Teresa Galloti Florenzano - Geomorfologia_ conceitos e tecnologias atuais-Oficina de Textos (2008)

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<p>oficina textos GEOMORFOLOGIA itos e tecnologias atuais</p><p>2008 Oficina de Textos reimpressão 2010 reimpressão 2011 Grafia atualizada conforme 0 Acordo Ortográfico da Língua Portuguesa de 1990, em vigor no Brasil a partir de 2009. CONSELHO EDITORIAL Cylon Gonçalves da José Galizia Tundisi; Luis Enrique Sánchez; Paulo Helene; Rosely Ferreira dos Santos; Teresa Gallotti Florenzano GERÊNCIA EDITORIAL Ana Paula Ribeiro CAPA E PROJETO GRÁFICO Malu Vallim DIAGRAMAÇÃO Cristina Carnelós e Douglas da Rocha Yoshida IMAGEM DA CAPA Relevo (chadapa, escarpas e serras) da Região Nordeste de Goiás representado em imagem SRTM - Nasa PREPARAÇÃO DE FIGURAS Douglas da Rocha Yoshida PREPARAÇÃO DE TEXTOS Gerson Silva REVISÃO DE TEXTOS Thirza Bueno Rodrigues IMPRESSÃO E ACABAMENTO R. R. Donnelley Moore Editora e Gráfica Ltda. Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP) (Câmara Brasileira do Livro, SP, Brasil) Geomorfologia : conceitos e tecnologias atuais / Teresa Gallotti Florenzano, (org.). São Paulo : Oficina de Textos, 2008. Bibliografia. ISBN 978-85-86238-65-9 1. Geomorfologia 2. Geomorfologia - Aspectos ambientais I. Florenzano, Teresa Gallotti. 08-02257 Índices para catálogo sistemático: 1. Brasil : Geomorfologia 551.4 Todos os direitos reservados à Oficina de Textos Rua Cubatão, 959 CEP 04013-043 São Paulo-SP - Brasil tel. (11) 3085 7933 fax (11) 3083 0849 site: www.ofitexto.com.br e-mail:</p><p>APRESENTAÇÃO Um novo livro de Geomorfologia elaborado no ambiente de trabalho do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (Inpe) e da Universidade de Brasília (UnB) será sempre muito espe- rado e bem recebido, sobretudo pelo respeito que temos pelos jovens pesquisadores dessas instituições e pela certeza de que a obra inclui conhecimentos clássicos sobre o relevo do planeta Terra, atualizados pelo uso e pelas observações múltiplas obtidas em um vasto acervo de imagens de satélite. Os técnicos e pesquisadores que participaram da elaboração do livro têm toda a razão em salientar a grande importância das imagens obtidas por satélite para a visão do espaço total regional e para 0 detalhamento das feições geomorfológicas de todos os espaços do Brasil inter e subtropical. Além das avaliações dos subespaços ou diferentes células espaciais de todos os domínios morfoclimáticos e topográficos, por meio das técnicas de geoprocessamento, desdobram-se revelações espectrais: o uso de diferentes processamen- tos e resoluções de diversas qualidades interpretativas imagens em falsa-cor que, além de caracterizar a morfologia das mais diversas regiões, apresentam uma visão de mosaico geoecológico e antropogenético regional; arranjo dos agrossistemas; os ecossistemas urbanos de diferentes categorias e posicionamentos. Tudo isso interligado por um sistema viário de linearidade marcada, representado por caminhos, estradas e rodovias uma visualização de importância tanto maior desde que se saiba e se registre o tempo da tomada das imagens. A tecnologia dos satélites possibi- lita passagens em momentos diferentes sobre as modificações sucessivas sofridas por uma mesma área, fato este que poderá ser designado por espaço total em dinâmica. Portanto, um novo tipo de documento a ser obrigatoriamente considerado pelos historiadores do futuro, restando para geógrafo de hoje a responsabilidade de detalhar 0 espaço total de certa época ou período de tempo, em de fragmentos da tota- lidade macrorregional. A variedade das abordagens existentes neste novo livro de Geomorfologia é impressio- nante, envolvendo a colaboração de diferentes pesquisadores, razão pela qual a obra, vista em conjunto, adquiriu um caráter de excepcionalidade na bibliografia científica do Brasil. Nesse sentido, ficamos devendo a Teresa Florenzano, que é a mentora principal do projeto, um muito sincero agradecimento. No capítulo introdutório do livro, Teresa Florenzano procura orientar os futuros leitores sobre a apreensão dos conteúdos apresentados nos demais capítulos, introduzindo os conceitos essenciais da Geomorfologia e da importância interdisciplinar. Num esforço</p><p>duplo, a autora dedica 0 segundo capítulo à exposição do significado, da importância e da potencialidade do sensoriamento remoto para a pesquisa geomorfológica. No capítulo seguinte, Márcio Valeriano trata do processamento digital de dados topográficos. 0 quarto capítulo, também de Teresa Florenzano, aborda a cartografia geomorfológica. No quinto, escrito por Athos Ribeiro dos Santos, são destacados os principais processos tectônicos e a sua associação com as diferentes formas de relevo. 0 sexto, de Renato Guimarães, trata dos movimentos de massa. Do sétimo ao nono, são abordadas a geomorfologia de ambientes específicos e de grande relevância no território brasileiro. Assim, no sétimo capítulo, Osmar Abílio Júnior detalha os ambientes cársticos brasileiros. No oitavo, Evlyn Novo discute os ambientes fluviais, enquanto no nono, Dilce Rossetti aborda os ambien- tes costeiros. Finalmente, no décimo capítulo, Edison Crepani apresenta uma aplicação de sensoriamento remoto e geoprocessamento para subsídio à gestão territorial, tendo como pano de fundo uma área do Núcleo de Desertificação de Gilbués-PI. Quero parabenizar sinceramente Teresa Florenzano pela sua iniciativa cultural, que muito honra sua pessoa e todos os demais autores e colaboradores. E, sobretudo, parabenizar Inpe, um marco de competência técnica e cultural no Brasil, pelo livro. Aziz Ab'Saber</p><p>PREFÁCIO 0 relevo da superfície terrestre, objeto de estudo da Geomorfologia, é um fator importante na vida do homem. Ele influencia desde a construção da sua moradia, manejo de suas culturas agrícolas, a escolha do local para turismo, até a implantação de grandes obras de engenharia e planejamento estratégico em situações de guerra. Por ser relevo bem destacado em imagens de satélite, a Geomorfologia é uma das ciências que mais se beneficia da tecnologia de sensoriamento remoto. Essa tecnologia possibilita ampliar nossa visão espectral (para além da luz visível), espacial e temporal dos ambientes terrestres. Com base nisso, na minha formação, e inspirada nas obras Remote Sensing in Geomorpho- logy, de Verstappen, publicada pela Elsevier em 1977, e Geomorphology from space, editada por Short e Blair e publicada pela Nasa em 1986, planejei, no final da década de 1990, um livro de sensoriamento remoto aplicado à Geomorfologia. Embora a ideia inicial fosse elaborar uma espécie de versão brasileira de uma dessas obras, elas acabaram servindo mais como inspiração, pois livro tomou identidade própria. Logo percebi, no entanto, que escrever um livro não era uma tarefa simples. Às voltas com muitas atividades, o tempo foi passando e eu não conseguia concretizar meu objetivo. Na verdade, dei-me conta de que não tinha conhecimento suficiente (ou específico), tempo e para prosseguir sozinha nessa tarefa. Assim, convidei os demais autores do livro para que, juntos, pudéssemos concretizá-lo. Não demorei, porém, a constatar que a inexperiência para organizar um livro e a falta de tempo, minha e dos colegas, impediam que a obra avançasse. Pensava seriamente em desistir quando, ao tomar conhecimento dos resultados do Enade (Exame Nacional de Desempenho dos Estudantes) de 2005, convenci a mim e aos meus colegas que deveríamos continuar. 0 desempenho dos alunos dos cursos de Geografia foi, de modo geral, muito fraco, notadamente nas questões relacionadas com a Geomor- fologia. Chamaram-nos também a atenção depoimentos de alunos como: "Esta matéria é muito difícil", "0 professor responsável pelo curso de Geomorfologia não era capacitado para ministrar esta matéria" e "Na minha faculdade, a disciplina Geomorfologia não é oferecida". Esses resultados, ao mesmo tempo que desanimadores, constituíram a motivação que nos faltava para superar os obstáculos e atingir nosso objetivo. Era preciso contribuir na formação de alunos e professores em Geomorfologia. Para isso, encontramos no livro uma boa oportunidade. Nesse contexto, tivemos a preocupação de elaborar uma obra didática que priorizasse os conceitos geomorfológicos e mostrasse exemplos do relevo brasileiro. Por outro lado, procuramos incentivar a exploração de dados de sensoriamento remoto e de novas</p><p>tecnologias para analisá-los, mostrando 0 seu potencial para estudos geomorfológicos. 