Artigos cientificos e sugestões de temas para TCC - ENGENHARIA CIVIL

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MAPEAMENTO GEOAMBIENTAL EM BASE DE DADOS GEORREFERENCIADOS
COMO SUPORTE DE ANÁLISE DE RISCOS E AVALIAÇÃO AMBIENTAL
REGIONAIS
N. C. Diniz
Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo S.A.- IPT - Digeo/Agama
J. P. Cintra
Universidade de São Paulo - Escola Politécnica (EPUSP) - Dep. de Engenharia de Transportes
M. C. J. de Almeida
Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo S.A.- IPT - Digeo/Agama
E. R. Salles
Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo S.A.- IPT - Digeo/Agama
M. O. Costa
Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo S.A.- IPT - Digeo/Agama
RESUMO: Para subsidiar o estudo de problemas do meio físico, especificamente, análises de risco
e avaliações ambientais é fundamental o estabelecimento de uma modelagem da realidade
geológico-geotécnica que se pretende representar. Neste sentido os estudos ambientais servem-se
da cartografia geotécnica, para representar esta síntese do meio físico.
No presente trabalho são apresentadas diretrizes para a automação da elaboração desta ferramenta,
na intenção de se obter produtos com qualidade e que sirvam a múltiplos propósitos. Como produto
desta automação desenvolveu-se a Base de Dados Geoambientais do Estado de São Paulo em SIG,
parcialmente apresentada em outros trabalhos.
Este sistema foi concebido a partir da discretização dos temas da Carta Geotécnica do Estado de
São Paulo digital para fornecer suporte a diversos projetos desenvolvidos no Instituto de Pesquisas
Tecnológicas do Estado de São Paulo - IPT, construídos com materiais e infra-estrutura do
Instituto, em parte subsidiados por recursos da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São
Paulo - FAPESP.
1. INTRODUÇÃO
Este trabalho apresenta resultados
alcançados em pesquisa desenvolvida na tese
de doutoramento, defendida na Escola
Politécnica da Universidade de São Paulo, e
aplicada em projetos do Instituto de Pesquisas
Tecnológicas do Estado de São Paulo. Este
desenvolvimento procurou mostrar diretrizes
para elaboração bases de dados geoambientais
baseada em cartografia geotécnica. Como
produto desta automação desenvolveu-se a
Base de Dados Geoambientais do Estado de
São Paulo em SIG, parcialmente apresentada
em outros trabalhos (DINIZ & CINTRA, 1997;
DINIZ et al., 1997; SALLES et al., 1998;
DINIZ, 1998).
A metodologia de cartografia geotécnica
desenvolvida no Instituto de Pesquisas
Tecnológicas – IPT consiste no fundamento da
modelagem de mapeamentos geoambientais
baseados em cartografia geotécnica proposta
do presente trabalho.
A cartografia geotécnica pode ser
considerada genericamente como a técnica de
integração, síntese e representação de
informações temáticas da área de geologia de
engenharia voltada para o planejamento e
gestão ambiental urbana e territorial (DINIZ,
1998). Permite a formulação de modelos de
previsibilidade do comportamento dos terrenos
e o estudo de soluções para problemas
decorrentes da intervenção antrópica sobre o
meio físico.
Esta metodologia foi utilizada, no período
da pesquisa da tese, para a elaboração da Carta
Geotécnica do Estado de São Paulo, escala
1:500.000 (IPT, 1994), e subsidiou também a
parte prática desta tese, que consistiu numa
versão automatizada, discretizada por temas de
50
processos do meio físico e geocodificada com
legenda dessa carta, passando a constituir uma
Base de Dados Geoambientais.
Para subsidiar o estudo de problemas do
meio físico é fundamental o estabelecimento
de uma modelagem da realidade geológico-
geotécnica que se pretende representar. Neste
sentido os estudos ambientais servem-se da
cartografia geotécnica.
O processo de automação - a passagem das
informações cartográficas do meio analógico
para o digital -, considera aspectos
metodológicos da cartografia geotécnica
tradicional, e pode visar tanto a cartografia
digital, quanto considerar uma possível
aplicação em Sistemas de Informações
Geográficas.
Um pressuposto do trabalho foi a realização
de coleta, modelagem e processamento de
dados voltados para a geração de produtos
multifinalitários. Especificamente foram
considerados mapas em papel e digitais com
planos de informação definidos segundo
critérios específicos da área e foi criado um
banco de dados alfa-numérico para aplicações
em cartografia, SIG, multimídia e home page
na Internet.
Essa metodologia foi proposta e
implementada, fornecendo resultados
satisfatórios, que podem ser comprovados
através do conjunto de cartas e dos bancos de
dados associados da Base de Dados
Geoambientais do Estado de São Paulo.
2. OBJETIVOS
Os objetivos deste desenvolvimento foram
os seguintes:
1) Apresentar a cartografia geotécnica como
ferramenta para o estudo de processos do meio
físico e modelagem de bases de dados
geoambientais. Os processos considerados
foram: escorregamentos, erosão, assoreamento,
inundações, afundamentos cársticos, colapsos,
recalques e expansão de solos;
2) Apresentar diretrizes para o
desenvolvimento de bases de dados
geoambientais em SIG, visando aplicações,
como: avaliação ambiental e análise de riscos
geológico-geotécnicos;
3) Propor uma modelagem de base de
dados geoambientais utilizando como estrutura
suporte a automação da cartografia geotécnica
visando sua aplicação em inventário
cartográfico, SIG, multimídia e home page;
utilizando, para isso, critérios de avaliação
geológico-geotécnicas necessários para estudos
do meio físico, identificando os condicionantes
geológico-geotécnicos relevantes, em cada
processo, inclusive como forma de
especificação de dados a serem levantados para
integrar um sistema de banco de dados
associado à base cartográfica geoambiental.
