Capitulo4 PrimeiraParte Caracterizacao Morfologica Hidrologica Ambiental BaciaHidrografica UsandoSpatialAnalyst

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO - UFES / DEPT. DE GEOGRAFIA / SIG
CAPÍTULO 4
CARACTERIZAÇÃO MORFOLÓGICA, HIDROLÓGICA E AMBIENTAL DE UMA BACIA HIDROGRÁFICA USANDO O SPATIAL ANALYST E O 3D ANALYST DO ARCGIS 8.3
 
	Neste capítulo você irá trabalhar as ferramentas do Spatial Analyst e 3D Analyst para realizar a “Caracterização Morfológica, Hidrológica e Ambiental da Bacia Hidrográfica do Rio Turvo Sujo, Micro-Região de Viçosa, MG”. Este estudo foi realizado pelo prof. Dr. Alexandre Rosa dos Santos no primeiro capítulo de sua tese de doutorado na Universidade Federal de Viçosa (UFV).
	Este capítulo será dividido em duas etapas. Na primeira etapa, você irá desenvolver toda a metodologia desenvolvida pelo prof. Alexandre em sua tese, enquanto que, na segunda etapa, você irá resolver 3 exercícios do Spatial Analyst oriundo do tutorial original do ArcGIS 8.3. 
PRIMEIRA ETAPA: CARACTERIZAÇÃO MORFOLÓGICA, HIDROLÓGICA E AMBIENTAL DA BACIA HIDROGRÁFICA DO RIO TURVO SUJO, MICRO-REGIÃO DE VIÇOSA, MG”
1.0. Introdução
Um dos desafios básicos da análise hidrológica é o delineamento e a caracterização morfométrica das bacias hidrográficas e da rede de drenagem associada. Tal informação é de utilidade em numerosas aplicações, tais como na modelagem dos fluxos hidráulicos, no transporte e deposição de poluentes e na predição de inundações (WANG & YIN, 1998; THIERFELDER, 1998; CEBALLOS & SCHNABEL, 1998).
Além destas aplicações, os estudos relacionados com as drenagens fluviais possuem função relevante na geomorfologia. Assim, a análise da rede hidrográfica pode levar à compreensão e à elucidação de numerosas questões geomorfológicas, pois, os cursos d’água estão relacionados com processos morfogenéticos muito ativos (CHRISTOFOLETTI, 1980). Confirmando esta idéia, CHRISTOFOLETTI (1970) destacou a noção de bacia fluvial como unidade geomorfológica fundamental.
As informações associadas à hidrologia de uma região podem ser preparadas e analisadas no processo de modelagem. Os Sistemas de Informações Geográficas (SIGs) vem sendo amplamente usados para esta finalidade. Os SIGs constituem conjuntos interativos de subsistemas orientados à organização da informação espacial com o objetivo de subministrar elementos de apoio à tomada de decisões.
Entre os componentes da modelagem hidrológica assistida por SIG cita-se os dados provenientes da análise do terreno, caracterização morfológica das bacias hidrográficas e da rede de drenagem, a partir do modelo numérico do terreno (MNT). Os MNT têm sido utilizados para delinear redes de drenagem e limites de bacias hidrográficas, calcular as características de área, declividade e orientação do terreno e para produzir modelagem do fluxo superficial, dentre outros. Estes índices quantitativos objetivam auxiliar estudos hidrológicos e de outra natureza.
2.0. Objetivos
No presente trabalho é apresentado uma região hidrológica definida, bem como suas características físicas, procurando medir a influência destas no comportamento hidrológico da bacia. Para tanto, foi realizada a análise do terreno no contexto da modelagem hidrológica e caracterização morfológica da bacia.
3. Revisão de literatura
3.1. Bacias hidrográficas
	De acordo com GOLDENFUM & TUCCI (1998), o ciclo hidrológico é o fenômeno global de circulação fechada da água entre a superfície terrestre e a atmosfera, impulsionado principalmente pela energia solar, associada à gravidade e à rotação terrestre. É o elemento fundamental da hidrologia, representando a água em fases distintas e independentes, desde a ocorrência de precipitações até seu retorno à atmosfera, sob a forma de vapor (Figura 1).
Figura 1. Representação esquemática do ciclo hidrológico.
O ciclo hidrológico envolve os processos físicos da evaporação, transpiração, precipitação, infiltração, percolação, escoamento superficial, sub-superficial e base, além da vazão, que representam os diferentes caminhos pelos quais a água circula nas três fases do sistema Terra: hidrosfera, litosfera e atmosfera (LIMA, 1976).
O conceito de bacia hidrográfica está associado a uma compartimentação geográfica delimitada por divisores de água (Figura 2). Em outros termos, pode ser definida como uma área de captação natural, que drena para um curso d’água principal, incluindo a área entre o divisor topográfico e a saída (foz) da bacia (LIMA, 1976).
O termo bacia hidrográfica pode ser definido como o conjunto das áreas com declividade no sentido de determinada seção transversal de um curso de água, medidas as áreas em projeção horizontal. Pode-se também definir bacia hidrográfica como sendo uma área definida e fechada topograficamente num ponto do curso de água, de forma que toda a vazão afluente possa ser medida ou descarregada através desse ponto (GARCEZ & ALVAREZ, 1988 e VIESSMAN et al.,1972).
Figura 2. Esquema de uma bacia hidrográfica com o seu divisor topográfico e freático.
	Os cursos d’ água, de acordo com VILLELA e MATTOS (1975), podem ser classificados em três tipos: a) perenes: cursos d’água que contém água durante todo o tempo, sendo que o lençol subterrâneo mantém uma alimentação contínua e não desce nunca abaixo do leito do curso d’água; b) intermitentes: estes cursos d’água, em geral, escoam durante as estações de chuvas e secam nas de estiagem; c) efêmeros: estes cursos d’água existem durante ou imediatamente após os períodos de precipitação e só transportam escoamento superficial.
As características físicas de uma bacia constituem elementos de grande importância para avaliação de seu comportamento hidrológico, pois, ao estabelecerem-se relações e comparações entre eles e dados hidrológicos conhecidos, pode-se determinar indiretamente os valores hidrológicos em locais nos quais faltem dados (VILLELA & MATTOS, 1975). As principais características físicas de uma bacia hidrográfica são :
área de drenagem (A);
perímetro (P);
comprimento do curso d’água principal (L);
coeficiente de compacidade (Kc);
fator de forma (Kf);
ordem dos cursos de água;
declividade média da bacia (Dm);
curva hipsométrica;
elevação média da bacia (E);
declividade entre a foz e nascente (S1);
declividade de equivalência entre áreas (S2);
declividade equivalente constante (S3);
retângulo equivalente.
Pelo caráter integrador, GERRA & CUNHA (1996) citam que as bacias hidrográficas são consideradas excelentes unidades de gestão dos elementos naturais e sociais, pois, nesta ótica, é possível acompanhar as mudanças introduzidas pelo homem e as respectivas respostas da natureza. Ainda, de acordo com esses autores, em nações mais desenvolvidas, a bacia hidrográfica também tem sido utilizada como unidade de planejamento e gerenciamento, compatibilizando os diversos usos e interesses pela água e garantindo sua qualidade e quantidade.
O termo “manejo de bacias hidrográficas” refere-se à regularização, controle e manejo dos recursos naturais de uma bacia, com a finalidade de proteção e aumento de produção das fontes de água. Este manejo visa à interação do uso do solo, vegetação, água e outros recursos presentes (LIMA, 1986 e BORMANN et al., 1994).
Várias causas deram origem, no início do século XX, ao conceito de manejo de bacias hidrográficas (LIMA, 1976), destacando-se:
conhecimento cada vez melhor do ciclo da água;