0 livro, formado de dez capítulos, não teve a pretensão de aprofundar nem esgotar um assunto tão amplo, razão pela qual estamos abertos a correções e sugestões para uma futura edição. Aproveito este espaço para agradecer aos autores e colaboradores, alunos da pós-graduação em Sensoriamento Remoto do Inpe, e a Maria Aparecida Santana pela revisão. Agradeço ainda importante apoio do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (Inpe). Teresa G. Florenzano</p><p>A morte, além da saudade, deixa obras inacabadas. Foi assim com o nosso amigo Paulo Veneziani, que faria parte da autoria deste livro. Ao Paulo, ainda muito vivo em nossa memória, dedicamos esta obra.</p><p>11 1 INTRODUÇÃO À GEOMORFOLOGIA Teresa G. Florenzano 1.1 Objeto de estudo da Geomorfologia - 12 1.2 Desenvolvimento da ciência geomorfológica - 25 31 2 SENSORIAMENTO REMOTO PARA GEOMORFOLOGIA Teresa G. Florenzano 2.1 Interpretação de imagens - 36 2.2 Técnicas de processamento de imagens - 41 2.3 Interpretação de imagens ópticas - 49 2.4 Interpretação de imagens de radar - 58 2.5 Seleção de dados de sensoriamento remoto - 65 72 3 TOPOGRÁFICOS Márcio de Morisson Valeriano 3.1 Preparação de modelos digitais de elevação - 73 3.2 Extração automática de variáveis morfométricas - 85 3.3 Aplicação de análise morfométrica com SIG - 92 105 4 CARTOGRAFIA Teresa G. Florenzano 4.1 Cartografia geomorfológica no mundo - 105 4.2 Cartografia geomorfológica no Brasil - 111 4.3 Proposta para carta de unidades de relevo - 118 4.4 Cartografia de unidades de paisagem -120 129 5 A TECTÔNICA E AS FORMAS DE RELEVO Athos Ribeiro dos Santos 5.1 Estrutura interna da Terra - 129 5.2 de placas - 130 5.3 Classificação das grandes unidades de relevo - 133 5.4 Formas de relevo de origem tectônica - 135 5.5 Ambientes tectônicos brasileiros - 139</p><p>159 6 MOVIMENTOS DE Renato Fontes Guimarães, Osmar Abílio de Carvalho Júnior, Roberto Arnaldo Trancoso Gomes, Nelson Ferreira Fernandes 6.1 Classificação dos movimentos de massa - 160 6.2 Previsão dos movimentos de massa - 163 6.3 Mapeamento de cicatrizes - 171 6.4 Estudos de caso no Brasil - 172 185 7 AMBIENTES CÁRSTICOS Osmar Abílio de Carvalho Júnior, Mylène Luiza Cunha Berbet-Born, Éder de Souza Martins, Renato Fontes Guimarães, Roberto Arnaldo Trancoso Gomes 7.1 Dissolução química no modelado cárstico - 186 7.2 Ação da água no relevo cárstico -189 7.3 Formas cársticas 193 7.4 Sensoriamento remoto no estudo de ambientes cársticos - 198 7.5 Ambientes cársticos brasileiros - 205 219 8 FLUVIAIS Evlyn Márcia L. de M. Novo 8.1 Fundamentos de geomorfologia fluvial - 219 8.2 Informações derivadas de sensoriamento remoto 232 8.3 Obtenção de informações fluviais de sensoriamento remoto - 236 247 9 COSTEIROS Dilce de Fátima Rossetti 9.1 Processos costeiros - 248 9.2 Nível do mar - 254 9:3 Sistemas deposicionais costeiros - 256 9.4 Costas erosivas - 276 9.5 Evolução quaternária da zona costeira - 277 285 10 ZONEAMENTO Edison Crepani, José Simeão de Medeiros, Alessandro Ferraz Palmeira e Enio Fraga da Silva 10.1 Sensoriamento remoto e SIG - 286 10.2 Mapas temáticos - 291 10.3 Vulnerabilidade à perda de solo - 296 10.4 Aptidão agrícola - 308 10.5 Incompatibilidade legal 310 10.6 Uso indicado - 311 10.7 Subsídios à gestão territorial - 314 SUMÁRIO</p><p>11 Teresa Gallotti Florenzano INTRODUÇÃO À GEOMORFOLOGIA A superfície terrestre não é plana nem uniforme em toda a sua extensão. Ao contrá- rio, caracteriza-se por elevações e depressões de diferentes formas (horizontais ou tabulares, convexas, côncavas, angulares e escarpadas) que constituem seu relevo. A Geomorfologia é a ciência que estuda as formas de relevo, sua gênese, compo- sição (materiais) e os processos que nelas atuam. 0 relevo da superfície terrestre é o resultado da interação da litosfera, atmosfera, hidrosfera e biosfera, ou seja, dos processos de troca de energia e matéria que se desenvolvem nessa interface, no tempo e no espaço. No espaço, o relevo varia da escala planetária (continentes e oceanos) à continental (cadeias de montanhas, planaltos, depressões e grandes planícies) e à local (escarpas, morros, colinas, terraços, pequenas planícies etc.). No tempo, sua formação varia da escala geológica àquela do homem. A análise do relevo é importante não só para a própria Geomorfologia, mas também para as outras ciências da terra que estudam os componentes da superfície terres- tre (rochas, solos, vegetação e água), bem como na definição da fragilidade/ vulnerabilidade do meio ambiente e no estabelecimento de legislação para a sua ocupação e proteção. Dependendo de suas características, relevo favorece ou dificulta a ocupação dos ambientes terrestres pelo homem. De um lado, ele pode ser um obstáculo (ou barreira) ao uso da terra (rural e urbano) e dificultar, além de encarecer, a construção de grandes obras de engenharia (estradas, aeroportos, hidroelétricas etc.). Por outro lado, o relevo e os rios podem servir de limites (fronteiras) políticos entre municípios, estados e países, e ter um grande cênico para a exploração do turismo, e estratégico para fins militares em situações de guerra. Cabe destacar ainda a influência do relevo na aquisição de dados por sensoriamento remoto e, consequentemente, na interpretação desse tipo de dado, como é mostrado no próximo capítulo.</p><p>GEOMORFOLOGIA Atualmente, a Geomorfologia dispõe de variáveis quantitativas, também de uma grande variedade de métodos, denominadas índices morfométricos. técnicas e equipamentos que permitem 0 estudo da morfologia é o ponto de estudar com profundidade formas de partida para entendimento dos demais relevo e processos geomorfológicos, ao aspectos do relevo. A identificação da combinar modelos de previsão, observa- origem de uma feição pode ser baseada ções de campo e informações extraídas na sua forma, além do tipo de material de dados de sensoriamento remoto e de que a constitui e da história geomorfo- experimentos de laboratório. Exemplos lógica da área. 0 tipo e a intensidade dos de métodos, aplicação de técnicas de processos atuais de erosão estão forte- sensoriamento remoto e SIG são apre- mente relacionados com a morfografia e sentados ao longo dos capítulos que a morfometria da superfície terrestre. compõem este livro. Neste primeiro capítulo, são abordados o objeto de Morfografia estudo da Geomorfologia (formas, variá- A morfografia refere-se aos aspec- veis morfométricas e processos) e os tos descritivos (ou qualitativos) do conceitos básicos, além de um breve relevo, representados pela sua forma e histórico sobre desenvolvimento da aparência, como, por exemplo, plano, ciência geomorfológica. colinoso, montanhoso. A superfície da Terra caracteriza-se por elevações e depressões que constituem relevo 1.1 Objeto de Estudo da terrestre, cujas macroformas são descri- Geomorfologia tas por denominações convencionais como depressões, planícies, planal- Neste tópico são descritas as variáveis tos e montanhas (Fig. 1.1). Um mapa referentes à: morfologia, morfogênese, simplificado das macroformas do relevo morfodinâmica e morfocronologia, que brasileiro é apresentado na Fig. 1.2. são objeto de estudo da Geomorfologia. Atualmente, nos estudos geomorfoló- Depressões: são terrenos situados gicos, são enfatizadas a morfologia e abaixo do nível do mar (depressões a morfodinâmica, cujas variáveis têm absolutas: como o mar Morto) ou abaixo uma aplicação mais direta nos estudos do nível altimétrico das regiões adjacen- ambientais voltados para o planejamento tes (depressões relativas: a depressão do uso da terra. periférica paulista, por exemplo), que podem ter diferentes origens e formas. 1.1.1 Morfologia Planícies: são terrenos baixos e A morfologia engloba a morfogra- planos, formados por acumulação de fia, que é a descrição qualitativa das material, que podem ser de origem formas de relevo, e a morfometria, que aluvial ou fluvial, marinha, lacustre, é a caracterização do relevo por meio glacial, eólica. 