Modelo numérico do terreno obtido por diferentes métodos em cartas planialtimétricas

The digital elevation model is important to determine the slope and land use capability, therefore, a proposal of methodology for acquisition of elevation data contemplating an efficient algorithm to generate a slope map was developed. Thus, it was aimed to obtain and evaluate a digital elevation model without the vetorization of the contours on planialtimetric charts. The area for acquisition of elevation data was Sao Manuel, SP. The data were collected by two methods: level contour vetorization and the gathering of elevation points on the level contour with maximum elevation points. The elevation data were analyzed by geostatistical techniques. Inspite of wide difference in the number of collected points between two methods, the variograms were adjusted to the exponential model and showed a range of approximately 1500 m, which does not justify the wide difficulty in vetorization of the planialtimetric charts, once the data points collected in the area were appropriately distributed, they represented rightly the terrain surface.

Modelo hidrológico SWAT na determinação das perdas de solo na bacia hidrológica do Rio Pardo - Botucatu/SP

The objective of this work was to evaluate the sediment production in the initial part of the Pardo River Basin - Botucatu/SP from 1994 to 1999, using the mathematical hydrological model SWAT. It was used topographic maps and satellite data manipulated in GIS using the software SPRING 5.1.6. The simulation of sediment production was generated with the aid of an interface between the hydrological model SWAT 2009 with ArcView ®, version 9.3. The maps of Soil, Land Use and Digital Elevation Model (DEM) were generated in the GIS-SPRING 5.1.6 and exported to ArcSWAT 2009. The tabular data related to the parameters of soil and meteorological parameters were entered directly to the SWAT. The model allowed to estimate the sediment production. A sediment average production rate of 33.866 ton ha-1 over the six years of study was computed in the point of discharge of the basin.

Análise espacial do conteúdo de água da bacia hidrográfica do Rio Pardo

O presente trabalho tem por objetivo avaliar a distribuição espacial, por geoestatística, da produção de água gerada pelo modelo hidrológico matemático SWAT 2009 (Soil and Water Assessment Tool, versão 2009), da parte inicial da bacia hidrográfica do Rio Pardo – SP. Foi utilizado um Sistema de Informação Geográfica (SIG) associado a uma interface com o modelo SWAT para a confecção do banco de dados. Para isto, as informações de entrada necessárias para avaliar a produção de lâmina de água (mm), que infiltrou e armazenou em cada sub-bacia gerada pelo SWAT, referem-se a dados tabulares climáticos e de parâmetros físicos e químicos de solo e a planos de informações como: o Modelo Numérico do Terreno (MNT), Mapa de Uso do Solo e Mapa de Solos. A amostragem geoestatística foi representada por uma malha irregular georreferenciada com 43 pontos localizados na parte central de cada sub-bacia representando a quantidade de água produzida. A análise geoestatística foi realizada pela construção dos variogramas e posteriormente a confecção dos mapas interpolados por krigagem. Do resultado obtido observou-se que a produção de água apresentou dependência espacial e que esta ocorreu de forma homogênea, tanto para os maiores como para os menores valores de produção de água encontrados na bacia.

UTILIZAÇÃO DE GEOTECNOLOGIAS DE GEOPROCESSAMENTO NO LEVANTAMENTO DE CLASSES DE SOLOS

A análise da qualidade de obtenção de mapa de classes de solos a partir do cruzamento de mapas de geologia e declividade utilizando sistema de informação geográfica – SIG é o objetivo principal desse trabalho. No ambiente do SIG foram elaborados os planos de informação (layers) de hipsometria, altimetria, declividade, geologia e solos. A partir da vetorização das curvas de nível constantes na carta topográfica Ilha do Funil, delimitada pelas coordenadas geográficas 48º 7’ 30’’/18º 52’ 30’’ e 48º 00’ 00’’/19º 00’00’’, Folha SE. 22-Z-B-VI-4-SE MI-2451/4-SE com eqüidistância de 10 metros foi elaborada camada altimetria. A camada de altimetria foi utilizada como base para a modelagem dos layers de modelo numérico de terreno – MNT, declividade e relevo, respectivamente. Os resultados permitiram a conclusão da inviabilidade da geração de mapa de evolução de solos considerando-se apenas a declividade, portanto, é necessario que se considere além da declividade do terreno, as demais variáveis do ambiente. Sendo neste caso, o diversos tipo de rocha e os diferentes processos intempéricos a que sua mineralogia estará exposta, traduz em  diferentes processos pedogênicos.

