃO E JUSTIFICATIVA
O objeto de estudo é uma área sob pivô central na Fazenda Ataliba Leonel, que
está localizada no município de Manduri, a 334 Km da capital do Estado de São Paulo,
pertencente à CATI – Coordenadoria de Assistência Técnica Integral, órgão da SAA –
Secretaria de Agricultura e Abastecimento. A fazenda estudada localiza-se entre os
municípios de Manduri e Piraju, na Rodovia SP 287, Km 50. Suas coordenadas
geográficas são latitude 23º 10’S e longitude 49º 20’W. Abaixo há um mapa com a
localização do município de Manduri no Estado de São Paulo.
Figura 01. . Localização da cidade de Manduri no Estado de São Paulo, onde se situa a
Fazenda Ataliba Leonel, SAA.
Nesta fazenda há quatro pivôs centrais responsáveis por uma área de 120
hectares cada um, onde se planta, basicamente, no verão milho e, no inverno trigo,
triticale, aveia e outros cereais típicos da época. Empresas públicas e privadas buscam
pequenas áreas sob esses pivôs para instalarem ensaios de materiais e avaliarem o
desempenho de tais cultivares, inclusive ensaios nacionais; a própria fazenda realiza
ensaios nessas áreas para avaliar seus materiais, que são milho, painço, mamona, sorgo
e outras.
É impossível se mencionar sistema de irrigação sem pensar no termo ‘ÁGUA’.
Este insumo importantíssimo tem aparecido em noticiários em posições de destaque,
seja pela excelência ou abundância em alguns lugares, pela contaminação em outros ou
pela escassez que certos locais têm de enfrentar; há, inclusive, o ‘Dia Mundial da
Água’, comemorado em 22 de março. A realidade é que não há vida sem água.
A água é essencial para a germinação e o desenvolvimento de todas as culturas,
umas menos, outras mais, variando também, de acordo com seu estádio de
desenvolvimento e a possibilidade de oferecer essa quantidade de água à cultura e sanar
3
uma possível falta por meio de sistema de irrigação é uma realidade nesta propriedade
de estudo.
A ideia de se isolar um pivô e analisa-lo torna o problema pontual facilitando o
manejo das informações e conclusões. O conhecimento da área in loco também é um
fator positivo para esclarecimentos que possam surgir.
4
II. OBJETIVOS
II. i. Objetivo geral
O objetivo geral desse trabalho é localizar um dos pivôs centrais da Fazenda
Ataliba Leonel e, por meio de recursos computacionais e dados cartográficos,
geográficos, meteorológicos e estatísticos proceder à análise de reposição da água
referente a microbacia onde está inserido para avaliações a respeito da sua utilização.
II. ii. Objetivo específico
O objetivo específico desse trabalho é conhecer o volume de água
correspondente à área de contribuição da microbacia hidrográfica onde está situado um
dos pivôs centrais na Fazenda Ataliba Leonel e, com esse dado avaliar se o seu uso está
sendo predatório ou consciente.
5
III. REVISÃO DE LITERATURA
III. i. Fazenda Ataliba Leonel
III. i. a. Histórico da Fazenda Ataliba Leonel e sua utilização
A Fazenda Ataliba Leonel faz parte da rede de vinte e um núcleos (quinze de
sementes e seis de mudas) do Departamento de Sementes, Mudas e Matrizes da CATI –
Coordenadoria de Assistência Técnica Integral – da SAA, Secretaria de Agricultura e
Abastecimento.
Em 21 de junho 1941 a Fazenda foi adquirida por meio de desapropriação (o
governo queria desenvolver, no local, pesquisa e produção de sementes de milho
híbrido), era dos herdeiros de “Nhonhô” Braga. Na época da desapropriação era
denominada Fazenda Santo Antonio, de 1945 a 1957 foi chamada de Fazenda Modelo e
Experimental. Até meados de 1950 a produção de sementes era feita na Fazenda
Ipanema: o Ministério da Agricultura deu um ano de prazo para a entrega de terras e
benfeitorias da estação experimental Ipanema, na região de Sorocaba, e o Governador
do Estado Jânio Quadros determinou e autorizou a transferência para Ataliba Leonel do
acervo estadual nela existente e o seu pessoal foi designado para prestar serviços na
Fazenda de Milho Híbrido Ataliba Leonel. Tal fazenda empregava grande número de
trabalhadores da região e produzia grande volume de sementes. O nome Ataliba Leonel
surgiu devido à existência de uma Estação Ferroviária no ramal Piraju-Manduri que
tinha esse nome.
Há, na fazenda, a estação meteorológica pertencente ao Instituto Agronômico de
Campinas, que foi Instalado em 1962. Desde então são efetuadas observações
diariamente sobre temperaturas, velocidade do vento, sentido do vento, pressão
atmosférica, chuvas, evaporação, evapotranspiração, temperatura da relva, geada,
insolação, temperatura do solo em vários níveis, etc.
Ainda hoje, esta participa na produção de sementes voltada ao agricultor
familiar, embora atenda também grandes produtores. Os seus carros chefes são: na safra
de verão, o milho e, na safra de inverno, cereais dessa época, como trigo, triticale,
aveias (preta e branca) e outros. A CATI produz também sementes de nabo forrageiro,
painço (utilizado tanto para alimentação de pássaros quanto para cobertura do solo na
entressafra, sendo que, o ciclo é de cerca de 65 a 80 dias e de 45 a 50 dias,
6
respectivamente), guandu (que é, comumente utilizado para adubação verde), um
destaque desse departamento é a produção de biodiesel de óleo de girassol, este
plantado para ocupação de áreas no inverno. Em 1989 teve início o programa para se
obter variedades de milho, justamente visando o agricultor familiar, uma vez que o
preço dessa semente é bem mais reduzido do que a do híbrido e sua produtividade não e
reduz na mesma proporção. Em seguida teve início o programa de melhoramento de
variedades onde são feitos experimentos, análises, cruzamentosde plantas com
características buscadas a fim de se obter uma planta “ideal”. O programa de
melhoramento é contínuo, pois sempre é possível melhorar uma característica. O que
deve ser citado é que, para a produção de grãos, por exemplo, busca-se uma planta baixa
(que tenha eficiência e baixo índice de perdas na colheita), já para um milho destinado
para silagem espera-se que tenha porte mais elevado, aumentando, assim a quantidade
de massa; além disso pode-se optar por grãos moles ou duros, branco ou amarelo, enfim
são itens que se busca de acordo com a finalidade daquele milho.
Esse programa de melhoramento genético é aplicado principalmente ao milho,
porém também no painço, sorgo, girassol, feijão, nabo forrageiro e mamona.
As variedades selecionadas no melhoramento genético são apresentadas em Dias
de Campo na unidade, onde é aberto também para outras empresas públicas e privadas
cultivarem, apresentarem e divulgarem as características de seus principais produtos.
Essa é a principal forma de se aproximar o agricultor das mais novas tecnologias no
setor.
Recentemente a unidade de Ataliba Leonel passou a ter um rebanho de bovinos
com a finalidade de corte. Outra atividade que merece ser citada é a implantação de
florestas de eucaliptos, inclusive pesquisas estão sendo desenvolvidas com diferentes
espécies na fazenda para avaliação das melhores segundo a finalidade a que é destinada,
celulose ou madeira. As vendas, tanto dos animais quanto das árvores são realizadas por
meio de leilões.
