Análise digital do relevo na predição de unidades preliminares de mapeamento de solos

Resumo: A topografia apresenta estreita relação com os solos em escala local, por isso é possível inferir a distribuição de unidades de solos a partir da análise digital do relevo. Técnicas de geoprocessamento possibilitam a representação paramétrica do relevo a partir de um Modelo Digital do Terreno, do qual são calculados atributos topográficos primários e secundários. Com o objetivo de delimitar unidades preliminares de mapeamento de solos, que auxiliem nos levantamentos pedológicos na bacia do arroio do Corvo/PR, foram utilizados sete atributos topográficos: hipsometria, perfil e plano de curvatura, declividade, índices de corrente de máximo fluxo, umidade e de capacidade de transporte de sedimentos. A discretização das classes desses atributos e sua análise com mapas pré-existentes na área de estudo, possibilitou compreender as relações entre variáveis do relevo e classes de solos presentes. Os quatro últimos apresentaram melhor relação com as unidades de mapeamento de solos pré-existentes, por isso, foram selecionadas para serem sobrepostas com aplicações de SIG por método de Tabulação Cruzada (TC), que resultou na identificação de unidades preliminares de solos. Outra forma de classificação foi realizada pela integração em Rede Neural Artificial (RNA), que resultou num segundo mapa preliminar de solos. A arquitetura da RNA é perceptron multicamadas com algoritmo de retropropagação de erros (backpropagation). Na camada de entrada foram utilizadas oito variáveis, os atributos topográficos e a geologia; duas camadas escondidas, a primeira com 130 neurônios e segunda com 43; e na camada de saída três neurônios. O aprendizado se deu a partir de 75 amostras de treinamento e 25 de verificação para cada classe de saída. Testes de validação cruzada na RNA mostraram que a retirada de qualquer uma das variáveis do conjunto resultou em pior qualidade de classificação. Para validação dos dois mapas preliminares resultantes de TC e RNA, foram analisadas 53 amostras de campo e conferência in loco. Os mapas preditos foram também comparados com um mapa convencional na área de estudo, dos quais foram analisados parâmetros que indicaram a qualidade dos mapas: coeficiente Kappa (K), Exatidão Global (EG), Matriz de Erro, exatidão do ponto de vista do produtor e usuário. O mapa classificado por RNA concorda em 77% de área com o método TC (K=0,65), o primeiro apresentou melhores resultados de mapeamento do que o segundo, pois os limites se mostraram mais precisos e as discordâncias com os mapas preliminares foram menores. As unidades de solos preditas pela RNA mostraram melhor resultado comparativo ao mapa convencional 1 (K=0,56 e G=0,72) e as obtidas por TC melhor resultado com mapa pré-existente 2 (K=0,43 e EG=0,69). A comparação entre as unidades preditivas e mapas convencionais mostrou, em alguns casos, melhor concordância com as classes do que a comparação feita entre eles em nível de ordem. Portanto, obtiveram-se resultados satisfatórios, que confirmam a hipótese de que a partir da aplicação de modelos quantitativos de nterpretação do relevo podem ser classificadas unidades preliminares de mapeamento de solos, por meio de aplicações simples de TC e complexas de RNA

Estudo das unidades ecodinâmicas da paisagem na APA de Guaratuba-Pr : subsídios para o planejamento ambiental