12</p><p>13 Planaltos: são terrenos altos, varian- e com limite abrupto; típicos da costa do de planos (chapadas) a ondulados do Nordeste brasileiro. (colinas, morrotes e morros). Os planaltos Escarpas: rampas ou degraus de típicos são sedimentares ou basálticos, grande inclinação; características de mas existem os de estrutura dobrada bordas de planaltos. (superfícies aplainadas, soerguidas e Serras: altas elevações do ter- pouco reentalhadas). reno, com domínio de topos angulares, Montanhas: são terrenos altos e amplitudes acima de 200 m e declivi- fortemente ondulados. Quanto à origem, dades altas. podem ser: de dobramentos (Alpes, Morros: médias elevações do ter- Andes, Himalaia e Rochosas); dômicas reno, com domínio de topos arredonda- (Macrodomos: Borborema, Núcleo Uru- dos, amplitudes entre 100 m e 200 m e Núcleo Goiano; declividades altas. Domos: domo de Lages-SC, de Monte Morrotes: baixas elevações do terre- Alegre-PA, de etc.); vulcâni- no, com domínio de topos arredondados, cas (Etna, Kilimanjaro etc.); de blocos amplitudes entre 20 m e 60 m e declivi- falhados (Mantiqueira). dades altas. Colinas: baixas elevações do terreno, As bordas dos planaltos podem ser com topos arredondados a quase planos, escarpadas ou em rampas suaves. amplitudes entre 20 m e 60 m e declivi- Os planaltos e as montanhas são dades baixas. compartimentos do relevo geral- Terraços: patamares em forma de mente relacionados a extensas áreas, degrau, localizados nas encostas dos enquanto as planícies, ao mesmo vales. tempo que podem ser extensas em área, também podem ser pequenas e A caracterização do relevo em plano, localizar-se no interior dos planaltos suave ondulado, ondulado, forte ondu- e das montanhas. As formas de relevo lado, montanhoso e escarpado descreve desses compartimentos são ilustradas relevo de uma forma simplificada na Fig. 1.3 e descritas a seguir. e, por isso, é fácil de ser aplicada e compreendida por outros especialistas Chapadas: relevos típicos de planalto que não os geomorfólogos. Ela também sedimentar. São grandes superfícies permite a seguinte associação: planas, em geral de estrutura horizontal, acima de 600 m, características das relevo plano (planícies, terraços, regiões Centro-Oeste (dos tabuleiros e chapadas); Parecis etc.) e Nordeste do Brasil (Apodi, relevo suave ondulado (colinas); Araripe etc.). relevo ondulado (morros e morrotes); Tabuleiros: áreas de relevo plano, relevo fortemente ondulado (morros de origem sedimentar, de baixa altitude e serras); 1. INTRODUÇÃO À GEOMORFOLOGIA</p><p>GEOMORFOLOGIA Montanha Morro Planalto Depressão Fig. 1.1 As grandes unidades do relevo Fonte: adaptado de Penteado (1994). 70° 35° 5° 5° 0 100 250km Escala gráfica Escala original 1:5.000.000 Fig. 1.2 As grandes unidades do relevo brasileiro, 30° classe montanha refere-se 30°- a planaltos com domínio de 70° 35° relevo montanhoso e de serras Fonte: adaptado de Ross Planalto (2006). Montanha Depressão Planície 14</p><p>15 Morro Chapada Morrote Escarpa Colina Serra Terraço Fig. 1.3 Formas de relevo 1. INTRODUÇÃO À GEOMORFOLOGIA</p><p>GEOMORFOLOGIA relevo montanhoso (montanhas e a linha divisora de águas e o fundo serras); do vale (talvegue). As vertentes são relevo escarpado (serras e escarpas). elementos básicos do relevo no estudo dos processos de erosão e acumulação, Muito utilizados na caracterização do pois, com exceção das planícies e dos relevo de uma área são os modelos clás- terraços, elas ocupam a maior parte da sicos de descrição das formas de relevo superfície da Terra. referentes a: interflúvios (destacando Divisor de águas: linha que divide os topos), vertentes (setores ou segmen- duas bacias hidrográficas. tos) e vales, como mostrados na Fig. 1.4 Ruptura de declive: descontinui- e descritos a seguir. dade de aclive de uma vertente. Talvegue: linha de maior profun- De modo geral, verifica-se que: didade no leito de um rio (fundo de um vale). topos planos caracterizam áreas espaço entre dois de terraços, tabuleiros, chapadas e de talvegues. colinas com topos tabulares; Vale: depressão alongada, de fundo topos arredondados caracterizam descendente, formada por um talvegue relevo de colinas, morros e morrotes; e duas vertentes. Os vales podem ser topos angulosos caracterizam rele- de origem fluvial, glacial e tectônica vos de serras, montanhas e escarpas; (originados por falhas). vertentes convexas dominam em Vertentes: também denominadas regiões de colinas, morros e morrotes; encostas, são superfícies inclinadas vertentes côncavas e retilíneas domi- que formam a conexão dinâmica entre nam em relevo de serras e escarpas. Amplitude de interflúvio Amplitude altimétrica Vertentes Côncava Convexa Convexa- Sem orientação preferencial Orientação preferencial NE Retilínea côncava (topo arredondado) (topo angular) Ruptura (quebra) Vales de declive positiva Fig. 1.4 Modelo de descrição Ruptura (quebra) de declive negativa das formas de relevo Plano/Tabular Fonte: adaptado de Dent e Young (1981). Angular 16</p><p>17 Morfometria Amplitude altimétrica: altura A morfometria refere-se aos aspec- da forma de relevo, diferença entre a tos quantitativos do relevo, como as cota máxima (do topo) e a cota mínima variáveis relacionadas a: medidas de (fundo do vale). É a altura relativa do altura, comprimento, largura, superfí- relevo. cie, volume, altura absoluta e relativa, Extensão de vertente: é a distân- inclinação (declividade), curvatura, cia entre o divisor e a base da vertente orientação, densidade e frequência de (fundo de vale). suas formas. Entre essas variáveis, as Declividade: é a inclinação do mais utilizadas, não só para estudos relevo em relação ao plano horizontal. geomorfológicos, mas também para Ela pode ser expressa em graus ou estudos geológicos, pedológicos, agro- em porcentagem. nômicos, geotécnicos e integrados do Densidade de drenagem: é meio ambiente (na avaliação da fragili- comprimento dos canais de drenagem dade e vulnerabilidade dos ambientes), por unidade de área. são: altitude (hipsometria), amplitude Frequência de rios: é o número altimétrica (amplitude ou altura do de canais de drenagem por unidade relevo), extensão de vertente, declivi- de área. dade e aquelas que indicam o grau de Amplitude interfluvial: é a distân- dissecação do relevo, como a densidade cia entre dois de drenagem, a frequência de rios ou, ainda, a amplitude interfluvial, ilustra- Essas e outras variáveis morfométricas das na Fig. 1.5 e descritas a seguir. como, por exemplo, curvatura hori- zontal e curvatura vertical podem Altitude: altura do relevo em rela- ser obtidas a partir de medidas reali- ção ao nível do mar. É a altura absoluta zadas em campo, em carta topográfica do relevo. ou de modelo digital de elevação (MDE). A B Dd 1.28 Dd 6.7 Dd Fd 1.8 Fd = 53.1 Fd 106 Dd Densidade de drenagem Fd Frequência de drenagem Alta densidade Baixa densidade Fig. 1.5 Densidade e frequência de drenagem A, baixa; B, média; C. alta Fonte: adaptado de Meijerink (1988). 1. INTRODUÇÃO À GEOMORFOLOGIA</p><p>GEOMORFOLOGIA 0 MDE é um plano de informação que escala das cartas topográficas utilizadas descreve a altitude, ponto a ponto, de para o cálculo de índices morfométricos uma determinada área. Ele, por sua deve ser, de preferência, maior que vez, pode ser gerado a partir de dife- 1:100.000. As áreas (células) amos- rentes fontes de dados: medidas de trais podem ser grades regulares, áreas campo com GPS em modo diferencial; circulares, unidades geomorfológicas cartas topográficas; sensoriamento ou bacias hidrográficas, entre outras. remoto: óptico (por meio de técnicas de fotogrametria, de estereocorrela- Quanto à definição dos intervalos das ção, de pares de fotografias aéreas ou classes, para a declividade não existe de imagens orbitais), de micro-ondas, dificuldade, uma vez que, dependendo com dados de radar obtidos de plata- da finalidade desse tipo de carta, já formas aéreas ou orbitais, por meio de existem limites sugeridos por autores radargrametria (com dados de Radar como Demek (1972) ou mesmo estabele- de Abertura Sintética SAR) ou inter- cidos por lei para os diferentes usos da ferometria (com dados de Radar de terra (De Biasi, 1992). Assim, por exem- Abertura Sintética Interferométrico plo, os limites de 12%, 30% e de 45° são InSAR); a laser (Lidar Light Detection estabelecidos, respectivamente, pelo uso and Range). A acurácia do MDE e das vari- de mecanização agrícola, pela legislação áveis morfométricas obtidas depende urbana e pelo código florestal, como principalmente da resolução dos dados restrição ao uso da terra em áreas que de origem e do seu processamento, têm inclinação acima desses parâmetros. como mostrado no Cap. 3. 