A fazenda possui uma área de 3383 hectares, sendo 1673 cultiváveis, dos quais,
480 ha são irrigados por 4 pivôs centrais; mata nativa e reflorestamento somam uma
área de 1645 ha. Pertence à fazenda também uma unidade de beneficiamento de
sementes (UBS) onde as sementes, vindas do campo são limpas, separadas em diversas
classes (de acordo com tamanho, formato), secas e armazenadas até que sejam
comercializadas. Em época de pico de safra tal estrutura não é suficiente, sendo
necessário beneficiar os grãos em outras unidades com essa finalidade, como a unidade
7
de Avaré, Paraguaçu Paulista, Ibitinga ou outro núcleo que tenha capacidade e
disponibilidade no momento.
III. ii. Características geológicas, formação, localização, hidrografia
Manduri pertence à UGRHI 14 – Unidade de Gerenciamento de Recursos
Hídricos número 14, que corresponde à Bacia Hidrográfica do Alto Paranapanema e
localiza-se na região sudoeste do Estado de São Paulo. Abaixo é apresentada a posição
desta UGRHI no Estado de São Paulo e, em seguida nota-se uma tabela onde há a
relação de todos os municípios integrantes da UGRHI 14, bem como aqueles que
ultrapassam o território e avançam para uma UGRHI vizinha, caso esse, observado para
Manduri, porém para a realização desse trabalho esse fator não é relevante, pois a
Fazenda Ataliba Leonel está totalmente inserida na UGRHI 14.
Tabela 1. Municípios integrantes da UGRHI 14 com especificação daqueles que também
possuem território em outras UGRHI’s.
Município UGRHI com localização parcial do território
Angatuba
Arandu
Barão de Antonina
Bernardino de Campos UGRHI 17
Bom Sucesso de Itararé
Buri
Campina do Monte Alegre
Capão Bonito
Coronel Macedo
Fartura
Guapiara
Guareí
Ipaussu UGRHI 17
Itaberá
Itaí
Itapetininga
Itapeva
Itaporanga
Itararé
Manduri UGRHI 17
Nova Campina
8
Paranapanema
Pilar do Sul UGRHI 10
Piraju
Ribeirão Grande UGRHI 10
Riversul
São Miguel Arcanjo
Sarutaiá
Taquarituba
Taquarivaí
Tejupá
Timburi
A UGRHI 14 possui uma área de drenagem de aproximadamente 22.550 km2,
compreendendo a Bacia Hidrográfica do Alto Paranapanema, cujos principais cursos
d’água são o Rio Paranapanema, Rio Apiaí-Guaçu, Rio Taquari, Rio Itapetininga, Rio
Verde, Rio Capivari, Rio Itararé e Ribeirão das Almas. No território da bacia,
encontram-se os reservatórios Boa Vista, Jurumirim, Piraju e Chavantes.
O clima da UGRHI do Alto Paranapanema pode ser classificado, de um modo
geral, como tropical úmido com ligeira variação entre as regiões mais ao interior e a
serra de Paranapiacaba.
Abaixo é apresentado o mapa da UGRHI 14 no Estado de São Paulo.
9
Figura 02. Mapa da UGRHI 14 no Estado de São Paulo.
A seguir está o mapa da UGRHI 14.
10
Figura 3. Mapa da UGRHI 14.
III. iii. SIG – Sistema de Informações Geográficas
III. iii. a. Conceito e aplicações de um SIG
Um SIG ou GIS (Geographic Information System) é um sistema composto por
software, usuário, hardware, dados e metodologia (ou técnicas) de análise, que permite
o uso integrado de dados georreferenciados com uma finalidade específica, ou seja, é
um sistema de informação capaz de gravar, armazenar e analisar informações sobre
elementos que compõem a superfície da Terra, além de gerar imagens de uma área em
duas ou três dimensões e representar elementos naturais associados a elementos
artificiais.
Até o advento da informática, a manipulação de dados geográficos era feita através
de mapas e outros documentos impressos ou desenhados em uma base, porém essa
maneira impunha algumas limitações, como a análise combinada de mapas oriundos de
diversas fontes, temas e escalas e, na atualização dos dados era necessária a reimpressão
ou o redesenho em outra base, o que se torna impossível para um grande volume de
informações.
11
A partir de meados do século XX a situação anteriormente descrita começa a
mudar: dados geográficos passam a ser tratados por um conjunto de técnicas
matemáticas e computacionais – é o geoprocessamento. Já os Sistemas de Informação
Geográfica (SIG) correspondem às ferramentas computacionais do geoprocessamento,
com as quais se realizam análises complexas ao se integrar dados de diversas fontes e
elaborar bancos de dados. O primeiro SIG foi criado na década de 60 no Canadá com o
intuito de possibilitar a criação de um inventário de recursos naturais, quando os
programas eram muito difíceis de utilizar e exigiam mão de obra especializada (alto
custo), esta situação começou a mudar com o desenvolvimento da informática e de
modelos matemáticos para aplicação da cartografia em meio computadorizado, os GIS
foram se aperfeiçoando. Já na década seguinte, Ottawa (Canadá) sediaria o primeiro
simpósio sobre Sistemas de Informações Geográficas do mundo.
Abaixo é apresentada a tabela 01 que dá exemplos da utilização de SIG’s.
Tabela 2. Finalidade, objetivo e áreas de aplicação dos SIG’s.
Finalidade Objetivo Área de aplicação
Projetos Definição das características
do projeto
Projeto de loteamentos
Projeto de irrigação
Planejamento
territorial
Delimitação de zoneamentos e
estabelecimento de normas e
diretrizes de uso
Elaboração de planos de manejo de
unidades de conservação
Elaboração de planos diretores municipais
Modelagem Estudo de processos e
comportamento
Modelagem de processos hidrológicos
Gerenciamento Gestão de serviços e de
recursos naturais
Gerenciamento de serviços de utilidade
pública
Gerenciamento costeiro
Banco de Dados Armazenamento e recuperação
de dados
Cadastro urbano e rural
Avaliação de
riscos e
potenciais
Identificação de locais
susceptíveis à ocorrência de
um determinado evento ou
fenômeno
Elaboração de mapas de risco
Elaboração de mapas de potencial
Monitoramento Acompanhamento da evolução
dos fenômenos através da
comparação de mapeamentos
sucessivos no tempo
Monitoramento da cobertura florestal
Monitoramento da expansão urbana
Logístico Identificação de pontos e rotas Definição da melhor rota
Identificação de locais para implantação
de atividades econômicas
O Sistema de Informação Geográfica realiza, basicamente, três operações:
12
1- Gerenciamento de banco de dados geográficos – armazenamento, integração
e recuperação de dados de fontes diversas, formatos e temas dispostos em um único
banco de dados.
2- Análises espaciais – a partir de um banco de dados geográficos, combinações
e cruzamentos de dados são realizados por operações geométricas e topológicas cujo
resultado é a geração de novos dados;3- Produção cartográfica – edição e configuração da representação gráfica dos
dados a fim de atingir a visualização através da tela ou na forma impressa.
Diferentemente dos sistemas de informação, os sistemas aplicativos utilizados
em geoprocessamento não desempenham funções de banco de dados, mas tarefas
específicas sobre a base de dados. Entre estes sistemas, podemos destacar:
 CAD (computer aided design - projeto auxiliado por computador) –
sistemas, cujo objetivo é facilitar a elaboração de projetos de engenharia e
arquitetura, são utilizados em cartografia digital. Empregadas para a
digitalização das bases cartográficas através da vetorização de um
documento cartográfico em formato raster diretamente na tela ou em papel
utilizando uma mesa digitalizadora. Estes sistemas apresentam recursos para
apresentação com recursos sofisticados de edição gráfica, exibição e
impressão.