Caracterização ambiental da microbacia do Córrego Espraiado.

A caracterização ambiental da microbacia estudada foi realizada com o objetivo de criar um conjunto de planos de informação (PI's), de modo a permitir um conhecimento apropriado do local pela equipe do projeto, o planejamento de atividades de pesquisa e a identificação de áreas de risco. A microbacia do Córrego Espraiado está localizada entre os municípios de Ribeirão Preto e Cravinhos. As informações básicas utilizadas na caracterização ambiental foram: I) conjunto de cartas planialtimétricas, escala 1:10.000 (IGC, 1992); II) mapa de solos, escala 1:25.000 (MIKLOS, 1996); III) imagem de satélite LANDSAT TM 5, passagem 01/09/93, bandas 3, 4 e 5. A partir destas informações foram gerados os planos: limite da microbacia, redes de drenagem e viária, modelo numérico de terreno (MNT), classes de declive, uso da terra (1995) e solos. Outros planos foram gerados a partir do cruzamento dos anteriores: potencial de infiltração e escoamento superficial da água, potencial natural de erosão, perdas de solo e expectativa de erosão. A versão do IDRISI utilizada foi a 4.1 (DOS). Para a entrada de dados vetoriais foi utilizado o TOSCA 2.12. Na geração dos mapas foi utilizado o COREL DRAW 4. Os planos foram exportados do IDRISI para o COREL DRAW no formato TIF. O limite da microbacia foi traçado sobre as cartas planialtimétricas e posteriormente digitalizado. Com este PI foi construída uma máscara, utilizada para extrair as células que não pertenciam à microbacia em vários procedimentos posteriores. As redes de drenagem e viária foram digitalizadas a partir das informações contidas nas cartas planialtimétricas e rasterizadas pelo módulo LINERAS, gerando os PI's correspondentes. As informações de altimetria passaram por processo semelhante ao anterior, porém na rasterização foi também usado o módulo POINTRAS. Posteriormente as informações de altimetria, já rasterizadas foram interpoladas de modo a preencher todas as células (módulo INTERCON), gerando o MNT da microbacia. Para eliminar os defeitos nas bordas da microbacia, foram também digitalizadas algumas informações de altitude fora do limite da microbacia. Finalmente, para excluir os resultados da interpolação, fora da área de interesse, foi utilizada a máscara realizando-se uma multiplicação entre planos, função presente no módulo OVERLAY. As classes de declive foram obtidas após o calculo da declividade por meio de função presente no módulo SURFECE e o MNT, resultando em um PI intermediário com os valores de declividade em cada célula. Então, utilizou-se o módulo RECLASS para agrupar as células em 7 classes. A imagem em "falsa cor" (composição colorida) foi obtida usando-se o módulo COMPOSIT e posteriormente registrada por meio do módulo RESAMPLE. As coordenadas UTM dos pontos de controle foram extraídos das cartas planialtimetricas. O PI-Uso Atual, foi obtido das informações também retiradas das cartas planialtimetricas, análise da imagem de satélite e de visitas ao campo, realizadas no ano de 1995. O arquivo vetorial produzido foi editado no TOSCA e os polígonos gerados, com o uso do módulo CYCLE. Finalmente o arquivo com os polígonos foi rasterizado (POLYRAS). O PI-Solos foi gerado da digitalização do mapa de solos semidetalhado produzido por MIKLOS (1996). Novamente foi utilizado o TOSCA, seguido dos módulos CYCLE e POLYRAS para produzir o arquivo matricial correspondente. O PI-Potencial de infiltração e Escoamento Superficial da Água foi obtido pelo cruzamento das informações de condutividade hidráulica dos solos e da declividade do terreno. Este PI e um passo intermediário de um método proposto para a identificação das áreas de risco de contaminação por agrotóxicos, apresentado em LUIS (1996) e GOMES (1996). Foram também gerados alguns PI's relacionados com o estudo de erosão na microbacia, utilizando a Equação Universal de Perdas de Solo - EUPS. O IDRISI forneceu os recursos necessários aos objetivos do trabalho. As principais deficiências encontradas são a interface homem/máquina e a criação dos polígonos com a TOSCA, onde há necessidade de informar para cada arco digitado os identificadores dos polígonos por ele dividido. Esta operação consome um esforço considerável e está sujeita a freqüentes erros.