aumento da demanda de água em conseqüência do rápido desenvolvimento tecnológico;
aumento crescente da população e da demanda dos recursos naturais;
novos e complexos problemas de água, tais como poluição e ocupação antrópica das planícies de inundação;
reconhecimento da bacia hidrográfica como a melhor unidade natural para o manejo de recursos.
A expansão urbana e a industrialização, por um lado, e a pecuária e a agricultura intensivas, por outro, exigem quantidades cada vez maiores de água e, na maioria das vezes, agravam a qualidade dos recursos hídricos disponíveis (Laboratório Nacional de Engenharia CIivil – LNECM,1986).Com o propósito de se avaliar diferentes usos do solo, CASTRO (1980) acompanhou os dados de deflúvios em duas bacias, sendo uma com mata natural e outra com agricultura e pastagem. O autor obteve na bacia com mata um menor escoamento da água de precipitação, além de que o padrão de sua hidrógrafa, ou seja, da representação gráfica das variações do deflúvio com o tempo, mostrou um achatamento do pico de vazão, evidenciando assim o papel da cobertura florestal na regularização dos cursos d’água, melhorando a porosidade dos solos e facilitando a infiltração.
3.2. Sistemas de informações geográficas (SIGs)
De acordo com ASPIAZÚ e BRITES (1989), os sistemas de informações geográficas são técnicas empregadas na integração e análise de dados provenientes das mais diversas fontes, como imagens fornecidas por satélites terrestres, mapas, cartas climatológicas, censos, e outros.
	Um sistema de informações geográfica é um sistema auxiliado por computador para adquirir, armazenar, analisar e exibir dados geográficos. Hoje, muitos softwares estão disponíveis para ajudar nesta atividade (EASTMAN, 1995).
	Segundo FELGUEIRAS (1987), os SIGs são sistemas que automatizam tarefas realizadas manualmente e facilitam a realização de análises complexas, através da integração de dados geocodificadas.
	O SIG tem como características principais a capacidade de coletar, armazenar e recuperar informações provenientes de fontes e formatos distintos, além de possibilitar a disponibilidade de programas computacionais para edição de mapas, textos e gráficos (MARBLE & PEUQUET, 1983).
	De acordo com FERREIRA (1997), os sistemas de informações geográficas podem ser considerados um instrumento para mapear e indicar respostas às várias questões sobre planejamento urbano e regional, meio rural e levantamento dos recursos renováveis, descrevendo os mecanismos das mudanças que operam no meio ambiente e auxiliando no planejamento e manejo dos recursos naturais de regiões específicas.
	A utilização de técnicas de geoprocessamento constitui-se em instrumento de grande potencial para o estabelecimento de planos integrados de conservação do solo e da água. Nesse contexto, os sistemas de informações geográficas (SIGs) se inserem como uma ferramenta capaz de manipular as funções que representam os processos ambientais em diversas regiões de uma forma simples e eficiente, permitindo economia de recursos e tempo. Estas manipulações permitem agregar dados de diferentes fontes (por exemplo: imagens de satélite, mapas topográficos, mapas de solo, etc) e diferentes escalas. O resultado destas manipulações, geralmente, é apresentado sob a forma de mapas temáticos com as informações desejadas (MENDES, 1997).
	MARBLE e PEUQUET (1983) afirmam que a importância do SIG deve-se a vários fatores, destacando-se: a) o SIG tecnológico é importante para a análise geográfica feita por microscópio, telescópio, computadores que podem ser exercidas por outras ciências. Estas poderiam consequentemente mostrar a necessidade para dissolver a sistemática regional e a dictomia física e humana que tem tido longas procedências geográficas de outras disciplinas com o uso de informações geográficas; b) o SIG integra espacialmente outras classes de informações espaciais como um modelo. Estes oferecem um consistente trabalho para analizar dados geográficos.
O SIG é muito moderno e atual devido ao elevado nível de interesse em novos desenvolvimentos da computação e porque tem mostrado uma elevada técnica para percepção de informações geográficas (PARENT e CHURCH, 1987).
O SIG tem sido chamado de um “capacitador tecnológico”, segundo FISHER & LINDENBERG (1989), porque tem o potencial de oferecer uma larga variedade de disciplinas, sendo que, a maior parte delas utiliza dados espaciais. As principais são: geografia, hidrologia, cartografia, sensoriamento remoto, fotogrametria, agrimensura, geodésia, estatística, etc.
As principais áreas de aplicação prática dos SIGs são: a) base de trabalhos reticulares de estradas; b) base de recursos naturais (Ex: administração de florestas e rios, análise de impacto ambiental, análise de habitat, zoneamentos, administração de qualidade da água, etc); c) facilidades de administração.
	De acordo com DOBSON (1983), várias foram as causas para o surgimento da computação gráfica (cartografia automática) destacando-se: a) necessidade de rapidez na produção e edição de mapas a partir de grandes arquivos já na forma digital; b) redução do custo cartográfico e o tempo de produção e edição de mapas.
O pequeno custo de mapas simples, a grande flexibilidade dos dados de saída, a facilidade de obtenção de escalas e de mudanças de projeção e os outros usos dos dados digitais contribuíram para o avanço da computação gráfica.
	O critério usado para converter variações geográficas reais em objetos descritos são chamados de modelos de dados. Esse modelos, dependendo do formato e da necessidade do usuário, podem ser de dois tipos: modelo do tipo raster ou matricial e modelo do tipo vetor.
	O modelo raster ou matricial, segundo STAR e ESTES (1990) é caracterizado por dividir a área em quadrículas de grades regulares de células na sequência específica na forma horizontal. Dentre as características do modelo raster, citam-se: a) a seqüência é da esquerda para direita e de cima para baixo; b) cada célula contém um valor simples; c) as células e seus valores associados encontram-se dispostos em camadas (Ex: tipo de solo, elevação, uso da terra, etc.).
	O modelo vetor utiliza-se de segmentos de linhas ou pontos para identificar localidades (STAR e ESTES,1990). Neste modelo os objetos (divisas de estradas, cidades, etc.) são formados por meio da conecção de segmentos e linhas (vetores).
	Quando se trabalha com mapas digitais (computação gráfica), uma característica importante que um mapa deve possuir é a sua resolução. A resolução de um mapa (imagem digital) pode ser definida como o número de dimensões lineares de pequenas unidades de espaço geográfico para dados que são registrados. Essas pequenas unidades são conhecidas como células ou pixels e são geralmente retangulares. Quando se afirma, por exemplo, que a resolução de um mapa é de 50 x 50 m, isto significa que a cada 1000 m sobre a terra corresponde a 20 células na imagem.
	Os fenômenos reais do mundo podem ser observados de três modos distintos (BERRY e BAKER, 1968): espacial, temporal e temático. O modo espacial trata da variação de lugar para lugar. O modo temporal trata da variação de tempo para tempo (de uma época para outra). O modo temático trata da variação de uma característica para outra (de uma camada para outra).
4. Material e métodos
4.1. Descrição da área de estudo