 PDI (Processamento Digital de Imagens) – sistemas que realizam
operações de tratamento nas imagens de sensoriamento remoto por meio de
análise estatística nestas para melhoria da qualidade para extração de
informações pelo analista humano e à classificação das imagens. Há as
técnicas de realce, as filtragens, as operações algébricas e a transformação
por componentes principais.
 MNT (Modelos Numéricos de Terreno) – sistemas que, através da
interpolação de pontos amostrais ou isolinhas, geram uma superfície
contínua representando a distribuição espacial como altimetria, batimetria,
dados geológicos, meteorológicos e geofísicos. É bastante utilizado.
Os dados geográficos descrevem os objetos do mundo real, a partir de três
fatores, a saber:
1- Localização geográfica - posição em relação a um sistema de
coordenadas conhecidas;
13
2- Relacionamentos espaciais ou topológicos - relações espaciais com
outros objetos - referências;
3- Atributos temáticos - propriedades medidas ou observadas.
Ao se analisar um banco de dados geográficos, estes podem ser armazenados em
camadas a fim de facilitar seu manuseio e sua sobreposição representa o modelo do
mundo real, um cuidado que deve ser tomado é que há a necessidade de
possuírem projeção cartográfica, sistema de coordenadas e sistema geodésico
(datum) comuns e tenham sido geradas em escalas próximas. Um exemplo da utilização
de camadas é uma cidade que tem sua área urbana representada por uma camada, dentro
desta área urbana há as avenidas principais que são outra camada e assim por diante.
As camadas são compostas por uma coleção de elementos geográficos,
denominados também como entes ou entidades espaciais ou objetos, relacionados a um
único tema ou uma classe de informação e representam algo (um tema).
Conceitualmente, em uma única camada não devem existir elementos que se
sobreponham espacialmente, pois como a camada contém elementos de um único tema,
não é correto que um elemento pertença a duas classes do mesmo tema
simultaneamente. Por exemplo, um elemento não pode pertencer a ambas as classes
floresta e área urbana, em um mapa de uso e cobertura do solo.
III. iii. b. Escala
Os atributos para serem representados em um ambiente computacional devem
ser expressos em uma escala de medida ou de referência, podendo ser nominal e ordinal
(chamadas medidas temáticas) ou intervalo e razão, que são utilizadas para nomear ou
classificar, e não para expressar magnitude da medida (como se pode sugerir), portanto
não são utilizados em expressões matemáticas.
A escala nominal descreve os atributos segundo classes de determinado tema,
como os mapas de uso e cobertura do solo, pedologia etc. Já a escala ordinal é utilizada
para expressar a ordenação de um conjunto de dados, assim ela não define a magnitude
do evento, mas o posicionamento relativo a um conjunto de dados ordenados. Este tipo
de escala é utilizado em mapas de susceptibilidade, onde é expresso o risco de um
evento ocorrer (baixo, médio e alto risco). Um outro exemplo corresponde a dados que
representam hierarquias, como a ordem dos canais de drenagem.
14
Já as escalas de intervalo e de razão (medidas numéricas) expressam a
magnitude dos fenômenos ou eventos. Porém enquanto os valores da escala racional
podem ser utilizados em expressões matemáticas, os valores expressos na escala de
intervalo devem ser convertidos para escala racional para serem utilizados. Na escala de
intervalo, o ponto de referência zero é definido de forma arbitrária e a extensão dos
intervalos é estabelecida por convenção. O valor zero não significa ausência do atributo
e permite a atribuição de valores negativos e positivos. Os valores medidos nesta escala
não podem ser usados para estimar proporções, devido à posição arbitrária do valor de
referência. As escalas de medição de temperatura (Celsius, Fahrenheit) e o sistema de
coordenadas geográficas são exemplos de escalas de intervalo.
Na escala de razão, ou racional, o ponto de referência zero não é arbitrário,
corresponde à origem da escala de medida e significa a ausência do atributo, logo os
valores negativos não fazem parte desta escala. Medidas de distância, peso, área,
volume e contagem de ocorrências são exemplos da escala racional.
III. iii. c. Representação gráfica por modelos
A representação da componente gráfica no ambiente digital é feita por modelos
geométricos denominados matricial (ou raster) e vetorial. As operações executadas nos
SIG’s requerem que as camadas estejam representadas em determinado modelo. Abaixo
são descritos, sucintamente, cada um deles.
III. iii. c. 1 - Modelo Vetorial
Nesta estrutura, a localização e a feição geométrica do elemento são armazenadas e
representadas por vértices definidos por um par de coordenadas. Dependendo da sua
forma e da escala cartográfica, os elementos podem ser expressos pelas formas
geométricas (Figura 01):
 Pontos – representados por um vértice, isto é, por um par de
coordenadas, definindo a localização de objetos. Não apresentam área nem
comprimento. Exemplos: hospital representado em uma escala intermediária ou
cidade em uma escala pequena, epicentro de um terremoto.
15
 Linhas poligonais ou arcos – representados por, no mínimo, dois
vértices ligados, gerando polígonos abertos que expressam elementos que
possuem comprimento ou extensão linear. Exemplos: estradas, rios.
 Polígonos - representados por, no mínimo, três vértices conectados, e o
primeiro vértice tem coordenadas idênticas ao do último, portanto, são polígonos
fechados e definem elementos geográficos que apresentam área e perímetro.
Exemplos: limites políticos-administrativos (municípios, estados), classes de
mapas temáticos (uso e cobertura do solo, pedologia).
Figura 4. Representação geométrica dos elementos geográficos.
Fonte: ESRI (2004)
Em uma camada pode haver um ou vários elementos gráficos, depende da
conveniência para operação, visualização, praticidade ou outros fatores. Os rios de uma
bacia hidrográfica, por exemplo, formados por um conjunto de linhas poligonais, podem
estar agrupados e armazenados como um único elemento e ser uma camada, ou os rios
podem ser subdivididos e cada grupo obtido ser uma camada, essas conveniências
dependem, muitas vezes, da praticidade de operação dos elementos e do objetivo do
trabalho. Em uma camada de municípios, aqueles compostos por parte insular e
continental são representados por um conjunto de polígonos agrupados formando um
único elemento. Há casos em que o elemento é representado por um polígono e outros
contidos dentro deste, delimitando “buracos”, como, por exemplo, um corpo d’água no
interior de uma mancha de urbana (Figura 05).
16
Figura 5. Formação dos elementos geográficos.
Fonte: Estudo dirigido
As feições geométricas (ponto, linha e polígono) utilizadas para representação
dos elementos, bem como a sua estrutura de armazenamento, estabelecem as relações
espaciais entre os elementos geográficos, ou seja, relações existentes entre si e entre os
outros elementos, denominadas detopológicas (Burrough, 1998).As relações espaciais
são percebidas intuitivamente; ao analisar um mapa, por exemplo, os elementos que
fazem fronteiras com outros elementos são facilmente identificados. Entretanto, como
os sistemas computacionais não são capazes de perceber estas relações, para
processamento de análises espaciais nos SIG, há necessidade que estas sejam definidas
explicitamente nos arquivos digitais que armazenam as feições geométricas dos
elementos, ou seja, é necessário que se definam as formas e as agrupe.
A estrutura de armazenamento dos dados vetoriais pode ser:
- topológica: as relações espaciais entre os elementos geográficos (nós, arcos e
polígonos), são armazenados em tabelas; os nós são entidades unidimensionais e
representam os vértices inicial e final dos arcos, além das feições pontuais; os arcos
correspondem a entidades unidimensionais, iniciando e finalizando por um nó, podendo
representar o limite de um polígono ou uma feição linear e os polígonos, que
representam feições de área, são definidos por arcos que compõem o seu perímetro. A
topologia permite estabelecer as seguintes relações entre os elementos:
 Pertinência – os arcos definem os limites dos polígonos fechados
definindo uma área (tornam-se objetos);
17
 Conectividade – os arcos são conectados com outros a partir de nós,
permitindo a identificação de rotas e de redes, como rios e estradas;
 Contigüidade – os arcos comuns definem a adjacência entre polígonos.
