Análise digital do relevo como apoio para a cartografia geomorfológica da porção central da Serra do Mar Paranaense

Abstract

Resumo: O desenvolvimento da geomorfometria nas últimas décadas, impulsionada pelo avanço das geotecnologias e da informática, configura um cenário favorável para a utilização da análise digital do relevo aplicada à identificação de formas e unidades geomorfológicas. Nessa perspectiva, com o intuito de testar técnicas digitais que possam auxiliar trabalhos de cartografia geomorfológica, o presente trabalho se propõe a elaborar um mapeamento de unidades de relevo e formas de vertente da porção central da Serra do Mar Paranaense com base em classificações semiautomatizadas de atributos topográficos derivados de Modelo Digital do Terreno (MDT). O MDT, com resolução horizontal de 15 metros, foi construído a partir de dados vetoriais planialtimétricos de cartas topográficas na escala 1:25.000 pelo método denominado Topogrid, seguido do cálculo de oito atributos para a caracterização geomorfométrica: declividade, aspecto, plano de curvatura, perfil de curvatura, relevo sombreado, acumulação de fluxo (atributos topográficos primários) e índice topográfico de umidade e índice de posição topográfica (atributos topográficos secundários). Inicialmente foram realizados testes estatísticos para avaliar a qualidade do MDT, em dois momentos: a) análise da variação da resolução horizontal (5, 10, 15 e 20 metros) de MDTs de mesmo interpolador (método Topogrid); b) comparação entre Modelos Digitais de Elevação (MDEs) de distintas resoluções e distintas fontes de aquisição (MDT Topogrid e MDEs Aster GDEM, SRTM-C v2 e v4, SRTM-X e acervo Topodata). Sequencialmente foram aplicados dois métodos de classificação de formas do relevo: a) classificação de Hammond/Dikau, que consiste num sistema de classificação em três níveis hierárquicos resultante da combinação de variáveis morfométricas (declividade e gradiente altimétrico) calculadas a partir de uma janela móvel definida; b) Índice de Posição Topográfica, que mensura a diferença entre a elevação de um ponto central e a média da elevação do entorno com um raio predeterminado, cuja discretização para determinação de classes morfológicas considera os valores de desvio padrão. A partir dos resultados mais representativos denotados por estas duas classificações, os mapas de unidades de relevo (com 13 classes) e formas de vertente (com 27 classes) foram elaborados por uma classificação determinística, amparada pelo conhecimento geomorfológico prévio da área de estudo. Os resultados obtidos pelas classificações preliminares e mapas finais apontaram que as classificações geomorfométricas são sensíveis às características dos MDEs e dos parâmetros adotados na modelagem, destacando a importância do rigor metodológico para a eficácia da classificação resultante. O mapa de unidades de relevo permitiu identificar os principais compartimentos topográficos homogêneos e feições específicas da área de estudo, reforçando a potencialidade do emprego da análise digital do relevo aplicada a levantamentos geomorfológicos preliminares que podem subsidiar a construção de mapas geomorfológicos com baixo custo operacional.

Abstract: The development of geomorphometry in recent decades, boosted by the advancement of geotechnology and computers, sets a favorable scenario for the use of the digital terrain analysis applied to the identification of forms and geomorphological units. From this perspective, in order to test digital techniques that can help geomorphological mapping works, this study aims to develop a landform e slope form mapping of the central portion of the Serra do Mar Paranaense based on semi-automated classifications of topographic attributes derived from Digital Terrain Model (DTM). The DTM, with horizontal resolution of 15 meters, was built from planialtimetric vector data of topographic maps at 1:25,000 scale by the method called Topogrid, followed by the calculation of eight attributes for geomorphometric caracterization: slope, aspect, plan curvature, profile curvature, hillshade, flow accumulation (primary topographic attributes) and topographic wetness index and topographic position index (secondary topographic attributes). Initially were performed statistical tests to evaluate the quality of MDT, in two stages: a) analysis of the variation of horizontal resolution (5, 10, 15 and 20 meters) of DTMs of the same interpolator (Topogrid method); b) comparison of Digital Elevation Models (DEMs) of different resolutions and different sources of acquisition (MDT Topogrid and DEMs Aster GDEM, SRTM C-v2 and v4, SRTM-X and Topodata collection). Sequentially were applied two methods of landforms classification: a) Hammond/Dikau classification, which is a classification system in three hierarchical levels resulting from the combination of morphometric variables (slope and relief) calculated from a defined moving window; b) Topographic Position Index, which measures the difference between the elevation of a central point and the average elevation of the surroundings with a predetermined radius, whose discretization to determine morphological classes considers the standard deviation values. From the most representative results denoted by these two classification, landforms (13 classes) and slope forms (27 classes) maps were produced by a deterministic classification, supported by geomorphological knowledge of the study area. The results obtained by the preliminary classifications and final maps showed that the geomorphometric classifications are sensitive to the characteristics of DEMs and parameters adopted in modeling, highlighting the importance of methodological rigor to the effectiveness of the resulting classification. The landforms map identified the main topographical homogeneous compartments and specific features of the study area, reinforcing the employment potential of digital terrain analysis applied to preliminary geomorphological surveys that can support the construction of geomorphological maps with low operating costs.