0 uso das variáveis declividade e exten- No cálculo de variáveis ou índices são de vertente é mais adequado para morfométricos, manual e automatizado, estudos geomorfológicos de detalhe, em existem dificuldades relacionadas com escala grande e compatível com 0 nível a definição de: número de classes; da forma ou dos setores da forma de intervalos (limites) das classes; crité- relevo. Uma colina, por exemplo, pode rios e unidades de amostragem (forma caracterizar-se por diferentes classes e resolução). Esses parâmetros devem de declividade: uma declividade muito ser estabelecidos pelo analista, mesmo baixa no topo, uma declividade alta no quando utilizadas técnicas automatiza- setor superior da vertente, uma decli- das, que é o mais comum atualmente. vidade média no setor intermediário e As vantagens dos métodos automatiza- uma declividade baixa no setor inferior. dos referem-se à economia de tempo, Por isso, ao utilizar essa variável na ao armazenamento e à capacidade de caracterização de unidades geomorfoló- manipular uma grande quantidade gicas (conjunto de formas semelhantes), de dados, à integração de dados e à mais é o uso da declividade geração de cartas morfométricas. A dominante, e não da declividade média, 18</p><p>19 que não reflete a realidade da super- Intemperismo fície estudada. As variáveis altitude, Processo de alteração das rochas por amplitude altimétrica e as referentes à fragmentação (intemperismo físico) e dissecação do relevo são mais adequa- decomposição (intemperismo químico das na caracterização de unidades e biológico). 0 intemperismo ocorre geomorfológicas ou de paisagem, pois quando as rochas, expostas à energia são compatíveis com esse nível taxonô- solar, à água pluvial e fluvial, às ondas, mico e com estudos e mapeamentos de ao gelo e ao vento, são submetidas a pequena e média escala (ver Cap. 4). novas condições de pressão, tempera- tura e umidade. Dos três grandes grupos 1.1.2 Morfogênese de rochas (ígneas ou magmáticas, meta- A morfogênese refere-se à origem e ao mórficas e sedimentares), as de origem desenvolvimento das formas de relevo, magmática e metamórfica constituem as quais são resultantes da atuação 95% do volume total da crosta superior dos processos endógenos e exógenos. da Terra, mas ocupam apenas 25% de Os processos endógenos têm origem sua superfície. As rochas sedimentares no interior da Terra e manifestam-se (e metassedimentares) ocupam apenas 5% por meio dos movimentos sísmicos, do do volume, mas cobrem 75% da superfí- vulcanismo, do magmatismo intrusivo cie da crosta. A resistência das rochas e do tectonismo. As formas estruturais, ao intemperismo está relacionada prin- resultantes dos processos endógenos, cipalmente com seu grau de coesão. são abordadas no Cap. 5. 0 material decomposto (intemperizado), Os processos exógenos são movimen- localizado sobre a rocha matriz, que tos externos que atuam na superfície da não sofreu transporte nem processo de Terra destruindo elevações, construindo edafização, é denominado regolito. 0 formas e preenchendo depressões. solo é a camada superficial da crosta Eles englobam intemperismo físico terrestre suficientemente intemperi- (fragmentação das rochas), químico e zada por processos físicos, químicos e bioquímico (decomposição das rochas); biológicos (pedogênese) para suportar o a erosão (ou denudação), que se refere crescimento de plantas com raízes. Sua à remoção do material intemperizado; espessura pode variar de alguns centí- a acumulação material removido e metros a vários metros. Os perfis dos transportado pela erosão é depositado. solos desenvolvidos compreendem três Os agentes dos processos exógenos são a horizontes principais: A, B e C, o último água e gelo (ação mecânica e química), o dos quais corresponde ao regolito. vento, a ação da gravidade, as alterações de temperatura, os organismos (fauna e Erosão flora) e o homem. Os processos exógenos Este termo engloba a remoção e o são abordados também nos Caps. 6 a 9. transporte de material intemperizado. 1. INTRODUÇÃO À GEOMORFOLOGIA</p><p>GEOMORFOLOGIA Os tipos de processos erosivos mais a que vai participar da erosão pluvial. De importantes, principalmente em áreas acordo com Guerra, Silva e Botelho (1999), de clima tropical úmido, como ocorre o processo erosivo realizado pela ação da em grande parte do Brasil, são: erosão água pluvial, ilustrada na Fig. 1.6, pode pluvial, resultante da ação da água ser dividido nos seguintes estágios: da chuva e destacada a seguir; erosão fluvial, gerada pela ação das águas dos Salpicamento (splash): ocorre a rios (detalhada no Cap. 8); e movimentos partir do momento em que as gotas de de massa: desprendimento e transporte chuva batem no solo e podem causar a de solo e/ou material rochoso vertente remoção ou a ruptura dos agregados, abaixo, pela atuação da gravidade e da selando o topo do solo, e a consequente água, basicamente. 0 deslocamento do formação de crostas. material ocorre em diferentes escalas e Formação de poças (ponds): poças velocidades, variando de lento (raste- são formadas na superfície (nas peque- jamento) a movimentos muito rápidos, nas depressões) à medida que solo deslizamentos e tombamentos (aborda- torna-se saturado com a infiltração da dos no Cap. 6). água. É estágio que antecede o escoa- mento superficial. Parte da água da chuva cai diretamente Escoamento superficial (runoff): é no solo, outra é interceptada pela responsável pelos processos erosivos de cobertura vegetal, podendo retornar à superfície. A água que se acumula nas atmosfera pela evaporação ou chegar ao depressões do terreno começa a escoar solo. A parte da água do ciclo hidroló- pelas vertentes quando o solo está satu- gico que chega ao solo diretamente pelo rado, e as poças não conseguem mais impacto das gotas, ou indiretamente, conter a água. Inicialmente fluxo é após ser interceptada pela vegetação, é difuso, provocando a erosão laminar. 0 Impacto das gotas de chuva Salpico Chuva Ausência de fluxo Fluxo laminar Splash Divisor de Fluxo concentrado Fig. 1.6 Ação da água pluvial no processo erosivo Fonte: adaptado de Guerra, Silva e V. Inf. velocidade de infiltração Botelho (1999). I. - velocidade de aporte de água 20</p><p>21 fluxo linear é estágio seguinte, quando montante), conforme ilustra a Fig. 1.7. começa uma concentração do fluxo de A erosão por ravinas e é água. 0 desenvolvimento de microrravi- causada por vários mecanismos que nas é o terceiro estágio da evolução do atuam em diferentes escalas temporais escoamento superficial. 0 quarto está- e espaciais. Derivam de rotas de fluxos gio é a formação de microrravinas com de água que podem ocorrer na superfície cabeceiras. As ravinas tendem a evoluir ou na escoamento subsu- por meio de bifurcações em pontos de perficial. 0 escoamento subsuperficial ruptura (knickpoints), e novas ravinas refere-se ao movimento lateral da água são formadas. Finalmente, as ravinas na subsuperfície, nas camadas superio- podem evoluir para processos erosivos de res do solo. Ele controla intemperismo maior proporção: as vocorocas. De acordo e afeta diretamente a erodibilidade dos com Instituto de Pesquisas Tecnológi- solos, influenciando no transporte de cas IPT (1989), até 50 cm de largura e minerais em solução. Quando escoa- profundidade são consideradas ravinas; mento ocorre em fluxos concentrados, acima de 50 cm de largura e profundi- em túneis ou dutos, ele provoca o colapso dade, são denominadas da superfície situada acima, resultando na formação de As cabeceiras de drenagem e mananciais são áreas particularmente suscetíveis Acumulação à erosão. As tendem a se Refere-se a deposição do material remo- estabelecer nessas áreas, onde ocorre vido e transportado pelos agentes da a denominada erosão regressiva ou erosão. As principais feições de relevo remontante (erosão em direção a resultantes da acumulação da água A Fig. 1.7 Processo de erosão. (A) esquema ilustrando a evolução da erosão (erosão remontante); (B) foto de uma 1. INTRODUÇÃO À GEOMORFOLOGIA</p><p>GEOMORFOLOGIA pluvial são os tálus e os cones de dejeção Com base na morfogênese, as formas de (Fig. 1.8). 0 tálus é formado de fragmen- relevo são classificadas de acordo com tos de rochas removidos e depositados na os processos que lhes deram origem. base da vertente, resultantes de movi- Desse modo, as formas de relevo podem mentos de massa antigos, e serve de ser de origem: estrutural (tectônica), fonte para novos movimentos de massa vulcânica, denudacional, fluvial, lacus- quando desestabilizados, principalmente tre, marinha, glacial, eólica, cárstica, por elevada pluviosidade. 0 cone de deje- biológica e antropogênica. Exemplos ção é um depósito de material detrítico desses diferentes tipos de formas de grosseiro na base da vertente. Resultante relevo são apresentados em outros capí- de escoamento concentrado em canais tulos deste livro. temporários ou por torrentes, tem forma cônica, abrindo em leque para a jusante, Verstappen (1983) salienta a dificul- e eixo é coincidente com a linha de dade de aplicação prática desse tipo maior competência do fluxo. de classificação, principalmente em A B Fig. 1.8 Formas de acumulação de origem pluvial. (A) tálus; (B) cone de dejeção Fonte: adaptado de Selby (1982). 