Orientador: Alberto Pio FioriCo-orientadores: Chisato Oka-Fiori e Naldy Emerson CanalliDissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências da Terra, Programa de Pós-Graduação em Geologia. Defesa: Curitiba, 2005Inclui bibliografiaÁrea de concentraçao: Geologia ambientalResumo: A porção oriental do território do Paraná, composta pelas unidades fisiográficas da Serra do Mar, Planície Litorânea e parte leste do Primeiro Planalto Paranaense, recebe grande influência pela proximidade geográfica de dois cenários de grandes transformações antrópicas: à leste a orla marítima, com forte apelo à especulação imobiliária com vista ao turismo e à oeste a influencia da Região Metropolitana de Curitiba. Inserida nesse contexto está a área de estudo, localizada entre as coordenadas: latitudes 25º32'41''S e 26º00'29''S e longitudes 49º08'22''W e 48º32'18''W, compreendendo a unidade de conservação APA de Guaratuba, situada nos municípios de Guaratuba, Matinhos, Paranaguá, Tijucas do Sul e São José dos Pinhais. Geológicamente a APA está inserida no Escudo Paranaense, onde estão as rochas mais antigas e topograficamente mais elevadas do estado, englobando o embasamento costeiro. O presente trabalho se constitui no mapeamento, delimitação, definição e caracterização das Unidades Ecodinâmicas da Paisagem, para fins de apoio ao planejamento territorial da região. A metodologia adotada está fundamentada na abordagem morfodinâmica, ou Princípios da Ecodinâmica, segundo as proposições de TRICART (1977). Foram considerados, também, aplicações de ROSS (1990 e 1994), que de maneira integrada analisa os fatores da paisagem, e os trabalhos desenvolvidos pelo INPE (1999) e CPRM (2003). As Unidades Ecodinâmicas tratam da dinâmica dos ecossistemas, nesse trabalho são obtidas através das informações dos mapas de instabilidade ecodinâmica Potencial e Emergente. Os resultados do mapa de Instabilidade Ecodinâmica Potencial indicam os graus de instabilidade através da correlação das informações físiconaturais, aqui representadas pela geologia, cobertura pedológica, declividade do terreno, pluviosidade e da forma das vertentes, apresentando a configuração desses fatores na dinâmica natural da paisagem. A análise integrada é feita através de processamentos por combinações numéricas aplicando operadores de soma ponderada em matrizes, às quais são atribuídos valores numéricos de pesos. O mapa de Instabilidade Ecodinâmica Emergente é determinado pelo uso da mesma técnica de processamento, correlacionando os resultados obtidos da Instabilidade Ecodinâmica Potencial com os dados de uso e cobertura do solo, indicando com isso as regiões de desequilíbrio pelo grau de proteção do solo e ocupação antrópica. A representação desses resultados é expresso em mapas temáticos que estabelecem cinco classes de instabilidade ecodinâmica: muito alta, alta, moderada, baixa e muito baixa. Os processamentos são realizados em ambiente computacional utilizando as técnicas das ferramentas de Sistema de Informações Geográficas - SIG, com o software ArcView 3.2 e de suas extensões 3D Analyst e Spatial Analyst. A partir desses resultados foram definidas as Unidades Ecodinâmicas da Paisagem que apresentam graus de atuação da morfogênese na área de estudo, representadas por zonas espaciais em cada zona fisiográfica, também expressa as zonas que recebem maior interferência antropogênica.Abstract: The East part of Paraná's territory is composed by physic unities, as Serra do Mar (a mountain range), Planície Litorânea (coastland plain) and the East part of Primeiro Planalto Paranaense ( Paraná's first plateau). It is influenced by geographic approximation of two scenes of big anthropical transformations: in the East of coast, with hard real estate speculation about tour and, in the West part of Região Metropolitana de Curitiba (Curitiba's Metropolitan Region). In this context, is inserted the study area, between the geographic coordinates: latitudes 25º32'41''S and 26º00'29''S and longitudes 49º08'22''W and 48º32'18''W, envolving the Guaratuba's APA (Área de Proteção Ambiental - Environmental Protection Area), located at the towns of Guaratuba, Matinhos, Paranaguá, Tijucas do Sul and São José dos Pinhais. Geologically the APA is inserted in the Escudo Parananse (a geological shield in Parana) where are the oldest rocks and the highest at the state, including the coast base. This paper consists in mapping, delimiting, definition and characterization of the Potential Instability Ecodynamic Unities, to subsidy environmental planning on the region. The adopted method is based on the morphodynamic approach or Ecodynamics Principle suggested by Tricart (1977). Also were considered Ross' applies (1990 and 1994), tha in a integrated way analyses the landscape factories, and some works done by INPE (1999) and CRPM (2003). The Ecodynamic Unities deal with the landscape dynamic, in this case are obtained by using informations in the potential and emergent instability ecodynamic maps. The results of potential instability ecodynamic map indicates the measure of instability doin relations of natural and physic informations, represented by geology, soil , slope, slope forms and rain erosion, presenting the configuration of these factories on the natural dynamic. The integrated analysis is done using matrixes ponder sum operations, thar receive a numeric value. The emergent instability ecodynamic map is determined using the same technique establishing relations the results of potential ecodynamic instability with the the datum of soil use and cover, this way, indicating the regions of unbalance by the soil protection and human occupy. These results are presented in thematic maps that establish five ecodynamic instability categories : very high, high, moderate, low and very low. The process occurs using computer programs with GIS (Geographic Information System) techniques, as ArcView 3.2 and the extensions 3D Analyst and Spatial Analyst. This way, were defined the Landscape Ecodynamic Unities that presents the degrees of morphogenetic function in the study area and in the zones with higher human interference

