Morfometria UFMG

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P R O F . J O S É F E R N A N D E S B E Z E R R A N E T O 
j o s e n e t o @ i c b . u f m g . b r 
 
 
Morfometria de Corpos 
Aquáticos 
Laboratório de Limnologia – ICB / UFMG 
Morfometria - Conceitos 
—  Morfometria define as dimensões físicas dos lagos e 
envolve a mensuração da forma da sua bacia de 
acumulação. 
—  Estas dimensões influenciam a qualidade da água e os 
níveis de produtividade do lago. 
 
—  Mapa Batimétrico - A base da maior parte dos 
parâmetros morfométricos. 
Morfometria de Corpos Aquáticos 
Morfometria - Conceitos 
—  Um mapa batimétrico é essencialmente um mapa 
topográfico do fundo que mostra os contornos de 
profundidade dentro da bacia de acumulação de um 
lago. 
 
—  Ele é utilizado para se estimar os parâmetros 
morfométricos e hidrológicos. 
—  A confiabilidade de seus dados morfométricos irá 
depender da acurácia de seu mapa batimétrico 
O Mapa Batimétrico 
O Mapa Batimétrico 
Lago Hipotético 
50.00 m Prof. dos contornos em metros 
18 
14 
6 8 10 
12 
16 
N 
Criando um mapa batimétrico 
•  Para se desenhar um mapa 
batimétrico é necessário 
mensurar profundidades em 
localizações precisas 
•  GPS ou DGPS 
•  Um disco de Secchi graduado 
pode servir 
•  Ecobatímetro ou ecossondas 
( = s o n a r ) t a m b é m s ã o 
bastantes utilizadas 
Segmento Espacial 
27 satélites (20200 km) 
4 relógios atômicos (3 back-
ups) monitorados e 
controlados em terra 
Segmento do Usuário 
Receptores de Sinal GPS 
Relógio de quartzo 
Segmento de Controle 
1 Estação Master 
5 Estações de monitoramento 
Sistema GPS 
4 distâncias para encontrar a Latitude, a Longitude, a Elevação e o Tempo. 
 
Sistema GPS 
Sistema GPS 
Efeito de multi-encaminhamento 
(~0,6 m). 
19950 Km 
50 Km Troposfera 
Ionosfera 1000 Km 
Atraso de propagação na 
ionosfera e troposfera 
(~5,0 m). 
F1 F2 F3 F4 F5 F6
ESC SFT CE
Ruído interno e atraso do 
relógio do receptor 
(~5,0 m). 
—  DGPS envolve a 
cooperação de dois 
receptores, um que 
é estacionário e 
outro móvel; 
—  O estacionário é a 
c h a v e d e t o d o 
processo, ele serve 
de referência local 
para as medições 
dos satélites. 
Vetor da linha base 
B A 
GPS Diferencial - DGPS 
GPS 
GPS ou DGPS? 
DGPS 
GPS ou DGPS? 
N 
GPS ou DGPS? 
Mapa Batimétrico da Lagoa Carioca, PERD – MG (Bezerra-Neto et al., 2009). 
GPS ou DGPS? 
 
