Fundamentação téorica do modelo matemático para previsão de escorregamentos rasos Shallow Stability

Em áreas tropicais, escorregamentos são fenômenos comuns principalmente durante fortes chuvas que acontecem freqüentemente no verão. No Brasil, vários escorregamentos catastróficos vêm acontecendo em diversas regiões, principalmente nas três últimas décadas, devido à ocupação humana em escarpas íngremes. Com intuito de prever as porções da paisagem susceptíveis a ocorrência desses fenômenos, o modelo SHALSTAB (Shallow Stability) foi desenvolvido combinando um modelo hidrológico com um modelo de estabilidade de encosta, a partir de modelos digitais de terreno.Isto permite determinar a razão entre a quantidade de chuva e a transmissividade necessária para desestabilização da encosta, baseada na área de contribuição,declividade, ângulo de atrito, densidade e coesão do solo. Dentro deste contexto este trabalho tem como objetivo descrever esta metodologia demonstrando os fundamentos utilizados para o desenvolvimento do modelo de predição. _________________________________________________________________________________ ABSTRACTIn tropical areas, landslides are common phenomena especially durin gstrong rainfall that took place frequently in the summer. In Brazil, many catastrophic and slides occurred in many regions, mainly in the three last decades, due to humano ccupation in steep slope areas. In order to predict the landscape portions susceptibleto occurrence of these phenomena the SHALSTAB model was developed combininga hydrological model with the infinite slope stability model from digital elevation model. This allow to calculate the ratio of the steady state rainfall to soil transmissivityneeded to trigger slope failure based on drainage area, local slope, bulk density, frictionangle and soil cohesion. Thus, the present work has aim to describe SHALSTAB showing the fundaments used to develop the predict model

Standardized time-series and interannual phenological deviation : new techniques for burned-area detection using long-term MODIS-NBR datase

Typically, digital image processing for burned-areas detection combines the use of a spectral index and the seasonal differencing method. However, the seasonal differencing has many errors when applied to a long-term time series. This article aims to develop and test two methods as an alternative to the traditional seasonal difference. The study area is the Chapada dos Veadeiros National Park (Central Brazil) that comprises different vegetation of the Cerrado biome. We used the MODIS/Terra Surface Reflectance 8-Day composite data, considering a 12-year period. The normalized burn ratio was calculated from the band 2 (250-meter resolution) and the band 7 (500-meter resolution reasampled to 250-meter). In this context, the normalization methods aim to eliminate all possible sources of spectral variation and highlight the burned-area features. The proposed normalization methods were the standardized time-series and the interannual phenological deviation. The standardized time-series calculate for each pixel the z-scores of its temporal curve, obtaining a mean of 0 and a standard deviation of 1. The second method establishes a reference curve for each pixel from the average interannual phenology that is subtracted for every year of its respective time series. Optimal threshold value between burned and unburned area for each method was determined from accuracy assessment curves, which compare different threshold values and its accuracy indices with a reference classification using Landsat TM. The different methods have similar accuracy for the burning event, where the standardized method has slightly better results. However, the seasonal difference method has a very false positive error, especially in the period between the rainy and dry seasons. The interannual phenological deviation method minimizes false positive errors, but some remain. In contrast, the standardized time series shows excellent results not containing this type of error. This precision is due to the design method that does not perform a subtraction with a baseline (prior year or average phenological curve). Thus, this method allows a high stability and can be implemented for the automatic detection of burned areas using long-term time series