Análise digital do terreno: ferramenta na identificação de pedoformas em microbacia na região de "Mar de Morros" (MG)

Este trabalho reporta a utilização de ferramentas de um SIG (Sistema de Informação Geográfica) para o delineamento das geoformas e pedopaisagens em um estudo de caso em microbacia do município de Viçosa (MG), a partir dos dados da carta topográfica (escala 1:50.000) da região. Trabalhos de campo permitiram aferir uma exatidão global de 72 % na classificação das formas da paisagem e correlacionar as classes obtidas com as classes de solos dominantes. Após ajustes, elaborou-se um mapa síntese preliminar de distribuição de pedoformas, que auxilia no mapeamento de solos. O método de classificação das formas da paisagem baseado na geração de um MNT (Modelo Numérico do Terreno) e no cálculo dos atributos do relevo (elevação, declividade, curvatura) mostra-se uma alternativa rápida e econômica em comparação ao delineamento manual a partir da utilização de análise estereoscópica de fotografias aéreas.

Modelo numérico para la generación de mapas de radiación solar y su aplicación al aprovechamiento de energía solar fotovoltaica y termoeléctrica

Programa de doctorado: Sistemas Inteligentes y Aplicaciones Numéricas en la Ingeniería.

Determinação das forças de impacto num quebra-mar misto utilizando o modelo numérico Smoothed Particle Hydrodynamics

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Mecânica

Influência de forças de percolação na estabilidade de obras geotécnicas. Implementação e validação de modelo numérico

A percolação da água nos solos impõe-lhe forças, designadas por forças de percolação, que alteram a distribuição das forças de massa e, portanto, das tensões efectivas no maciço. Neste trabalho desenvolve-se, implementa-se e valida-se um programa numérico de análise de escoamentos capaz de caracterizar eficazmente o comportamento da água nos solos em regime permanente. O programa detalha as pressões de água, as cargas hidráulicas, as velocidades e as forças de percolação. Em seguida, para avaliar a influência do escoamento de água na estabilidade das mais variadas obras geotécnicas recorre-se a um programa de elementos finitos que implementa numericamente o teorema cinemático da análise limite. Os exemplos de aplicação realizados para validação demonstram que o cálculo implementado conduz a resultados muito semelhantes, por vezes melhores, aos obtidos por outros autores, tanto a nível analítico como numérico. Conclui-se o trabalho com o estudo da influência de escoamentos com componente maioritariamente vertical na capacidade resistente de fundações superficiais. No caso de um escoamento estritamente vertical é necessária a condição de permeabilidade de fundação. A impermeabilidade da fundação altera o regime de escoamento, e, portanto, a distribuição das forças de percolação e das tensões efectivas. Este estudo tem como objectivo avaliar preliminarmente a influência desta alteração na capacidade resistente de fundações superficiais.

Estudo do galgamento em estruturas marítimas verticais utilizando o modelo numérico AMAZON