4) Elaborar a Base de Dados Geoambientais
do Estado de São Paulo, através das etapas de
modelagem lógica, modelagem física,
planejamento cartográfico, digitalização
georreferenciada, geocodificação e a
discretização da Carta Geotécnica do Estado de
São Paulo em layers, constituindo uma base
espacial digital, com legenda e metodologia
próprias para escalas 1:250.000 e 1:1.000.000.
E mediante uma generalização cartográfica
poder também produzir uma representação
final nas escalas 1:500.000, 1:1.000.000 e
1:2.000.000. E ainda, a elaboração de bancos
de dados alfa-numérico e de imagens.
3. CARTOGRAFIA GEOTÉCNICA NO
IPT
3.1 Fundamentos
A Cartografia geotécnica como vem sendo
desenvolvida no IPT considera principalmente
o contexto do processo de urbanização. Esta
abordagem considera as modificações impostas
pelo uso e ocupação do solo sobre os terrenos
naturais. Neste sentido, para a previsibilidade
do comportamento dos terrenos, é importante a
consideração não somente dos aspectos
descritivos de sua natureza, como as formas de
relevo e as características de solo e rocha, as
principalmente seu desempenho frente às
intervenções antrópicas.
Em NAKAZAWA et al.(1991 apud DINIZ,
1998) é apresentada a metodologia utilizada
nas cartas geotécnicas elaboradas pelo IPT,
que considera a aplicação como um
pressuposto ou fator determinante da
compartimentação do meio físico, ou seja leva
51
em conta os problemas decorrentes do uso e da
ocupação.
O mapeamento geotécnico tem subsidiado
como produto final e como metodologia a
elaboração de estudos na área de meio-
ambiente nos relatórios de avaliação ambiental
(EIA's, RIMA's, PRAD's), de onde pode-se
citar os trabalhos de SILVA & FORNASARI
(1988 apud DINIZ, 1998) e BITAR
(coord.,1995, apud DINIZ, 1998).
A variada natureza dos terrenos é
determinada pela composição de fatores
envolvidos nos processos da dinâmica
superficial e subsuperficial. A atuação de
forças da gravidade e de agentes como a água,
modificam a paisagem que está em constante
transformação. A ação do homem acelera e
intensifica estes processos.
Portanto, a consideração exclusiva de
condicionantes naturais não permitirá
encontrar respostas efetivasnem uma
previsibilidade quanto ao comportamento dos
terrenos.
Uma carta geotécnica que considere, além
disso, o desempenho dos terrenos em função
dos processos deflagrados pela intervenção
humana, possui melhores condições de atender
a solução dos problemas ambientais, sejam
urbanos ou regionais.
Considerando que uma carta geotécnica não
pode nem deve substituir as investigações
geológico-geotécnicas que se façam
necessárias para a implantação de obras civis
como edificações, barragens, aterros sanitários,
obras de contenção de taludes, etc., a
compartimentação baseada na simples
descrição de atributos ficará aquém das
necessidades impostas pelos problemas
ambientais.
As características do meio físico
(solo/rocha/relevo), interagindo com o tipo e
forma da ocupação, determinam
comportamentos e desempenhos diferenciados
(PRANDINI et al., 1992, apud DINIZ et al.,
1993). Geralmente o padrão de ocupação
urbana inicia-se pelos terrenos mais favoráveis,
em termos de configuração de relevo,
características dos solos para fundações e
drenabilidade, ficando inicialmente
desocupadas as áreas de várzeas de rios e os
morros de encostas íngremes, em terrenos mais
acidentados. Estes vazios urbanos serão
posteriormente ocupados por população de
baixa renda deixando explícita a contradição
de que os terrenos que seriam melhor
destinados a preservação ou que seriam
ocupados sob a exigência de soluções
tecnológicas mais complexas e onerosas, ficam
destinados a quem não dispõe de recursos
técnicos ou financeiros para melhor ocupá-los.
Esta contradição originou outra ainda pior,
com a conseqüente criação ou ocupação de
áreas de risco a inundações e escorregamentos
induzidos, combinada com grandes
concentrações de população vivendo sob
condições de higiene e saneamento básico
extremamente precárias.
A cartografia geotécnica ou a geoambiental
para o planejamento urbano e a gestão
ambiental que desconsidere estes fatores estará
longe de indicar soluções compatíveis com a
realidade, poi não levará em conta os
principais problemas que se apresentam.
As práticas de urbanização, generalizadas nas
áreas de expansão, caracterizam-se por intensa
modificação da topografia (PRANDINI et al.,
1992, apud DINIZ et al. 1993), visando
conformar os terrenos à concepção do projeto
ou, como é também freqüente em relevos mais
brandos, em operações de limpeza e
regularização da superfície dos terrenos, que
resultam em extensas exposições de materiais
de sub-superficiais.
E, por falta de maior planejamento e
soluções definitivas, assiste-se à repetida
destruição da infra-estrutura porventura refeita
(pavimentação, drenagem, etc.) e a degradação
dos próprios recursos hídricos, obrigando os
moradores a conviver com o desconforto e
riscos quanto à saúde e à vida. Além do
desperdício de tempo e de recursos públicos,
ampliando os desgastes das ações inerentes a
morar e produzir, a circular e a viver na cidade.
De todo este quadro, que está longe de
contar com uma solução definitiva, fica
reforçada a importância de contar com
instrumentos eficientes de planejamento, que
passam pela elaboração de cartas geotécnicas
voltadas para essas necessidades. Nesse
sentido, deve-se dizer que a cartografia
geotécnica como tradicionalmente aplicada no
IPT, desde a década de 70, sempre esteve
comprometida com a solução de problemas da
nossa realidade.
