RELATÓRIO FINAL

Prévia do material em texto

1 
 
UNIVERSIDADE FEDERAL DOS VALES DO JEQUITINHONHA E MUCURI 
INSTITUTO DE CIÊNCIA, ENGENHARIA E TECNOLOGIA 
ENGENHARIA HÍDRICA 
 
Kênina Florêncio dos Santos Coelho 
Leticia Sousa Carvalho 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
RELATÓRIO DE AULAS PRÁTICAS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Teófilo Otoni - MG 
2017 
 
 
 
2 
 
Kênina Florêncio dos Santos Coelho 
Leticia Sousa Carvalho 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
RELATÓRIO DE AULAS PRÁTICAS 
 
 
 
 
 
 
Trabalho apresentado como requisito parcial para a 
conclusão da disciplina EHD 180 – SIG Aplicados à 
Hidrologia do curso de Engenharia Hídrica da 
Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e 
Mucuri. 
Orientador: Prof. Dr. Rafael Alvarenga Almeida. 
 
 
 
 
Teófilo Otoni - MG 
2017 
 
 
3 
 
SUMÁRIO 
 
 
1 INTRODUÇÃO ..................................................................................................................... 4 
 
2 REFERENCIAL TEÓRICO ................................................................................................ 6 
2.1 Área de estudo ..................................................................................................................... 6 
2.1.1 Bacia hidrográfica do Rio Jequitinhonha ....................................................................... 6 
2.1.2 Município de Almenara - MG .......................................................................................... 6 
 
3 MATERIAIS E MÉTODOS ................................................................................................. 7 
 
4 RESULTADOS ..................................................................................................................... 8 
4.1 Práticas ................................................................................................................................ 8 
4.1.1 Limites políticos ................................................................................................................ 8 
4.1.2 Mapas ................................................................................................................................ 8 
4.1.3 Georeferenciamento ....................................................................................................... 11 
4.1.4 Modelo Digital de Elevação - MDE ............................................................................... 12 
4.1.5 Drenagem e sub-bacias .................................................................................................. 13 
4.1.6 Classificação de imagens ................................................................................................ 17 
4.1.6.1 Não - supervisionada .................................................................................................... 17 
4.1.6.2 Supervisionada ............................................................................................................. 18 
 
5 CONCLUSÃO ...................................................................................................................... 19 
 
REFERÊNCIAS ..................................................................................................................... 20 
 
 
 
 
 
 
 
 
4 
 
1 INTRODUÇÃO 
O Sistema de Informações Geográficas (SIG) é conjunto de dados, softwares, 
métodos, usuários, que juntos possibilitam a análise e manipulação de dados georreferenciados. 
Diante disso torna-se um importante instrumento para auxiliar tomadas de decisões, pois o 
mesmo possui diversas aplicações, por exemplo, levantamento de informações topográficas, 
climáticas, drenagem, entre outras. Além disso é um mecanismo fundamental para auxiliar em 
caracterizações de bacias hidrográficas, bem como para a gestão ambiental. (FILHO e IOCHPE, 
1996; OLIVEIRA e PROENÇA, 2014). 
A bacia hidrográfica é uma região drenada e limitada por divisores topográficos em 
que toda a precipitação será direcionada para um único ponto (exutório). Dentro da mesma há 
hierarquias em que a área drenada pelo rio principal é chamada de bacia e as áreas dos afluentes 
são chamadas de sub-bacias. (BRASIL, 2006; TUCCI, 2001; FREIRE E OMENA, 2005). 
Sobre o território definido como bacia hidrográfica é que se desenvolvem as 
atividades humanas. Todas as áreas urbanas, industriais, agrícolas ou de preservação 
fazem parte de alguma bacia hidrográfica. Pode-se dizer que, no seu exutório, estarão 
representados todos os processos que fazem parte do seu sistema. O que ali ocorre é 
conseqüência das formas de ocupação do território e da utilização das águas que para 
ali convergem. (PORTO e PORTO, 2008). 
 
Figura 1: Bacia hidrográfica. 
 
Fonte: Bernardi et al., 2013. 
 
Para os cursos d’água presentes em uma bacia hidrográfica é feito um ordenamento, 
este que irá definir a ordem de drenagem da mesma. O método mais utilizado é o de Strahler, 
 
5 
 
este consiste em definir como de 1ª ordem aqueles cursos que não possuem nenhum 
contribuinte, os de 2ª ordem são formados pela junção de dois cursos d’água de 1ª ordem, os de 
3ª ordem pela confluência de dois cursos de 2ª ordem, mas este também podem ter afluentes de 
1ªordem, e assim em diante, de forma que o curso com maior ordem é o rio principal. (TUCCI, 
2001). 
 