—  Desenhando-se o contorno 
externo do lago ou extraindo 
e s t e a t r a v é s d e u m a 
aerofotografia ou um mapa; 
—  Mensurando as profundidades 
do lago em inúmeros pontos; 
—  Então conectando os pontos 
de profundidade semelhantes 
( c r i a n d o a s l i n h a s d e 
contorno). 
Os mapas batimétricos podem ser feitos: 
Criando um mapa batimétrico 
—  As medidas de profundidade 
s e r ã o t o m a d a s s e g u i n d o 
transectos através da superfície 
do lago; 
—  A localização dos transectos e a 
frequência de tomada de 
medidas dependerão: 
¡  Escala do mapa; 
¡  Complexidade da bacia. 
Criando um mapa batimétrico 
Os mapas batimétricos podem ser feitos: 
Desenhando o mapa 
Os mapas são confeccionados utilizando-se programas 
específicos. Por exemplo, o programa Surfer (Golden Inc.) 
Lagoa Gambazinho, PERD (MG) 
Digitalizando a linha da costa com o programa Surfer© 8 
753500.00 753600.00 753700.00 753800.00
7810300.00
7810350.00
7810400.00
7810450.00
7810500.00
7810550.00
7810600.00
7810650.00
7810700.00
7810750.00
7810800.00
Importando os dados do DGPS para o programa Surfer© 
753500.00 753600.00 753700.00 753800.00
7810350.00
7810400.00
7810450.00
7810500.00
7810550.00
7810600.00
7810650.00
7810700.00
7810750.00
7810800.00
Unindo os dados do DGPS com os dados da linha da costa 
753500.00 753600.00 753700.00 753800.00
7810300.00
7810350.00
7810400.00
7810450.00
7810500.00
7810550.00
7810600.00
7810650.00
7810700.00
7810750.00
7810800.00
Desenhando o contorno através do método de interpolação 
kriging do programa Surfer© 
150 m
N 
Latitude: 19º 47’ 2,9” S 
Longitude: 42º 34’ 43” O 
Este mapa foi criado utilizando um 
equipamento de posicionamento 
global corrigido diferencialmente 
(DGPS). Os dados foram coletados 
em 12 de agosto de 2004. A escala e 
os contornos do mapa estão em 
metros e foram gerados utilizando-
se a técnica kriging do programa 
Surfer© (Golden software). 
Mapa Batimétrico – L. Gambazinho 
10.0
9.0
8.0
7.0
6.0
5.0
4.0
3.0
2.0
1.0
0.0
N N 
Lagoa Gambazinho 3D 
Batimetria exemplos – Lagoa de Araruama, RJ 
Prof. Dr. Júlio César Wasserman, Universidade 
Federal Fluminense – UFF, 2005. 
Batimetria exemplos – Lagoa de Araruama, RJ 
 1461 pontos 
foram tomados 
em toda a lagoa 
Batimetria exemplos – Lagoa de Araruama, RJ 
Batimetria exemplos – Lagoa de Araruama, RJ 
Prof. Dr. Júlio César Wasserman, Universidade 
Federal Fluminense – UFF, 2005. 
Batimetria – Westcott Bay, Washington, USA 
 Biosonics DT-X 
200 Khz 
DGPS Trimble 4700 
RTK 
Batimetria – Westcott Bay, Washington, USA 
Batimetria – Ugashik Lakes , Alaska, USA 
Simrad EK 60, 70 Khz 
Interpolador natural 
neighbor. 
 
Garret J. Staines, West 
VirginiaUniversity 
2008 
 
 
 
Simrad EK 60, 70 Khz 
Interpolador natural 
neighbor. 
 
Garret J. Staines, West 
VirginiaUniversity 
2008 
 
 
 
Batimetria – Ugashik Lakes , Alaska, USA 
Batimetria – Reservatório de Ibirité, MG 
LGAR 
ICB / UFMG 
2008 
 
 
 
Coleta de pontos-controle 
Batimetria – Reservatório de Ibirité, MG 
Digitalização do contorno do reservatório – Didger 
Batimetria – Reservatório de Ibirité, MG 
DGPS Trimble 
Ecobatímetro Sonarlite 
Batimetria – Reservatório de Ibirité, MG 
Batimetria – Reservatório de Ibirité, MG 
Batimetria – Reservatório de Ibirité, MG 
Batimetria – Lagoa da Pampulha 
Mapa Batimétrico da Lagoa da Pampulha, BH – MG (Resck et al., 2007). 
Batimetria – Lagoa da Pampulha 
Lagoa da Pampulha, visão 3D 
Batimetria – Lagoa da Pampulha 
Mapa Batimétrico da Lagoa do Nado, BH – MG (Bezerra-Neto et al., 2002). 
Lagoa do Nado, visão 3D 
Batimetria – Lagoa do Nado 
Batimetria – Lago Dom Helvécio 
Mapa Batimétrico da Lagoa Dom Helvécio, PERD – MG (Bezerra-Neto & Pinto -Coelho, 2008). 
Batimetria – Lago Dom Helvécio 
748500 749000 749500 750000 750500 751000 751500 752000 752500
7809500
7810000
7810500
7811000
7811500
7812000
7812500
7813000
0 m 500 m 1000 m
Lagoa Dom Helvécio, visão 3D 
Batimetria – Lago Dom Helvécio 
Parâmetro unidade 
Profundidade máxima metros 
Área superficial 
(Ao) 
hectares (ha) 
 