O galgamento oceânico é um fenómeno associado à interação de ondas com estruturas marítimas. Nesta dissertação estudou-se o galgamento em estruturas marítimas verticais através da aplicação do modelo numérico AMAZON, que é um modelo bidimensional, baseado na resolução das equações não lineares de águas pouco profundas. Para validar a sua aplicação a estruturas marítimas verticais impermeáveis, os resultados de caudal médio galgado obtidos com o modelo AMAZON foram comparados com os resultados de ensaios em modelo físico bidimensional realizados anteriormente e disponíveis na base de dados do projeto europeu CLASH. Os resultados foram ainda comparados com os das fórmulas empíricas e semi-empíricas de Van der Meer & Bruce de 2014, de Goda de 2008 e de Hedges & Reis de 2015. Antes da sua validação, o modelo foi calibrado utilizando um dos ensaios do CLASH. Para tal, realizou-se uma análise de sensibilidade a alguns parâmetros do modelo, concretamente da dimensão mínima da malha, da escala de aplicação do AMAZOM (à escala reduzida ou à do protótipo), da forma de modelação da parede vertical, já que, dado este modelo ser integrado na vertical, não é possível considerar paredes verticais sem utilizar um artifício de cálculo, dos valores de alguns dos parâmetros de entrada do modelo (profundidade mínima molhada e a profundidade mínima de fricção) e da dimensão do domínio de cálculo. Os resultados da calibração do AMAZON mostram que, por causa da precisão do modelo para os menores caudais médios de galgamento, se deve aplicar o modelo à escala do protótipo. Para estruturas verticais, a aproximação que o modelo faz, por defeito, para a secção vertical da estrutura através de um talude fictício a 10:1 apresenta melhores resultados que a utilização de um talude a 20:1. Contudo, ambos requerem a adoção de uma dimensão da malha bastante reduzida nesta zona e na sua vizinhança (0.03 m). No caso em estudo, os dois parâmetros de entrada do modelo não têm impacto significativo nos resultados, ao contrário do domínio de cálculo que, tal como recomendado na literatura de referência, se deve iniciar (fronteira de entrada) a aproximadamente um comprimento de onda do pé da estrutura. Os resultados obtidos mostram que, em geral, o AMAZON subestima o valor medido do caudal médio galgado com erros relativos variáveis entre -91% e -49%; apenas para um caso o modelo sobrestima o caudal médio, com um erro relativo de 43%. Quando comparado com as formulações empíricas e semi-empíricas, a fórmula de Van der Meer & Bruce apresenta melhores aproximações aos caudais médios medidos que constam na base de dados do CLASH, seguida da fórmula de Goda e dos resultados do modelo AMAZON, embora estes dois últimos apresentem valores bastante próximos. Assim, uma vez que o modelo está em constante desenvolvimento, espera-se que no futuro seja uma ferramenta mais poderosa. Contudo, enquanto não se fizerem melhorias no modelo e/ou não se estender a outros ensaios a análise feita no âmbito desta dissertação, os resultados sugerem que não há vantagem na sua utilização face às formulações empíricas e semi-empíricas disponíveis, tendo também em conta o significativo tempo computacional exigido para executar o AMAZON com a dimensão da malha escolhida.

Geometria urbana e ilha de calor noturna: análise baseada em um modelo numérico

A geometria urbana e uma das causas do fenomeno da ilha de calor,pois provoca alteracao do balanco energetico nas cidades. Essa pesquisa visa identificar um raio de abrangencia adequado para a determinacao da influencia termica da geometria urbana. Para isso explora ferramentas de um Sistema de Informacoes Geograficas, aplicando um modelo numerico (o modelo de Oke), que relaciona a geometria urbana e a intensidade da ilha de calor. Dados térmicos reais sao comparados a dados simulados para diferentes raios de abrangencia. Os resultados apontaram que o raio de 30 m e o que em media permite maior aproximacao entre dados reais e dados simulados. Alem disso, verificou-se que o modelo aplicado demonstra comportamento diferenciado, conforme o grau de homogeneidade das alturas das edificacoes.

Avaliação experimental de um modelo numérico para o processo de redistribuição da água no solo