A área-base deste estudo abrange a bacia hidrográfica do rio Turvo Sujo, com área total de 406,44 km2, pertencente à bacia hidrográfica do rio Doce. Está compreendida entre as coordenadas geográficas 42o40’ e 43o00’ de longitude Oeste e 20o39’ e 20o55’ de latitude Sul, abrangendo parte dos municípios de Viçosa, Cajuri, Coimbra, Teixeiras e Guaraciaba, no Estado de Minas Gerais (Figura 3). 
A área está embasada em rochas referentes ao Pré-Cambriano Inferior ou Indiviso, compreendendo gnaisses e magmatitos diversos. Sedimentos quaternários ocorrem ao longo dos vales, constituindo depósitos aluvionares de caráter argiloso, argilo-arenoso ou arenoso, representados por terraços e leitos maiores de deposição mais recente (REZENDE, 1971; RADAMBRASIL, 1983; CORRÊA, 1984).
O clima da região enquadra-se no tipo Cwa (clima de inverno seco e verão chuvoso), de acordo com a classificação de köppen, com temperatura do mês mais frio inferior a 18oC e, do mês mais quente, superior a 22oC (BARUQUI, 1982).
As informações de referência utilizadas para análises foram extraídas das cartas topográficas da região (IBGE 1976; 1977; 1979a e b) que incluíram as curvas de nível de 20m em 20m, rede hidrográfica e limites da bacia. 
A base de dados e as análises serão geradaspor você usando o SIG arcGIS 8.3, sendo que a entrada de dados foi executada manualmente por meio de uma mesa digitalizadora baseada nos atributos dos mapas de origem de escala 1:50.000. A digitalização foi feita utilizando o programa AUTOCAD, por meio do processo ponto a ponto e armazenado no formato DXF. Os procedimentos utilizados visando alcançar os objetivos propostos são descritos a seguir:
Geração da base de dados primários, no formato digital;
Interpolação dos valores altimétricos para geração de uma superfície (grade) continua e hidrológicamente correta com valores de altitude para cada um de seus pontos (MNT);
Eliminação das distorções do MNT geradas por erros na interpolação;
Hierarquização (classificação segundo a ordem de importância) dos cursos d’água;
Delineamento automático das bacias hidrográficas de distintas áreas de importância;
Figura 3. Localização da bacia hidrográfica do rio Turvo Sujo.
4.2. Modelagem hidrológica e análise morfométrica da bacia hidrográfica do rio Turvo Sujo
4.2.1. Modelagem hidrológica do terreno
Com o propósito de gerar um modelo numérico do terreno (MNT) com valores representativos do relevo, será realizada a interpolação linear entre os valores altimétricos das curvas de nível. Como a informação principal de entrada, será utilizada a contida no arquivo de curva de nível não recortada pelo limite da bacia, procurando a otimização dos resultados nas bordas. O processo permitirá gerar uma grade de interpolação hidrológicamente correta. 
O esquema de todas as operações envolvidas no processo de manipulação e execução das diversas etapas que envolveram a geração da base de dados primários que você usará, no formato digital, é mostrado na Figura 4.
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Figura 4. Fluxograma representando a geração da base de dados primários.
PRÁTICA 1: Fixação do sistema de coordenadas dos mapas a serem trabalhados
Na página da disciplina de SIG (www.ufes.br/~geoufes/lgu/lgu.htm), baixe os três mapas (,e ) que nós iremos usar durante o trabalho. Estes mapas estão localizados à frente do capítulo 4 da apostila do ArcGIS 8.3 com o nome de Mapas BHRTS. Para dinamificar os exercícios, abra uma nova pasta na raiz c de seu computador, renomeia com o nome de ProjetoBRTS e coloque os três mapas dentro desta pasta.
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Inicie o ArcMap com um novo projeto (projeto em branco);
Na barra de ferramentas Standard, clique sobre ícone do programa ArcCatalog para abri-lo. 
4. No ArcCatalog, clique com o botão direito do mouse sobre a layer curvasnivel_brts e selecione a opção Properties.
5. Na janela Shapefile Properties, clique na guia Fields e posteriormente no registro Geometry.
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6. Agora, no painel Field Properties, clique sobre o botão de reticências do registro Spatial Reference.
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7. Na janela Propriedades de Spatial Reference, clique sobre o botão Select para podermos selecionar o sistema de referência da layer.
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8. Na janela Browse for Coordinate System, clique sobre a pasta Projected Coordinate System.
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10. Clique sobre a pasta UTM e, posteriormente, clique sobre a pasta Other GCS e selecione o sistema de projeção South American 1969 UTM Zone 21S.prj e clique sobre o botão Add.
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11. Agora, para terminar, clique sobre o botão OK de todas as janelas para a aceitar o novo sistema de coordenada.
12. Repita os passos anteriores para as layers Hidrografia_brts e Limite_brts para ativar seus sistemas de coordenadas.
13. Feche o ArcCatalog para voltar para o ArcMap.
PRÁTICA 2: Gerando o modelo numérico do terreno (MNT) para o quadrante à qual a Bacia Hidrográfica do Rio Turvo Sujo insere-se.
	O próximo passo será gerar o MNT para o quadrante à qual a Bacia Hidrográfica do Rio Turvo Sujo insere-se. Iremos gerar um MNT utilizando a estrutura de grade triangular ou TIN (do inglês “Triangular Irregular Network”). É importante ressaltar que os modelos numéricos de terrenos podem ser representados da seguinte forma:
a) Grade regular: é uma representação matricial onde cada elemento da matriz está associado a um valor numérico, como ilustra a Figura 5 abaixo. Para a geração da grade, torna-se necessário estimar, por meio de interpoladores matemáticos, os valores para as células que não possuem medidas de elevação, considerando-se, para tanto, as medidas da vizinhança.
	Os procedimentos de interpolação para a geração de grades regulares a partir de amostras variam de acordo com a grandeza medida. No caso de altimetria, é comum o uso de funções de ponderação por inverso do quadrado da distância. Já para variáveis geofísicas ou de natureza pedológica, procedimentos de filtragem bidimensional ou de geoestatística como a krigagem são utilizados.
Figura 5. Superfície e grade regular correspondente.
b) Grade triangular (TIN): é uma estrutura do tipo vetorial com topologia do tipo nó-arco e representa uma superfície por meio de um conjunto de faces triangulares interligadas. Para cada um dos três vértices da face do triângulo são armazenadas as coordenadas de localização (x, y) e o atributo z, correspondente ao valor de elevação ou altitude. Em geral, nos SIGs que possuem pacotes para MNT, os algoritmos para a geração da grade triangular baseiam-se na triangulação de Delaunay com restrição de região.
	Quanto mais eqüiláteras forem as faces triangulares, maior será a exatidão com que se descreve a superfície. O valor de elevação em qualquer ponto dentro da superfície pode ser estimado a partir das faces triangulares, utilizando interpoladores. A Figura 6 ilustra uma superfície tridimensional e a grade triangular correspondente.
Figura 6. Superfície e malha triangular correspondente.
	O Quadro 1 mostra a comparação entre grades regulares e triangulares para representar MNTs. 
Quadro 1. Comparação entre grades regulares e triangulares para representar MNTs
	