Abaixo é apresentada a figura 06 com as relações entre os elementos da estrutura
de armazenamento topológica.
Figura 6. Relações entre os elementos da estrutura de armazenamento topológica.
Fonte: UNBC GIS LAB (2005)
- spaghetti: as coordenadas das feições são armazenadas linha a linha, o que estabelece
arquivos contendo uma lista de coordenadas. A simplicidade desta estrutura limita a sua
utilização em análises espaciais, já que podem gerar incongruências como as listadas na
Figura 07, que compara as duas estruturas (topológica e spaguetti).
18
Figura 7. Comparação entre a estrutura topológica e spaghetti.
Fonte: Adaptado UNBC GIS LAB (2005)
A representação das entidades pode ser feita dois modelos principais, a saber:
III. iii. c. 2. Modelo Matricial (ou raster)
No modelo matricial o terreno é representado por uma matriz M(i, j), composta
por i colunas e j linhas, que definem células, denominadas como pixels (picture cell), ao
se cruzarem (Figura 08) – forma-se uma espécie de grade sobre a imagem onde cada
cada pixel apresenta um valor que se refere ao atributo que representa tal pixel, além dos
valores que definem o número da coluna e o número da linha, correspondendo, quando
o arquivo está georreferenciado, às coordenadas x e y, respectivamente.
19
Figura 8. Modelo de representação matricial.
Fonte: Estudo dirigido
Neste tipo de representação, a superfície é concebida como contínua, onde
cada pixel representa uma área no terreno, definindo a resolução espacial – quanto
menor o pixel, maior a resolução (maior a precisão). Em dois documentos visualizados
na mesma escala, o de maior resolução espacial apresentará pixels de menor tamanho, já
que discrimina objetos de menor tamanho. Por exemplo, um arquivo com a resolução
espacial de 1 m possui maior resolução do que um de 20 m, pois o primeiro discrimina
objetos com tamanho de até 1 m, enquanto o segundo de até 20 m. As medidas de área e
distância serão mais exatas nos documentos de maior resolução, mas, por sua vez, eles
demandam mais espaço para o seu armazenamento. A seguir é apresentada a figura 06
onde se pode comparar as resoluções de 1m e de 20m.
Figura 9. Imagens IKONOS (1m) e SPOT (20 m).
Fonte: estudo dirigido
O modelo raster é adequado para armazenar e manipular imagens de
sensoriamento remoto, isto é, imagens da superfície terrestre geradas a partir da
detecção e do registro, por sensor instalado em veículo aéreo ou orbital, da radiação
eletromagnética refletida ou emitida por uma área da superfície terrestre. Os atributos
dos pixels representam um valor proporcional à energia eletromagnética refletida ou
emitida pela superfície terrestre. Para identificação e classificação dos elementos
geográficos, é necessário recorrer às técnicas de processamento digital de imagem e de
fotointerpretação para torna-la capaz de utilizar.
A seguir é apresentado um quadro onde se pode comparar os modelos matricial e
vetorial:
20
Tabela 3. Funções de acordo com o modelo de representação geométrica.
Função Representação Vetorial Representação Matricial
Relações espaciais entre objetos Relacionamentos topológicos
entre objetos disponíveis
Relacionamentos espaciais
devem ser inferidos
Ligação com banco de dados Facilita associar atributos a
elementos gráficos
Associa atributos apenas a
classes do mapa
Análise, Simulação e
Modelagem
Representação indireta de
fenômenos contínuos
Álgebra de mapas é limitada
Representa melhor fenômenos
com variação contínua no
espaço
Simulação e modelagem mais
fáceis
Algoritmos Problemas com erros geométricos Processamento mais rápido e
eficiente.
Fonte: Adaptado Câmara et al. (2005).
O modelo vetorial permite que os relacionamentos topológicos estejam disponíveis
junto com os objetos, já no modelo matricial eles devem ser inseridos no banco de
dados. Esta propriedade possibilita que os arquivos vetoriais sejam mais adequados para
execução de consultas espaciais.
A associação entre o atributo e a componente gráfica também é mais adequada ao
vetorial, já que neste modelo um elemento é identificado como único, enquanto no
raster este é definido por um conjunto de pixels que possuem um atributo comum.
Assim, operações de consultas aos atributos são mais adequadas de serem executadas
nos arquivos vetoriais.
Por outro lado, a representação da superfície por pixels permite que os fenômenos
contínuos sejam adequadamente representados no modelo matricial. No modelo
vetorial, para cada variação do fenômeno, há necessidade de criação em um novo
elemento. Por isto, que o modelo matricial é utilizado nas imagens de sensoriamento
remoto e, também, nos modelos numéricos de terreno (MNT), onde cada pixel tem um
valor que o representa.
A representação contínua da superfície facilita a realização de simulação e
modelagem, com o uso de MNT, por exemplo, é possível fazer modelagem hidrológica.
Este tipo de representação também facilita as operações algébricas entre camadas
(operações com matrizes), correspondendo a operações algébricas entre os pixels de
camadas sobrepostas corretamente, ou seja, georreferenciadas e com mesma resolução
espacial, é como se colocasse uma grade sobre a outra. Este processamento é utilizado
na elaboração de mapas de susceptibilidade (potencial/risco), onde se somam ou não os
21
valores; o valor obtido por cada pixel, após as operações algébricas, pode ser
classificado em níveis de susceptibilidade (baixo, médio, alto).
III. iii. c. 3. Erros
Um fato importante e que merece bastante atenção é a possibilidade de erros que
afetam a qualidade dos dados utilizados em georreferenciamento e podem gerar
conclusões equivocadas. Diante desta realidade serão apresentados abaixo as principais
fones de erros e a qualidade dos dados.
Os erros podem ser comuns, resultantes de variações naturais ou de medidas
originais ou de processamento.
III. iii. c. 3. a. Erros comuns:
- Idade dos dados;
- Cobertura da área de interesse;
- Escala do mapa/carta;
- Densidades de observações;
- Relevância;
- Formato;
- Acessibilidade;
- Acurácia posicional;
- Custo.
III. iii. c. 3. b. Erros Resultantes de Variações Naturais ou Medidas de Originais
 Estes erros estão relacionados com a variabilidade da informação espacial e
a correspondente acurácia com que foi adquirida;
 Normalmente é detectado quando se estiver trabalhando intimamente com
os dados;
 Podem ser de: acurácia posicional, acurácia do conteúdo, fontes de
variações nos dados.
Abaixo encontram-se alguns esclarecimentos sobre termos utilizadosanteriormente:
22
Acurácia posicional - sua importância nos dados geográficos depende
fundamentalmente do tipo de dado;
Acurácia do conteúdo - pode estar ligada aos atributos dos pontos, linhas e área
na base de dados geográfica, a qual pode ou não estar correta;
Fontes de variações nos dados - podem ocorrer nos dados geográficos devido a
vários fatores: erros resultantes de enganos na entrada de dados, erros de medida, erros
na coleta dos dados no campo, erros de laboratório e erros devido a variações espaciais
e qualidade do mapa.
