Mapeamento pedológico preditivo por diferentes métodos de integrações de atributos topográficos : aplicações no baixo curso da bacia hidrográfica do rio Ivaí - Noroeste do estado do Paraná,

Abstract

Resumo: A região noroeste do estado do Paraná é composta por rochas areníticas do grupo Caiuá, relevo plano a suavemente ondulado, clima tropical e com ocorrência de sequências laterais de Latossolos-Argissolos. Os Latossolos se encontram frequentemente associados a relevos planos e em regiões de menor densidade de drenagem, enquanto os Argissolos estão associados a relevos mais ondulados, com maiores declives e maior densidade de drenagem. A área de estudo compreende a área de drenagem do baixo curso da bacia hidrográfica do rio Ivaí, e para esta área, há disponibilidade apenas de mapas pedológicos em escalas regionais, sendo os de maior detalhe disponibilizados unicamente para alguns municípios da região. Portanto, faz-se necessário o desenvolvimento metodológico de técnicas de mapeamentos que possam contribuir na espacialização dos solos da região. Baseada na relação solo-relevo, foram realizados mapeamentos digitais de solos a partir da integração de atributos topográficos efetuados pelos métodos de tabulação cruzada e regressões logísticas. Os atributos selecionados para geração dos modelos preditivos foram clinografia, índice de posição topográfica, índice de rugosidade do terreno, índice topográfico de umidade (modificado) e plano de curvatura. Os mesmos foram gerados por meio de um modelo digital do terreno com resolução espacial de 20 metros e de dois modelos de elevação: SRTM de 30 e 90 metros. Por apresentar uma extensa planície fluvial com ocorrência de Neossolos Flúvicos, Gleissolos e Organossolos optou-se por primeiramente delimitar este compartimento, separando a área de estudo em setores norte e sul. Para a geração dos três modelos preditivos a partir da tabulação cruzada, foram discretizadas para cada atributo topográfico duas classes de unidades de mapeamento: UM-01 representando os Latossolos e UM-02 os Argissolos. Para os três modelos de regressões logísticas foram inseridos 1.200 pontos de controle ao longo de dezesseis áreas de referência (oito para cada setor). Os resultados das seis predições apresentaram de um modo geral uma maior distribuição da UM-01 no setor norte enquanto que a UM-02 foi mais expressiva no setor sul. A comparação das áreas das UM feita entre os três modelos preditos (20, 30 e 90 metros) que apresentou menores índices de variação (como desvio padrão), foi a realizada pelo método das regressões logísticas, em detrimento dos três modelos preditos por tabulação cruzada. A variação também foi menor na análise entre os dois modelos preditos a partir da base do modelo digital do terreno de 20 metros. Para a verificação de qualidade, tendo por base o mapeamento preexistente mais detalhado, os modelos que apresentaram melhores índices Kappa foi o gerado por tabulação cruzada de 20 metros e por regressões logísticas de 20 metros, tendo a pior classificação o modelo predito por tabulação cruzada de 90 metros. Os dois modelos de elevação SRTM apenas apresentaram melhores índices de qualidade, em relação ao modelo digital do terreno, quando foram comparados com o mapeamento preexistente de menor escala de detalhamento, sendo justificada pela maior resolução espacial. O índice de po sição topográfica foi o atributo que apresentou os melhores índices de qualidade individual em relação ao mapeamento preexistente mais detalhado. Palavras-chave: Mapeamento Digital de Solos. Atributos Topográficos. Tabulação Cruzada. Regressões Logísticas. Índice de Posição Topográfica. Noroeste do Estado do Paraná.

Abstract: The northwestern region of the state of Paraná is composed of sandstone rocks of the Caiuá group, flat to gently undulating relief, tropical climate and the occurrence of lateral sequences of Oxisols-Ultisols. Oxisols (Ferralsols) are often associated with flat reliefs and regions with lower drainage density, while Ultisols (Acrisols) are associated with more undulating reliefs, with higher slopes and higher drainage density. The study area is the drainage area of the lower course of the Ivaí river basin, and for this area, there are only available pedological maps at regional scales, and the more detailed ones are available only for some municipalities in the region. Therefore, it is necessary the methodological development of mapping techniques that can contribute to the spatialization of the soils of the region. Based on the soil-relief relationship, digital soil mapping was accomplished from the integration of topographic attributes performed by cross tabulation and logistic regressions methods. The attributes selected to generate the predictive models were clinography, topographic position index, terrain roughness index, wetness index (modified) and plan curvature. They were generated by a digital terrain model with spatial resolution of 20 meters and two elevation models: 30 and 90 meters SRTM. For presenting an extensive fluvial plain with occurrence of Fluvents (Fluvisols), Aquents (Gleysols), and Histosols it was decided to first delimit this compartment, separating the study area into northern and southern sectors. For the generation of the three predictive models from cross tabulation, two classes of mapping units were discretized for each topographic attribute: UM-01 representing the Oxisols and UM-02 representing the Ultisols. For the three logistic regressions models were inserted 1.200 control points along sixteen reference areas (eight for each sector). The results of the six predictions presented in a general way a higher distribution of the UM-01 in the northern sector while the UM-02 was more expressive in the southern sector. The comparison of the UM areas made between the three predicted models (20, 30 and 90 meters) that presented lower rates of variation (as standard deviation), was performed by the logistic regression method, in detriment of the three models predicted by cross tabulation. The variation was also smaller in the analysis between the two models predicted from the base of the 20-meter digital terrain model. For quality verification, based on the most detailed pre-existing mapping, the models that presented the best Kappa indexes were those generated by 20 meters cross tabulation and 20 meters logistic regressions, with the worst classification being the model predicted by 90-meter cross tabulation. The two SRTM elevation models only presented better quality indexes, in relation to the digital terrain model, when they were compared with the smaller scale of detail preexisting mapping, being justified by the higher spatial resolution. The topographic position index was the attribute that presented the best individual quality indexes in relation to the most detailed pre-existing mapping. Key-words: Digital Soil Mapping. Topographic Attributes. Cross Tabulation. Logistic Regressions. Topographic Position Index. Northwest of the State of Paraná.