Analysis of land use/ land cover and landscape fragmentation in the Missal-PR

O presente trabalho tem como objetivo realizar o mapeamento do Uso e Cobertura da Terra na escala 1:50.000 do município de Missal (PR) e analisar o estágio de fragmentação da paisagem. Neste propósito foram utilizadas técnicas de sensoriamento remeto e Sistema de Informações Geográficas. A elaboração do mapa de uso e cobertura da terra foi realizada por interpretação visual das imagens do sensor ALOS/PRISM com alta resolução espacial. Neste mapeamento foram identificadas treze classes de uso e cobertura da Terra. A partir dos vetores de hidrografia foi determinada as Áreas de Preservação Permanente (APP) dos corpos d’água conforme a lei federal. A análise de fragmentação foi realizada pelo programa FRAGSTAT, considerando diferentes tipos de métricas: área, densidade, tamanho, variabilidade, borda e forma. Os resultados demonstram que a vegetação natural ocupa 19,49% da área do município (6.233,21 ha). O município possui 900 fragmentos de vegetação e o maior fragmento apresenta 1.223,39 ha. As APPs apresentam uma alta porcentagem com uso indevido (48%). A maior área preservada está localizada nas margens da represa de Itaipu onde estão localizados os maiores fragmentos. Em contraposição as áreas relativas às APPs presentes nas áreas marginais dos rios apresentam uma alta taxa de degradação. _________________________________________________________________________________ ABSTRACTThe present paper aims to elaborate the 1:50.000 scale Land use/ Land Cover map in the Missal (PR) County, and to analyze the landscape fragmentation. In this way, were used remote sensing and Geographic Information System. The land use land cover map was elaborated by visual interpretation from sensor ALOS / PRISM images with high spatial resolution. In this mapping were identified thirteen classes of land use land cover. Permanent Preservation Areas (PPA) of bodies of water was determined according to federal law from hydrograph vectors. The fragmentation analysis was performed by the FRAGSTAT program, considering different types of metrics: area, density, size, variability, edge and shape. The results show that the natural vegetation occupies 19.49% of the county area (6233.21 ha). The county has 900 vegetation fragments and the largest fragment has 1223.39 ha. The PPAs have a high percentage with misuse (48%). The largest conservation area is located on Itaipu dam margins. In contrast the areas relating to PPA present in the marginal areas of rivers have a high degradation rate

Relationship between the network drainage change due to the construction of urban structures and the development of gullies and ravines in the Jardim Botânico neighborhood in the Federal District

A alteração da superfície do terreno em decorrência da urbanização, por meio da instalação de estruturas como arruamentos e edificações, altera significativamente a dinâmica do escoamento superficial. Uma das consequências dessa alteração é a concentração do escoamento, o que pode desencadear o aparecimento de ravinas e voçorocas. Nesses processos além dos impactos a jusante, o avanço das erosões ameaça a própria estrutura urbana. O presente trabalho tem como objetivo aplicar um método desenvolvido para identificar zonas suscetíveis à ocorrência de processos erosivos no bairro do Jardim Botânico no Distrito Federal. O método é baseado na definição de dois cenários: (a) pré-urbanização e (b) pós-urbanização. Para estes cenários foram gerados modelos digitais de terreno e mapas de fluxo acumulado. A partir da subtração dos mapas de fluxo acumulado foram apontadas as zonas que receberam aumento ou redução do fluxo em decorrência da urbanização. O resultado dessa análise ficou altamente correlacionado com as erosões identificadas, bem como se constatou que a declividade é fundamental na definição das zonas suscetíveis. Esse método pode ser utilizado para auxiliar no planejamento de novas áreas de expansão urbana, ou, para replanejar áreas já existentes, em regiões com características semelhantes as do Distrito Federal. _________________________________________________________________________________ ABSTRACTThe change of ground surface due to urbanization, through the installation of structures such as roads and buildings, significantly changes the dynamics of runoff. One consequence of this change is the flow concentration, which can trigger the onset of ravines and gullies. These processes beyond the downstream impacts also threaten the very urban structure for the advancement of erosion. The present work aims to apply a method developed to identify areas susceptible to the occurrence of erosion in the neighborhood of the Jardim Botânico in the Federal District. The method is based on the definition of two scenarios: a) pre-urbanization b) post-urbanization area. For these scenarios were generated digital elevation models and maps of e flow accumulation. From the subtraction of maps of flow accumulation were pointed out areas where happen an increase or decrease the flow due to urbanization. The result of this analysis was highly correlated with the erosion identified and it was found that the slope is crucial in defining the susceptible areas. This method can be used to assist in planning of new areas of urban expansion, or to redesign existing areas, in regions with similar characteristics

Employment of shallow landslides model for disaster hazard management in the city of Vitória-ES