MAPEAMENTO MORFOGENÉTICO DA PORÇÃO LESTE DO ESTADO DO PARANÁ COM USO DA GEOMORFOMETRIA

No âmbito da análise digital do relevo aplicada à identificação de objetos geomorfológicos, o presente trabalho apresenta uma proposta metodológica para mapeamento morfogenético amparado por técnicas geomorfométricas, contemplando morfogênese fluviomarinha, fluvial e denudacional, subdivididas em processos morfogenéticos construtivos e destrutivos. Foram criadas regras classificatórias semiautomatizadas em cinco atributos geomorfométricos (altimetria, declividade, área de contribuição, índice de posição topográfica e índice topográfico de umidade) calculados a partir um Modelo Digital do Terreno. A aplicação foi realizada numa porção do estado do Paraná que compreende a Planície Litorânea, a Serra do Mar e o Primeiro Planalto. Os resultados foram condizentes à realidade observada em campo, denotando a potencialidade de aplicação do método em porções com contextos geomorfológicos distintos e ressaltando as principais características do relevo local

A ATRAÇÃO DE INDÚSTRIAS MULTINACIONAIS PARA O PÓLO AUTOMOBILÍSTICO NA REGIÃO METROPOLITANA DE CURITIBA/PR: INSTALAÇÃO DA RENAULT

As montadoras automobilísticas têm um papel significativo na configuração da estrutura produtiva mundial e na dinâmica de desenvolvimento de um país ou região. Elas atuam como coordenadoras do arranjo espacial na formação de pólos industriais automotivos, atraindo grande número de empresas fornecedoras de peças e serviços. Assim, visando entender as causas que levam empresas multinacionais a instalarem suas linhas de produção em países periféricos como o Brasil, e ressaltar os embates de interesses envolvidos, o presente trabalho analisa a instalação da montadora francesa Renault no município de São José dos Pinhais, estado do Paraná, avaliando as “linhas” e “entrelinha” que constam nos acordo firmados. Para tanto, buscou-se elementos para uma reflexão sobre as causas que levaram a instalação da Renault, tanto por fatores de ordem mundial, tais como a saturação da demanda mundial; proximidade com novos e ascendentes grandes mercados de consumo; como também ligados as políticas públicas, exemplificada pela isenção de impostos, menor rigor na legislação ambiental, concessões de benefícios fiscais e tributários. Verificou-se que as políticas públicas são causas preponderantes para a escolha de instalação dessas indústrias, sendo evidenciados por meio da verificação do protocolo firmado entre o governo do estado do Paraná, prefeitura do município de São José dos Pinhais e a montadora Renault. Analisando esse processo se coloca em debate o custo beneficio desse acordo, uma vez que esse modelo gera uma dependência da tecnologia do capital externo e das empresas multinacionais, que ficam cada vez mais fortalecidas, não garantindo a continuidade de investimentos na região, além de não permitir a estruturação das empresas nacionais

ANÁLISE DIGITAL DO RELEVO EMPREGADA NO MAPEAMENTO DE UNIDADES GEOMORFOLÓGICAS

O reconhecimento, compreensão e delineação das múltiplas variáveis que compõe o meio físico-natural são de grande importância para alicerçar ações de planejamento e gestão ambiental e territorial, sendo o mapeamento geomorfológico um importante instrumento de apoio. A demanda de cartografia geomorfológica é crescente, no entanto o método convencional é um processo oneroso e caro, pois envolve extensos trabalhos de campo. Face essa questão é necessário o avanço de técnicas de inferência espacial, apoiada no avanço das geotecnologias e informática. Nesse sentido, o presente trabalho tem por objetivo identificar unidades de relevo apoiando-se em técnicas de parametrização do relevo sobre um Modelo Digital de Elevação SRTM90. A identificação e delimitação das unidades geomorfológicas foram obtidas por meio do Índice de Concentração da Rugosidade (ICR) do relevo, pela aplicação do estimador de densidade por Kernel sobre valores de declividade. Foram empregados os atributos topográficos: declividade, hipsometria, orientação de vertentes, plano e perfil de curvatura, na caracterização das unidades mapeadas. A validação do mapa obtido foi realizada pela comparação com as unidades do Mapeamento Geomorfológico do Estado do Paraná. Obteve-se o índice de concordância entre os mapeamentos de 80%, constatando o grande potencial de aplicação do MDE SRTM e seus subprodutos, aliado às técnicas de SIG e geoprocessamento, aos trabalhos de mapeamento geomorfológico em escala regional