Figura 2: Ordenamento de cursos d’água pelo método de Strahler. 
 
Fonte: Freire e Omena, 2005. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
6 
 
2 REFERÊNCIAL TEÓRICO 
2.1 Área de estudo 
2.1.1 Bacia hidrográfica do Rio Jequitinhonha 
A bacia hidrográfica do Rio Jequitinhonha está localizada no nordeste mineiro, com 
uma pequena fração de sua área no sudeste do estado da Bahia. Possui uma área de 70.315 km² 
e está compreendida entre os paralelos 16° e 18° e meridianos 39° e 44°. A área da bacia é 
dividida em seis mesorregiões e onze microrregiões, contando com 63 municípios, sendo que 
22 destes possuem parte de suas áreas dentro dos limites da bacia. Suas nascentes estão nas 
serras do Espinhaço (Diamantina – MG) e sua extensão é de 920 km (BRASIL, 1997). 
 
Figura 3: Bacia do Rio Jequitinhonha e limites municipais 
 
Fonte: Google imagens. 
 
2.1.2 Município de Almenara – MG 
O município de Almenara está localizado no nordeste de Minas Gerais, no Vale do 
Jequitinhonha, próxima da divisa com a Bahia. Possui área de 2.294, 426 km², com população 
estimada para 2017 de 41.794 habitantes. Sua localização é 16° 11’ 02” S e 40° 41’ 38” O, 
pertencendo a mesorregião Jequitinhonha e Microrregião Almenara. (IBGE). 
 
 
7 
 
Figura 4: Localização do município de Almenara em Minas Gerais 
 
Fonte: Google imagens. 
 
3 MATERIAIS E MÉTODOS 
Para a realização das aulas práticas foi utilizado o software ArcGis 10.0 e ArcGis 
10.5 da Esri (Environmental Systems Research Institute), com os quais foram feitas as 
manipulações necessárias para elaboração dos mapas. Arquivos shapefile foram obtidos pelo 
site do IBGE e para obtenção das imagens de alta resolução, fez-se o uso do programa Google 
Earth Pro. As imagens STRM (Shttle Radas Topographic Mission) foram adquiridas junto ao 
Grupo Americano em Pesquisa e Agricultura Internacional, suas quadriculas possuem 5 graus 
de longitude e 5 graus de latitude, além disso, possuem resolução espacial de 90 metros para a 
América do Sul e seu elipsoide é o WGS1984. (LEMOS et al., 2003). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
8 
 
4 RESULTADOS 
4.1 Práticas 
4.1.1 Limites políticos 
A primeira atividade realizada foi a elaboraçãode um mapa do limite político do 
município escolhido pelo grupo dentro do estado de Minas Gerais. Para tal, foram obtidas as 
cartas dos limites estaduais e municipais no site do IBGE. Abaixo o mapa elaborado para o 
município de Almenara: 
 
Figura 5: Limite político do município de Almenara – MG. 
 
Fonte: Arquivo das autoras. 
 
4.1.2 Mapas 
Esta etapa constituiu-se da elaboração dos mapas de pedologia, litologia, bioma e 
clima da cidade em estudo. Abaixo os mapas elaborados: 
 
 
 
 
 
 
 
9 
 
Figura 6: Tipos de solo em Almenara - MG 
 
Fonte: Arquivo das autoras. 
 
Figura 7: Tipos de rochas em Almenara - MG 
 
Fonte: Arquivo das autoras. 
 
 
 
 
10 
 
Figura 8: Bioma presente em Almenara – MG. 
 
Fonte: Arquivos das autoras. 
 
Figura 9: Clima de Almenara – MG. 
 
Fonte: Arquivo das autoras. 
 
 
 
 
11 
 
4.1.3 Georreferenciamento 
Para a elaboração do georreferenciamento utilizou-se de uma imagem obtida pelo 
Google Earth Pro. Sendo assim, foram marcados pontos e coletados os dados de longitude e 
latitude em UTM de uma região localizada dentro do limite municipal de Almenara. Com isso, 
o local escolhido foi o bairro Cidade Nova, este que fica às margens do Rio Jequitinhonha, e 
demarcados 10 pontos estratégicos. 
 
Figura 10: Pontos para o georreferenciamento do bairro Cidade Nova em Almenara - MG 
 
Fonte: Google Earth Pro 
 
Figura 11: Georreferenciamento do Bairro Cidade Nova em Almenara - MG 
 
Fonte: Arquivo das autoras. 
 
12 
 
O ArcGis 10.5 calculou o valor do erro médio quadrático (RMS), sendo que quanto 
menor for o valor do RMS, mais próximo da realidade está o georreferenciamento da imagem. 
Para a imagem em questão o erro foi de 3,13295. 
 
