Utilização de imagens do ALOS/PALSAR no mapeamento digital de atributos físicos dos solos.

O levantamento e a análise da espacialização dos atributos do solo através de ferramentas de geoestatística são fundamentais para que cada hectare de terra seja cultivado segundo as suas reais aptidões. As imagens de radar de abertura sintética (SAR) têm um grande potencial para a estimação de umidade do solo e, desta forma, estes sensores podem auxiliar no mapeamento de propriedades físicas e físico-hídricas dos solos. O objetivo geral deste estudo foi avaliar o potencial de utilização de imagens de radar (micro-ondas) ALOS/PALSAR na identificação de solos em uma área da Formação Botucatu, dominada por solos de textura arenosa e média no município de Mineiros - GO. A área tem aproximadamente 946 ha, com o relevo da região variando de plano a suave ondulado e geologia da área é composta basicamente, por Arenitos da Formação Botucatu. No presente estudo foram amostrados 84 pontos para calibração e 25 pontos para validação, coletados nas profundidades de 0-20 cm e 60-80 cm. As amostras de solo analisadas para a determinação de areia, silte, argila, capacidade de campo (CC), ponto de murcha permanente (PMP) e água total disponível (AD). Para o desenvolvimento do trabalho foram adquiridas imagens de cinco datas e diferentes polarizações, totalizando 14 imagens, que foram processadas para a correção geométrica e correção radiométrica, utilizando o MDE. Também foram gerados covariáveis dos atributos do terreno: elevação (ELEV), declividade (DECLIV), posição relativa da declividade (PR-DECL), distância vertical do canal de drenagem (DVCD), fator-ls (FATOR-LS) e distância euclidiana (D-EUCL). A predição dos atributos do solo foi realizada utilizando os métodos Random Forest (RF) e Random Forest Krigagem (RFK), tendo como covariáveis preditoras as imagens de radar e os atributos do terreno. O processamento das imagens do radar ALOS/PALSAR possibilitou as correções geométrica e radiométrica, transformando os dados em unidades de coeficiente de retroespalhamento (?º) corrigidos pelo modelo digital de elevação (MDE). As imagens adquiridas representaram de forma ampla as variações de ?º ocorridos em diferentes datas. Os solos da área de estudo são predominantemente arenosos, com a maioria dos pontos amostrados classificados como NEOSSOLOS QUARTZARÊNICOS, seguidos dos LATOSSOLOS. Os modelos RF empregados para a predição dos atributos físicos e físico-hídricos dos solos proporcionaram a análise da contribuição das covariáveis preditoras. Os atributos do terreno que exerceram maior influência na predição dos atributos estudados estão relacionados à elevação. As imagens de 03/05/2009 (HH1, VV1, HV1 e VH1) e 26/09/2010 (HH3 e HV3), obtidas em períodos mais secos, tiveram melhores correlações com os atributos do solo. As análises dos semivariogramas dos resíduos da predição dos modelos RF demonstraram maior dependência espacial na camada de 60 a 80 cm. A abordagem da Krigagem somada ao modelo RF contribuíram para a melhoria da predição dos atributos areia, argila, CC e PMP. O uso de imagens de radar ALOS/PALSAR e atributos do terreno como covariáveis em modelos RFK mostrou potencial para estimar os atributos físicos (areia e argila) e físico-hídricos (CC e PMP), que podem auxiliar no mapeamento de solos associados aos materiais de origem da Formação Botucatu.