52
3.2 Metodologia
A cartografia geotécnica é entendida no IPT
(DINIZ, 1998), como um instrumento que
fornece subsídios para o planejamento urbano
e a gestão ambiental do território. Para isso
deve conter:
· compartimentos do meio físico que
representem os processos da dinâmica
superficial;
· diretrizes para o planejamento na forma de
recomendações preventivas e corretivas;
· efeitos da intervenção antrópica através de
processos tecnológicos.
Por outro lado, a ação planejada do Poder
Público será tanto mais objetiva e eficaz,
quanto mais estiverem presentes nas decisões,
de forma clara e acessível, as limitações e as
potencialidades do meio em transformação
pela sua ocupação e uso. Assim, a carta
geotécnica passa a ser um instrumento de
aplicação, que busca ser acessível para além do
universo dos especialistas, em termos de:
· prever os efeitos da interação entre o uso
urbano do solo e o meio físico, bem como
indicar os conflitos potenciais entre as
próprias formas de uso e ocupação;
· orientar medidas preventivas e corretivas
no sentido de minimizar deseconomias e
riscos nos empreendimentos e no meio
circundante.
Dentro desse contexto que valoriza a
solução de problemas existentes ou possíveis,
o enfoque metodológico adotado no IPT
(Figura 1), pode assim ser resumido:
· pré-estabelecimento de um modelo espacial
que integre o conjunto de problemas
verificados e potenciais;
· conhecimento das causas e condicionantes
dos comportamentos e dos fenômenos;
· investigação dirigida através de evidências
acessíveis (dados preexistentes, imagens de
sensoriamento remoto, investigação de
campo, sondagens, ensaios);
· uso intenso de todo o universo de dados
disponíveis.
As cartas geotécnicas elaboradas no IPT
apresentam os terrenos agrupados em unidades
homogêneas quanto aos problemas existentes e
potenciais. Os mais freqüentes são a erosão
intensa dos materiais expostos por
desmatamentos e terraplenagens, as enchentes,
assoreamentos, alagamentos e recalques nos
terrenos baixos e planos e os escorregamentos
induzidos em áreas de corte e aterro ou
movimentos gravitacionais de massa naturais
em locais de acentuada declividade. Somam-se
a estes, outros problemas mais raros e
localizados como a expansão e contração dos
solos, subsidências cársticas e abalos sísmicos.
É característico das cartas geotécnicas
produzidas no IPT, voltadas para áreas
urbanas, que as unidades homogêneas se
subordinem aos sistemas de relevo, propostos
por PONÇANO et al. (1979 apud DINIZ,
1998) para o Estado de São Paulo. Estes
sistemas de relevo são definidos por conjuntos
de formas basicamente comparáveis por sua
amplitude e declividade. Estes sistemas podem
ser resumidos em planícies, colinas, morrotes,
morros, montanhas e escarpas.
Secundariamente as unidades homogêneas
traduzem também a natureza dos materiais,
basicamente rochas do embasamento cristalino
homogêneas (granito, granitóides, migmatitos
homogêneos) e heterogêneas (gnaisses,
migmatitos heterogêneos, xistos, filitos,
cataclasitos, milonitos), rochas sedimentares
(arenitos, argilitos, siltitos, diamictitos) e seus
solos residuais.
A representação de poucas unidades
homogêneas é uma opção explícita e proposital
da metodologia do IPT, que procura
representar a máxima síntese possível das
informações, destacando o necessário e
suficiente para embasar diretrizes distintas de
uso do solo, voltadas a reduzir
substancialmente os problemas originados do
uso descriterioso do solo. A multiplicação de
unidades homogêneas dificulta a leitura e
compreensão do mapa.
Dentre as carta geotécnicas produzidas no
IPT, dois tipos tem se destacado, como: as
cartas de suscetibilidade e riscos, aplicadas a
bacias, sub-bacias, e localidades com
problemas específicos; e as cartas para
planejamento urbano, aplicadas a municípios e
incluindo as áreas urbana e de expansão
urbana.
As primeiras tem sua metodologia baseada
em análise fenomenológica de desempenho
dos terrenos, a partir dos processos do meio
físico, desta análise são estabelecidos os mapas
básicos temáticos. Estes quando integrados ao
53
mapa de uso do solo, enquanto potencializador
do problema geram a carta de suscetibilidade,
que por sua vez, quando ao mapa de uso,
enquanto conseqüência social e econômica
geram a carta de risco.
As cartas geotécnicas são produzidas a
partir de uma compartimentação geológico-
geotécnica que considera unidades de análise
geradas da integração de mapas básicos
temáticose dados geológico-geotécnicos de
campo e laboratório.
Tradicionalmente as cartas de risco a erosão
e escorregamentos, produzidas no IPT, seguem
metodologias desenvolvidas e modificadas ao
longo de mais de uma década de aplicação em
diversos projetos, sendo que alguns roteiros
foram apresentados em BITAR (coord., 1995),
para cartas de suscetibilidades, outros por
AUGUSTO Fº (1994), para cartas de risco.
Não existindo até o momento um trabalho que
sistematize a metodologia adotada no IPT,
como um todo.
Outras cartas regionais, de caráter de
integração de projetos desenvolvidos para
movimentos de massa e erosão para o Estado
de São Paulo, foram editadas com aplicação da
base digital da Carta Geotécnica do Estado de
São Paulo, especificamente o Mapa de
Ameaças Múltiplas do ESP (1996, na escala
1:1.000.000) e o Mapa de Erosão do Estado de
São Paulo (1997, na escala 1:1.000.000).