Perímetro 
(L) 
metros 
 
Largura Máxima metros 
Comprimento Máximo 
Efetivo 
metros 
Área do litoral % 
—  Parâmetros morfométricos primários são aqueles que podem 
ser retirados diretamente de um mapa batimétrico. 
Parâmetros Morfométricos Primários 
Z max 
Parâmetros Morfométricos Primários 
Parâmetros Morfométricos Primários - Área 
•  Existem diversos métodos para se determinar a área 
superficial de um lago. 
Método 1: Planimetria 
Você necessitará: 
-um mapa do lago 
-um planímetro 
Image de : http://lakewatch.ifas.ufl.edu 
Você necessitará: 
•  Mapa batimétrico 
•  Software para digitalização 
(p.ex., Scion, Surfer, ArcView) 
Método: 
•  Depende do software 
www.remetrix.com 
Parâmetros Morfométricos Primários - ÁreaMétodo 2: Imagem Digitalizada 
Parâmetros Morfométricos Primários: Perímetro 
Perímetro (L) 
•  Mensuração linear de toda a extensão da linha da costa do 
lago a um dado nível de água. 
•  Importante por informar a dimensão da interface entre o 
lago e a área da bacia. 
 
Área 104374 m2 
Perímetro 1528 m 
Comprimento máximo 
efetivo 620 m 
Largura máxima 
efetiva 185 m 
N 
Parâmetros Morfométricos Primários 
Zmax = 10,3 m 
N 
Parâmetros Morfométricos Primários - Zmax 
Parâmetros Morfométricos Secundários 
—  Os parâmetros morfométricos secundários são obtidos por meio de 
cálculos que levam em conta as medidas obtidas com o mapa 
batimétrico. 
Parâmetros 
Volume (V) Índice de desenvolvimento 
do volume 
Índice de desenvolvimento 
de margem 
Profundidade média (z) 
Profundidade relativa Largura média 
Curvas hipsográficas Fator de envolvimento 
Tempo de retenção da água Declividade média 
A 0 
A 1 
 
z0 
z1 
Calculando o volume de um lago 
( )( )01 3
1
01
zzAAAAV
fundotopofundotopozz
−+++=−
 
A0 = A área do topo da camada; 
A1 = A área do fundo da camada; 
z = A distância entre as linhas de 
contorno (isóbatas); 
V = O volume de uma camada. 
0 
5 
10 
15 
h2 
V1 
A1 
A2 
Calculando o volume de um lago 
200 
50 
150 
0 
V2 
h1 
Calculando o volume de um lago 
—  Volume (V): O volume é computado independentemente para 
cada contorno e então somado 
Vn-m = 1 (Atopo + Afundo + √ AtAf)(n-m) 3 
A0 = 200 m2 
A5 = 150 m2 
A10 = 50 m2 
A13 = 0 
V5-0 = 1 (200 +150 + √(200)(150)) (5) = 872 m3 3 
V5-0 = 1 (A0 + A5 + √A0A5)(5-0) 3 
m 
n 
A0 = 200 m2 
A5 = 150 m2 
A10 = 50 m2 
A13 = 0 
V10-5 = 1 (150 +50 + √(150)(50)) (5) = 478 m3 3 
V13-10 = 1 (50 +0 + √(50)(0)) (3) = 50 m3 3 
Volume do lago = 872 + 478 + 50 = 1400 m3 
Calculando o volume de um lago 
Profundidade média (z) 
Profundidade média (z) = volume / área do lago 
 
¡  Importância: 
÷ Lagos rasos são geralmente mais produtivos do que lagos 
profundos e a profundidade média é um meio rápido de 
se avaliar o potencial de produção de um corpo aquático. 
 
÷ Também indica o potencial para ondas (vento) e eventos 
de mistura (tempestades) atingirem os sedimentos do 
fundo do lago. 
 
 
Parâmetros morfométricos secundários 
Volume = 374450 m3 
Área = 104374 m2 
N 
Profundidade média = 3,59 m 
Lagoa Gambazinho - PERD 
N
Volume = 671220 m3 
Área = 141030 m2 
Profundidade média =4,76m 
Lagoa Carioca - PERD 
Índice de desenvolvimento do volume (Dv) 
—  Um índice da forma de um lago. 
—  Compara a forma da bacia com a forma de um cone 
invertido com área igual à do lago e altura equivalente à 
sua profundidade máxima. 
mv zzD /3=
Índice de desenvolvimento do volume (Dv) 
•  Lagos que possuam Dv próximos a 1, tem a sua bacia com a 
forma aproximada de um cone. 
10.0
9.0
8.0
7.0
6.0
5.0
4.0
3.0
2.0
1.0
0.0
A forma da bacia de acumulação = Idv = 1,05 
Índice de desenvolvimento do volume (Dv) 
Índice de desenvolvimento de margem (DL) 
O índice de desenvolvimento de margem é a medida que 
compara a forma do lago com à forma de um círculo 
perfeito. 
•  Para um lago circular DL aproxima-se de 1. 
•  Um lago dendrítico pode ter DL > 4 (p. ex., L. Dom Helvécio=5,45). 
ALDL 2/ π=
Formas de lagos 
 