Cartografia de zonamento geotécnico no apoio ao planeamento e valorização da exploração do georrecurso: o caso do maciço rochoso da Curviã (Joane)

Este trabalho centra-se no estudo do aproveitamento expectável do maciço rochoso da pedreira da Curviã N.o 2 (Joane, Vila Nova de Famalicão, no N Portugal), através da obtenção de um bloco unitário tipo que forneça indicações para a exploração do recurso geológico para fins industriais e/ou ornamentais. Desta forma, investiga-se se num dado limite de zona geotécnica do maciço rochoso e propicio a obtenção de blocos com dimensão, avaliados apos o processo de transformação, nomeadamente, para enrocamento em obras marítimas ou balastro em obras ferroviárias. Foram seleccionados diversos afloramentos, tendo-se recorrido a técnica de amostragem linear as superfícies expostas do maciço. Esta técnica e uma das formas mais expeditas de coligir dados geológico-geotécnicos relativos as descontinuidades. Procedeu-se, ainda, a um tratamento estatístico das descontinuidades, bem como dos parâmetros geológico-geotécnicos e geomecânicos a estas associadas, propostos pela Sociedade Internacional de Mecânica das Rochas (ISRM). Todos os dados foram representados cartograficamente numa base apoiada pelos Sistemas de Informação Geográfica (SIG) e utilizadas as ferramentas de geologia estrutural, analise morfotectónica, modelação digital de terreno e cartografia de zonamento geotécnico. O zonamento geotécnico do maciço granítico foi realizado sempre em estreita ligação com o conhecimento das características do maciço ”in situ”. Pretende-se que esta metodologia contribua para um melhor conhecimento da compartimentação dos maciços rochosos em geral e, em particular, do modelo geotécnico comportamental do maciço rochoso da Curviã N.o2.

Superfícies geomórficas e atributos de Latossolos em uma seqüência Arenítico-Basáltica da região de Jaboticabal (SP)

Em um segmento de vertente com substrato de arenito em contato com basalto, regionalmente muito freqüente, pretendeu-se não só relacionar as superfícies geomórficas com os atributos físicos, químicos e mineralógicos dos Latossolos nelas encontrados, mas também testar métodos geoestatísticos para localização de limites dessas superfícies. Usando critérios geomorfológicos, três superfícies foram identificadas e topograficamente caracterizadas. Os solos foram amostrados, a intervalos regulares de 25 m, na profundidade de 0,6 a 0,8 m (topo do horizonte B), em uma transeção de 1.700 m perfazendo 109 pontos. Nas amostras, foram analisados: densidade de partículas, granulometria, CTC do solo, CTC da argila, Fe total da argila (ataque por H2SO4) e óxidos de Fe "livres" (por dissolução seletiva). A fração argila desferrificada foi analisada por difração de raios X. Com base na estratigrafia e variações do relevo local, foram identificadas e diferenciadas, no campo, três superfícies geomórficas. Analisaram-se também o perfil altimétrico e o modelo de elevação digital do terreno. Observou-se que as três diferentes superfícies estão bem relacionadas com os atributos físicos, químicos e mineralógicos dos seus respectivos solos. Na parte inferior desta vertente, superfície mais recente e sobre basalto, em Latossolo Vermelho eutroférrico típico, foram encontradas as maiores variabilidades da declividade, da argila e de Fe. As variações da inclinação do terreno, quando analisadas sistematicamente pelo "split moving windows dissimilarity analysis" (análise estatística de dissimilaridade, em segmentos móveis), mostraram que este método estatístico pode ser usado para ajudar a localizar os limites entre superfícies geomórficas. As variações dos solos da transeção, e arredores, mostraram-se relacionadas com idade, inclinação do terreno e litologia. O trabalho geomórfico detalhado forneceu importantes informações para subsidiar os trabalhos de levantamento de solos e de pedogênese.

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.