4. PROCESSOS DO MEIO AMBIENTE
Essencial à automação da cartografia
geotécnica é a modelagem e elaboração de
uma base de dados, para a produção de mapas,
e que permita as mesmas funções
desenvolvidas nos procedimentos analógicos:
análise fenomenológica de processos do meio
físico visando identificar o desempenho de
terrenos; ou ainda retroanálises e generalização
cartográfica, a partir de estudos específicos de
problemas existentes ou esperados.
A modelagem é um processo complexo, em
função do número de variáveis envolvidas nos
processos do meio físico. No entanto, deve-se,
dentro deste quadro, buscar a significação
possível a fim de não gerar, por exemplo, um
número exagerado de unidades geotécnicas,
dificultando a tarefa de análise.
Outra constatação na cartografia geotécnica
é o grande número de mapas básicos e
intermediários gerados, contendo muitas vezes
atributos em excesso e que acabam não sendo
considerados quando da integração dos mapas
por cruzamento (superposição ou overlay),
representando um desperdício de tempo e
recursos. Isso pode acontecer tanto no processo
convencional como no digital, e impõem-se
um esforço metodológico para evitar esse
inconveniente, principalmente ao definir os
atributos e dados importantes.
A consideração de processos do meio físico
exige, pois, o destaque dos aspectos relevantes,
através da escolha de atributos condicionantes
e rejeição dos secundários.
Outra questão relevante é a consideração da
dinâmica dos processos do meio físico (o que
ocorre na natureza) frente às intervenções de
empreendimentos de obras civis que deflagram
o desenvolvimento de processos tecnológicos
(ação humana direta ou indireta). Isto tem
reflexos na modelagem da cartografia
geotécnica aplicada, como na Carta Geotécnica
do Estado de São Paulo, elaborada na escala
1:250.000, para análise dos processos do meio
físico.
Esta abordagem, adotada no IPT, exige a
análise dos condicionantes e fatores
deflagradores dos processos do meio físico, o
que concorda com as funções e objetivos da
geologia de engenharia e que dizem respeito a
aplicações ao planejamento territorial e urbano,
ao subsídio para implementação de obras de
engenharia e à avaliações ambientais. Sob a
óptica do meio ambiente, a análise de
processos vem de encontro às demandas
exigidas atualmente nos estudos ambientais,
como se explica a seguir.
Segundo a Política Nacional de Meio
Ambiente (Lei federal 6938/81), meio
ambiente é o conjunto de condições, leis,
influências e interações de ordem física,
química e biológica, que permite, abriga e rege
a vida em todas as suas formas.
O conceito é, de certa forma, equivalente ao
da norma da Associação Brasileira de Normas
Técnicas - ABNT (1989 apud FORNASARI Fo
et al., 1992), onde meio ambiente consiste em
“determinado espaço onde ocorre a interação
dos componentes biótico (fauna e flora),
abióticos (água, rocha, ar) e biótico-abiótico
54
INVENTÁRIO
ANÁLISE
SÍNTESE
FASES ETAPAS DOCUMENTOS
identificação dos
problemas,
conflitos e impactos
no meio físico
levantamento
orientado e
definição de
atributos relevantes
definição da escala
e do tipo de carta
geotécnica
segundo a
finalidade
imagens de
satélite
mapas
básicos (M.B.)
base
cartográfica
fotografias
aéreas
análise dos
atributos
condicionantes
fotointerpretação
investigação
orientada de
campo
compartimentação
preliminar
cruzamentos (M.B.)
mapas
intermediários
cadastro de
campo/ lab.
C.G./ modelo
preliminar
integração dos
dados de campo
e laboratório
ensaios de
laboratório
compartimentação
e representação
cartográfica final
proposição de
medidas
preventivas e
corretivas para
finalidade
carta
geotécnica
legenda com
recomendações
Figura 1 - Metodologia de cartografia geotécnica aplicada no IPT.
(solo). Em decorrência da ação humana,
caracteriza-se também o componente cultural”.
A figura 2 procura mostrar a interrelação
entre os diversos componentes do meio
ambiente, e como as relações entre os
processos do meio físico e tecnológicos
interferem na identificação de atributos
relevantes para o modelo preliminar de
compartimentação dos terrenos na cartografia
geotécnica.
O meio físico condiciona em um primeiro
estágio(1), as características dos meio
biológico, socioeconômico, por realimentação
(2) e (3), completam a interação com o meio
físico, regulando os processos destes. Os
demais fluxos, (4) e (5), decorrem da interação
entre os meios biológico, socioeconômico. Dos
condicionantes do meio físico e das alterações
provocadas pelos empreendimentos, extraem-
se os atributos relevantes a serem considerados
na elaboração das cartas geotécnicas. Dos
problemas resultados pela alteração do meio,
como impactos ambientais e conflitos de uso
são determinados a escala e a finalidade da
carta geotécnica. O modelo preliminar de
compartimentação é etapa fundamental,
quando considera-se as propriedades
geológico-geotécnicas relevantes às alterações
em questão.
Esta abordagem é fundamental para a
modelagem da base de dados geoambientais.
Pois para passagem da cartografia geotécnica
analógica, para a digital visando aplicação em
SIG, o conceito de processos do meio físico
discretizados e a identificação de atributos
relevantes a partir da alterações no meio
ambiente, provocadas pelos empreendimentos
civis foram pressupostos para esta modelagem.
O termo processo no âmbito em questão
indica dinamismo decorrente de ações e
fenômenos envolvendo mudanças. Em um
enfoque sistêmico, definem-se variados
processos característicos de um meio, através
da análise do fluxo de energia e de matéria que
resultam das interações entre os diversos
componentes.
Os processos do ambiente que decorrem de
interações com predominância de componentes
abióticos são considerados, segundo
FORNASARI Fº et al.. (1992), como sendo
processos do meio físico. Como exemplo
podem ser citados os processos de movimentos
de massa (solo e rocha), pedogenéticos e de
águas, dentre outros.