	GRADE TRIANGULAR
	GRADE REGULAR
	Vantagens
	1. Melhor representação do relevo complexo.
	1. Facilita manuseio e conversões.
	
	2. Incorporação de restrições como linhas de cristas.
	2. Adequação para geofísica e para visualizações 3D.
	Desvantagens
	1. Complexidade no manuseio.
	1. Representação complexa do relevo.
	
	2. Inadequada para visualização 3D.
	2. Cálculo de declividade.
	Agora que já sabemos a diferença entre as representações de modelos numéricos de terreno (MNT), vamos gerar o MNT no ArcGIS 8.3 utilizando a estrutura de grade triangular ou TIN (do inglês “Triangular Irregular Network”).
1. Clique no botão Add Data da barra de ferramentas Standard e adicione o shapefile curvasnivel_brts localizado no diretório ProjetoBRTS (C:\ ProjetoBRTS) e clique sobre o botão Add.
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2. Na tabela de conteúdos, clique com o botão direito do mouse sobre a layer curvasnivel_brts e, na janela de menu rápido, clique sobre a opção Open Attribute Table. Na tabela que se abrirá, observe que o campo que contém a cotas altimétricas que desejamos interpolar para gerar o MNT chama-se ELEVATION. Então, feche a tabela.
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3. Se o ArcMap não apresenta as barras de ferramentas Spatial Analyst e 3D Analyst, clique sobre o menu View, aponte para Toolbar e clique sobre estas barras de ferramentas para disponibiliza-las no ArcMap.
4. Clique sobre o menu 3D Analyst, aponte para Create/Modify TIN e clique sobre a opção Create TIN From Features.
5. Na janela Create TIN From Features, marque a layer curvasnivel_brts e no dropdow da opção Height Source (Origem da altitude), escolha o campo ELEVATION. No dropdown da opção Triangulate as escolha a opção mass point (pontuação em massa). Na caixa de entrada Output TIN, digite o nome mnt_tin dentro do diretório de trabalho (C:\ProjetoBRTS\mnt_tin). Então, clique sobre o botão OK.
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Após o processamento, você deverá visualizar o modelo numérico do terreno (MNT) para o quadrante à qual a Bacia Hidrográfica do Rio Turvo Sujo insere-se. Observa-se na legenda que a menor cota altimétrica é 440 me a maior é 1000 m.
OBS: Utilize a ferramenta Identify e clique em pontos alternados sobre o MNT e observe que qualquer ponto do mapa agora é representado por uma cota altimétrica.
PRÁTICA 3: Reclassificando MNT do quadrante à qual a Bacia Hidrográfica do Rio Turvo Sujo insere-se em intervalo de curvas de nível de 20 em 20 metros e delimitando a área compreendida pela bacia hidrográfica.
	A próxima etapa será reclassificar o MNT do quadrante à qual a Bacia Hidrográfica do Rio Turvo Sujo insere-se em intervalo de curvas de nível de 20 em 20 metros. No entanto, a reclassificação só pode ser realizada sobre imagem no formato raster ou matricial. Logo, como o MNT (modelo TIN) encontra-se no formato vetorial, primeiramente temos que converte-lo para o formato raster para depois poder-mos realizar a reclassificação do MNT em intervalos de curvas de nível de 20 em 20 metros.
1. Clique sobre o menu 3D Analyst, aponte para Convert e clique sobre a opção TIN to Raster.
2. Na janela Convert TIN to Raster, selecione a imagem mnt_tin no dorpdown da opção Input TIN e Elevation no dropdown da opção Attribute. Vamos assumir que cada pixel ou célula de sua imagem raster terá o tamanho de 10 metros sobre o terreno. Logo, entre com o valor de 10 para a opção Cell size. Na caixa de entrada Output raster digite o nome mnt_raster dentro do diretório de trabalho (C:\ProjetoBRTS\mnt_raster). Então, clique sobre o botão OK.
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Após o processamento, você deverá visualizar o modelo numérico do terreno (MNT) para o quadrante à qual a Bacia Hidrográfica do Rio Turvo Sujo insere-se já no formato raster.
OBS: Se necessário, troque a paleta de cor da legenda e utilize a ferramenta Zoom In para ampliar uma área da imagem para que você possa observar as unidades matriciais ou pixels.
3. Agora que o MNT encontra-se no formato raster, estamos prontos para iniciar a reclassificação do MNT em intervalos de curvas de nível de 20 em 20 metros. Então, clique sobre o menu Spatial Analyst e clique sobre a opção Reclassify.
4. Na janela Reclassify, selecione a imagem mnt_raster no dropdown Input raster e clique sobre o botão Classify. Na janela Classification, escolha o método Defined Interval no dropdown Method e entre com o valor de 20 na caixa de entrada da opção Interval Size e clique sobre o botão OK.
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5. De volta a janela Reclassify, é necessário dar-mos um nome para a nova imagem reclassificada a ser criada. Então, clique sobre o botão da pasta aberta , vá para o nosso diretório de trabalho e digite nome mnt_reclass. Para terminar, clique sobre o botão OK.
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6. Clique com o botão direito do mouse sobre a nova imagem mnt_reclass e clique sobre a opção Properties. Na janela Layer Properties, clique sobre a opção Unique Values, selecione o esquema de cor mostrado abaixo no dropdown Color Scheme, clique sobre o botão Add All Values e posteriormente clique sobre o botão OK.
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		Observe que temos um total de 28 intervalos de curvas de nível variando de 20 em 20 metros (de 440 a 1000 metros). É importante que você saiba qual o significado de cada intervalo:
	Atributo = Intervalo
	1 = 440 a 460
	15 = 720 - 740
	2 = 460 - 480
	16 = 740 - 760
	3 = 480 - 500
	17 = 760 - 780
	4 = 500 - 520
	18 = 780 - 800
	5 = 520 - 540
	19 = 800 - 820
	6 = 540 - 560
	20 = 820 - 840
	7 = 560 - 580
	21 = 840 - 860
	8 = 580 - 600
	22 = 860 - 880
	9 = 600 - 620
	23 = 880 - 900
	10 = 620 - 640
	24 = 900 -920
	11 = 640 - 660
	25 = 920 - 940
	12 = 660 - 680
	26 = 940 - 960
	13 = 680 - 700
	27 = 960 - 980
	14 = 700 - 720
	28 = 980 - 1000
	Se você cumpriu fielmente todas as etapas anteriores, seu mapa deverá ser igual ao mostrado abaixo:
	Agora, estamos prontos para delimitar apenas os intervalos de curva de nível compreendidos pela bacia hidrográfica em estudo. Para tanto, deveremos utilizar a técnica de álgebra de mapas. Esta técnica possibilita a utilização de operações matemáticas para se trabalhar com mapas. Em nosso trabalho, deveremos multiplicar o mapa rasterizado do limite da bacia hidrográfica pelo quadrante de intervalos de curvas de nível. No entanto será necessário primeiramente converter o limite da bacia hidrográfica de vetor para raster, pois as operações de álgebra com mapas são realizadas com imagens no formato raster.
7. Clique sobre o botão Add Data e insira o shapefile Limite_BRTS na tabela de conteúdos.
8. Clique sobre o menu Spatial Analyst, aponte para Convert e clique sobre a opção Features to Raster.
9. Na janela Features to Raster, selecione a imagem Limite_BRTS no dorpdown da opção Input features e PolyID no dropdown da opção Field. Vamos assumir que cada pixel ou célula de sua imagem raster terá o tamanho de 10 metros sobre o terreno. Logo, entre com o valor de 10 para a opção Output Cell size. Na caixa de entrada Output raster digite o nome limite_raster dentro do diretório de trabalho (C:\ProjetoBRTS\limite_raster). Então, clique sobre o botão OK.
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	Após o processamento, teremos uma imagem raster do limite da bacia hidrográfica em estudo.
OBS: Utilize a ferramenta Identify e clique em pontos alternados sobre o a imagem de limite. Observe que no interior da imagem todos os pixels apresentam valor igual a 1, enquanto que, externamente à imagem, os valores são de 0 (No Data). Para poder-mos delimitar apenas os intervalos de curvas de nível que encontram-se dentro do limite da bacia, deveremos multiplicar a imagem raster do limite da bacia pela imagem raster dos intervalos de curvas de nível. Veja exemplo:
	