Para testar o desempenho de um modelo numérico em predizer a variação em umidade (θ) e tensão da água (|ψm|) no tempo e no espaço, foram escolhidos dados da literatura de dois materiais porosos com diferentes propriedades hidráulicas: uma areia marinha (Tottori, Japão) e um Latossolo Vermelho-Amarelo de textura média (Piracicaba, SP). Os resultados encontrados levaram às seguintes conclusões: (a) em ambos os materiais porosos estudados, o desempenho do modelo foi altamente significativo, onde os perfis de umidade transladaram-se satisfatoriamente no tempo; (b) o modelo também foi capaz de prever muito bem o comportamento da densidade de fluxo em função do tempo; (c) os maiores desvios do modelo em relação aos dados de campo foram encontrados nos tempos iniciais do processo de redistribuição da água, muito embora esses desvios tenham ocorrido em apenas 0,2% do tempo total estudado no experimento em areia marinha e 2,0% para o Latossolo; (d) o desempenho do modelo foi ligeiramente superior para a areia marinha em relação ao Latossolo, devido, provavelmente, à maior homogeneidade nas propriedades hidráulicas da areia. Este trabalho foi realizado, no segundo semestre de 1996, na Universidade Federal do Paraná.

Uso de regressões logísticas múltiplas para mapeamento digital de solos no Planalto Médio do RS

Regressões nominais logísticas estabelecem relações matemáticas entre variáveis independentes contínuas ou discretas e variáveis dependentes discretas. Essas foram avaliadas quanto ao seu potencial em predizer a ocorrência e distribuição de classes de solos na região dos municípios de Ibirubá e Quinze de Novembro (RS). A partir de modelo numérico de terreno digital (MNT) com 90 m de resolução, foram calculadas variáveis de terreno topográficas (elevação, declividade e curvatura) e hidrográficas (distância dos rios, índice de umidade topográfica, comprimento de fluxo de escoamento e índice de poder de escoamento). Foram então estabelecidas regressões logísticas múltiplas entre as classes de solos da região com base em levantamento tradicional na escala 1:80.000 e as variáveis de terreno. As regressões serviram para calcular a probabilidade de ocorrência de cada classe de solo, e o mapa final de solos estimado foi produzido atribuindo-se a cada célula do mapa a denominação da classe de solo com maior probabilidade de ocorrência. Observou-se acurácia geral (AG) de 58 % e acurácia pelo coeficiente Kappa de Cohen de 38 %, comparando-se o mapa original com o mapa estimado dentro da escala original. Uma simplificação de escala foi pouco significativa para o aumento da acurácia do mapa, sendo 61 % de AG e 39 % de Kappa. Concluiu-se que as regressões logísticas múltiplas apresentaram potencial preditivo para serem usadas como ferramentas no mapeamento supervisionado de solos.

Sistema de informação geográfica como apoio ao levantamento detalhado de solos do Vale dos Vinhedos

O presente trabalho propõe o emprego de geotécnicas no apoio a um levantamento detalhado de solos, desde a coleta de dados em campo até à delimitação das unidades de solo e, posteriormente, a elaboração de um mapa final. A área de estudo corresponde a uma carta topográfica na escala 1:5.000 do Vale dos Vinhedos, na região da Serra Gaúcha, Rio Grande do Sul, Brasil. O material utilizado consiste em dados planialtimétricos de um levantamento aerofotogramétrico, receptores GPS (Global Posigioning System) e softwares de SIG (Sistemas de Informação Geográfica). Os softwares de SIG foram utilizados para integrar os dados de campo com as informações cartográficas e para analisar o relevo por meio de um MNT (Modelo Numérico do Terreno). Os resultados mostraram que o método permite a obtenção de um mapa digital georreferenciado, em que as unidades de mapeamento estão fortemente associadas com as fases de relevo, melhorando sua consistência e confiabilidade e facilitando seu uso futuro para outras aplicações.

Interferometría SAR en las islas Shetlend del Sur: modelo numérico de elevaciones de la Isla Decepción

La interferometría con imágenes de radar de apertura sintética (SAR: Synthetic Aperture Radar) desde satélite es una técnica que permite obtener información altimétrica del relieve terrestre, siendo especialmente útil en áreas remotas. Este trabajo muestra una aplicación de esta técnica en las islas Shetland del Sur (Antártida). Para ello se han utilizado imágenes SAR obtenidas por los satélites ERS (European Remote Sensing) de la Agencia Espacial Europea (ESA: European Space Agency) y un proceso interferométrico desarrollado entre el Departament de Geodinàmica i Geofísica de la Universitat de Barcelona y el Institut Cartogràfic de Catalunya.