A dinâmica do meio ambiente pode ser
definida como o conjunto interativo dos
55
M E IO 
F ÍS IC O
M E IO 
B IÓ T IC O
M E IO 
S O C IO E C O N Ô M IC O
P R O C E S S O 
T E C N O L Ó G IC O
P R O C E S S O D O 
M E IO F ÍS IC O
M E IO A M B IE N T E
( 1 )
( 5 )
( 2 )
( 3 )
( 4 )
D E M A N D A
IM P A C T O S
C O N F L IT O S
c o n d ic io n a n te
a lte r a ç ã o
C A R T O G R A F IA 
G E O T É C N IC A
M O D E L O 
P R E L IN IN A R
p r o b l e m a s e xis te n te s
a trib u to s r e l e v a n te s 
p r o p r ie d a d e s 
g e o l ó g ic o - g e o té c n ic a s
e s c a la d a c a r to g r a f ia
f in a lid a d e e 
Figura 2 - Dinâmica do meio ambiente e o papel do meio físico, e sua relação com a cartografia
geotécnica, modificada de FORNASARI Fº et al.(1992).
processos do meio biológico, do
socioeconômico e cultural com os processosdo
meio físico.Por outro lado, a implantação, o
funcionamento e mesmo a desativação de uma
obra de engenharia, como por exemplo uma
mineração, uma barragem, uma estrada,
envolvem uma série de ações humanas,
orientadas segundo técnicas específicas que
introduzem e condicionam fluxos energéticos,
e que são aqui denominados por processo
tecnológicos.
Os processos do meio físico podem ser
deflagrados, induzidos, acelerados ou
retardados artificialmente por processos
tecnológicos.
Todo projeto de engenharia contempla
processos tecnológicos, e por isso, deve, por
princípio, levar em consideração as
características do ambiente (local de
implantação e seus entornos) como, por
exemplo, os condicionantes geológico-
geotécnicos, para prever seu desempenho.
Também é necessário prever adequações nos
processos tecnológicos em função da evolução
dos processos do ambiente ao longo do tempo,
por exemplo, deposição de sedimentos em
reservatórios de barragens.
Um estudo de impacto ambiental (EIA)
inicia-se a partir de um projeto com vários
processos tecnológicos, e deve estudar as
várias alternativas para sua implantação. O
EIA destina-se à avaliação desta intervenção
tecnológica no ambiente, ou seja, modificações
que o projeto impõe ao meio ambiente.
Se as alterações nos processos do meio
ambiente provocadas por processos
tecnológicas forem significativas, estas serão
consideradas como impactos.
A essência de um EIA reside na verificação
da adequação da tecnologia escolhida para uma
determinada intervenção em determinado
ambiente, além do questionamento da
necessidade ou oportunidade da própria
intervenção.
56
A abordagem por processos permite a
modelagem mais eficiente com melhor
previsibilidade do comportamento dos
terrenos, diferenciando-se da delimitação de
compartimentos por cruzamento de mapas
básicos sem uma análise preliminar dos
processos existentes e esperados. As unidades
geológico-geotécnicas além de serem
homogêneas devem representar
comportamentos potenciais comuns expressos
pelos processos do meio físico.
Os processos do meio físico são definidos
pela interação entre componentes
predominantemente abióticos, como materiais
terrestres (solos, rochas, água e ar) e tipos
naturais de energia (gravitacional, solar,
energia interna da terra e outras), incluindo as
modificações decorrentes da ação biológica e
humana.
Já visando a parte prática do presente
trabalho, é importante conceituar os processos
do meio físico predominantes na região
estudada (Estado de São Paulo). O
reconhecimento de terrenos, de acordo com a
predominância ou o grau de suscetibilidade dos
processos do meio físico analisados, possibilita
a delimitação de unidades geotécnicas,
conforme o desempenho esperado destes
terrenos em função do uso.
Cada unidade geotécnica corresponderá a
um compartimento no mapa (polígono) e terá
uma estrutura adequada no SIG. Na cartografia
geotécnica os terrenos delimitados pela
predominância destes processos são
considerados Unidades Geotécnicas,
correspondentes aos respectivos processos.
No fluxograma (Figura 3) estão
representados os processos do meio físico
relevantes no estado de São Paulo e abordados
na Carta Geotécnica do Estado de São Paulo
(IPT, 1994). Na seqüência são apresentados os
condicionantes e os atributos utilizados como
critérios de compartimentação para cada
unidade geotécnica. A integração destas
unidades permitiu a compartimentação final da
Carta Geotécnica do Estado, que utilizou a
abordagem de processos do meio físico.
A compreensão desta metodologia utilizada
possibilitou a elaboração da modelagem de
dados físico-ambientais, a partir da
discretização digital dos temas de processos,
adotados para a melhor representação da
realidade geológico-geotécnica que foi
modelada na Base de Dados Geoambientais.
4. SISTEMAS DE INFORMAÇÕES
GEORREFERENCIADAS
4.1 SIG para transformação de cartas
geotécnicas em bases de dados
geoambientais
O desenvolvimento de um sistema de base
de dados geoambientais, compreende o
processo de automação e informatização, em
todas as fases do trabalho (Figura 4), desde os
levantamentos de campo com GPS, aquisição
digital de mapas base, integração de temas,
ensaios de laboratório, classificação e
avaliação de terrenos, através da utilização dos
recursos de cartografia digital, sistemas de
informação geográfica, sistemas gerenciadores
de banco de dados e redes..