Erros resultante de enganos na entrada de dados - são os mais comuns, embora
nas fontes originais estes possam estar corretos;
 Erros de medida - poucos dados podem levar a dados sem confiança, sem
exatidão ou observações tendenciosas;
 Erros na coleta dos dados no campo - um bom procedimento de coleta
dos dados no campo, com bastante atenção, e uma padronização
adequada dos mesmos ajudam a reduzir observações incorretas.
Fontes de variações nos dados:
 Erros de laboratório - esse tipo de erro está associado principalmente à
qualidade e precisão dos equipamentos usados, bem como dos
procedimentos de análise empregados;
 Erros devido a variações espaciais e qualidade do mapa - muitos mapas
temáticos, principalmente os que representam fenômenos ou feições
naturais como solo ou vegetação, não mostram fontes de variações
localizadas (específicas). Consideram as diversas categorias
homogêneas, quando na maioria das vezes isto não acontece.
III. iii. d. Tipos de dados geográficos
Os dados geográficos podem ser classificados, segundo o conjunto de técnicas e
métodos empregados em seu levantamento:
III. iii. d. 1. Plani-altimétricos
Determinam a posição do objeto em relação à localização de coordenadas (x,y),
responsável pelo termo ‘plani’ referindo-se a ‘plano’ e à altura ou altitude (z), se faz
23
alusão a altimetria. Os métodos de levantamento podem ser divididos em quatro
grupos:
 Os levantamentos topográficos são baseados na medição de
distâncias e ângulos e a aplicação de relações trigonométricas,
através de equipamentos analógicos ou por estações totais. São
utilizados em levantamentos com extensão de aproximadamente
30 km, onde a curvatura da Terra não necessita ser considerada.
 Os levantamentos geodésicos são similares aos topográficos, com
a diferença que são destinados a levantamentos de maiores
extensões, onde a curvatura da Terra precisa ser levada em conta.
A determinação da localização planimétrica dos pontos pode ser
feita por triangulação, poligonação ou trilateração e a altitude por
nivelamento geodésico.
 Os levantamentos aerofotogramétricos utilizam-se de fotografias
aéreas para determinação da posição dos objetos. Não dependem
de dados levantados pelos métodos descritos anteriormente, é
necessário ter pontos de controle com coordenadas conhecidas
para a transformação dos pontos das fotos em valores das
coordenadas;
 Os levantamentos por posicionamento por satélites fundamentam-
se na utilização de rastreadores geodésicos que recebem ondas
eletromagnéticas emitidas de posições conhecidas, permitindo a
determinação da posição do objeto na superfície terrestre. São
exemplos deste levantamento aqueles realizados com o auxílio de
sistema de posicionamento por satélites artificiais, como o GPS e
o GLONASS.
III. iii. d. 2. Ambientais
Coletam dados qualitativos ou quantitativos de fenômenos, bem como a sua
expressão espacial, a partir de uma variedade de métodos que podem ser agrupados
em dois grupos:
 Nos levantamentos contínuos, os dados de interesse são obtidos
de forma contínua no terreno, em geral remotamente, isto é, sem
24
contato direto com objeto, como é o caso do sensoriamento
remoto, e fornecem a expressão espacial e a categoria do atributo.
Devido à possibilidade de coleta temporal contínua, é possível
fazer o monitoramento espacial do fenômeno estudado. Exemplo:
Mapa de Uso e Cobertura do Solo.
 Os levantamentos pontuais têm como base a coleta dos dados em
campo a partir de uma rede de pontos de amostragem que visam
medir a magnitude do fenômeno estudado. As estações de coleta
de dados como as estações hidrometeorológicas podem são
exemplos, porém a possibilidade de que as informações sejam
enviadas por telemetria reduz a quantidade de visitas a
campo. Nestes levantamentos, podem ser obtidas séries
temporais contínuas gerando uma série histórica de dados e,
assim, permitindo a análise do comportamento do fenômeno
estudado. Os levantamentos remotos propiciam a coleta de dados
de áreas extensas e de difícil acesso viabilizando o estudo,
enquanto que os de campo podem fornecer mais detalhamento.
III. iii. d. 3. Cadastrais
Referem-se ao número de ocorrências (contagem) e seus atributos. Estes
levantamentos podem ser feitos por amostragem, nos quais parte representativa da
população é levada em conta, ou por censo, onde todo universo da população é
levantado. Os métodos de levantamento podem ser por observação ou por
entrevistas. Os levantamentos cadastrais, como o fundiário e o imobiliário, são
exemplos dos métodos de observação. As pesquisas domiciliares demográficas e
sócio-econômicas são exemplos dos métodos baseados em entrevistas, onde os
atributos são obtidos através da aplicação de questionários.
III. iii. e. Representação espacial dos dados geográficos
Os dados geográficos podem ser representados espacialmente por:
25
III. iii. e. 1. Modelo Numérico de Terreno (MNT) ou Modelo Digital de Terreno
(MDT)
Representa a distribuição espacial da magnitude (grandeza) de determinado
fenômeno, através de uma representação matemática computacional (Felgueiras,
2005). A magnitude é expressa por valores numéricos obtidos no levantamento
ambiental pontual, levantamento cadastral e levantamento plani-altimétrico. A
primeira etapa para a geração de MNT corresponde à aquisição de amostras,
representadas por curvas de isovalores (isolinhas) ou pontos tridimensionais,
compostos pelas coordenadas (x,y) e pelo valor da magnitude (z), altimetria (Figura
10). A seguir, procede-se à modelagem propriamente dita, que tem como resultado a
geração de uma grade retangular ou triangular (Figura 11). A primeira corresponde
a uma matriz (raster) com espaçamento fixo, onde cada ponto da grade apresenta
um valor estimado a partir da interpolação das amostras. Os MNT podem ser
aplicados para representar espacialmente a magnitude de qualquer tipo de
fenômeno, como hidrometeorológico, geofísico, geoquímico e altimetria; este
último recebe uma denominação específica: Modelo Digital de Elevação (MDE).
Com base nesses modelos é possível:
 Calcular volume e área;
 Traçar perfil e secção transversal;
 Gerar isolinhas e mapas de declividade, orientação de vertentes, sombreamento e
visibilidade;
 Visualizar em perspectiva tridimensional.
Tais modelos são muito utilizados em situações de cálculos de aterramento,
retirada ou deposição de terras, por exemplo.
Figura 10. Isolinhas e pontos de amostragem.
Fonte: Estudo dirigido
26
III. iii. e. 2. Mapa Temático Ambiental
Representa dados qualitativos (que possuem um tema que os
representam), gerados nos levantamentos ambientais contínuos. Os mapas
temáticos podem ser representados tanto por arquivos matriciais (os atributos
dos pixels correspondem a um código que está associado a uma classe de tema)
quanto vetoriais, onde elemento geográfico representa a ocorrência espacial da
classe do tema em estudo. Como exemplo, têm-se os mapas geológicos,
pedológicos, de uso e cobertura do solo.
III. iii. e. 3. Mapa Temático Cadastral
Representa dados quantitativos ou qualitativos, gerados por
levantamentos cadastrais, que formam um banco de dados alfanuméricos
associados a uma unidade territorial pré-definida, como município, bairro, setor
censitário etc, diferentemente dos ambientais onde a ocorrência espacial do
atributo não é pré-definida.
A estrutura vetorial é o formato mais apropriado pararepresentação. Os
atributos são expressos espacialmente de acordo com simbologia definida a
partir de intervalos de classes. São exemplos destes mapas: demográficos, sócio-
econômicos, cadastro de imóveis etc. A Figura 11 apresenta dados cadastrais
representados por um mapa temático, onde o atributo população está associado
aos municípios, e por um MNT.