	X
	
	=
	INTERVALOS DE CURVAS DE NÍVEL PARA A BACIA EM ESTUDO
	Limite raster da bacia
	
	Intervalos de curvas de nível de 20 em 20 metros para o quadrante
	
	
10. Clique no menu Spatial Analyst e clique sobre a opção Raster Calculator.
11. Na janela Raster Calculator, dè um clique duplo sobre a imagem LIMITE_RASTER. Agora, clique sobre o botão asterisco e clique duas vezes sobre a imagem mnt_reclass. Para terminar a operação clique sobre o botão Evaluate.
	Após o processamento, você terá como resultado os intervalos de curvas de nível apenas para área interna da bacia hidrográfica em estudo.
	Observe que a imagem de intervalos de curvas de nível para a bacia hidrográfica é disposto na tabela de conteúdo com o nome de Calculation (Nome temporário). Se você gostou do resultado, temos que tornar esta imagem permanente em nosso diretório de trabalho.
12. Clique com o botão direito do mouse sobre a imagem Calculation e na janela de menu rápido clique sobre a opção Make Permanent. Na janela Make Calculation Permanent entre com o nome mnt_bacia e clique sobre o botão Save.
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13. Após o processamento, clique com o botão direito do mouse sobre a imagem Calculation e clique sobre a opção remove. Agora, clique sobre o botão Add Data e adicione a imagem mnt_bacia.
Para terminar-mos esta primeira parte do estudo, devemos preparar a legenda do último mapa de MNT para a bacia, sobrepor-mos a hidrografia sobre o mesmo e preparar-mos o layout final. Para averiguar se o MNT realmente representa a variação do relevo da região, é conveniente sobrepor-mos a hidrografia. Se os cursos d’água e, sobretudo, o rio principal, tenderem a movimentarem-se das áreas de maio elevação para as áreas mais baixas, o modelo numérico do terreno realmente representou a realidade dos cursos d’água.
14. Clique com o botão direito do mouse sobre a imagem mnt_bacia e na janela de menu rápido, clique sobre Properties. Clique na guia Symbology. Agora no campo Label, altere os valores dos atributos para os verdadeiros intervalos de curva de nível (Ex: 10 = 620 – 640 m, 11 = 640 – 660 m, ...). Agora, altere a saída do campo Label à frente de <Heading> para Hipsometria. Agora, clique na guia General e apague o nome da caixa de entrada Layer Name. Então, clique sobre o botão OK.
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15. Clique sobre o botão Add Data eadicione a imagem hidrografia_brts na tabela de conteúdos.
16. Clique com o botão direito do mouse sobre a imagem hidrografia_brts e na janela de menu rápido, clique sobre Properties. Clique na guia General e entre com o nome Hidrografia na caixa de entrada Layer Name. Vá para a guia Symbology e clique sobre o botão em forma de linha. Agora, Clique sobre o símbolo Collector Street e altere o valor da caixa de entra Width para 0.20. Então clique sobre o botão OK duas vezes para ver-mos o resultado.
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17. Desmarque todas as imagens da tabela de conteúdo, deixando apenas as imagens Hidrografia e Hipsometria marcadas.
18. No menu View, clique sobre a opção Layout View.
19. No menu File, clique sobre a opção Page Setup. Na janela Page Setup, configure a página do Layout e a impressora para o tamanho A4 e orientação Landscap. Não se esqueça de clicar sobre a caixa de checagem Scale map elements proportionally to changes in page size. Clique sobre o botão OK.
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20. No menu Insert, clique sobre a opção Legend. Na janela Legend Wizard, selecione apenas as legendas Hidrografia e Hiposmetria (Em branco) e clique sobre o botão Avançar. Apague o nome contido dentro do campo Legend Title e clique sobre o botão Avançar duas vezes. Agora, no painel Patch, altere o valor da opção Width para 38 e Height para 19. Clique sobre o botão Avançar mais uma vez e conclua (botão Concluir) a operação.
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21. No menu Insert, clique sobre a opção North Arrow. Na janela North Arrow Selector, escolha a opção ESRI North 1 e clique sobre o botão OK.
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22. No menu Insert, clique sobre a opção Scar Bar. Na janela Scar Bar Selector, escolha a opção Alternating Scale Bar 1 e clique sobre o botão OK. Agora, dê um clique duplo sobre a escala no layout e altere seu formato para: 3 divisões, 3 subdivisões, Kilômetros, Label Km e clique sobre o botão OK.
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23. No menu View, clique sobre a opção Data Frame Properties. Na janela Data Frame Properties, clique na guia Grids. Clique sobre o botão New Grid. Marque a opção Meadured Grid: divide ma pinto a gid of map units (Divide o mapa em grades baseado na unidade do mapa). Avance duas vezes e no botão Font escolha uma fonte de tamanho 12. Clique sobre o botão Avançar e Conclua a operação.
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24. Tome a Figura 7 abaixo como exemplo e ajeite os elementos do seu mapa.
OBS: Não foi acrescentado título ao mapa, pois o objetivo do trabalho é científico, ou seja, os mapas serão exportados como figura para serem inseridos do programa Microsoft Word.
Figura 7. Sobreposição da hidrografia sobre os intervalos de curvas de níveis da bacia hidrográfica do rio Turvo Sujo, micro-região de Viçosa, MG.
25. No menu File, clique sobre a opção Save. Então salve o projeto com o nome MntBacia dentro do diretório de trabalho.
PRÁTICA 3: Elaborando o mapa de declividade de acordo com os intervalos sugeridos pela EMBRAPA (1979) para o quadrante à qual a Bacia Hidrográfica do Rio Turvo Sujo insere-se e delimitando a área compreendida pela bacia hidrográfica.
A declividade do terreno é expressa como a variação de altitude entre dois pontos do terreno, em relação à distância que os separa. O modelo numérico do terreno será utilizado como imagem de entrada para a geração do mapa de declividade. A imagem de declividade gerada será do tipo contínua, por apresentar valores reais. Esta imagem será fatiada e, as classes de declividades serão discriminadas em seis intervalos distintos sugeridos pela EMBRAPA (1979): 0-3% (relevo plano), 3-8% (relevo suavemente ondulado), 8-20% (relevo ondulado), 20-45% (relevo fortemente ondulado), 45-75% (relevo montanhoso), e, > 75% (relevo fortemente montanhoso). Porém, existe a possibilidade de se dividir o terreno em outras classes de declividade, de acordo com as necessidades do estudo em particular. Esta operação será realizada utilizando a técnica de reclassificação com base numa tabela ASCII gerada para este propósito. A estrutura da tabela utilizada com o comando foi a seguinte:
	0 – 3 
	1
	3 – 8 
	2
	8 – 20 
	3
	20 – 45 
	4
	45 – 75 
	5
	> 75 
	6
1. Para evitar-mos a elaboração de um novo layout para esta nova prática, vamos salvar o projeto existente (MntBacia) com um outro nome, ou seja, DeclividadeBacia. Para tanto, No menu File, clique sobre a opção Save as. Na caixa de entrada Nome do Arquivo, entre com o nome DeclividadeBacia e clique sobre o botão Salvar.
2. Na tabela de conteúdos, remova as imagens Hidrografia, Limite_BRTS, mnt_reclass, mnt_tin e curvasnivel_brts. Deixe apenas as imagens LIMITE_RASTER e mnt_raster. 
OBS: Para a elaboração do mapa de declividade da bacia hidrográfica, iremos precisar apenas do MNT da bacia (contínuo e sem intervalos) e do limite rasterizado da bacia para poder-mos realizar a delimitação da bacia hidrográfica (álgebra com mapas).
3. Clique no menu Spatial Analyst, aponte para Suface Analysis e clique sobre a opção Slope.
4. Na janela Slope, selecione mnt_raster no dropdown da opção Input surface. Marque a opção Percent. Entre com o valor de 10 para a opção Output cell size (tamanho de saída das células). Digite decliv_quad como sendo o nome da nova imagem de declividade (C:\ProjetoBRTS\decliv_quad). Clique sobre o botão OK.
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OBS: Após o processamento, observa-se que existem algumas classes que apresentaram declividades acima de 100% não representando a realidade do relevo. Entretanto, estes erros não comprometem o andamento do trabalho, visto que, os mesmo ocorrem apenas nos cantos da imagem. Certamente, esses erros foram ocasionados durante o processo de digitalização das curvas de nível.
 
	Agora, estamos prontos para iniciar o processo de reclassificação da imagem de declividade com intervalos sugeridos pela EMNBRAPA.
5. No menu Spatial Analyst, clique sobre a opção Reclassify.
6. Na janela Reclassify, selecione a imagem decliv_quad no dropdown Input raster. No campo Old values, entre com os valores sugeridos pela EMBRAPA. Entre com o nome decliv_emb para a nova imagem de declividade a ser criada (C:\ProjetoBRTS\ decliv_emb) e clique sobre o botão OK.
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	Após o processamento, sua imagem de declividade deverá ficar semelhante a imagem mostrada abaixo.
	O próximo passo será delimitar a bacia hidrográfica em estudo mostrando os intervalos de declividade apenas no interior da bacia.
7. Clique no menu Spatial Analyst e clique sobre a opção Raster Calculator.
8. Na janela Raster Calculator, dè um clique duplo sobre a imagem LIMITE_RASTER. Agora, clique sobre o botão asterisco e clique duas vezes sobre a imagem decliv_emb. Para terminar a operação clique sobre o botão Evaluate.
	Após o processamento, você terá como resultado os intervalos de declividade apenas para área interna da bacia hidrográfica em estudo.
	Observe que a imagem de intervalos de curvas de nível para a bacia hidrográfica é disposto na tabela de conteúdo com o nome de Calculation (Nome temporário). Se você gostou do resultado, temos que tornar esta imagem permanente em nosso diretório de trabalho.
9. Clique com o botão direito do mouse sobre a imagem Calculation e na janela de menu rápido clique sobre a opção Make Permanent. Na janela Make Calculation Permanent entre com o nome decliv_bacia e clique sobre o botão Save.
10. Após o processamento, clique com o botão direito do mouse sobre a imagem Calculation e clique sobre a opção remove. Agora, clique sobre o botão Add Data e adicione a imagem decliv_bacia.
Para terminar-mos esta primeira parte do estudo, devemos preparar a legenda do último mapa de declividade para a bacia e preparar-mos o layout final.
11. Clique com o botão direito do mouse sobre a imagem decliv_bacia e na janela de menu rápido, clique sobre Properties. Clique na guia Symbology. Agora no campo Label, altere os valores dos atributos para os verdadeiros intervalos de declividade sugerido pela EMBRAPA (Ex: 1 = 0 – 3% (Relevo plano), 2 = 3 –8%(Relevo suavemente ondulado), ...). Agora, altere a saída do campo Label à frente de <Heading> para Declividade. Agora, clique na guia General e apague o nome da caixa de entrada Layer Name. Então, clique sobre o botão OK.
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12. Seguindo os passos da última prática, prepare o layout da imagem de declividade para a bacia mantendo as mesmas características anteriores com exceção da orientação da página que deve ser Portrait.
13. Clique sobre o botão Save para salvar o projeto.
	