22</p><p>23 áreas de desenvolvimento morfogené- distribuição e intensidade; erodibilidade tico complexo. Em áreas onde antigas do solo (resistência do solo à erosão), superfícies de aplainamento têm sido dependente das propriedades do solo: submetidas a processos de falhamento textura, densidade aparente, porosidade, em blocos ou deformações, e subsequen- teor de matéria orgânica, estabilidade temente cobertas por depósitos eólicos, dos agregados e pH; morfografia e glaciais, vulcânicos etc., de espessura morfometria (declividade, extensão, considerável (10 m ou mais), podem ser orientação etc.) das vertentes; cobertura indicadas as características morfoes- vegetal (tipo e densidade) e uso da terra truturais do substrato, a natureza da (tipo, intensidade e manejo). principal forma de relevo e também o tipo e a espessura do material de cober- As principais variáveis morfológicas tura superficial. que condicionam o tipo e a intensi- dade dos processos erosivos são: forma, 1.1.3 Morfodinâmica declividade (inclinação), orientação e A morfodinâmica refere-se aos processos extensão de vertentes. Nas vertentes atuais (ativos), endógenos e exógenos retilíneas, o predomínio de um ou outro que atuam nas formas de relevo. Os tipos tipo de erosão vai depender da exten- de processos que definem as formas de são e da declividade (dominantemente relevo, classificadas de acordo com a alta) da vertente. Os setores côncavos de sua gênese, não são necessariamente vertentes tendem a concentrar o escoa- os mesmos que ocorrem nos dias atuais. mento superficial, favorecendo a erosão Em muitos casos, a informação sobre linear ou em sulcos. Esses setores são os os processos atuais pode sobrepor-se mais favoráveis à ocorrência de escor- em uma carta morfogenética. Informa- regamentos, pois caracterizam-se por ções referentes aos processos exógenos espessas camadas de solo, constituindo- dominantes de uma área (erosão lami- se em áreas de convergência de fluxo nar e em sulcos, ravinas, movimentos de de água (hollows) que possuem grande massa, acumulação fluvial etc.) podem volume de material (colúvio ou tálus) a ser obtidas por meio da interpretação ser mobilizado. As vertentes convexas de fotografias aéreas e imagens orbitais, dispersam o escoamento superficial, bem como da análise de cartas topo- promovendo a laminar. A capa- gráficas, morfométricas e de dados de cidade de transporte e a velocidade de campo e laboratório. deslocamento de material nas vertentes são diretamente proporcionais à sua Os fatores que controlam a intensidade da inclinação. Segundo Fernandes e erosão são: estrutura geológica (falhas, Amaral (2003), a maior frequência de diaclases, xistosidade) litologia (coesão); escorregamentos, no entanto, ocorre erosividade da chuva (potencial erosivo nas vertentes com_declividade entre da chuva), dependente das variáveis: 20% e 35%, e não nas mais inclinadas. 1. INTRODUÇÃO À GEOMORFOLOGIA</p><p>GEOMORFOLOGIA Isso porque, nas altas vertentes, o solo crescente de modelos preditivos e das é pouco espesso ou já foi removido. geotecnologias amplia as possibilida- Nas vertentes mais extensas, a energia des de estudos morfodinâmicos, como potencial é maior e, portanto, elas são mostrado no Cap. 6. mais favoráveis aos escorregamentos. 1.1.4 Morfocronologia A Equação Universal de Perda de Solos A morfocronologia refere-se à idade, EUPS, desenvolvida por Wischmeier absoluta e relativa, das formas de relevo e Smith (1978), e modelos derivados e aos processos a elas relacionados. Todas como o MEUPS são os mais utilizados as formas de relevo caracterizam-se pelo no cálculo da perda de solo decorrente período de sua formação e sua evolução. da erosão laminar, principalmente Assim sendo, é essencial distinguir a no estudo de microbacias. A EUPS é idade das formas, principalmente fazer expressa pela seguinte equação: a diferenciação entre formas recentes e aquelas herdadas de períodos anteriores, A = quando diferentes condições climáticas prevaleciam. Verstappen (1983) salienta em que: que é essencial manter a indicação da A perda de solo (t.ha.ano) idade de maneira flexível, uma vez que R erosividade (poder erosivo das esta é a parte de um mapa que mais chuvas) (Mj.mm/ha.h.ano) necessita de revisão, com os avanços dos -erodibilidade do solo (suscetibilidade conhecimentos geomorfológicos. dos solos à erosão) (t.h./Mj.mm) LS fator topográfico - declividade De acordo com Cooke e Doornkamp e comprimento da vertente (adimen- (1990), identificar a idade das formas de sional) relevo é uma das tarefas mais difíceis C fator vegetal e manejo em Geomorfologia, a menos que exista (adimensional) alguma evidência específica, como o P fator práticas conservacionistas 14C, a presença de fósseis ou evidências (adimensional) arqueológicas. Segundo esses autores, esse tipo de tarefa é mais difícil para Inúmeros trabalhos vêm sendo desen- áreas extensas do que para feições, volvidos com a aplicação desses modelos como, por exemplo, marcas de um escor- e uso de técnicas de sensoriamento regamento, sobre o qual pode existir remoto e SIG. Entre eles, podemos algum tipo de registro. No estudo de salientar os de Donzeli et al. (1992), inundações é muito importante deter- Pinto (1996), Pinto e Garcia (2005). minar período de recorrência do dados de sensoriamento remoto contri- evento. Intervalo de recorrência ou buem na obtenção dos fatores e LS, período de retorno é o intervalo de (ver Caps. 2 e 3). 0 desenvolvimento tempo que decorre entre duas cheias de 24</p><p>25 igual magnitude. Deve-se considerar a ciência geomorfológica. Uma Geomor- construção de barragens, a urbanização fologia fundamentada no conceito de etc. no cálculo desse intervalo, para o ciclo (Geographical Cycle) e no evolucio- qual se utiliza a equação: nismo, pela influência do darwinismo. Segundo a teoria do Ciclo Geográfico desenvolvida por Davis, o relevo é função da estrutura geológica, dos em que: processos atuantes e do tempo. No Tp intervalo de recorrência início do ciclo, as forças internas N período de observação (N anos) provocariam um rápido soerguimento M ordem da cheia das superfícies aplainadas, elevando-as significativamente em relação ao nível do mar. 0 processo de erosão provocado 1.2 Desenvolvimento da pela água corrente dissecaria e rebaixa- Ciência Geomorfológica ria relevo até formar uma superfície aplainada (peneplano). Um novo ciclo 0 desenvolvimento da ciência geomor- com um novo soerguimento. fológica, vinculada à geologia e à Dessa forma, durante o ciclo, o relevo geografia, inicia-se com os estudos geo- passaria pelas fases denominadas: lógicos da crosta terrestre em meados juventude, maturidade e senilidade. do século XVIII, de tendência natura- A estabilidade tectônica prevista por lista, voltados aos interesses do sistema Davis constituiu-se em uma das prin- de produção e com base no princípio do cipais críticas ao seu modelo. A escola utilitarismo. As contribuições dessa anglo-americana fundamentou-se, até época que merecem destaque são: a Segunda Guerra Mundial, nos para- esquema clássico da erosão torrencial, de digmas propostos por Davis. A. Surell; desenvolvimento das bases da morfologia glacial, de Jean Louis Em oposição às ideias de Davis, a escola Agassiz; os primeiros conceitos sobre alemã, encabeçada por Albrecht Penck traçado dos rios, de Jukes; as evidên- (1894, citado por Abreu, 1982) e Walther cias da capacidade de aplainamento das Penck (1924, citado por Abreu, 1982), águas correntes, de Andrew Ramsay e e, posteriormente, por Walther Penck Grove Karl Gilbert; o cálculo de ritmos de (1953), defendeu a concepção integrada arraste e deposição (de sedimentos), de dos elementos que compõem a super- John Wesley Powell e Clarence E. Dutton fície terrestre e valorizou o estudo dos (Abreu, 1982; Casseti, 1994, 2007). processos, desenvolvendo conceito de depósitos correlativos e a articulação No final do século XVIII, com base nos com a Climatologia e a Biogeografia. De estudos de Gilbert (1877) e Powell (1875), acordo com essa concepção, emersão e Davis (1899) inicia a sistematização da denudação acontecem ao mesmo tempo, 1. INTRODUÇÃO À</p><p>GEOMORFOLOGIA e quando 0 processo de entalhamento e fluxos e o uso da computação marcam dos vales é mais intenso que o da denu- os estudos geomorfológicos. Ganham dação, as vertentes convexas dominam destaque os estudos de bacia de drena- na superfície terrestre; quando a inten- gem com Strahler (1954), Horton (1932, sidade do entalhamento é igual à da 1945) e Gregory e Walling (1973). Ao denudação, predominam as vertentes mesmo tempo, Hack (1960), de tendên- retilíneas; quando entalhamento é cia anglo-americana como esses autores, menos intenso do que a denudação, as cria o conceito de "equilíbrio dinâmico", vertentes côncavas dominam. de enfoque acíclico, considerando 