APPLICATION OF GEOMORFOMETRIC TECHNIQUES FOR CLASSIFICATION OF LANDFORMS IN CAMPO LARGO, PARANÁ STATE - BRAZIL

A geomorfometria serve como base a mapeamentos geomorfológicos através dos Modelos Digitais do Terreno (MDTs) e seus derivados, os atributos topográficos, que são atualmente as principais variáveis para a compartimentação de relevo e identificação de unidades morfológicas. Assim, este estudo busca identificar, distinguir e caracterizar tipos de formas de relevo adequado ao 4º nível taxonômico (ROSS, 1992), compreendendo a escala 1:100.000, através de atributos topográficos derivados do MDT. Foi selecionado como recorte geográfico a folha topográfica MI 2841-4, denominada Campo Largo, localizada na transição entre o Primeiro Planalto Paranaense e o Segundo Planalto Paranaense. O MDT gerado da área possui resolução espacial de 10 metros, e deste derivou-se os atributos topográficos declividade, amplitude altimétrica e relevo sombreado, utilizando o software de SIG ArcGis 10.1 (ESRI, 2012). Através de técnica de classificação do relevo, amparados pela análise de valores de classes obtidas com combinação por meio de álgebra de mapas e interpretação dos dados quantitativos condizentes com a realidade em campo, chegou-se a cinco unidades morfométricas distintas. Após análise e interpretação destas, foram encontrados seis tipos de formas de relevo ao todo: colinas, colinas onduladas, morrotes, morros, morros declivosos, cornija de cuesta e tálus cuestiforme. As formas de relevo predominante são os morrotes perfazendo 27,91% da área, seguido das colinas com 24,75% e as com menor ocorrência são cornija de cuesta e tálus cuestiforme, encontradas apenas no entorno da escarpa. O método utilizado demonstrou ser eficiente e aplicável, possibilitou discernir formas de relevo, bem como destacou o potencial para classificações geomorfométricas.Geomorphometry serve as a basis for geomorphological mapping through the Digital Terrain Models (DTMs) and their derivatives, the topographic attributes, which are currently the main variables for landforms compartmentation and identification of morphological units. Thereby, this study seeks to identify, distinguish and characterize types of relief forms up to the fourth taxonomic level (ROSS, 1992), appropriate to scale 1: 100,000, from topographic attributes derived from DTM. The topographic letter MI 2841-4, called Campo Largo, selected as the geographic cut, is located at the transition between the First Plateau Paranaense and the Second Plateau Paranaense. The generated DTM of the area has spatial resolution of 10 meters, from wich the topographical attributes derived: slope, altimetric amplitude and hillshade, using the ArcGis 10.1 SIG software (ESRI, 2012). Through technique of classification of the relief, supported by the analysis of class values obtained with combination by map algebra and interpretation of quantitative data consistent with the reality in the field, it was reached five different morphometric units. After analysis and interpretation of these, six types of landforms it were found: hills, rolling hills, morrotes, mounds, sloping mounds and hillsides of cuesta and talus questiforme. The predominant relief form is the morrotes making up 27.91% of the area, followed by the hills with 24.75% and the form with less occurrence is hillside of cuesta and talus questiforme, found only around the escarpment. The method used proved to be efficient and applicable, allowed to discern landforms, as well as highlighted the potential for geomorphometric classifications

Potentiality of The Topographic Position Index in The Predictive Pedological Mapping in a Capricornio-PR River Subbasin