Figura 12: Valor do RMS obtido. 
 
Fonte: Arquivo das autoras. 
 
4.1.4 Modelo Digital de Elevação – MDE 
O Modelo Digital de Elevação (MDE) representa a superfície e os fenômenos 
presentes na mesma por meio de ferramentas matemáticas e computacionais. A partir dos 
MDE’s é possível fazer a delimitação de bacias hidrográficas, bem como, gerar a rede de 
drenagem, declividade da bacia, entre outros. (FELGUEIRAS e CÂMARA, 2004). 
Nesta prática foi elaborado o MDE da bacia do Rio Jequitinhonha com os valores de 
altitude ao longo de sua área. As imagens para elaboração foram obtidas no site do Grupo 
Americano em Pesquisa e Agricultura Internacional. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
13 
 
Figura 13: Modelo Digital de Elevação da BH do Rio Jequitinhonha. 
 
Fonte: Arquivo das autoras. 
 
4.1.5 Drenagem e sub-bacias 
Nesta prática, através do MDE, foi gerada a rede de drenagem para a bacia 
hidrográfica do Rio Jequitinhonha, além de realizar o ordenamento dos cursos d’água. No 
entanto para a mesma era necessária adequar a rede gerada pelo MDE à mapeada pelo IBGE. 
Sendo assim, utilizando-se dos mapas da rede de drenagem do IBGE, com escalas de 1:100.000 
e 1:250.000, foram definidas as células de contribuição para cada escala. Para a escala de 
1:100.000 o melhor resultado foi com 1800 células de contribuição e para a escala de 1:250.000 
o melhor resultado foi com 100.000 células de contribuição, como pode ser visto abaixo: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
14 
 
Figura 14: Rede gerada e rede mapeada em escala 1:100.000. 
 
Fonte: Arquivo das autoras. 
 
Figura 15: Rede gerada e rede mapeada em escala 1:250.000. 
 
Fonte: Arquivo das autoras. 
 
 
15 
 
Outra atividade realizada foi a ordenação dos cursos d’água, obtida pela 
hierarquização dos mesmos. Utilizando a rede de drenagem de acordo com a escala 1:250.000, 
verificou-se que a bacia do Rio Jequitinhonha é de ordem 4. Pode-se observa tal fato a seguir: 
 
Figura 16: Ordem dos cursos d’água da BH do Rio Jequitinhonha. 
 
Fonte: Arquivo das autoras. 
 
Para delimitação das sub-bacias, foi definido que seria na ordem de n-1 e n-2, sendo 
n a ordem da bacia, neste caso n=4. Com isso, obteve-se as seguintes sub-bacias, ambas 
ajustadas de acordo com a escala 1:250.000 do IBGE. Além disso foi feito o mapa de drenagem 
da bacia agrupando os cursos d’água de ordem 1 e ordem 2 em uma única classe. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
16 
 
Figura 17: Sub-bacias de ordem n-1. 
 
Fonte: Arquivo das autoras. 
 
Figura 18: Sub-bacias de ordem n-2. 
 
Fonte: Arquivo das autoras. 
 
 
 
 
 
17 
 
Figura 19: Drenagem da BH do Rio Jequitinhonha. 
 
Fonte: Arquivo das autoras. 
 
4.1.6 Classificação de imagens 
Esta classificação o processo de extração de informações em imagens, com ela é 
possível reconhecer os padrões e identificar superfícies homogêneas de acordo com o interesse. 
Para ser realizada a classificação, os pixels recebem uma rotulação de acordo com o uso do 
solo, esta pode ser feita pela interpretação visual (supervisionada) ou computacional (não – 
supervisionada). 
 
4.1.6.1 Não – supervisionada 
A mesma é realizada por meio de algoritmos para fazer a diferenciação das classes 
presentes na imagem. Os pixels presentes na imagem são agrupados, de acordo com a feição 
espacial com dimensões igual ao número de bandas na imagem, sendo assim, representa a 
distribuição de probabilidades das classes. Para esta classificação foram consideradas as 
seguintes classes: Água e rocha, Floresta, Pastagem, Mancha urbana e Nuvem. Obtendo-se as 
seguintes porcentagens para cada classe: 
• Floresta: 30,4%; 
• Pastagem: 67,17%; 
• Água e rocha: 0,85%; 
 
18 
 
• Mancha urbana: 1,19%; 
• Nuvem: 0,39%. 
 
Figura 20: Classificação não – supervisionada para o município de Almenara – MG. 
 
Fonte: Arquivo das autoras. 
 