0 relevo como um sistema aberto, com Da escola alemã, cabe destacar também constante troca de energia e matéria as contribuições de Sigfried Passarge com os demais sistemas terrestres. Para (1913), com o conceito de paisagem, e de ele, o relevo é produto da resistência Troll (1932), com o de geoecologia, ambos litológica (e estrutura geológica) e do os autores citados por Abreu (1982). potencial das forças de denudação; Ainda dessa escola, após a Segunda admite as oscilações climáticas. Guerra Mundial, com contribuições da Polônia, da antiga Checoslováquia e da 0 surgimento da Teoria Geológica da ex-URSS (Klimaszewski, 1982; Demek, Tectônica de Placas, na década de 1960, 1972; Basenina; Trescov, 1972), surge a com grande participação de geólogos cartografia geomorfológica como método americanos, contribuiu efetivamente fundamental para a análise do relevo. para o entendimento das formas de relevo. De acordo com essa teoria, as Embasados nos princípios de Penck placas tectônicas deslocam-se em dife- (1953), King (1955) e Pugh (1955), da rentes velocidades, umas em direção escola anglo-americana, admitem perío- às outras. Os movimentos das placas dos rápidos e intermitentes de soergui- geram instabilidade em suas bordas. Os mento crustal, separados por longos limites entre as placas são áreas onde períodos de estabilidade tectônica; ocorrem atividades vulcânicas, sísmicas predomínio da denudação, concomitante e tectônicas. Essas atividades integram ao soerguimento. Utilizando o conceito o conjunto de processos denominados de recuo de vertentes (proposto por endógenos, que, com os processos exóge- Penck), esses autores desenvolveram a nos, são responsáveis pelas formas do teoria da pediplanação, que é processo relevo da superfície terrestre. de formação de superfícies aplainadas, os pediplanos, cujas formas residuais Merece destaque, ainda, a escola foram denominadas inselbergs. francesa, que teve como expoentes Emmanuel de Martonne e Tricart. Essa Das décadas de 1940 a 1960, a aborda- escola, influenciada pelo conhecimento gem quantitativa, a teoria dos sistemas científico anglo-americano, marcou 26</p><p>27 o desenvolvimento da Geografia e da inserindo o homem como agente desses Geomorfologia no Brasil. Martonne processos). Com relação à comparti- (1964), mais influenciado por Davis, mentação do relevo, Ross (1992) propõe avançou na linha estrutural. Tricart uma classificação em seis níveis taxo- (1977) introduziu o conceito de ecodi- nômicos, com base na morfologia e na nâmica, fundamentado no balanço gênese (ver Cap. 4). Esse tipo de abordagem integrada tem o suporte A proposta de Ab'Saber (1969) revela, teórico no conceito de paisagem ecoló- como destacou Abreu (1982), uma gica, de Troll (1932), que introduziu o flexibilidade que permite um melhor uso de fotografias aéreas no mapea- ajuste à essência dos fatos estuda- mento de unidades de paisagem. Nessa dos, tanto do ponto de vista espacial linha de abordagem, tivemos também como temporal, além de valorizar a as contribuições de Bertrand (1968); perspectiva geográfica. Essa proposta do soviético Sotchava (1977), com o foi retomada recentemente por Casseti conceito de geossistema; de Tricart e (2007). Esse autor utiliza conceito de Kilian (1979), com o conceito de ecoge- "natureza externalizada" como argu- ografia; do alemão Klink (1981), com mento de apropriação espontânea do a publicação de Geoecologia e regiona- relevo e propõe, com base nos lização natural: bases para a pesquisa dios oferecidos pela "geomorfologia ambiental; do holandês Zonneveld funcional", alternativa para o desen- (1989), com o conceito de unidade de volvimento de uma "geomorfologia terra ou de terreno (land unit) em ecolo- integral" (Casseti, 1991), conforme gia da paisagem (landscape ecology). conceituação de Hamelin (1964). No Brasil, com influência germânica, Em relação às abordagens integradas, vem de Ab'Saber (1969) a maior contri- nas quais a Geomorfologia tem um papel buição à teoria geomorfológica. Ele de destaque, uma contribuição recente, estabeleceu três níveis de abordagem: também de Ab'Saber (2002, p. 30), que 1) Compartimentação topográfica regio- merece destaque, é o conceito geográ- nal e caracterização morfológica (analisa fico de espaço total: os diferentes níveis topográficos e as características do relevo, destacando "0 espaço total é o arranjo e perfil a morfologia); 2) Estrutura superficial adquiridos por uma determinada área da paisagem (relaciona os depósitos em função da organização humana que correlativos com as condições climáticas, lhe foi imposta ao longo dos tempos. (...) enfatizando a morfogênese); 3) Processos inclui todo o mosaico dos componen- morfoclimáticos e pedogênicos atuais, tes introduzidos pelo homem, ao longo fisiologia da paisagem (analisa os da história, na paisagem de uma área processos atuais, a morfodinâmica, considerada parte de um determinado 1. INTRODUÇÃO À GEOMORFOLOGIA</p><p>GEOMORFOLOGIA território. 0 termo paisagem é usado aqui estudo, seus fundamentos e seu desen- como suporte geocológico e bioecológico volvimento. Procuramos, ao mesmo modificado por uma infinidade variável tempo, introduzir e integrar conteúdo, de obras e atividades apresentado com mais profundidade nos demais capítulos do livro. Considerações Finais Neste capítulo, destacamos a impor- tância da Geomorfologia, seu objeto de Referências Bibliográficas ABREU, A. A. de. Análise geomorfológica: reflexão e aplicação. 1982. Tese (Livre-docência) Facul- dade de Filosofia, Letras e Ciências Humanas, Universidade de São Paulo, São Paulo, 1982. AB'SABER, A. N. Um conceito de geomorfologia a serviço das pesquisas sobre o Quaternário. São Paulo: Igeog-USP, 1969. (Série Geomorfologia, 18). Bases conceptuais e o papel do conhecimento na previsão de impactos. In: MULLER-PLANTEN- BERG, C.; AB'SABER, A. N. (Orgs.). 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Os sensores ópticos captam a radiação da região do ultravioleta, do visível e do infravermelho; os sensores do tipo radar (radio detection and ranging) captam a radiação na região de micro-ondas. Os sensores ópticos dependem da energia solar ou do calor emitido pela Terra para captar dados da superfície terrestre. Os radares registram a energia que retorna do pulso de radiação de micro-ondas enviado por sua própria antena. Dessa maneira, os radares podem operar também de noite, bem como em dias nublados, com chuva, bruma e fumaça. Essa é uma vantagem importante, principalmente para países tropicais como o Brasil, que fica boa parte do tempo coberto por nuvens em extensas regiões do seu território. Além da radiação de micro-ondas penetrar o dossel vegetal, o radar oferece ainda 0 recurso da estereoscopia (ver seção 2.4.4) e interferometria (ver seção 2.4.5). A capacidade que um sensor possui para discriminar objetos em função da sua sensibilidade espectral é denominada resolução espectral. Quanto mais estreita for a faixa espectral, e maior número de bandas (canais) em que um sensor opera, maior é a sua resolução espectral. Já a capacidade que 0 sensor tem de discri- minar objetos em função do tamanho destes é denominada resolução espacial.</p><p>GEOMORFOLOGIA Nos sensores atuais, instalados em plata- quanto mais próximo dela, menor é a formas orbitais (satélites artificiais), área coberta, porém, maior é a riqueza de esse tipo de resolução varia de 70 cm a 1 detalhes da imagem captada (Fig. 2.2). km. Um sensor com resolução espacial de Essa riqueza de detalhes vai depender 20 m, por exemplo, é capaz de detectar também das resoluções espacial, espec- objetos maiores que 20 m X 20 m. Existe tral e radiométrica do sensor, ou seja, da também a resolução radiométrica, que capacidade que ele tem de "enxergar" ou se refere à discriminação das intensida- distinguir objetos da superfície terrestre. des de energia refletida ou emitida pelos objetos. Isso quer dizer que uma imagem Em qualquer ciência, surgimento de representada em 2.048 níveis de cinza, novas técnicas não é importante em si como as obtidas pela câmera (CCD) do mesmo, mas porque estimula progresso satélite Ikonos, tem uma resolução científico, como salienta Baker (1986). radiométrica maior do que outra repre- Pelo fato de o relevo ser geralmente sentada em 256 níveis de cinza, como bem destacado em fotografias aéreas as obtidas pelo TM-Landsat, CCD-Cbers, e imagens de satélite, bem como pela entre outros. 