Se você não cometeu nenhum erro operacional seu layout deverá ficar semelhante á Figura 8 abaixo.
Figura 8. Classes de declividade da bacia hidrográfica do rio Turvo Sujo, micro-região de Viçosa, MG.
PRÁTICA 4: Elaborando o mapa de Aspecto para o quadrante à qual a Bacia Hidrográfica do Rio Turvo Sujo insere-se e delimitando a área compreendida pela bacia hidrográfica
A orientação da declividade de um determinado ponto no terreno ou exposição é definida como sendo o azimute em graus (ou ponto cardinal na rosa dos ventos) para o qual se encontra orientado o plano de máxima declividade nesse ponto. Na Figura 9 estão indicadas as posições convencionais das classes de exposição do terreno (oito pontos cardinais mais destacados), junto com o valor (em graus) atribuído a cada um.
Figura 9. Representação esquemática das classes de exposição do terreno.
No presente trabalho, o cálculo da orientação do terreno foi realizado utilizando como imagem de entrada o modelo numérico do terreno sendo que a grade de exposição do terreno gerada foi do tipo contínua, sendo a mesma fatiada de acordo com as 8 classes apresentadas na Figura 1.7, para uma melhor interpretação. Este fatiamento foi realizado utilizando a técnica de reclassificação, com base em uma tabela com a seguinte estrutura:
	0 – 45
	1
	45 – 90
	2
	90 – 135
	3
	135 – 180
	4
	180 – 225
	5
	225 – 270
	6
	270 – 315
	7
	315 – 360
	8
1. Abra um novo projeto e salve-o com o nome de AspectoBacia no diretório de trabalho ProjetoBRTS (c:\ ProjetoBRTS\ AspectoBacia).
2. Clique sobre o botão Add Data e insira os shapefiles mnt_raster e limite_raster.
3. Clique sobre o menu Spatial Analyst, aponte para Surface Analysis e clique sobre Aspect.
4. Na janela Aspect, selecione mnt_raster no dropdown da opção Input surface. Assuma que as células terão um tamanho de 10 e entre com o nome de saída aspect_quad no diretório de trabalho ProjetoBRTS.
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	Após o processamento você terá a seguinte imagem:
Agora, estamos prontos para iniciar o processo de reclassificação da imagem de aspecto com intervalos de 45 em 45 graus.
5. No menu Spatial Analyst, clique sobre a opção Reclassify.
6. Na janela Reclassify, selecione a imagem aspect_quad no dropdown Input raster. No campo Old values, entre com os valores mostrados na figura abaixo. Entre com o nome aspect_45 para a nova imagem de declividade a ser criada (C:\ProjetoBRTS\aspect_45) e clique sobre o botão OK.
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	Após o processamento, sua imagem de declividade deverá ficar semelhante a imagem mostrada abaixo.
	O próximo passo será delimitar a bacia hidrográfica em estudo mostrando os intervalos de aspecto apenas no interior da bacia.
7. Clique no menu Spatial Analyst e clique sobre a opção Raster Calculator.
8. Na janela Raster Calculator, dê um clique duplo sobre a imagem aspect_45 e clique sobre o botão e, novamente, dê um clique duplo sobre a imagem limite_raster. Então. Clique sobre o botão Evaluate.
Após o processamento, você terá como resultado os intervalos de apecto apenas para área interna da bacia hidrográfica em estudo.
	Observe que a imagem de intervalos de aspecto para a bacia hidrográfica é disposto na tabela de conteúdo com o nome de Calculation (Nome temporário). Se você gostou do resultado, temos que tornar esta imagem permanente em nosso diretório de trabalho.
9. Clique com o botão direito do mouse sobre a imagem Calculation e na janela de menu rápido clique sobre a opção Make Permanent. Na janela Make Calculation Permanent entre com o nome aspect_bacia e clique sobre o botão Save.
10. Após o processamento, clique com o botão direito do mouse sobre a imagem Calculation e clique sobre a opção remove. Agora, clique sobre o botão Add Data e adicione a imagem aspect_bacia.
Para terminar-mos esta etapa, devemos preparar a legenda do último mapa para a bacia e preparar-mos o layout final.
11. Clique com o botão direito do mouse sobre a imagem aspect_bacia e na janela de menu rápido, clique sobre Properties. Clique na guia Symbology. Agora no campo Label, altere os valores dos atributos para os verdadeiros intervalos de aspecto (Ex: 1 = 0 – 45 graus, 2 = 45 – 90 graus, ...). Agora, altere a saída do campo Label à frente de <Heading> para Exposição do terreno. Agora, clique na guia General e apague o nome da caixa de entrada Layer Name. Então, clique sobre o botão OK.
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12. Seguindo os passos da última prática, prepare o layout da imagem de aspecto para a bacia mantendo as mesmas características anteriores com exceção da orientação da página que deve ser Landscap.
13. Clique sobre o botão Save para salvar o projeto.
	
Se você não cometeu nenhum erro operacional seu layout deverá ficar semelhante á Figura 10 abaixo.
Figura 10. Orientação do terreno da bacia hidrográfica do rio Turvo Sujo, micro-região de Viçosa, MG.
PRÁTICA 5: Elaborando o mapa de Modelo Sombreado para o quadrante à qual a Bacia Hidrográfica do Rio Turvo Sujo insere-se e delimitando a área compreendida pela bacia hidrográfica
Uma outra possibilidade de representar o relevo é por meio de um mapa do sombreamento ou iluminação da topografia. Neste caso, a variável representada é uma simulação do nível de luz (ou de sombra) refletida pelo relevo ao ser iluminado pelo sol situado numa posição geográfica determinada. As áreas de maior declividade, que se encontram expostas ao Sol, refletirão muita luz e serão portanto, muito visíveis; aquelas áreas que se encontram nas encostas não iluminadas diretamente pelo sol, não refletirão luz e aparecerão escuras no modelo. No presente trabalho, esta representação do terreno será obtida utilizando um ângulo azimutal de 315 graus, ângulo de elevação do Sol de 45 graus e o modelo numérico do terreno.
1. Abra um novo projeto e salve-o com o nome de ModeloSombreadoTerreno no diretório de trabalho ProjetoBRTS (c:\ ProjetoBRTS\ ModeloSombreadoTerreno).
2. Clique sobre o botão Add Data e insira os shapefiles mnt_raster e limite_raster.
3. Clique sobre o menu Spatial Analyst, aponte para Surface Analysis e clique sobre Hillshade.
4. Na janela Hillshade, selecione mnt_raster no dropdown da opção Input surface. Entre com o valor de 315 para a opção Azimuth e 45 para Altitude. Assuma que as células terão um tamanho de 10 e entre com o nome de saída somb_quad no diretório de trabalho ProjetoBRTS e clique sobre o botão OK.
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	Após o processamento você terá a seguinte imagem:
	O próximo passo será delimitar a bacia hidrográfica em estudo mostrando a iluminação do relevo apenas no interior da bacia.
5. Clique no menu Spatial Analyst e clique sobre a opção Raster Calculator.
6. Na janela Raster Calculator, dê um clique duplo sobre a imagem somb_quad e clique sobre o botão e, novamente, dê um clique duplo sobre a imagem limite_raster. Então. Clique sobre o botão Evaluate.
Após o processamento, você terá como resultado a iluminação do relevo apenas para área interna da bacia hidrográfica em estudo.
	Observe que a imagem de iluminação do relevo para a bacia hidrográfica é disposto na tabela de conteúdo com o nome de Calculation (Nome temporário). Se você gostou do resultado, temos que tornar esta imagem permanente em nosso diretório de trabalho.
7. Clique com o botão direito do mouse sobre a imagem Calculation e na janela de menu rápido clique sobre a opção MakePermanent. Na janela Make Calculation Permanent entre com o nome somb_bacia e clique sobre o botão Save.
8. Após o processamento, clique com o botão direito do mouse sobre a imagem Calculation e clique sobre a opção remove. Agora, clique sobre o botão Add Data e adicione a imagem somb_bacia.
Para terminar-mos esta etapa, devemos preparar a legenda do último mapa para a bacia e preparar-mos o layout final.
9. Clique com o botão direito do mouse sobre a imagem somb_bacia e na janela de menu rápido, clique sobre Properties. Clique na guia Symbology. Altere os valores dos labels para os nomes mostrados na figura abaixo. Na guia General, entre com o nome Iluminação da topografia na caixa de entrada Layer name. Clique sobre o botão OK.
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10. Seguindo os passos da última prática, prepare o layout da imagem de Modelo sombreado para a bacia mantendo as mesmas características anteriores com exceção da orientação da página que deve ser Landscap.
11. Clique sobre o botão Save para salvar o projeto.
	