4.1.6.2 Supervisionada 
Para a sua realização há a necessidade de se conhecer previamente aspectos da 
região, com isso são definidos limites de treinamento na imagem a ser estudada de forma a 
reconhecer a assinatura espectral das classes. Portanto, desta forma é possível definir intervalos 
de níveis de cinza para cada classe. Para esta classificação foram consideradas as seguintes 
classes: Água e rocha, Floresta, Pastagem, Mancha urbana e Nuvem. Obtendo-se as seguintes 
porcentagens para cada classe: 
• Floresta: 38,45%; 
• Pastagem: 52,88% 
• Água e rocha: 6,53%; 
• Mancha urbana: 1,43%; 
• Nuvem: 0,71%. 
 
 
 
19 
 
Figura 21: Classificação supervisionada para o município de Almenara – MG. 
 
Fonte: Arquivo das autoras. 
 
5 CONCLUSÃO 
A utilização dos SIG’s como ferramenta para monitoramento e estudo de áreas é 
extremamente importante, pois mesmo não exige que o usuário tenha conhecimento prévio do 
local, permitindo coletar dados de altitude, tipos de solo, topografia, entre outros, 
proporcionando a manipulação destes dados para realização das mais diversas atividades e 
análises. Por permitir que o usuário tenha acesso a esses dados sem a necessidade de ir a campo, 
os SIG’s auxiliam na redução de custos e tempo para execução de trabalhos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
20 
 
REFERÊNCIAS 
ALMEIDA, R. A. Aula SIG – Classificação de Imagens. EHD180 – SIG Aplicados à 
Hidrologia. Instituto de Ciência, Engenharia e Tecnologia, Universidade Federal dos Vales 
do Jequitinhonha e Mucuri. Teófilo Otoni, MG. 2017. 
 
BERNADI, E.C.S. et al. Bacia Hidrográfica como Unidade de Gestão Ambiental. 
Disciplinarum Scientia. Série: Ciências Naturais e Tecnológicas, Santa Maria, v.13, n.2, p. 
159-168, 2013. 
 
BRASIL. Fundação Nacional de Saúde. Manual de Saneamento. 4 ed. rev. Brasília:Fundação 
Nacional de Saúde, 2006. 
 
BRASIL. Ministério do Planejamento e Orçamento. Diagnóstico Ambiental da Bacia do Rio 
Jequitinhonha. Salvador, 1997. 
 
FELGUEIRAS, C. A.; CAMARA, G. Modelagem Numérica do Terreno. In: Câmara, G.; 
Monteiro, A. M., Medeiros, J. S. (Ed.) Introdução à Ciência da Geoinformação. São José dos 
Campos, INPE, 2004. 
 
FILHO, J. L.; IOCHPE, C. Introdução a Sistemas de Informações Geográficas com ênfase 
em Banco de Dados. Universidade Federal de Viçosa. Departamento de Informática. 1996. 
 
FREIRE, Cleuda Custódio; OMENA, Sylvia Paes Faria de. PRINCÍPIOS DE 
HIDROLOGIA AMBIENTAL. Curso de Especialização em Gestão de Recursos Hídricos 
UFSC/UFAL, 2005. 
 
FREITAS, M. I. C. de; PANCHER, A.M. Classificação de Imagens. Sig. s.d. 
 
INSTITUTO BRASILEIRO DE GEOGRAFIA E ESTATÍSTICA – IBGE. Dados gerais do 
município. Disponível em: 
<http://cidades.ibge.gov.br/painel/painel.php?lang=&codmun=310170&search=minas-
gerais|almenara|infograficos:-dados-gerais-do-municipio > Acesso em: 8 out. 2017. 
 
 
21 
 
LEMOS, Marcio Colares; SOUZA, Sergio Florencio de; ROCHA, Ronaldo dos Santos da. 
AVALIAÇÃO DA QUALIDADE DOS DADOS ALTIMÉTRICOS DERIVADO DO 
SHUTTLE RADAR TOPOGRAPHIC MISSION (SRTM): Resultados Preliminares. 
Universidade Federal do Rio Grande do Sul, 2003. 
 
OLIVEIRA, H. de; PROENÇA, F. R. Desenvolvimento de um sistema web para a divulgação 
das empresas da cidade de São Sebastião do Paraíso – MG. Revista de Iniciação Científica da 
Libertas. São Sebastião do Paraíso, v.4, n.2, p. 135-147, 2014. 
 
PORTO, M. F. A.; PORTO, R.L.L. Gestão de bacias hidrográficas. Estudos Avançados, São 
Paulo, n. 63, p. 43-60, 2008. 
 
TUCCI, C. E. M. Hidrologia: ciência e aplicação. 2.ed. Porto Alegre: Ed. 
Universidade/UFRGS: ABRH, 2001.