Atributos topográficos na diferenciação de Argissolos

A topografia do terreno controla muitos processos hidrológicos, geomorfológicos e pedológicos, influenciando a radiação solar, precipitação pluvial, escoamento superficial, evaporação, regime de umidade do solo e tipo de vegetação, entre outros. Desta maneira, atributos topográficos derivados de um modelo digital de elevação foram utilizados para explicar a diferenciação de solos com horizonte B textural da região de ''Mar de Morros'', no noroeste do Estado do Rio de Janeiro. Foram estudados oito perfis de solo (quatro Argissolos Vermelhos e quatro Argissolos Vermelho-Amarelos), desenvolvidos de granulitos noríticos nos municípios de São José de Ubá e Itaperuna. Os dados dos atributos topográficos em cada perfil de solo (elevação, declividade, aspecto, plano e perfil de curvatura, radiação solar e índice topográfico combinado) foram extraídos, utilizando-se uma janela de 7 x 7 pixels, com os perfis ocupando o centro dessa janela. Os Argissolos que ocorrem nas encostas noroeste e nordeste recebem maior quantidade de radiação solar (mais quentes e secas) e por isto são vermelhos, eutróficos e não apresentam horizonte B latossólico, enquanto os solos das encostas sudeste (relativamente mais frias e úmidas) são vermelho-amarelados, distróficos e com horizonte B latossólico. A radiação solar, a declividade e o aspecto são os atributos topográficos relacionados com as diferenças entre os perfis de solos estudados. Os atributos topográficos analisados pelas técnicas multivariadas apresentaram-se efetivos para a distinção entre os Argissolos Vermelho-Amarelos distróficos e os Argissolos Vermelhos eutróficos, exceto o P7 (PVe). Estudos relacionando a influência da radiação solar na pedogênese são escassos em condições tropicais e, embora menos atuante em regiões tropicais, foi a radiação solar que determinou diretamente a diferenciação dos solos da área estudada.

Método do hipercubo latino condicionado para a amostragem de solos na presença de covariáveis ambientais visando o mapeamento digital de solos

A amostragem é uma das etapas mais importantes dos levantamentos de solos. No entanto, os esquemas de amostragem utilizados nos levantamentos convencionais têm se evidenciado inadequados para o mapeamento digital de solos, pois podem comprometer os resultados e, além disso, não possibilitam a realização de análises estatísticas. Este estudo teve por objetivo avaliar o método de amostragem do hipercubo latino condicionado (cLHS, sigla em inglês), na presença de covariáveis ambientais (elevação, declividade, curvatura e mapa de uso e cobertura do solo), em comparação com a amostragem aleatória, na alocação de 100 pontos amostrais, buscando maior representatividade das características ambientais da bacia do rio Guapi-Macacu. O desempenho dos métodos foi avaliado pela análise qualitativa dos histogramas de frequência e das análises estatísticas pelos testes F, T de Student e Kolmogorov-Smirnov (K-S), para cada covariável. Os resultados apresentaram que os pontos selecionados pelo método cLHS possuíam distribuição geográfica mais adequada do que aqueles obtidos pela amostragem aleatória. Além disso, o método cLHS preservou mais a distribuição de frequência das covariáveis contínuas do que a amostragem aleatória; para covariável categórica uso e cobertura do solo os métodos foram equivalentes. Os testes estatísticos confirmaram o melhor desempenho do método cLHS, cujas amostras não diferiram estatisticamente da bacia. Entretanto, a amostragem aleatória apresentou diferença estatística para com a bacia, para todas as covariáveis contínuas para pelo menos um dos testes utilizados. Assim, o método cLHS pode ser considerado como um método satisfatório para seleção de locais de amostragem em áreas heterogêneas similares as deste estudo, visando a utilização no mapeamento digital de solos.