0 sensor tem ainda uma disponibilidade de dados multitempo- resolução temporal, isto é, a frequência rais que possibilitam o estudo de de imageamento sobre uma mesma área. processos morfodinâmicos, a ciência Assim, enquanto os sensores de baixa geomorfológica é uma das mais benefi- resolução temporal levam vários dias ciadas pela tecnologia de sensoriamento ou até meses para captar imagens da remoto, expandindo seus horizontes à mesma área, os de alta resolução tempo- medida que essa tecnologia avança. ral captam até várias imagens por dia, como, por exemplo, sensor a bordo do A partir do surgimento da fotografia satélite meteorológico Goes. aérea, foi possível obter: visão sinótica, base cartográfica de apoio aos trabalhos Uma outra característica importante de campo, dados sobre o relevo com refere-se ao tamanho da área obser- grande riqueza de detalhes, além de vada. Geralmente, os sensores de alta dados sobre cobertura vegetal, uso da resolução espacial captam imagens de terra, condições hidrológicas, estrutura faixas estreitas da superfície terrestre, geológica etc. Com pares estereoscópi- entre 10 km e 20 km. Já os sensores de cos de fotografias, que permitem a visão alta resolução temporal, mas com baixa tridimensional, a morfologia, a drena- resolução espacial, captam imagens de gem, as pequenas feições do relevo e as extensas áreas da superfície terres- marcas dos processos morfodinâmicos tre, faixas com cerca de 1.000 km até são facilmente identificadas; medidas uma face inteira da Terra. Quanto mais de extensão de vertentes, ângulos de distante da Terra, mais extensa é a área inclinação de vertentes etc. podem ser da superfície imageada pelo sensor; determinados com precisão aceitável. 32</p><p>33 Comprimento de onda (m) Curta Longa 1 10 sensores ópticos radar raios gama raio X ultravioleta infravermelho micro-onda ondas de rádio V luz visível 10° 106 Alta Frequência (Hz) Baixa Fig. 2.1 Espectro eletromagnético, com destaque para as respectivas faixas de funcionamento dos sensores ópticos e de radar Fonte: Florenzano (2007). Fig. 2.2 Imagens obtidas a diferentes distâncias da superfície da Terra. Da direita para a esquerda, obtidas a km (do satélite Goes), 705 km (do satélite Landsat-5), 10 km (de avião) e próximo à superfície Fonte: Florenzano (2007). Atualmente, a Geomorfologia dispõe de com melhor resolução espacial, espec- uma variedade de dados e técnicas de tral, radiométrica e temporal, além do sensoriamento remoto que fornecem recurso estereoscópico, permitem ao níveis de informação sem preceden- especialista em mapear, tes. Os avanços tecnológicos dos novos medir e estudar uma variedade de sensores remotos, que produzem imagens fenômenos geomorfológicos com maior 2. REMOTO PARA GEOMORFOLOGIA</p><p>GEOMORFOLOGIA rapidez e precisão. Recentemente, vêm Com base em Verstappen (1977) e sendo obtidos pares estereoscópicos Florenzano (1993), podemos resumir a digitais por sensores ópticos, a bordo de contribuição das imagens aeroespaciais satélites, bem como dados topográficos no estudo e mapeamento geomorfoló- orbitais de radar interferométrico, como gico em três categorias: 1) como base os da missão SRTM (Shuttle Radar Topo- cartográfica para o lançamento de graphic Mission). Esses dados permitem informações e apoio de campo; 2) na visualizar espaço geográfico em três extração de dados geomorfológicos e dimensões e, com uso de SIG, obter, de na elaboração de cartas morfométricas, forma automática, variáveis morfomé- cartas de risco (erosão e inundação) tricas (altitude, declividade, orientação e cartas geomorfológicas completas; de vertentes etc.) que são essenciais nos 3) na análise integrada e no mapea- estudos geomorfológicos, entre outros. mento da paisagem. SENSORES E SATÉLITES Na década de 1960, foram obtidas as primeiras fotografias a partir dos satélites tripulados: Mercury, Gemini e Os resultados dessas missões impulsionaram o desenvolvimento dos programas dos satélites (não tripulados) meteorológicos e de observação da Terra. Assim, no dia 1° de abril de 1960, foi lançado, pelos Estados Unidos, primeiro satélite meteorológico, o Tiros-1 (Television and Infrared Observation Satellite). A partir de então, foi possível receber imagens da cobertura de nuvens sobre a Terra, observar fenômenos meteorológicos e fazer as previsões do tempo com maior exatidão e de forma Em 23 de julho de 1972, foi lançado o primeiro satélite de recursos terrestres (observação da Terra), o ERTS-1 (Earth Land Resources), mais tarde denominado 0 Brasil recebe imagens dos satélites da série Landsat desde 1973. As imagens obtidas pelo sensor MSS (Multispectral Scanner System) dos satélites Landsat 1, 2 e 3 e pelos sensores TM e ETM+ (Landsat 5 e 7) estão disponíveis gratuitamente no endereço Imagens dos satélites Landsat 5 e 7 também podem ser obtidas gratuitamente no endereço <http://glcf.umiacs.umd.edu/data>. Com relação aos satélites de observação da Terra, merece destaque também programa francês Spot, que já lançou cinco satélites. Atualmente, um dos principais e mais ambiciosos programas de coleta de dados sobre planeta Terra é Earth Science Enterprise, desenvolvido pela Nasa. 0 objetivo desse programa é estudo dos fenômenos físicos, químicos e biológicos do planeta Terra e da atmosfera. 0 programa é composto de três módulos: 1) uma série de satélites de observação da Terra; 2) um avançado sistema de banco de dados; e 3) uma equipe de cientistas que estudará os dados coletados. As áreas temáticas-chave incluem: nuvens, ciclo da água e energia; oceanos; química da atmosfera; uso da terra; processo da água e cobertura de gelo glacial e polar; e a parte sólida da Terra. A Nasa em 18 de dezembro de 1999, primeiro satélite de observação da Terra, o EOS-AM, posteriormente batizado de Terra. Esse satélite leva a bordo cinco senso- res: Ceres, MOPITT, MISR, Modis e Aster. 0 Brasil recebe dados do Modis (MODerate-resolution Imaging imageador de média resolução). 0 Modis, que coleta dados em 36 canais espectrais nas regiões do visível e infravermelho, é considerado principal sensor dos satélites Terra e Aqua. A resolução espacial das imagens, que cobrem uma área de km, varia de 250 m a 1 km. 34</p><p>35 Os dados do Modis podem ser obtidos gratuitamente no endereço <http://edcmswww.crusgs.gov/pub/ imswelcome/>. Sobre esse sensor e suas aplicações, sugere-se a leitura do livro organizado por Rudorff, Shimabukuro e Ceballos (2007). Para aplicações em Geomorfologia, no entanto, sensor Aster é mais interessante. Desenvolvido a partir de uma parceria do Japão com os Estados Unidos, ele funciona somente por programação e possui três subsistemas: VNIR (Visible and Near InfraRed), SWIR (Short, Wave InfraRed) e TIR (Thermal InfraRed). Com uma resolução espacial de 15 m, VNIR capta dados em duas faixas do visível (verde e vermelho) e uma do infravermelho próximo; SWIR capta dados de seis bandas do infravermelho médio com uma resolução espacial de 30 m; 0 TIR funciona em cinco bandas termais com 90 m de resolução espacial. 0 VNIR possui ainda uma banda (3B) que capta dados na mesma faixa espectral da banda 3 (3N), porém com retrovisada ao longo da órbita do satélite (com poucos segundos de diferença do nadir), o que permite obter pares estereoscópicos e gerar modelos de elevação. Esses sensores cobrem uma faixa da superfície terrestre de 60 km de largura. Os subsistemas SWIR e TIR podem adquirir os dados com um de visada lateral de até +/- e +/- para 0 VNIR. Um programa importante para os brasileiros é Cbers (Satélite Sino-Brasileiro de Recursos Terrestres), fruto de uma cooperação internacional entre o Brasil e a China. Nesse programa foram lançados os satélites Cbers-1 (1999), Cbers-2 (2003) e recentemente, em 19 de setembro de 2007, o Cbers-2B. Está previsto o lançamento de mais dois satélites, entre 2009 e 2012. Os dois primeiros satélites da série Cbers levam a bordo três sensores para observação da superfície da Terra: Imageador de Amplo Campo de Visada (WFI), Imageador por Varredura de Média Resolução (IRMSS) e Câmera de Alta Resolução (CCD), com resolução espacial de 260 m, 80 m e 20 m, respectivamente. A resolução temporal do WFI é de cinco dias, enquanto a do IRMSS e a do CCD é de 26 dias. A principal diferença deste, em relação aos dois primeiros, é a substituição do imageador IRMSS por uma Câmera Pancromática de Alta Resolução (HRC), com resolução espacial de 2,5 m. As imagens Cbers estão disponíveis no endereço <http://www.cbers.inpe.br>. A partir de 1999, tivemos lançamento, entre outros, dos satélites americanos Ikonos e Quickbird e do francês Spot-5. Esses satélites levam a bordo sensores de alta resolução, de 70 cm a 5 m. Após término da Guerra Fria, as imagens de alta resolução espacial, inicialmente obtidas apenas para uso militar, foram liberadas também para uso civil. A disponibilidade desse tipo de dados amplia a possibilidade de aplicações, principal- mente para estudos urbanos (na área intraurbana) e geomorfológicos de detathe em escalas Com relação aos satélites equipados com sensores do tipo radar, podemos destacar os programas Radarsat (canadense), ERS (europeu) e Jers (japonês), cujos primeiros satélites foram lançados, respectivamente, em 1989, 1991 e 1992. Recentemente, substituindo os satélites do programa europeu (ERS-1 e ERS-2), foi lançado Envisat, que leva a bordo dez sensores diferentes, um dos quais é o Asar, um sistema avança- do de radar. Para substituir 0 satélite Jers-1, foi lançado, no início do ano de 2006, o Alos, que, além de sensores ópticos, leva a bordo um sofisticado sensor de radar, Palsar. 