Se você não cometeu nenhum erro operacional seu layout deverá ficar semelhante á Figura 11 abaixo.
Figura 11. Modelo sombreado do relevo para a bacia hidrográfica do rio Turvo Sujo, micro-região de Viçosa, MG.
A Figura 12 mostra o fluxograma de todas as operações que envolveram a modelagem hidrológica do terreno.
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Figura 12. Fluxograma representando todas as operações que envolveram a modelagem hidrológica do terreno.
PRÁTICA 6: Elaborando o mapa de Hidrografia hierarquizado segundo HORTON (1945) para a Bacia Hidrográfica do Rio Turvo Sujo e avaliando a susceptibilidade da bacia hidrográfica à ocorrência de enchentes.
	Nesta etapa, iremos determinar os seguintes índices para a bacia hidrográfica do rio Turvo Sujo. 
	Características geométricas
	Área total (A)
	Fator de forma (Kf)
	Perímetro total (P) 
	
	Coeficiente de compacidade (Kc)
	
	Características da rede drenagem
	Ordem dos cursos de água
	Densidade de drenagem (Dd)
	Comprimento do curso d’água principal (L)
	Extensão média do escoamento 
	Comprimento total dos cursos d’água (Lt)
	superficial (I)
A área de drenagem (A) constitui a área plana delimitada pelo divisor de águas, dado fundamental para definir a potencialidade hídrica da bacia hidrográfica. No presente trabalho, a área da bacia foi obtida por meio da somatória de todas as áreas das células que compõem a imagem rasterizada do mapa de limite da bacia.
O perímetro da bacia (P) constitui o comprimento médio ao longo do divisor de águas. Para a estimativa do perímetro da bacia, foi utilizado o mapa rasterizado de seu limite, o qual foi considerado a somatória de todas as diagonais que compõem suas células limítrofes. 
	O comprimento do curso d’água principal (L) constitui o comprimento do curso d’água principal medido em planta, desde a nascente até a seção de referência (seção exutória). Ele foi determinado por meio da reclassificação do mapa de hidrografia que resultou na hierarquização dos cursos d’água em ordens específicas. Posteriormente, determinou-se o perímetro do curso d’água principal baseado na somatória das diagonais das células que o compõem.
A forma superficial de uma bacia hidrográfica é importante na determinação do tempo de concentração, ou seja, tempo que leva a água dos limites da bacia para chegar à saída da mesma. A forma da bacia é determinada por índices que a relacionam com formas geométricas conhecidas: coeficiente de compacidade (Kc) e fator de forma (Kf).
O coeficiente de compacidade (Kc) relaciona a forma da bacia com um círculo. Constitui a relação entre perímetro da bacia e a circunferência de um círculo de área igual à da bacia. De acordo com VILLELA & MATTOS (1979), este coeficiente é um número adimensional que varia com a forma da bacia, independente de seu tamanho. Quanto mais irregular for a bacia, maior será o coeficiente de compacidade. Um coeficiente mínimo igual à unidade corresponderia a uma bacia circular, e para uma bacia alongada, seu valor é significativamente superior a 1. Uma bacia será mais susceptível à enchentes mais acentuadas quando seu Kc for mais próximo da unidade. O coeficiente de compacidade (Kc) foi determinado baseado na seguinte equação:
	
O fator de forma (Kf) é um índice que relaciona a forma da bacia com a forma de um retângulo. É determinado pela relação entre a largura média e o comprimento axial da bacia (comprimento do curso d’água principal). Segundo VILLELA & MATTOS (1979), uma bacia com o fator de forma baixo é menos sujeita a enchentes que outra de mesmo tamanho, porém com outro fator de forma. O fator de forma (Kf) foi determinado, utilizando a seguinte equação:
O sistema de drenagem é formado pelo rio principal e seus tributários e seu estudo indica a maior ou menor velocidade com que a água deixa a bacia hidrográfica. 
O comprimento total dos cursos d’água (Lt) é a medida em planta desde a nascente até a seção de referência de cada tributário, incluindo o curso principal. O comprimento total dos cursos d’água foi determinado por meio da reclassificação do mapa de hidrografia que resultou na hierarquização dos cursos d’água em ordens específicas. Posteriormente, determinou-se o comprimento total dos cursos d’água baseado na somatória das diagonais de suas células. 
A densidade de drenagem (Dd) é o índice que indica o grau de desenvolvimento do sistema de drenagem, ou seja, fornece uma indicação da eficiência da drenagem da bacia. A densidade de drenagem é definida pela relação entre o somatório dos comprimentos de todos os canais da rede e a área da bacia. Segundo VILLELA & MATTOS (1975), este índice varia de 0,5 km/km2 para bacias com drenagem pobre a 3,5 ou mais para bacias bem drenadas. Este índice foi determinado utilizando-se da seguinte equação:
	A extensão média do escoamento superficial (I) constitui a distância média em que a água da chuva teria que escoar sobre os terrenos de uma bacia, caso o escoamento se desse em linha reta, desde o ponto de queda na bacia até o curso d’água mais próximo. No presente trabalho, ele foi calculado baseado na seguinte equação:
	Embora a extensão do escoamento superficial que efetivamente ocorre sobre os terrenos possa ser diferente daquela determinada pela equação acima, devido a diversos fatores de influências, este índice constitui uma indicação da distância média do escoamento superficial. 
O relevo tem grande efeito sobre a velocidade de escoamento superficial e sobre a erodibilidade de uma bacia hidrográfica, além de grande influência sobre os elementos meteorológicos (temperatura, precipitação, evaporação, entre outros). 
A hierarquização da rede de drenagem fluvial consiste no processo de se estabelecer a classificação dos cursos d’água no conjunto total da bacia hidrográfica na qual se encontram. Isto foi realizado com a função de facilitar e tornar mais objetiva a análise morfométrica das bacias. No trabalho, foi utilizado o critério de ordenação idealizado por HORTON (1945), que é esquematizado na Figura 13. Nesta classificação os canais de primeira ordem não possuem tributários, os canais de segunda ordem têm afluentes de primeira ordem, os canais de terceira ordem recebem afluentes de canais de segunda e podem receber diretamente canais de primeira ordem e assim por diante. Nesta classificação, a maior ordem é atribuída ao rio principal, valendo esta designação em todo o seu comprimento, desde o exutório da bacia até sua nascente.
Figura 13. Classificação hierárquica da rede de drenagem de acordo com o critério de HORTON (1945).
CARACTERÍSTICAS GEOMÉTRICAS
a) Determinação da área e do perímetro da bacia hidrográfica
1. Abra um novo projeto e salve-o com o nome de HidrografiaBacia.
2. Clique sobre o botão Add Data e insira o shapefile Limite_BRTS.
3. Clique com o botão direito do mouse sobre a imagem Limite_BRTS e na janela de menu rápido, clique sobre a opçãoOpen Attribute Table. Observe na tabela de atributo que a área da bacia hidrográfica é de 404628571.002235 m2 ou 404,628 km2 e o perímetro é de 111844.534865 m ou 111,844 km.
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A = 404,628 km2
P = 111,844 km
b) Determinação do Coeficiente de compacidade (Kc) e Fator de Forma (Kf)
4. O coeficiente de compacidade (Kc) deve ser calculado por meio da seguinte equação:
OBS: A bacia não será susceptível à enchentes pois o Kc não está próximo da unidade.
5. Para determinar-mos o fator de forma, necessitamos conhecer o comprimento total do rio principal da bacia. Para tanto, temos que abrir o shapefile de hidrografia da bacia em estudo. Então, clique sobre o botão Add Data e insira o shapefile hidrografia_BRTS. 
6. Clique com o botão direito do mouse sobre a imagem hidrografia_BRTS e na janela de menu rápido, clique sobre a opção Open Attribute Table. Clique com o botão direito do mouse sobre o campo ELEVATION e clique sobre a opção Summarize.
7. Na janela Summarize, selecione o campo ELEVATION a ser somado. Clique sobre o sinal de + do campo COMPRIM e marque a opção Sum. Na caixa de entrada da opção Specify output table, entre com o nome ComprimentoTotalCursosDagua na diretório que contém os arquivos do trabalho (C:\ProjetoBRTS\ComprimentoTotalCursosDagua). Então, clique sobre o botão OK e aceite a adição da tabela no projeto. Feche a tabela.
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8. Agora, clique com o botão direito do mouse sobre a tabela ComprimentoTotalCursosDagua na tabela de conteúdo e, na janela de menu rápido, clique sobre a opção Open.
	Observe que o curso d’água principal apresenta o valor de 149828 m ou 149,828 Km e que a soma de todos os cursos d’água é de 2158981 m ou 2158,981 Km.
L = 149,828 Km
Lt = 2158,981 Km
	