The soils of the northwest of the state of Paraná have a high intensity of erosive processes due to its physical-natural characteristics, and these processes initiate in the Ultisols, located in the lower thirds of the slope and evolve reassembling towards the Oxisols. Digital Soil Mapping (DSM) can assist the detailing of existing pedological maps, because the topographic attributes extracted from the Digital Terrain Model (DTM) can predict soil classes. The attribute Topographic Position Index (TPI) compartmentalizes the slope in portions of lower thirds, closer to the bottom of valleys, and the upper thirds, near the water partings. Applied in the sub-basin of the Capricórnio River, this index showed great representativeness in the distribution of the studied soils. By cross-tabulation, the TPI was combined with the topographic attribute slope allowing to define three groups: Oxisols, in the upper and middle thirds of the slopes, with gentle slopes; Ultisols, in the lower thirds, of steeper slopes; and the third, which is a transition between both groups. By the DSM, the distribution of the Ultisols in the basin was 14,7 % of the total area. Oxisols extended in most of the basin, with 76,1 %. The portions with transitional soils occupied 9,2 %. The importance of DSM is highlighted, since it can detail more precisely maps less detailed.Os solos do noroeste do estado do Paraná apresentam grande intensidade de processos erosivos em função de suas características físico-naturais, sendo que esses processos se iniciam em Argissolos, localizados nos terços inferiores das vertentes e evoluem remontantemente em direção aos Latossolos. O Mapeamento Digital de Solos (MDS) pode auxiliar no detalhamento dos mapas pedológicos existentes, pois, a partir de atributos topográficos extraídos do Modelo Digital do Terreno (MDT), pode-se predizer a ocorrência das classes de solos. O atributo Índice de Posição Topográfica (IPT) compartimenta a vertente em porções de terços inferiores, mais próximas dos fundos de vales, e dos terços superiores, próximos dos divisores de águas. Aplicado na sub-bacia do rio Capricórnio, esse índice mostrou grande representatividade na distribuição dos solos estudados. Por tabulação cruzada, o IPT foi combinado com o atributo topográfico clinografia permitindo definir três grupos: Latossolos, nos terços superiores e médios das vertentes, com baixas declividades; Argissolos, nos terços inferiores, com declives mais acentuados; e o terceiro, que é uma transição entre os dois grupos. Pelo MDS, a distribuição dos Argissolos na bacia foi de 14,7 % do total da área. Os Latossolos se estenderam na maior parte da bacia, com 76,1 %. Já as porções com solos de transição ocuparam 9,2 %. Destaca-se, assim, a importância dos MDS, uma vez que permitem detalhar mapas menos detalhados

ANÁLISE DA INFLUÊNCIA DA ESCALA NA OBTENÇÃO DOS ATRIBUTOS TOPOGRÁFICOS DERIVADOS DE MDE

O presente trabalho propõe uma análise comparativa entre cinco modelos digitais de elevação (MDE’s), na estrutura de grade regular quadrangular, gerados a partir de bases de dados altimétricos de diferentes escalas e, por consequência, com distintas resoluções de grade. Foram utilizados como parâmetros três atributos topográficos derivados do MDE: elevação, declividade, plano e perfil de curvatura. A comparação de dados pontuais foi realizada através de regressão linear as quais serviram para verificação do relacionamento das variáveis através da representação contínua da superfície topográfica, empregando-se matrizes de confusão (índices de exatidão global e de erros - omissão e inclusão), correspondente as classes representadas na base cartográfica com melhor resolução espacial. Os resultados demonstraram que a redução da resolução espacial do MDE de entrada influencia substancialmente nos valores dos atributos topográficos, os quais tendem a concentrarem próximos de valores médios. Esse comportamento se apresenta na declividade, em vertentes com inclinações mais suavizadas, e no plano e perfil de curvatura em segmentos planares e retilíneos, respectivamente. É possível afirmar que a resolução dos modelos terá influência direta sobre os parâmetros morfométricos derivados, pois os valores de diferenças advêm da mensuração da variação espacial em função da utilização de matrizes de vizinhança. O refinamento da quantidade de informações interfere nos resultados da aplicação de funções polinomiais tornando as representações um desafio. Isto evidencia a necessidade de utilização de dados em escalas adequadas aos trabalhos a serem realizados, pois os MDE’s são importantes ferramentas de análise espacial