Detecção de limites de solos por dados espectrais e de relevo

Existe a necessidade de avaliar a importância do relevo associado aos parâmetros espectrais de solos como base no mapeamento. O objetivo deste trabalho foi determinar um método de detecção de limites de solos por meio da interação de dados espectrais e formas de relevo. Foram percorridas 14 topossequências representativas de uma área de 13.000 ha próxima dos municípios de São Carlos e Araraquara, SP. As amostras foram caracterizadas pelos métodos convencionais de análise química e granulométrica. Posteriormente, foram obtidos dados espectrais de 400 a 2.500 nm. As informações do relevo foram obtidas pelo emprego de técnicas de geoprocessamento. Geraram-se o modelo digital de elevação do terreno e os mapas de declividade, de curvatura, de índice topográfico composto e de Potencial de Densidade de Drenagem. Ainda, procedeu-se à validação dos métodos pontual e espacial. Na primeira validação, os pontos classificados nas topossequências foram tomados como verdadeiros e contrastados com as informações contidas no mapa de solo pré-existente, com os dados de relevo e com os dados espectrais agrupados. Na validação em nível espacial, procuraram-se avaliar em que locais os diferentes métodos indicavam mudanças nos limites dos solos e comparar com as observações reais. Verificou-se que a análise de agrupamento com cluster evidenciou-se eficiente na discriminação das unidades de solos em topossequência, quando utilizados parâmetros espectrais do solo. Já o conjunto de parâmetros de relevo isoladamente não foi o mais adequado.

Modelo multicritério aditivo na geração de mapas de suscetibilidade à erosão em área rural

O objetivo deste trabalho foi avaliar a geração de um mapa de suscetibilidade à erosão, em área rural, no Município de Guararapes, SP, por meio de modelo multicritério aditivo. Foram utilizados mapas digitais dos temas: relevo (declividade e comprimento das rampas); pedologia (obtida em campo); uso e cobertura das terras da região; e interpretação do modelo digital de elevação. Os mapas digitais foram tratados em ambiente de sistema de informação geográfica, por meio do método multicritério aditivo, e validados pelo modelo da equação universal de perda de solo (USLE). Foram geradas cinco classes de suscetibilidade à erosão: baixa, moderada, alta, muito alta e altíssima. O mapa de risco obtido por multicritério aditivo teve boa correspondência com o modelo USLE. O mapa de suscetibilidade à erosão pode ser aplicado ao planejamento agrícola e ambiental da área rural do Município de Guararapes.

Variabilidad espacial del suelo y su relacion con el rendimiento de mango (Mangifera indica L.)

Se realizó un muestreo en una red regular de 31 puntos ubicados con GPS y con base en análisis geoestadísticos, se estudió la variabilidad espacial de algunas propiedades del suelo y de la topografía con el fin de establecer su incidencia en el rendimiento de un cultivo de mango. Las propiedades edáficas y el rendimiento presentaron un patrón de distribución espacial que varía de manera considerable dentro del lote. El rango de los modelos de semivarianza ajustados varió entre 10 y 192 metros. Con excepción del pH y del Ca las relaciones efecto pepita/meseta fueron menores del 30%, es decir, que en general hay precisión en las predicciones debido a que los procesos espaciales considerados son explicados en su mayoría por la variación estructural. K, Ca, CIC, pendiente del terreno, relación Ca+Mg/K y altitud fueron las variables que mayor influencia tuvieron en el rendimiento. El método aplicado es útil para definir zonas de manejo dentro de los lotes y algunos criterios como la altitud y la pendiente son aplicables para zonificación de áreas mayores calculándolos a partir de un modelo digital de elevación.