Enquanto num mapa temático os atributos são delimitados aos limites
político-administrativo, no MNT a sua representação não obedece a estes
limites, já que a sua representação gráfica é fruto da interpolação da população
associada ao centróide, ou seja, centro geométrico dos polígonos (municípios).
27
Figura 11. Dados demográficos representados como Mapa Temático Cadastral e Modelo
Numérico.
Fonte: Estudo dirigido
III. iii. e. 4. Redes
São capazes de armazenar elementos geográficos em modelo vetorial
com topologia de rede (arco-nó). A ligação com o banco de dados é
fundamental, já que as principais operações requeridas por esta categoria de
dados consistem na consulta ao banco de dados e na definição de melhor
caminho.
Este tipo de representação é muito bem aceito para manipulação de
informações relacionadas a serviços de utilidade pública, como água, energia e
telefone, redes de drenagem e vias de transporte. Numa rede elétrica, por
exemplo, as linhas de transmissão são representadas como arcos, enquanto os
demais componentes (postes, transformadores, subestações, linhas de
transmissão) representados como nós (Figura 12).
28
Figura 12. Representação por rede.
Fonte: Estudo dirigido
III. iii. f. Modelagem de dados em SIG
Ao se adotar o SIG como a ferramenta de tratamento e análise de dados em um
projeto, o primeiro passo é gerar um modelo de análise que represente o objeto de
estudo de forma conveniente e que seja baseado no objetivo do projeto.
Este modelo deve conter os seguintes componentes:
 Base de dados – deve ser definida a base de dados necessária para alcançar o
objetivo proposto, a componente gráfica quanto e os atributos. Nesta etapa,
também devem ser identificadas: as propriedades cartográficas dos dados
(escala, projeção, datum), o modelo geométrico de representação (vetor ou
raster), a unidade territorial de integração dos dados (ou análise de dados), as
fontes disponíveis de dados e os métodos de coleta, possíveis erros.
 Processamento – as operações de tratamento e de análise da base de dados no
SIG devem ser especificadas. O tratamento dos dados destina-se à montagem e à
preparação da base de dados (a fim de se atingir o objetivo proposto),
consistindo em operações como: digitalização, adequação da base de dados às
propriedades cartográficas, construção das tabelas de atributos e especificação
dos geocódigos, organização de dados para a montagem da base de dados e
possibilitar as operações de análise que se destinam a atingir o objetivo do
projeto propriamente dito.
 Resultados – durante o processamento dos dados, serão gerados resultados
intermediários e, sobre estes, serão executadas novas operações até atingir o
resultado final. Tanto os produtos intermediários e o final devem ser definidos
29
no modelo de análise. Tais resultados devem ser apreciados para que se avalie
sua coerência ou necessidade de reavaliação dos procedimentos desenvolvidos.
III. iii. g. Operações de análise de dados de um SIG
A quantidade de operações que um SIG pode executar é grande, podendo ser
classificadas em três grupos. Há o grupo relacionado à produção cartográfica, onde
esão inseridas operações como: representação gráfica dos elementos geográficos (cor,
espessura e tipo de linha, símbolos), inserção de elementos de um mapa (legenda,
orientação, escala, título, toponímia). há também o grupo das operações relacionadas ao
gerenciamento de banco de dados geográficos, onde está inserida a operação de
consulta. Já a análise espacial dos dados gera novas informações a partir da base de
dados existente. Serão apresentadas as operações de consulta e análise espacial de dados
aplicadas a uma base de dados de modelo vetorial.
A associação entre a camada e uma tabela de atributos é feita a partir de um
campo comum entre estas, o que possibilita que os resultados das consultas aos
atributos seja conjuntamente selecionada a componente gráfica vinculada aos registros
selecionados da tabela.
Duas camadas podem ser diretamente vinculadas, a partir da associação entre
elementos geográficos de uma aos de outra camada, tendo como base a localização
destes elementos. Quando o vínculo espacial é estabelecido entre duas camadas do tipo
ponto ou do tipo linha, o critério para a associação é a distância entre os elementos de
cada camada. Caso uma delas seja do tipo polígono, o conteúdo ou a interseção entre os
elementos geográficos é analisada. No vínculo espacial estabelecido pela distância, pode
haver a opção de que seja calculada a distância entre os dois elementos como um
atributo a ser acrescentado à tabela. Esta operação é apropriada para calcular a menor
distância entre dois elementos pertencentes a duas camadas distintas, por exemplo.
III. iii. h. Classificação dos atributos
A classificação de atributos destina-se ao estabelecimento de uma representação
gráfica comum (cor, tipo e tamanho) dos elementos geográficos a partir da
diferenciação dos atributos, ou seja, os atributos pertencentes a uma mesma classe são
representados graficamente de modo idêntico. O número de classes, o tipo de
30
classificador e a representação gráfica dos elementos são definidos pelo usuário. Os
mais comumente utilizados são:
III. iii. h. 1. Quantil
Cada classe deve possuir o mesmo número de elementos. A partir da definição
do número de classes, os intervalos são estipulados definindo o número de elementos de
cada uma delas, obtido através da divisão entre o número total de elementos e número
de classes e, posteriormente, ordenando os elementos pelo atributo a ser classificado.
III. iii. h. 2. Intervalo igual
As classes devem possuir o mesmo intervalo, calculado pela subtração entre o
valor máximo e valor mínimo do atributo que será classificado e, posteriormente,
dividido este valor pelo número de classes.
III. iii. h. 3. Desvio padrão
As classes são determinadas com base na soma e na subtração do desvio padrão
da média do atributo a ser classificado, gerando, assim, respectivamente, as classes
acima da média e as classes abaixo da média.
III. iii. h. 4. Quebras Naturais
Classes são estabelecidas a partir das quebras identificadas pelo ordenamento
dos atributos, resultando em classes com valores próximos enquanto as diferenças entre
as classes são maximizadas. Geralmente é utilizado o algoritmo denominado de
otimização de Jenks para classificar os atributos. Este algoritmo agrupa os atributos
baseado na menor erro possível, definido pela soma absoluta dos desvios da classe
mediana ou, alternativamente, a soma quadrada dos desvios da classe média (ESRI,
2004).
III. iii. h. 5. Valor Único
31
Utilizado para medidas temáticas (dados qualitativos). Os atributos com mesmo
valor são inseridos na mesma classe.
De acordo com a distribuição dos dados, um determinado tipo de classificador é
mais adequado. Tal utilização depende da finalidade do trabalho. No caso de dados
com intervalo de valores fixo, como, por exemplo, porcentagens e temperaturas, o
classificador intervalos iguais pode ser uma boa opção. Para dados com distribuição
heterogênea (não-linear), os classificadores por quebras naturais e desvio-padrão são as
melhores opções. No caso deste tipo de distribuição, a classificação feita pelos
classificadores - quantil e intervalos iguais - pode resultar em interpretações incorretas,
já que estes podem agrupar em uma mesma classe elementos com valores muito
diferentes e separar elementos com valores próximos.
III. iii. i. Cálculo de Medidas Lineares e de Área
Uma das operações básicas de um SIG é o cálculo de medidas lineares e de área,
desde que a base de dadosesteja em uma estrutura topológica e
corretamente georreferenciada, caso contrário poderá levar a erros grosseiros. Podem
ser calculados: a distância entre elementos geográficos, a extensão de feições lineares, a
área e o perímetro de feições poligonais. Com base nestas medidas, outros cálculos
podem ser feitos, como densidade por área, indicadores de fragmentação e da geometria
de bacias hidrográficas, enfim, podem ser utilizados como cálculos intermediários (ou
auxiliares) a fim de se chegar ao objetivo proposto.