O Brasil está entre os 10 países mais atingidos por desastres naturais no mundo e os deslizamentos constituem-se num dos principais riscos geomorfológicos do País, muitas vezes condicionado pela ocupação das encostas que provocam alterações ampliando a possibilidade dessas ocorrências. O Brasil está entre os 10 países mais atingidos por desastres naturais no mundo e os deslizamentos constituem-se num dos principais riscos geomorfológicos do País, muitas vezes condicionado pela ocupação das encostas que provocam alterações ampliando a possibilidade dessas ocorrências. Desta forma, o objetivo deste trabalho é aplicar um modelo matemático de predição de escorregamentos para a gestão de riscos como subsídios às políticas públicas locais no Município de Vitória/ES. Para isso, foi deinida como área de estudo a parte do município denominada Ilha de Vitória. As cartas topográicas na escala 1:5.000foram editadas e utilizadas para a geração do modelo digital de terreno (MDT) e dos atributos morfométricos (área de contribuição e declividade).Como parâmetros de solo foram testados oito conjuntos de dados provenientes de áreas semelhantes. Em seguida foi aplicado o modelo Shalstab, que combina o modelo hidrológico com o modelo de estabilidade da encosta e possibilita a deinição de áreas susceptíveis a escorregamentos. Os oito modelos foram integrados em uma única imagem a partir do maior valor de instabilidade entre todas as simulações. A partir desse mapa de susceptibilidade de escorregamento foi possível deinir as áreas de atenção, prioritárias para o desenvolvimento e a deinição de ações de gestão do risco de desastres na região.Brazil is among the ten countries that are mostly affected by natural disasters in the world, and landslides are one of the main geomorphologic risks in the country, often conditioned by the occupation of hillsides, which causes alterations improving the possibilities for such occurrences. In this context, it is essential to search for tools and instruments that allow to know the potential risks of certain areas and hence to adopt preventive measures. The model of prediction of slide-susceptible areas is an example of these tools. Thus, this work aims to apply a slide prediction mathematical model for the risk management as a subsidy to local public policies in the municipality of Vitória, Espírito Santo State. Therefore, the study area was deined as the part of the municipality called Ilha de Vitória (Vitória Island). The topographic maps at 1:5,000 scale were edited and used to generate the digital terrain model (DTM) and morphometric attributes (slope and contribution area). As soil parameters were tested eight sets of data from similar areas. The Shalstab model was then applied. This model combines the hydrological and the hillside stability models, allowing for the deinition of areas susceptible to landslides. The eight models were integrated into a single image from the majorof instability valueamong all simulations. From this slide susceptibility map, it was possible to deine attention areas, which are a priority for developing and prioritizing disaster risk management actions in the region

A methodology to identify potential areas in planning small hydro power in Preto River Basin through the use of geographical information system

O incremento tecnológico nas áreas rurais vem proporcionando uma demanda energética que pode ser supiida com fontes de energia alternativas. Portanto, um novo modelo tecnológico descentralizado de produção de energia têm sido estudada, no propósito de suprir de energia os municípios isolados, minimizando o custo de transmissão e distribuição. Neste contexto, a Pequena Central Hidrelétrica (PCH) é uma opção competitiva e baseada na produção de energia limpa. O presente trabalho objetiva desenvolver uma metodologia em Sistema de Informações Geográficas (SIG) para determinar áreas favoráveis paia a instalação de PCH. A área de estudo está situada na bacia do 110 Preto, pertencente a dois Estados (GO e MG) e o Distrito Federal. Essa área possui grande importância na produção agrícola da região. O SIG pode favorecer a identificação de áreas potenciais para implantação de PCH. por causa da rapidez de acesso e processamento em larga escala de banco de dados espaciais em alta velocidade. A identificação de áreas potenciais para a implantação desses projetos pode ser favorecida com a utilização do Sistema de Informações Geográficas (SIG). pois apresenta em um espaço reduzido de tempo um resultado preliminar das potenciais áreas. A determinação do potencial físico para a construção de PCH pode considerar a conjunção de dois principais parâmetros: (a) vazão estimada baseada na área de contribuição e (b) a diferença topográfica no no. O cruzamento dessas informações permite identificar os melhores locais para a construção de PCH. _________________________________________________________________________________ ABSTRACTThe advance of technology in rural areas is providing a new electric energy demand that can be solved with the alternative powers sources. Therefore, a new model with decentralized energy technologies has been sought, in order to supply energy to isolated municipalities, minimizing transmission and distribution costs. In this context, the Small Hydro Power (SHP) is a competitive option based on clean energy production. The present work aims at developing a methodology m Geographical Information System (GIS) to determine the most favorable areas for installation of SHP. The study area is located in the Preto river basm that covers two States (Goiás and Minas Gerais) and the Federal District. This area has a great importance to regional agriculture. The GIS can favor the potential areas identification to SHP implantation, because of quickly accessing and processing large spatially databases over high speeds. The determination of the physical potential for the SHP construction should consider the conjunction of two main parameters: (a) an outflow estimate based on computed contribution area, and (b) the local slope along the river, which defines the topographical difference across potential dam sites. The crossing of this information allows the identification of the best places for the SHP construction