¡  Circular (DL= 1.00-1.15) 
Lago vulcânico (caldeira), 
Cratera - meteoro 
¡  Sub-circular 
Lago kettle, lagos remodelados 
por processos de margem 
¡  Elíptico 
Não muito comum (L. gambazinho) 
 
¡  Sub-retangular 
Lago tectônico - graben 
Índice de desenvolvimento de margem (DL) 
Formas de lagos 
 
¡  Dendrítico 
Reservatórios 
 
 
 
¡  Lunado 
Lagos do tipo oxbow 
 
 
 
¡  Triangular 
Raro: fusão de bacias, alguns tectônicos 
 
 
¡  Irregular 
Fusão de bacias, lagos glaciais 
 (DL 3.0-5.5, some >21) 
Índice de desenvolvimento de margem (DL) 
Profundidade relativa (Zr) 
—  Profundidade relativa: razão entre a profundidade máxima e 
o diâmetro médio do reservatório 
A
zz mr
×
=
6.88
Onde zr é expressa em porcentagem 
Profundidade relativa (Zr) 
—  A profundidade relativa é indicativa de estabilidade da 
coluna de água (Cole, 1983). 
Zr elevado 
Baixo valor de Zr 
Profundidade relativa (Zr) 
N 
Profundidade relativa = 2,83 % 
Tempo de retenção = Volume do lago 
 saída de água 
“ Quanto tempo leva para que 
um reservatório seja 
esvaziado?” 
Tempo de retenção da água 
—  É uma área delimitada geograficamente pelos divisores de água 
“sendo drenada para o mesmo curso de água tal que toda vazão 
seja descarregada através de uma simples saída”. 
Bacia Hidrográfica 
Bacia Hidrográfica 
Alta Baixa 
Qual é a relação entre a área da bacia comparada com a área 
do lago? 
Fe = Área da Bacia = Ab:Ao 
 Área do Lago 
Fator de Envolvimento (Fe) 
Fator de Envolvimento (Fe) 
Estudo Hidrogeológico da Bacia da Lagoa da Pampulha – CPRM, 2001. 
Res. Pampulha 
Área da Bacia = 97,91 km2 
Área do lago = 1,97 km2 
 
 
Fe = Área da Bacia = 49,7 
 Área do Lago 
Sistemas lóticos: rios e riachos 
Sistemas lóticos: rios e riachos 
—  Quatro dimensões: 
¡  Longitudinal 
¡  Lateral 
¡  Vertical 
¡  Tempo 
www.aquatic.uoguelph.ca/rivers/chintro.htm 
As quatro dimensões do sistema 
lótico 
Reservatórios X Lagos Naturais 
Reservatórios tem a forma 
dendrítica. 
Altos valores de DL ~ 4-5. 
Na média, prof. Média baixa, 
somente na região da 
barragem a profundidade é 
elevada. 
A relação área da bacia/área 
do lago elevada. 
Concentra sedimentos. 
 
Res. Benton, TX L. Flathead, MT 
Zonação de lagos 
•  Zona Litoral – A região é afetada pela borda. Geralmente o seu limite é a 
profundidade da vegetação submersa enraizada. 
Zonação de lagos 
•  Zona Pelágica ou limnética - Água aberta, além da influência da margem. 
Zonação de lagos 
•  Zona Bêntica – O sedimento, livre de vegetação, abaixo da zona pelágica 
Zonação de lagos 
•  Zona Fótica – Profundidade aonde há > 1 % da luz da superfície – luz 
suficiente para a fotossíntese. 
Zona Fótica 
Zona afótica 
Zonação de lagos 
Zona Profundal – Área bêntica profunda – parte da zona bêntica que está na 
zona afótica. 
Zona Fótica 
Zona Afótica 
Zonação de lagos 
Sol 
répteis anfíbios 
moluscos 
aves 
roedores 
Plâncton 
Peixes Piscívoros oligochaeta Peixes Planctívoros 
insetos 
Zona Litoral 
Zona Limnética 
Zona Bêntica 
Zona Profundal 
Zonação de reservatórios 
Thornton et al., 1990 
Zonação de reservatórios 
Wetzel, 2001 
Zonação de reservatórios 
Thornton et al., 1990