Morfometria da bacia hidrografica da Cachoeira das Pombas, Guanhães - MG

O objetivo deste trabalho foi estudar a morfometria da bacia hidrográfica da Cachoeira das Pombas, localizada no Município de Guanhães, MG. A base de dados foi disponibilizada pelo convênio SIF/CENIBRA/UFV e consistiu dos dados matriciais Modelo Digital de Elevação Hidrologicamente Consistente (MDEHC), rede hidrográfica e direções de escoamento. As características morfométricas e delimitação da bacia e sub-bacias hidrográficas foram obtidas automaticamente pelo software Hidrodata 2.0. A área de drenagem encontrada foi de 6,981 km² e o perímetro de 14,864 km. De forma geral, constatou-se que a área estudada possui forma alongada, com baixa densidade de drenagem, relevo forte-ondulado e declividade média de 33,9%. Esses parâmetros possuem grande influência sobre o escoamento superficial e, conseqüentemente, sobre o processo de erosão, que resulta em perda de solo, água, matéria orgânica, nutrientes e microfauna, que podem vir a provocar o assoreamento e eutrofização dos corpos d'água. Quanto à orientação do terreno, pôde-se se constatar que 41% do terreno da bacia hidrográfica está exposto à face norte-oeste, e 33% de sua área total encontra-se sombreada. Para um estudo mais detalhado, procuraram-se caracterizar suas sub-bacias, onde cada uma foi analisada individualmente, concluindo-se que as cinco sub-bacias apresentam deficiência de densidade de drenagem e forma alongada. Em termos de declividade média, os valores variaram entre 29,6 e 40,4%, representando o relevo forte-ondulado. Pôde-se constatar, também, que a morfometria diferenciada entre as sub-bacias evidencia a necessidade de um manejo específico de cada uma delas.

Mapeamento multitemporal da cobertura de terra, por meio de árvore de decisão, na bacia hidrográfica do rio Marombas-SC

RESUMO O conhecimento sobre a cobertura da terra é fundamental como informação para o planejamento e o estudo dos efeitos da substituição de paisagens naturais por paisagens antropizadas. Este estudo objetivou analisar a dinâmica da cobertura da terra entre os anos de 1989 e 2011, na bacia hidrográfica do rio Marombas (SC), empregando o classificador árvore de decisão (AD). Foram utilizadas bandas espectrais do satélite Landsat 5, índices de vegetação e atributos de terreno extraídos do modelo digital de elevação. Esses dados foram utilizados como atributos de classificação da cobertura da terra, nos anos de 1989, 1991, 1993, 1997, 2001, 2004 e 2011. A qualidade do classificador AD foi avaliada por um conjunto de 500 pontos aleatórios e independentes, gerados para cada ano, o que permitiu calcular os parâmetros índice Kappa e exatidão global a partir das matrizes de confusão. O algoritmo AD obteve desempenho médio próximo a 83% para o índice Kappa e exatidão global média de 86%. Esses valores permitem considerar a classificação como excelente, o que permitiu uma associação segura entre a influência antrópica e a dinâmica da cobertura da terra na bacia hidrográfica estudada. Foi diagnosticado o aumento das atividades agrícolas e silvicultoras em detrimento das coberturas naturais, além de uma fragmentação dos corredores ecológicos da Floresta Ombrófila Mista, no intervalo analisado de 22 anos.

Superfícies geomórficas e atributos de Latossolos em uma seqüência Arenítico-Basáltica da região de Jaboticabal (SP)

Em um segmento de vertente com substrato de arenito em contato com basalto, regionalmente muito freqüente, pretendeu-se não só relacionar as superfícies geomórficas com os atributos físicos, químicos e mineralógicos dos Latossolos nelas encontrados, mas também testar métodos geoestatísticos para localização de limites dessas superfícies. Usando critérios geomorfológicos, três superfícies foram identificadas e topograficamente caracterizadas. Os solos foram amostrados, a intervalos regulares de 25 m, na profundidade de 0,6 a 0,8 m (topo do horizonte B), em uma transeção de 1.700 m perfazendo 109 pontos. Nas amostras, foram analisados: densidade de partículas, granulometria, CTC do solo, CTC da argila, Fe total da argila (ataque por H2SO4) e óxidos de Fe livres (por dissolução seletiva). A fração argila desferrificada foi analisada por difração de raios X. Com base na estratigrafia e variações do relevo local, foram identificadas e diferenciadas, no campo, três superfícies geomórficas. Analisaram-se também o perfil altimétrico e o modelo de elevação digital do terreno. Observou-se que as três diferentes superfícies estão bem relacionadas com os atributos físicos, químicos e mineralógicos dos seus respectivos solos. Na parte inferior desta vertente, superfície mais recente e sobre basalto, em Latossolo Vermelho eutroférrico típico, foram encontradas as maiores variabilidades da declividade, da argila e de Fe. As variações da inclinação do terreno, quando analisadas sistematicamente pelo split moving windows dissimilarity analysis (análise estatística de dissimilaridade, em segmentos móveis), mostraram que este método estatístico pode ser usado para ajudar a localizar os limites entre superfícies geomórficas. As variações dos solos da transeção, e arredores, mostraram-se relacionadas com idade, inclinação do terreno e litologia. O trabalho geomórfico detalhado forneceu importantes informações para subsidiar os trabalhos de levantamento de solos e de pedogênese.