Análise da distribuição do dengue no Distrito Federal

O dengue é um dos maiores problemas de saúde pública na atualidade. A atual configuração do dengue no mundo é decorrente das transformações advindas do pós-guerra em todo mundo como a intensificação do fluxo de pessoas e bens, a urbanização desordenada nos países pobres e o declínio da saúde pública nesses países. No Brasil essa doença re-emergiu na década de 1980, depois de quase 60 anos sem nenhum caso em território nacional. Desde sua re-emergência em território nacional essa doença tem-se difundido por vários estados, chegando ao Distrito Federal em 1991, e produzindo casos autóctones em 1997. Sua distribuição no Distrito Federal é desigual, havendo persistência e taxas mais altas em locais sem infra-estrutura. Dentro deste contexto o objetivo deste trabalho é o de analisar a distribuição do dengue no Distrito Federal. ______________________________________________________________________________________ ABSTRACTDengue fever is one of the greatest currently public health problem. The present dengue configuration in the world is due to post-war transformations in the whole world such as the increase of people’s and good’s flow, the perverse urbanization in the periferic countries and the decline of the public health system in these countries. In Brazil this disease reemerge in the 1980’s, after almost 60 years without any case in national territory. Since then, this disease has been diffused for several states, reaching the Distrito Federal in 1991, and producing autoctons cases in 1997. Its distribution in the Distrito Federal is uneven, presenting higher rates in places without infrastructure. Thus, the aim of this work is to analyze the Dengue distributionin the Federal District

Medições de vapor de água atmosférico e da pressão de superfície a partir de imagens do sensor aviris e sua relação com a topografia no complexo de Niquelândia

A espectroscopia de imageamento é capaz de detectar as feições de absorção das componentes atmosféricas, fornecendo uma estimativa da quantidade de gases e aerossóis. No presente trabalho a imagem do sensor AVIRIS (Airborne Visible/InfraRedImaging Spectrometer) é utilizada para estimar a distribuição espacial do vapor d’água e da superfície de pressão. A área de estudo foi o maciço de Niquelândia que apresenta uma acentuada variação altimétrica, com cotas entre 500m e 1.180m. Um modelo digitalde terreno (MDT) foi elaborado e comparado com as imagens atmosféricas por meio de regressão linear. A condição de céu límpido, sem presença de nuvens, favoreceu uma alta correlação entre o MDT e os parâmetros atmosféricos. As imagens de erro salientam que as maiores interferências ocorreram nos corpos d’água e no solo exposto. _______________________________________________________________________________ ABSTRACTThe imaging spectroscopy is capable to detect the absorption featuresof the atmospheric components supplying an estimate of the amount of gases and aerosols. In this paper the AVIRIS (Airborne Visible/InfraRed Imaging Spectrometer) image is used to estimate the spatial distribution of water vapor and surface pressure.The study area was the massive Niquelândia presents a pronounced variation in height,with altitudes between 500m and 1.180m. A digital terrain model (DTM) was developedand compared with atmospheric images using linear regression. The condition of clearsky, without cloud cover, favored a high correlation between the DTM and the atmospheric parameters. The error images show the worst adjustments in water bodiesand bare soil

Condicionantes geomorfológicos dos deslizamentos nas encostas : avaliação de metodologias e aplicação de modelo de previsão de áreas susceptíveis