ESTUDO DAS UNIDADES ECODINÂMICAS DE INSTABILIDADE POTENCIAL NA A PA DE GUARATUBA: SUBSÍDIOS PA R A O PLANEJAMENTO AMBIENTAL

This paper is based on mapping Potential Instability Ecodynamic Units, aiming at environmental planning. The study area is located between the geographic coordinates 49º0822W and 25º3241S 48º3218W and 26°0029S, involving the Guaratubas A PA (Área de Proteção Ambiental - Environmental Protection Area), located in the towns of Guaratuba, Matinhos, Paranaguá, Tijucas do Sul and São José dos Pinhais (picture 1). The adopted method is based on the morphodynamic approach or Ecodynamics Principle suggested by Tricart (1977). Also, Ross applies (1990 and 1994), that in an integrated way analyzes the landscape factories, and some works done by INPE (1999) and CPRM (2003) have been taken into account. The Potential Instability Ecodynamic Units concept indicates a territorial unit integrated valuation model, based on pedogenesis and morphogenesis balance, propitiating its classifications about the instability degree. The results of the potential instability ecodynamic map indicates the measure of instability in relation to natural and physic information. The integrated analysis is conducted by using matrixes ponder sum operations, which receive a numeric value, using computer programs with GIS (Geographic Information System) (table 1). The related themes were: geology, considering the rocks resistance about intemperism (table 2) and giving a value to each litologic kind (table 3); slopes and forms (concave, convect and rectinear ) (table 4); declivity, by giving value to the intervals of 47% (table 5); rain erosion, showing climatic valuation, giving values to the identified classes, in Mj.mm/ha.h.year (table 6); soil kinds, considering the horizon diagnostic, horizon A and textures to give the values (table 7), calculating the weighted average to all pedologyc units, composed by associations and soil kinds sub-groups (table 8). The results are presented in the Potential Instability Ecodynamic map (picture 2), which established four categories: very high, high, intermediate and low. The predominant physical characteristics of each category are shown in the table 9.Foram mapeadas as Unidades Ecodinâmicas de Instabilidade Potencial por meio da correlação das informações de solos, geologia, declividade, forma de vertentes e erosividade das chuvas, indicando a configuração desses fatores na dinâmica natural da paisagem, bem como suas classes de instabilidade na A PA de Guaratuba. O método adotado está fundamentado na abordagem morfodinâmica proposta por Tricart (1977). As correlações das informações espaciais foram realizadas por meio de processamentos computacionais por combinações numéricas, aplicando operadores de soma ponderada em matrizes, com uso de técnicas de Sistemas de Informações Geográficas. Os resultados alcançados visam subsídio para o planejamento ambiental

Índice de Diversidade de Formas de Relevo do Setor Norte da Apa da Serra da Esperança (PR) com Emprego de Técnica de Classificação Geomorfométrica

O presente artigo especifica o Índice de Diversidade de Formas de Relevo do setor norte da APA da Serra da Esperança, estado do Paraná, vinculando-se, conceitual e metodologicamente, ao componente geomorfológico da geodiversidade. As formas de relevo foram classificadas mediante o Índice de Posição Topográfica, apoiando-se em Sistema de Informações Geográficas; cujo resultado foi posteriormente submetido ao Índice de Shannon (SHDI) para estabelecimento de cinco classes de diversidade: Muito Baixa, Baixa, Média, Alta e Muito Alta. Considerando a distribuição de classes de riqueza e equabilidade das formas de relevo em células de quantificação de 500 x 500 m, os resultados indicaram, de maneira geral, relações entre maiores valores de SHDI com relevos mais acidentados; enquanto os menores valores de SHDI estão associados à planícies aluviais ou áreas mais suaves topograficamente.The present paper specifically the Landform Diversity Index in the northern sector of the Environmental Protection Area of Serra da Esperança, Parana State, Brazil, linking, conceptually and methodologically, to geomorphological component of geodiversity. The landforms were classified by the Topography Position Index, based on Geographic Information System; with its result being submitted, subsequently, to Shannon Index (SHDI) for establishment of five classes of diversity: Very Low, Low, Medium, High and Very High. Considering the distribution of classes of richness and evenness of the landforms in quantification cell to 500 x 500 m, the results indicated, in a general way, relations between the highest values of diversity with landforms terrain; while lower values of diversity with alluvial plains or areas of gentle topography