III. iii. j. Cruzamento de camadas
Uma das funções mais relevantes e usadas em um SIG é o cruzamento de
camadas, gerando um novo plano com as feições gráficas originadas do cruzamento das
camadas envolvidas e com os atributos de um ou de todos os planos cruzados. Os
cruzamentos podem ser dos seguintes tipos:
III. iii. j. 1. Corte
32
A partir do cruzamento de duas camadas, é gerado um novo plano contendo os
atributos e as feições da primeira (plano de entrada) com apenas a área de abrangência
da segunda (plano de corte).
III. iii. j. 2. Intersecção
A partir do cruzamento de duas ou mais camadas, é gerado um novo plano
podendo conter os atributos das camadas envolvidas e a área abrangência
correspondendo à interseção das camadas cruzadas.
III. iii. j. 3. União
A partir do cruzamento de duas ou mais camadas, é gerado um novo plano
podendo conter os atributos das camadas envolvidas e a área abrangência
correspondendo à união das camadas cruzadas.
III. iii. l. Geração de áreas de proximidade
Esta função gera polígonos – buffer – no entorno de elementos a partir de uma
distância definida pelo usuário ou de um atributo de distância vinculado aos elementos,
é como se, ao delimitar um rio, estabelece que em seu entorno fosse demarcada uma
distância de 50 metros, esse método seria interessante para fazer. No caso de definir
uma distância, serão criados um ou mais polígonos com a distância igual em torno dos
elementos (ponto ou linha) ou do seu perímetro (polígono). Na outra forma, o atributo
vinculado aos elementos estabelece a distância para geração dos polígonos, neste caso
o buffer a ser construído no entorno de cada elemento variará segundo este valor (Figura
13).
33
Figura 13. Opções na construção de buffers
Fonte: Estudo Dirigido
III. iii. m. Agregação espacial por atributos
Esta função tem a capacidade de gerar uma nova camada a partir da agregação
espacial de elementos com base em um atributo a eles vinculado. Dessa forma, a partir
de uma camada com elementos de certo nível de agregação espacial, uma nova camada
pode ser gerada com elementos de diferente agregação espacial, por exemplo, setores
censitários podem ser agregados em bacias hidrográficas.
Ainda, os atributos podem ser tratados, isto é, uma nova tabela pode ser
construída a partir da agregação de registros com base em um atributo. A agregação dos
registros pode se dar a partir de medidas estatísticas (média, moda, variância, desvio-
padrão, soma).
III. iv. Irrigação
A história da irrigação se confunde com a do desenvolvimento e prosperidade
das civilizações. Essa técnica de produção de alimentos já era utilizada a mais de 4.000
anos e hoje, aproximadamente 17% da agricultura praticada no globo é irrigada, no
entanto, essa pequena parcela contribui com 40% do total produzido.
As civilizações mais poderosas surgiram ao longo dos rios, desenvolvendo sua
agricultura nos vales destes e utilizando-os para navegação e expansão de fronteiras, era
de onde se obtinham alimentos. O Egito, por exemplo, ergueu-se às margens do Rio
Nilo, cujas cheias ocorriam devido às precipitações de húmus muito fértil e, quando as
águas baixavam, ali cultivava-se principalmente o trigo. Se as cheias eram muito altas,
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ocorriam inundações, se muito baixas, viam-se secas e consequentemente menos terra
fértil nestes anos o que provocava escassez de alimento. No ano de 4000 aC foram
construídos reservatórios para armazenar água nos períodos de cheia, propiciando
utilizá-la quando e como fosse mais apropriado – tem início a irrigação no planeta.
Nesta época a irrigação teve início também na região da Mezopotamia (atual Turquia e
Irã) com utilização de água dos rios Tigre e Eufrates. No ano de 2000 aC o rei
Hammurabi da Babilônia desenvolveu a irrigação em grande escala com a construção de
uma rede de canais de irrigação construídos por prisioneiros, cuja área era superior a
2.600.000ha e eram também usados para navegação. Acredita-se que os famosos jardins
da Babilônia foram os primeiros do mundo a serem irrigados por aspersão.
As principais cidades da Índia, Mohenjodaro e Harapa foram construídas no vale
do rio Indus e a civilização se desenvolveu graças à agricultura ali praticada,
especialmente o arroz. Esse país contribuiu muito em estudos de hidráulica de canais e
sistemas de irrigação devido à sua experiência.
Na China a irrigação vem se desenvolvendo desde 3000 aC no cultivo de arroz.
Estima-se que que no ano 1000 aC iniciou a agricultura irrigada na América
(Fukuda, 1981) e prosperou por mais de 2000 anos.
A partir de 300 aC o sistema de irrigação foi intensamente expandido em
Menphis (sul do Cairo) pelo rei Menes.
A irrigação é uma prática agrícola que visa principalmente atender as
necessidades hídricas das culturas em momento adequado, proporcionando a maior
produtividade possível. Há situações onde a irrigação é total, isto é, para que a cultura se
desenvolva depende, exclusivamente, da atividade de irrigar, são locais onde a falta de
água é constante ou insuficiente sempre; por outro lado, existem locais onde a irrigação
é apenas suplementar, pois a precipitação não ocorre no momento em que a cultura
necessita ou não é suficiente para seu ideal desenvolvimento.
A água é um fator limitante para o desenvolvimento agrícola, sendo que sua falta
ou excesso afetam fundamentalmente o desenvolvimento, a sanidade e a produção das
culturas. Conforme relatado por Caruso (1998) a água doce própria para consumo
humano e produção de alimentos não passa de 1% do total de água líquida encontrada
no globo terrestre (97% é água salgada e 2% gelo). Atualmente a atividade agrícola
utiliza mais de 70% do volume de água doce consumida no mundo, dessa forma,
observa-se a grande necessidade do uso racional da água para produção de alimentos
diante de uma população mundial crescente.
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No Brasil, na maioria dos estados há uma época do ano seca e outra úmida,
porém, como se observa existem variações e modificações inesperadas, como, por
exemplo no ano de 2009 quando choveu muito mais que o considerado normal para a
época no estado de São Paulo, comprometendo, inclusive, lavouras de cereais de
inverno, as quais não suportam muita umidade. Diante disso o ideal é fazer uma análise
hidrológica com série histórica dos períodos de chuvas na região, para tomar alguma
decisão quanto a irrigação no local.
O que vale ser mencionado é que não basta uma razoável distribuição de chuvas
numa região em determinado período se ocorrerem perdas ou o solo não adquirir
umidade suficiente para que a semente germine e a planta desenvolva bem. As perdas
podem acontecer devido à evaporação da água antes que esta atinja o solo, pela
evaporação da água interceptada pela planta ou da água que caiu no solo ou ainda pela
transpiração das plantas; ao conjunto: evaporação somado à transpiração se dá o nome
de evapotranspiração. Outras perdas podem ocorrer também pelo escoamento
superficial ou por percolação profunda ou, em menor escala, por perdas laterais.
III. iv. a. Irrigação no Brasil
Não há registro de irrigação no Brasil pelos índios. O primeiro projeto de
irrigação neste país data de 1881 no Rio Grande do Sul para o cultivo de arroz, com a
construção do reservatório Cadro e, em Cachoeira do Sul teve início em 1912.
A irrigação no Brasil começou a ter expressão em 1950 com uma área de
64.000ha e evolui constantemente sendo que o Rio Grande do Sul é o se destaca.