Imageamento digital de paleocavernas colapsadas com georadar

In this study, the methodological procedures involved in digital imaging of collapsed paleocaves in tufa using GPR are presented. These carbonate deposits occur in the Quixeré region, Ceará State (NE Brazil), on the western border of the Potiguar Basin. Collapsed paleocaves are exposed along a state road, which were selected to this study. We chose a portion of the called Quixeré outcrop for making a photomosaic and caring out a GPR test section to compare and parameterize the karst geometries on the geophysical line. The results were satisfactory and led to the adoption of criteria for the interpretation of others GPR sections acquired in the region of the Quixeré outcrop. Two grids of GPR lines were acquired; the first one was wider and more spaced and guided the location of the second grid, denser and located in the southern part of the outcrop. The radargrams of the second grid reveal satisfactorily the collapsed paleocaves geometries. For each grid has been developed a digital solid model of the Quixeré outcrop. The first model allows the recognition of the general distribution and location of collapsed paleocaves in tufa deposits, while the second more detailed digital model provides not only the 3D individualization of the major paleocaves, but also the estimation of their respective volumes. The digital solid models are presented here as a new frontier in the study of analog outcrops to reservoirs (for groundwater and hydrocarbon), in which the volumetric parameterization and characterization of geological bodies become essential for composing the databases, which together with petrophysical properties information, are used in more realistic computer simulations for sedimentary reservoirs.

Comparison of space analysis performed on plaster vs. digital dental casts applying Tanaka and Johnston's equation

OBJETIVO: comparar medidas de tamanhos dentários, suas reprodutibilidades e a aplicação da equação de regressão de Tanaka e Johnston na predição do tamanho dos caninos e pré-molares em modelos de gesso e digital. MÉTODOS: trinta modelos de gesso foram escaneados para obtenção dos modelos digitais. As medidas do comprimento mesiodistal dos dentes foram obtidas com paquímetro digital nos modelos de gesso e nos modelos digitais utilizando o software O3d (Widialabs). A somatória do tamanho dos incisivos inferiores foi utilizada para obter os valores de predição do tamanho dos pré-molares e caninos utilizando equação de regressão, e esses valores foram comparados ao tamanho real dos dentes. Os dados foram analisados estatisticamente, aplicando-se aos resultados o teste de correlação de Pearson, a fórmula de Dahlberg, o teste t pareado e a análise de variância (p < 0,05). RESULTADOS: excelente concordância intraexaminador foi observada nas medidas realizadas em ambos os modelos. O erro aleatório não esteve presente nas medidas obtidas com paquímetro, e o erro sistemático foi mais frequente no modelo digital. A previsão de espaço obtida pela aplicação da equação de regressão foi maior que a somatória dos pré-molares e caninos presentes nos modelos de gesso e nos modelos digitais. CONCLUSÃO: apesar da boa reprodutibilidade das medidas realizadas em ambos os modelos, a maioria das medidas dos modelos digitais foram superiores às do modelos de gesso. O espaço previsto foi superestimado em ambos os modelos e significativamente maior nos modelos digitais.

Analysis of tectonic-controlled fluvial morphology and sedimentary processes of the western Amazon Basin: an approach using satellite images and digital elevation model

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