No caso da cartografia geotécnica, a
automação através do uso de Sistema de
Informações Geográficas (SIG) propicia
grande eficiência na produção de bases
cartográficas digitais, banco de dados,
integração de dados físico-ambientais,
modelagem numérica de terreno (MNT ou
DEM), geração de cartas de declividade para
diversos processos, análises espaciais, como
análises de riscos, dentre outros.
O SIG não garante magicamente o sucesso
de um projeto, porém, permite uma melhor
organização, armazenamento, documentação,
recuperação e atualização das informações
cartográficas e a formação de bases de dados,
possibilitando, por exemplo, simulações de
cruzamentos e retroanálises nos estudos de
desempenho do meio frente às solicitações de
uso. Porém, a eficiência destes procedimentos
esta associada, mais uma vez, com a
abordagem metodológica adotada. A
experiência mostra que muitas vezes são feitos
diversos cruzamentos temáticos permitidos
pela nova ferramenta mas que não conduzem a
resultados consistentes, por carecerem de
embasamento teórico ou por não obedecerem a
diretrizes seguras (CINTRA, 1993, apud
DINIZ, 1998).
57
erosão sismosrecalqueexpansãocolapso
subsidência
cárstica
assoreamento
movimento
de massa
litologia/
geomorfologia/
solos
zonas
sismogênicas
solos/
geomorfologia
litologia/
geomorfologia
geomorfologia/
litologia/solos
litologiageomorfologiacorpos d´água
litologia/
geomorfologia
amplitude/
declividade
Condicionante
Processo
arenitos planíciesserras e
escarpas
embasamento
cristalino
solos moles,
turfa, planícies
argilitos,
encostas,
basalto
colinas,
arenitos,
solos
colapsíveis
rochas
carbonáticas
Atributos
por unidade
Carta Geotécnica do
ESP
Integração
I
Unidade
VIIIVIIVIVIVIIIII
LEGENDA:
Figura 3 - Metodologia adotada para compartimentação da Carta Geotécnica do ESP elaborada
pelo IPT, na escala 1:250.000 (DINIZ, 1998).
A solução de problemas complexos de
planejamento e gerenciamento, que envolvam
a manipulação de dados referenciados
espacialmente, passa necessariamente pelo uso
de Sistemas de Informação Geográfica.
Relatórios técnicos baseados em estrutura de
dados cartográficos e estatísticos podem ser
gerados no SIG, apresentado mapas
complexos, resultantes da aplicação de
diversas funções analíticas existentes no SIG.
Enquanto o manuseio de mapas analógicos
limita a capacidade de análise a um modelo
estabelecido, no SIG as possibilidades
analíticas são inúmeras, restringidas apenas
pela imaginação do usuário, capacidade do
programa e equipamento.
A finalidade e uso de cada carta, seja para
análise de riscos ou para avaliação ambiental
(Figura 5), além do que se pode extrair de cada
uma em função da escala e variáveis
representadas. Isso passa pelas noções de
generalização cartográfica e exatidão de
informação (conteúdo) representada e evita
que se procure extrair informações que uma
determinada carta não pode oferecer.
Destacamos a importância de preencher
lacunas e a conveniência de contar com mapas
de pequena escala, que permitem uma visão de
conjunto, como fonte orientativa para a
produção de outras cartas em escalas maiores.
As lacunas são diagnosticadas por
predominância de processo do meio físico e
tendência para uso do solo, de uma
determinada região. Indicando as áreas críticas
e que demandam mapeamentos de detalhe para
determinados processos em particular.
Foiem função disso que se orientou a parte
prática desta tese para produção de uma base
de dados multifinalitária.
Outra questão relevante é a consideração da
dinâmica dos processos do meio físico (o que
ocorre na natureza) frente às intervenções de
empreendimentos de obras civis que deflagram
o desenvolvimento de processos tecnológicos
(ação humana direta ou indireta). Isto tem
reflexos na modelagem da cartografia
geotécnica aplicada, como veremos ao falar da
Carta Geotécnica do Estado de São Paulo,
elaborada na escala 1:250.000, para análise dos
processos do meio físico.
Esta abordagem, adotada no IPT, exige a
análise dos condicionantes e fatores
deflagradores dos processos do meio físico, o
que concorda com as funções e objetivos da
geologia de engenharia e que dizem respeito a
aplicações ao planejamento territorial e urbano,
ao subsídio para implementação de obras de
engenharia e à avaliações ambientais.
58
PROCESSO
DO MEIO FÍSICO
A
BANCO DE
DADOS
CARTA
GEOTÉCNICA
CONVENCIONAL
PROCESSO
DO MEIO FÍSICO
B
PROCESSO
DO MEIO FÍSICO
C
BANCO DE
DADOS
BANCO DE
DADOS
AUTOMAÇÃO
PROCESSO
TECNOLÓGICO
A
BANCO DE
DADOS
PROCESSO
TECNOLÓGICO
B
PROCESSO
TECNOLÓGICO
C
BANCO DE
DADOS
BANCO DE
DADOS
DIGITALIZAÇÃO
DISCRETIZAÇÃO PI
MODELAGEM
GEOCODIFICAÇÃO
AQUISIÇÃO BD
RELACIONAMENTOS
TOPOLOGIA
Figura 4 - Etapas e produtos intermediários da automação da cartografia geotécnica, DINIZ(1998).
Esta abordagem foi fundamental para a
modelagem da base de dados geoambientais.
Pois para passagem da cartografia geotécnica
analógica, para a digital visando aplicação em
SIG (Figura 6), o conceito de processos do
meio físico discretizados e a identificação de
atributos relevantes a partir da alterações no
meio ambiente, provocadas pelos
empreendimentos civis foram pressupostos
para tal modelagem.
As tecnologias de cartografia digital e SIG
permitiram a manipulação de dados em
diversas escalas, o cruzamento de informações
espaciais para a obtenção de mapas derivados,
e a geração de modelos digitais de terreno, que
automatizam diversas tarefas.