Deslizamentos são episódios de extrema importância, resultantes da atuação de processos geomorfológicos nas mais diversas escalas temporais causando, em geral, enormes prejuízos à sociedade. Dentre os diversos fatores condicionantes destacam-se os parâmetros morfológicos do terreno, os quais controlam diretamente o equilíbrio das forças e, indiretamente, a dinâmica hidrológica dos solos. Embora muitos estudos tenham voltado a atenção para a descrição de eventos e para o monitoramento de campo, pouco ainda se sabe sobre a previsão de ocorrência destes fenômenos. Acredita-se aqui que a combinação de mapeamentos e monitoramentos de campo, através de modelos matemáticos baseados em processos, tenha muito a contribuir nessa direção. Neste sentido, diversos estudos de campo vêm sendo realizados nas bacias dos rios Quitite e Papagaio no sentido de caracterizar o papel desempenhado pelos diversos parâmetros topográficos no condicionamento dos deslizamentos ali ocorridos em 1996. A partir do modelo digital de terreno das bacias, com uma resolução de 4m2, combinado com vários mapeamentos ali realizados, foi definido o potencial de deslizamento para as diversas classes de cada atributo topográfico. Paralelamente, foram realizados ensaios de campo com o permeâmetro de Guelph e simulações com o modelo matemático SHALSTAB, voltado para a previsão de áreas instáveis, de modo a englobar os mais diferentes cenários. Os resultados atestam o importante papel desempenhado pelos parâmetros topográficos forma da encosta e área de contribuição, geralmente desprezados pelas metodologias de previsão de áreas susceptíveis a deslizamentos. ______________________________________________________________________________ ABSTRACTLandslides are important geomorphological processes, acting along different temporal scales and generally causing huge problems to society. Between the different controlling factors an important role is played by the morphological parameters which directly affect the equilibrium between the forces and indirectly control hillslope hydrology. Although many studies have focused on the description of previous events and field monitoring, little is known about landslide prediction, defining where and when these processes will happen in the near future. It is believed that the combination of field mapping and monitoring with process-based mathematical models is an important tool to landslide investigation. A variety of studies have been carried out in Quitite and Papagaio river basins in order to investigate the role played by the topographic parameters in the landslides triggered by 1996 intense rainstorms. Based on the digital terrain model of the basins, with a 4m2 resolution, together with the different maps obtained, a landslide potential index for the many classes of each topographic attribute was defined. At the same time, field experiments with the Guelph permeameter were carried out and a variety of scenarios were simulated with the SHALSTAB model, a mathematical model for the topographic control on shallow landslides. The results attest the important role played by the topographic parameters hillslope form and contribution area on landsliding in the studied area. However, these topographic attributes are not considered by most of the procedures used to predict landslide generatio

Análise da dinâmica da paisagem no município de Formosa do Rio Preto (BA)

Este trabalho tem como objetivo descrever a evolução do uso da Terra no município de Formosa do Rio Preto (BA) durante vinte anos(1988-2008). O município está localizado no Oeste da Bahia, onde há uma forte expansão da agricultura e do agronegócio, devido às condições ambientais favoráveis com terras planas e uma estação chuvosa bem definida. Mudanças de uso do solo são avaliadas pelo uso de imagens TM-Landsat e ALOS/PRISM.As imagens de sensoriamento remoto foram classificadas em quatro classes: vegetação natural, vegetação alterada, agropecuária e área urbana. A agropecuária apresentou o maior crescimento, possuindo em 1988 cerca de 6% da área do município e em 2008 atingiu 32%. As áreas de agricultura avançam em um padrão contínuo não existindo no seu interior áreas preservadas. Assim, análise temporal forneceu informações importantes sobre a evolução do padrão de uso do solo no município de Formosa do Rio Preto (BA), considerando a sua relevância para o processo de desenvolvimento da fronteira agrícola e conversão do Cerrado. _________________________________________________________________________________ ABSTRACTThis study aims to describe the evolution of land use in the municipality of Formosado Rio Preto(BA) for twenty years (1988-2008). The municipality is located in the West Bahia, where there is a strong expansion of agriculture and agribusiness due to the environmental conditions favorable with flat lands and a well-defined rainy season. Land-use changes are evaluated by TM-Landsat and ALOS/PRISM images. Remote sensing images were classified into four classes: natural vegetation, altered vegetation, agriculture and urban area. The agricultural class showed the highest growth; having in 1988 about 6% of the municipalityarea and in 2008 reached 32%. Agricultural areas move in a continuous pattern does not exist inside the preserved areas. Thus, temporal analysis provided important informationon the evolutionof landuse pattern in the municipality of Formosado Rio Preto (BA) considering their relevance for the development process of agricultural frontier and conversion of Cerrado