Logo, podemos calcular o fator de forma da bacia hidrográfica:
OBS: Como o valor do fator de forma se aproximou de zero, a bacia não é susceptível a ocorrência de enchentes.
CARACTERÍSTICAS DA REDE DRENAGEM
a) Ordem dos cursos de água
	Como observado na tabela de atributo de hidrografia, a ordem dos cursos d’água é de 6.
b) Comprimento do curso d’água principal (L)
	Como observado na tabela de atributo de hidrografia, o comprimento do curso d’água principal (L) é de 149,828 Km.
c) Comprimento total dos cursos d’água (Lt)
Como observado na tabela de atributo de hidrografia, o comprimento total dos cursos d’água (Lt) é de Lt = 2158,981 Km.
d) Densidade de drenagem (Dd)
Podemos calcular a densidade de drenagem da seguinte forma:
OBS: Como o valor da densidade de drenagem foi superior 3,5 km/km, a bacia hidrográfica é bem drenada.
e) Extensão média do escoamento superficial (I)
	Podemos calcular a extensão média do escoamento superficial (I), utilizando a seguinte equação:
ELABORAÇÃO DO MAPA DE HIDROGRAFIA HIERARQUIZADO SEGUNDO HORTON (1945)
1. Clique com o botão direito sobre a imagem hidrografia_brts e no menu rápido, clique sobre a opção Properties. Observe a figura abaixo e tente formatar sua legenda de acordo com as características escolhidas. Na guia General, entre com o nome Hidrografia na opção Layer name.
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2. Clique com o botão direito sobre a imagem limite_brts e no menu rápido, clique sobre a opção Properties. Observe a figura abaixo e tente formatar sua legenda de acordo com as características escolhidas. Na guia General, entre com o nome Limite da bacia na opção Layer name.
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3. Seguindo os passos da última prática, prepare o layout da imagem de Hidrografia e Limite da bacia para a bacia mantendo as mesmas características anteriores com exceção da orientação da página que deve ser Landscap.
11. Clique sobre o botão Save para salvar o projeto.
	
Se você não cometeu nenhum erro operacional seu layout deverá ficar semelhante á Figura 14 abaixo.
Figura 14. Hidrografia da bacia hidrográfica do rio Turvo Sujo, micro-região de Viçosa, MG.
5. RESUMO E CONCLUSÕES
Um dos desafios básicos da análise hidrológica é o delineamento e a caracterização morfométrica das bacias hidrográficas e da rede de drenagem associada. Tal informação é de utilidade em numerosas aplicações, tais como na modelagem dos fluxos hidráulicos, o transporte e deposição de poluentes e na predição de inundações (WANG & YIN, 1998; THIERFELDER, 1998; CEBALLOS & SCHNABEL, 1998).
No presente trabalho é apresentado uma região hidrológica definida, bem como suas características físicas, procurando medir a influência destas no comportamento hidrológico da bacia. Utilizou-se do sistema de informação ArcGIS 8.3 para a análise do terreno no contexto da modelagem hidrológica, e para a caracterização morfológica da bacia. A unidade hidrológica, objeto deste estudo, constitui a bacia hidrográfica do rio Turvo Sujo, pertencente à bacia hidrográfica do Rio Doce.
As informações de referência utilizadas para análises foram extraídas das cartas topográficas da região (IBGE 1976; 1977; 1979a e b) que incluíram as curvas de nível de 20m em 20m, rede hidrográfica e limites da bacia hidrográfica.
	A análise dos dados e a interpretação dos resultados obtidos nas condições específicas do presente trabalho permitiram concluir que:
De acordo com os resultados do coeficiente de compacidade (Kc = 1,557) e do fator de forma (Kf = 0,018), há menos possibilidade de ocorrência de chuvas intensas cobrindo simultaneamente toda a extensão da bacia, e, juntamente com o fato da contribuição dos tributários atingir o curso d’água principal em vários pontos, a bacia hidrográfica do rio Turvo Sujo constitui uma área não muito sujeita a enchentes;
Quanto ao grau de desenvolvimento do sistema de drenagem, pode-se afirmar, por meio do índice de densidade de drenagem (Dd = 5,336 km/km2), que a bacia em estudo é bem drenada, ou seja, tem boa eficiência de drenagem;
A ordem do curso d’água principal (ordem 6) segundo HORTON (1945), mostra uma elevada extensão de ramificação da bacia;
Com respeito à baixa declividade do canal fluvial principal, espera-se uma baixa velocidade de escoamento e hidrogramas de enchentes menos pronunciados;
A modelagem do terreno resultou eficiente e confiável, permitindo realizar a modelagem hidrológica e a análise morfométrica da bacia.
.
shp
AUTO-CAD
ArcGIS 8.3
Mapa de Curva de
Nível
Veja o resultado no ArcCatalog
VOCÊ IRÁ GERAR O MNT
Modelo
Numérico do
Terreno (MNT)
sem
distorções
.
shp
Mapa de
Hidrografia
Mapa de
Hidrografia
Hierarquizado
RECLASS
.
shp
Mapa de Limite
Mapa de
Limite
Reclassificado
terreno
do 
Hierarquização da
hidrografia segundo
critério proposto por
HORTON (1945)
Modelagem
Hidrológica e Análise
Morfométrica da bacia
do rio Turvo Sujo
Modelo sombreado
terreno
Orientação do
terreno
Declividade do
HILLSHAD
bacia
da 
sombreado do terreno
Mapa de modelo
ASPECT
 graus
360
 – 
315
 graus
315
 – 
270
 graus
270
 – 
225
 graus
225
 – 
180
 graus
180
 – 
135
 graus
135
 – 
90
 graus
90
 – 
45
0 – 45 graus
bacia
do terreno da 
Mapa de orientação
RECLASSIFY
SLOPE
montanhoso)
fortemente 
(Relevo 
>75 
)
% (Relevo montanhoso
 
75
 – 
45
)
fortemente ondulado
 % (Relevo 
45
 – 
20
)
 ondulado
 % (Relevo
20
 – 
8
)
suavemente ondulado% (Relevo 
8
 – 
3
0 – 3 % (Relevo plano)
declividade da bacia
Mapa de classes de
RECLASSIFY
do Terreno (MNT)
Modelo Numérico
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Professor Dr. Alexandre Rosa dos Santos/email: alexsantos@npd.ufes.br/ Home Page: www.ufes.br/~geoufes/lgu/lgu.htm
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