O desenvolvimento do banco de dados
(Figura 7) possibilitou o registro e a
sistematização de diversas informações úteis
para a avaliação ambiental, bem como o
registro de cadastros referentes a
levantamentos de campo, substituindo o
sistema de fichas que vinha se tornando
impraticável em função de sua enorme
quantidade e a falta de posicionamento preciso
dos pontos de campo e, ainda, a
implementação de um novo formato para as
legendas de mapas, através da geocodificação.
Por outro lado deve-se destacar que são
necessários alguns cuidados para se evitar a
tendência de considerar a automação como
solucionadora de todos os problemas e para
manter sempre viva a capacidade de análise e o
sentido crítico a respeito dos modelos adotados
e das soluções produzidas pelo computador.
Assim não se deve esquecer que a carta
geotécnica constitui-se em um modelo
simplificado da realidade, enquanto
representação cartográfica de processos do
meio físico e portanto, tornam-se necessários
critérios para determinar quais as variáveis a
serem representadas e como. A validez do
modelo passa por essa definição.
A automação permite, com maior facilidade
e menor esforço, a superação da limitação de
um modelo único, quer seja a alteração das
variáveis escolhidas, quer seja a produção de
diferentes combinações de temas, evitando a
produção de um mapa único com excesso de
informações. Ou seja, a partir da manipulação
59
BANCO DE
DADOS
PROCESSOS DO
MEIO FÍSICO
PROCESSOS
TECNOLÓGICOS BANCO DE
DADOS
INTEGRAÇÃO
NO SIG
PLANEJAMENTO
TERRITORIAL E
URBANO
MONITORAMENTO
DE RISCOS
GESTÃO E
MONITORAMENTO
AMBIENTAL
Figura 5 - Esquema geral da metodologia para cartas geotécnicas automatizadas, DINIZ(1998).
da base de dados no SIG e uma adequada
combinação ou cruzamento de informações é
possível gerar diferentes modelos, produzir
diversos mapas e realizar múltiplas análises.
Fica também facilitada a tarefa de atualização,
de monitoramento de processos no tempo e a
possibilidade de ensaiar diversos cenários,
mais otimistas ou pessimistas das
suscetibilidades ou riscos.
A melhoria dos modelos - que passam a ser
dinâmicos - permite traduzir melhor o
comportamento dos terrenos quanto à
suscetibilidade natural ou mesmo induzida
frente às intervenções de uso e ocupação do
solo, que não se reduz a uma simples
representação estática, em um mapa, das
características de materiais em superfície ou
subsuperfície.
Esta resposta e possibilidade de interação
tem maiores possibilidades de produzir
soluções eficazes para as intervenções
propostas pelo planejamento urbano e
territorial, pelos empreendimentos de
engenharia e de avaliação ambiental.
A simples combinação ou somatória de
atributos de solo, rocha e relevo leva a uma
representação complexa de inúmeras unidades,
complicando a representação cartográfica em
termos de comunicabilidade. Para o usuário
fica difícil o traçado de diretrizes, a tomada de
decisões e a definição das medidas preventivas
e corretivas.
A automação veio tornar mais explícitos os
modelos, através da escolha e especificação
exaustiva das variáveis a serem representadas e
da forma como devem ser integradas (modelo)
para produzir resultados. Deve, portanto, haver
uma maior consciência dos atributos não
considerados e das limitações impostas pela
forma computacional de representação.
Assim, antes da automação, a questão do
sucesso e da boa execução de um projeto,
dependia quase que exclusivamente da
experiência e da capacidade de especialistas
para realizar uma análise integrada e para
conseguir uma interpretação acertada, dentro
de uma multiplicidade de dados, de diversas
naturezas, formatos e escalas.
A automação veio facilitar as tarefas de
análise e interpretação, permitindo isolar
dados, realizar filtragens de acordo com
determinados critérios, fazer simulações, etc.
No entanto, o sucesso do empreendimento
depende da forma como conseguiu introduzir
nos programas a experiência dos especialistas,
a escolha acertada dos atributos e modelos e,
também, de como se usa o programa, que
critérios se utilizam e que simulações se fazem.
Em outras palavras, a automação facilita mas
ao mesmo tempo introduz uma certa rigidez de
escolha: fixa os modelos e variáveis e só
fornece algumas opções, além de exigir o
máximo em termos de qualidade das
informações levantadas no campo e
atualizações periódicas.
60
Figura 6 - Mapa Geotécnico do Estado de São Paulo, originado pela integração de temas de
processos do meio físico, da Base de Dados Geoambientais do Estado de São Paulo, DINIZ(1998).
Figura 7 - Exemplo da legenda automatizade Processos do Meio Físico da Base de Dados
Geoambientais em banco de dados. (DINIZ, 1998).
61
4.2 Modelagem de Dados Ambientais em
SIG
Nas aplicações geoambientais que tratam de
dados geográficos, a modelagem de dados é
fundamental para correta representação da
realidade. Assim, devido às peculiaridades dos
dados, alguns requisitos devem ser
considerados quando se trata de modelar um
ambiente georreferenciado.
Para GOODCHILD (1992 apud DINIZ,
1998) o esquema de uma aplicação geográfica
é uma representação limitada da realidade,
tendo em vista a natureza finita e discreta da
representação nos computadores. A realidade é
modelada através de conceitos geométricos, e
para que estes conceitos sejam implementados
em computadores, eles precisam ser
formalizados. Para isto, são necessários um
maior número de conceitos abstratos para
descrever os dados geométricos e um maior
número de operações apropriadas, as quais são
independente de implementação.