Em termosgovernamentais, o primeiro programa de irrigação no Brasil foi em
1909 com a criação do Ministério da Viação e Obras Públicas e deu origem ao DNOCS
– Departamento Nacional de Obras Contra as Secas com a construção de açudes,
abertura de canais de irrigação, perfuração de poços e outros. O Ministério da Irrigação,
que criava projetos governamentais, teve início em 1987, alguns destes são citados a
seguir:
- PPI: programa Plurianual de Irrigação, em 1969;
- PIN: Programa de Integração Nacional, em 1970;
- PROVARZEA: Programa Nacional para Aproveitamento Racional de Várzeas
Irrigáveis. Final da década de 80 e início de 90. O objetivo inicial era incorporar áreas
de várzea ao sistema produtivo através de drenagem com cultivo de soja e milho;
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- PROFIR: Programa de Financiamento de Equipamentos de Irrigação. Fim da
década de 80 e início de 90. Projeto específico de irrigação;
- PRONI: Programa Nacional de Irrigação, em 1986. Aplicado em terras altas
para compra de equipamentos;
- PROINE: Programa de Irrigação do Nordeste, em 1986. Basicamente, irrigação
por aspersão e gotejamento. Programa do governo em parceria com a iniciativa privada
em que o governo fica responsável pela transmissão e distribuição de energia elétrica e
macro drenagem (Christofidis, 1999);
- FRUTICULTURA IRRIGADA: programa caracterizado por irrigação em
pequenas áreas nas regiões sudeste e nordeste;
A partir de 1995 foi criada a política Nacional de Irrigação e Drenagem, que foi
denominada de Projeto Novo Modelo de Irrigação.
III. iv. b. Métodos de Irrigação
A irrigação pode ser realizada por diferentes métodos: aspersão, localizada,
superfícial e subterrânea. Com relação à escolha do método de irrigação, não existe um
melhor que o outro, e sim o que mais se adapta a cada situação em particular. Existem
vantagens e limitações no emprego de cada um deles.
Para escolha do método adequado de irrigação, alguns aspectos devem ser
considerados, como a disponibilidade e qualidade da água, energia e mão-de-obra
despendida, a topografia e o tipo de solo, o custo de implantação, o clima e a cultura.
Até o inicio dos anos 80, no Brasil irrigava-se aproximadamente 1 milhão de
hectares, sendo o método superficial por inundação o que ocupava a maior parte dessas
áreas. A partir daí, com o incentivo do Programa Nacional de Irrigação (PRONI), houve
um grande impulso na irrigação pressurizada, alcançando no ano agrícola 86/87 uma
área irrigada de 2,3 milhões de hectares. Tomando esse ano agrícola como referência, a
área irrigada correspondia a somente 4% do total cultivado, porém, com alta
produtividade, representando 16% de todo alimento produzido, de alto valor comercial,
gerando renda de 25% do total. Atualmente, a área irrigada situa-se em torno de 2,7 a 3
milhões de ha, correspondendo a 4,9 a 5% da área cultivada, e responsável pela
produção de 18 a 20% da produção.
Atualmente há regiões que estão se destacando pela implantação de sistemas
pressurizados visando alta produtividade em suas lavouras, porém, os produtores se
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deparam com a regularização na captação de água que, tem exigido outorga para a
utilização da água para tal finalidade.
III. iv. b. Superficiais
Também são chamados de métodos de gravidade, uma vez que a água é
aplicada diretamente sobre a superfície do solo e conduzida, gravitacionalmente, da
cota maior para a menor do terreno.
O sistema de irrigação por superfície é formado por: fonte de suprimento
d´água; canais adutor, principais e secundários; tomadas d´água; estruturas medidoras
de vazão e unidades de irrigação.
Neste sistema de irrigação, é fundamental grande disponibilidade de água,
terreno plano e solos com baixa capacidade de infiltração, que é um parâmetro desejável
para a utilização deste método (para que a cultura utilize), caso contrário ter-se-á uma
grande rede de sulcos curtos, que dificultam ou até inviabilizam o manejo e a operação
de tal sistema, além de reduzir drasticamente a eficiência de aplicação de água. No
Estado de São Paulo é pouco usado devido às características dos solos, o que propiciaria
sulcos de comprimento reduzido e dificultariam sua operacionalização.
A irrigação por superfície é de baixo custo inicial, de fácil operação após a
implantação, não é afetado pelo vento, com baixo consumo de energia (gravidade), não
interferindo no controle fitossanitário.
A uniformidade de aplicação do sistema é baixa, quando comparada com os
métodos de irrigação pressurizados; a demanda de água é alta quanto a topografia do
terreno; não se adapta bem a solos permeáveis e algumas vezes necessita de
sistematização da área (o que pode encarecer um pouco a implantação) e controle das
perdas por percolação profunda.
Os tipos de irrigação por superfície são:
III. iv. c. Sulcos
A distribuição da água é feita por meio de pequenos canais ou sulcos
paralelos às fileiras das plantas para que estas utilizem-na. A água é derivada no
início do sulco, por gravidade, a partir do canal principal ou secundário através de
sifões ou tubos, estes canais podem ser revestidos ou não. Conforme a água vai
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avançando pelo sulco, vai infiltrando-se e sendo disponibilizada à cultura.
A vazão no início do sulco é maior que a vazão no final do sulco, assim a
vazão derivada deve ser tal que não exceda a vazão máxima e cause erosão, mas
atinja as plantas no final do sulco. Este método é indicado para culturas em
linha (milho, soja, feijão, árvores frutíferas). A irrigação por sulcos molha de 30
a 80 % da superfície do solo, diminuindo assim as perdas por evaporação, além de
possibilitar a colheita logo após as irrigações (Salassier, 1989).
Não é recomendada para solos com taxa de infiltração básica superior a
25 mm/h, pois ocorreriam perdas de água por percolação, por outro lado, em solos
com taxa de infiltração muito baixa são comuns perdas por escoamento superficial.
As vazões no sulco variam entre 0,2 e 2,0 l/s. A declividade do terreno no sentido
do sulco deve ser menor do que 2%. O comprimento dos sulcos varia em média entre
50 e 300 metros, podendo atingir 800 m, sendo que solos mais argilosos, com menor
taxa de infiltração, podem ser mais compridos. Para solos arenosos, com altas
taxas de infiltração, recomenda-se sulcos curtos a fim de se reduzir a perda de
água por percolação.
A irrigação por sulcos admite as seguintes variações:
III. iv. c. 1. Sulcos retos
É o tipo mais comum. Declividades dos sulcos variam de 0 a 1% (Salassier,
1989).
III. iv. c. 2. Sulcos em contorno
Construídos com declividades até 2% na direção das curvas de nível,
perpendicular ao terreno. Indicados para terrenos com declividade mais elevada
(até 8%), o que pode causar transbordamento com a água da chuva, e levar à erosão.
A saída é construí-los com uma seção transversal maior que os sulcos retos. Mas
este aumento de seção dificulta a passagem das máquinas agrícolas. Não são
indicados para regiões de chuvas intensas.
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III. iv. c. 3. Sulcos corrugados
Sulcos muito pequenos construídos na direção da maior declividade do terreno
a fim de direcionar o fluxo d´água sobre a superfície do solo. Podem ser feitos
em terrenos uniformes com declividades até 15% (Salassier, 1989). São indicadas
para culturas com alta densidade de plantio, como a pastagem, alfafa e forrageiras.
III. iv. d. Inundação
A água é aplicada em faixas de terrenos delimitadas por taipas (diques, que
impossibilitam a passagem de máquinas agrícolas). O contorno dos tabuleiros deve ter
declividade zero, realmente torna a área inundada. Pode ser necessário fazer a
sistematização do terreno, podendo encarecer a implantação. Alaga-se o terreno de
maneira uniforme permanecendo a água tempo suficiente para infiltrar até a
profundidade explorada