KEMP (1993; 1996 apud DINIZ, 1998), que
trata das formas de representação e
manipulação de campos geográficos,considera
que, na modelagem de dados ambientais, a
dinâmica de sistemas atmosférico e
hidrológico mostra que todos os sistemas
ambientais são fortemente interrelacionados,
dinamicamente e espacialmente. Enquanto os
SIG´s gerenciam dados estáticos e discretos, os
modelos ambientais tratam de processos
espacialmente contínuos e com variações
temporais.
Um modelo de dados, segundo CÂMARA
(1995, apud DINIZ, 1998) é um conjunto de
ferramentas conceituais utilizado para
descrever como a realidade geográfica será
representada no sistema.
A modelagem da base de dados geográficos
foi baseada na metodologia orientada a
objetos, que tem como propósito geral dentro
de um SIG aplicar as técnicas de classificação,
tendo como conceitos fundamentais os
conceitos de classe e objeto.
O conceito de informação organizada em
diferentes camadas, PI´s ou layers referidas ao
mesmo sistema de coordenadas geográficas,
permite rapidez e eficiência na consulta a partir
da localização, e na combinação e análise de
tais informações.
Na formação de bases de dados adequadas a
aplicação de SIG, vem sendo utilizado com
proveito o conceito e a prática de análise e
projeto orientado a objeto (OO) (MARTIN &
ODELL, 1995 apud DINIZ, 1998). Nesse
contexto a modelagem se dá em termos de
objetos que têm propriedades e
comportamentos, e eventos que disparam
operações que mudam o estado dos objetos. Os
objetos interagem formalmente com outros
objetos.
Essencial à automação da cartografia
geotécnica foi a modelagem e elaboração de
uma base de dados, para a produção de mapas,
e que permitisse as mesmas funções
desenvolvidas nos procedimentos analógicos:
análise fenomenológica de processos do meio
físico visando identificar o desempenho de
terrenos; ou ainda retroanálises e generalização
cartográfica, a partir de estudos específicos de
problemas existentes ou esperados.
A modelagem é um processo complexo, em
função do número de variáveis envolvidas nos
processos do meio físico. No entanto, deve-se,
dentro deste quadro, buscar a significação
possível a fim de não gerar, por exemplo, um
número exagerado de unidades geotécnicas,
dificultando a tarefa de análise.
A Base de Dados foi organizada em três
módulos, a base espacial, o banco de dados
alfanuméricos e o banco de dados de imagens.
Dentro de cada módulo faz-se a organização
dos dados a partir de um esquema conceitual
(metadados) que permite a divisão dos dados
segundo categorias, subcategorias e planos de
informação, como no exemplo da Figura 8.
4. CONCLUSÕES
O sistema georreferenciado da Base de
Dados Geoambientais do Estado de São Paulo
– GAIA se constitui em importante
instrumento para subsidiar ações de
planejamento e gestão do uso do solo, tais
como seleção de áreas para implantação de
empreendimentos industriais ou residenciais,
Planos Diretores, Planos de Defesa Civil,
Estudos de Impacto Ambiental, planejamento e
fiscalização de obras, elaboração de cartas de
risco, suscetibilidades e aptidões, seleção de
áreas para disposição de resíduos, dentre
62
BASE CARTOGRÁFICA
CATEGORIA
MALHA VIÁRIA
subcategoria
HIDROGRAFIA
subcategoriaUNIDADES POLÍTICAS
subcategoria
município
região de
governo
rodoviascorposd´águadrenagemUGRHI ferrovias
região
administrativa
mancha
urbanaestado
Planos de Informação
Figura 8 - Detalhamento do conteúdo de metadados para base cartográfica.
outros. Fornece, ainda, orientações para
investigações de empreendimentos específicos
e outras ações preventivas e corretivas de
problemas, resultantes da interação entre a
natureza original dos terrenos e a ocupação,
respeitando as limitações impostas e as
potencialidades naturais dos terrenos.
Constatou-se, como era esperado, que a
construção da Base de dados Geoambientais
trouxe inúmeras vantagens, no que se refere à
melhoria da infraestrutura de trabalho, à
diminuição dos prazos de execução de
projetos, e a conseqüente redução de custos; no
resgate da memória técnica, no armazenamento
prático de documentação fotográfica, na
digitalização e aproveitamento de mapas
temáticos intermediários e no registro direto
em meio magnético de novos projetos em
cartografia digital.
5. REFERÊNCIAS
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Paulo: Biosfera. (ECO URBS'93)
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18., 1997, Rio de Janeiro: SBC;
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lidade: mapas digitais, multimídia e SIG. In:
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GEOPROCESSAMENTO, 4., 1997, São
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INSTITUTO DE PESQUISAS
TECNOLÓGICAS DO ESTADO DE SÃO
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Estado de São Paulo; escala 1:500.000. São
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________. 1997. Sistema de dados ambientais
no Estado de São Paulo para atualização da
carta geotécnica digital. São Paulo. 2v.(IPT.
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________. 1999. Base de dados geoambientais
do Estado de São Paulo em Sistema de
Informações Geográficas, como subsídio à
avaliação e regulamentação de Áreas de
Proteção Ambiental, planejamento e
gerenciamento de bacias hidrográficas e
zoneamento ambiental. Relatório Final. São
Paulo. 1v.(IPT. Relatório, 39 295).
SALLES, E.R., DINIZ, N.C., TORI, R. 1998.
Aplicativo multimídia - SIG para disseminação
da base de dados geoambientais do Estado de
São Paulo, IPT. In: GIS Brasil 98,
CONGRESSO E FEIRA PARA USUÁRIOS
DE GEOPROCESSAMENTO DA AMÉRICA
LATINA, 4., 1998, Curitiba, PR. Anais...
Curitiba: Sagres Editora.