0 IBGE é responsável pela distribuição das imagens Alos no Brasil Os radares dos satélites japone- ses funcionam em banda L, enquanto os demais captam dados na banda C. As principais aplicações dos dados de radar são nas áreas de Oceanografia, Hidrografia, Geologia e Geomorfologia. Em 2007, foi lançado com sucesso, pela Alemanha, Terra-SAR, que leva a bordo um radar que capta imagens (na banda X) com 1 m de resolução espacial. Foi lançado ainda, no final de 2007, Radarsat-2, que leva a bordo um sistema radar orbital com várias inovações: resolução espacial de 3 m, polarimetria, estereoscopia e variações em incidência e azimute de visada 2. REMOTO PARA GEOMORFOLOGIA</p><p>GEOMORFOLOGIA 2.1 Interpretação de Como fatores que interferem na intera- Imagens ção da radiação eletromagnética com os objetos e, consequentemente, na radia- Interpretar imagem é dar um signifi- ção captada pelo sensor e no nível de cado aos objetos nela representados e cinza registrado na imagem, podem-se identificados. Quanto maior a destacar: cia do intérprete e o seu conhecimento, tanto temático como de sensoriamento nível de aquisição de dados (alti- remoto e sobre a área geográfica repre- tude da plataforma: campo/laboratório, sentada em uma imagem, maior é o aéreo e orbital) influi na: dimensão da potencial de informação que ele pode área observada e/ou imageada, interfe- extrair da imagem. 0 conhecimento rência dos fatores ambientais, radiação prévio da área geográfica e aquele sobre registrada pelo sensor, resolução/nível o tema de estudo (relevo, vegetação, de informação e forma de análise dos área urbana etc.) facilitam o processo dados; de interpretação e aumentam 0 poten- método de aquisição de dados cial de leitura de uma imagem. Não envolve desde a forma como é detec- podemos esquecer a importância do tada a radiação até a transformação e trabalho de campo nesse processo. o processamento do sinal recebido pelo sensor; Com relação ao sensoriamento remoto, as variações intrínsecas ao alvo é importante conhecer seus princi- ou de sua própria natureza, como água pais fundamentos e conceitos: tipo em estado sólido (gelo, neve) ou líquido de satélite (órbita, altitude, horário (com ou sem concentração de material etc.), características do sensor (resolu- sólido em suspensão), biomassa e vigor ção, faixa espectral em que funciona, das culturas (estágio de crescimento) etc.; ângulo de visada etc.), interação da a variação temporal - refere-se às energia eletromagnética com os objetos variações externas ao alvo, como ilumi- e fatores que interferem nessa intera- nação, precipitação e interferência an- ção (época do ano, horário, atmosfera, trópica (poluição, desmatamento etc.); umidade etc.). Cabe salientar que a inte- as variações da localização do ração da radiação eletromagnética com alvo em relação à fonte e ao sensor os objetos no espectro óptico (visível referem-se à geometria de aquisição e infravermelho) depende principal- dos dados e implicam um determinado mente das propriedades físico-químicas ângulo de visada, de azimute etc., dos objetos (ver seção 2.3), ao passo que entre outros parâmetros. A radiação na região de micro-ondas depende das registrada por um sensor referente a propriedades dielétricas e geométricas um mesmo tipo de alvo será diferente dos objetos (ver seção 2.4). por causa da sua exposição em relação à fonte. Haverá, por exemplo, diferença 36</p><p>37 espectral entre um tipo de alvo locali- imagens obtidas por meio da visão zado em um topo plano e o mesmo tipo vertical (no nadir), é diferente daquela de alvo localizado em uma vertente que os objetos têm quando observados inclinada; (e imageados) de uma visão oblíqua ou os parâmetros atmosféricos - horizontal (Fig. 2.3). Independente- a atmosfera interfere na trajetória da mente do tipo de imagem e dos objetivos radiação e, dessa forma, provoca varia- da sua interpretação, os elementos são ção na radiação registrada por um os mesmos, porém, o significado que sensor. é atribuído a cada elemento varia de acordo com tipo de sensor e tema Existem objetos mais facilmente visí- estudado. Um exemplo de interpretação veis em uma imagem, em geral, relevo, de imagens utilizando esses elementos drenagem, água, cobertura vegetal e é apresentado a seguir. uso da terra. No processo de interpre- tação de imagens é estabelecida uma Na imagem da Fig. 2.4, identificamos, relação entre 0 que é visível e o que não pela forma e localização, a ilha de São é diretamente visível em uma imagem. Sebastião, no litoral do Estado de São Com base na análise da drenagem, de Paulo. Pelas cores, diferenciamos: feições e formas de relevo, destacadas nas imagens, são interpretados a geolo- a água limpa (preto) da água turva gia, os solos e os processos. Os dados (azul/verde); de sensoriamento remoto facilitam a as áreas urbanas de Caraguatatuba, inter-relação da Geomorfologia com as São Sebastião e Ilha Bela, bem como as ciências afins, como a Geologia, a Pedo- praias, pela cian; logia, a Hidrologia etc. as áreas de cobertura vegetal densa, como as da Mata Atlântica, estão As imagens obtidas por sensoriamento representadas em vermelho nesse tipo remoto são interpretadas com base de composição colorida (denominada nos elementos de interpretação: tona- falsa-cor); lidade/cor, textura (impressão de as nuvens (em branco) sobre a ilha, rugosidade), tamanho, forma, sombra, com as respectivas sombras (em preto), altura, padrão (arranjo espacial formam um padrão que ajuda a identi- dos objetos), localização e contexto ficá-las. (Florenzano, 2007). De modo geral, formas irregulares são indicadoras de A textura e a sombra permitem desta- objetos naturais, enquanto formas car o relevo montanhoso da ilha e da geométricas indicam objetos cultu- serra do Mar, no continente. rais, construídos pelo homem. Ainda com relação à forma, aquela dos obje- Quanto ao tamanho dos objetos, a tos vistos de cima, representada em análise é feita em função da escala. 2. REMOTO PARA GEOMORFOLOGIA</p><p>GEOMORFOLOGIA B Fig. 2.3 Imagem do vulcão Fuji, Japão, obtida pelo sensor radar Palsar do satélite Alos: em (A), vulcão visto na horizontal e em (B), na vertical. Em (C), o vulcão Vesúvio, visto no vertical na imagem obtida pelo sensor Aster do satélite Terra. A forma do vulcão na visão vertical é a de um círculo menor (cratera) dentro de um maior (base) Como já sabemos, a escala define a da imagem no monitor, no qual cada proporção entre as dimensões reais ponto corresponde a um elemento de de um objeto e as dimensões de sua resolução (pixel) na tela. representação em imagens e mapas. É importante salientar que existe uma Considerando que a realidade é tridimen- forte relação entre a resolução e a escala sional, o processo de interpretação é faci- de uma imagem. Assim, para cada reso- litado pelo recurso da estereoscopia, que lução, existe uma escala ótima para a proporciona uma visão tridimensional análise de uma imagem. Quanto mais a da superfície terrestre. Na imagem escala se afastar desse ótimo, para mais estereoscópica ocorre uma representa- ou para menos, maior será a perda de ção exagerada, cerca de três a quatro informação. Na análise de imagens digi- vezes, do relevo na escala vertical. Essa tais, esse ótimo corresponde ao modo hiperestereoscopia da escala vertical, pleno (resolução plena) de apresentação quando comparada com a horizontal, 38</p><p>39 Caraguatatuba São Sebastião Ilha Bela Fig. 2.4 Imagem do litoral norte do Estado de São Paulo, obtida pelo sensor CCD, a bordo do satélite Cbers-1, com resolução espacial de 20 m, em 3 de maio de 2000 resulta também em um exagero da repre- sombreamento, da textura e da drena- sentação da inclinação das vertentes. gem (Fig. 2.5). Esse fenômeno, de um lado, ajuda na interpretação de áreas planas e suaves A partir dos elementos de interpreta- onduladas; de outro, prejudica a análise ção de imagens, podem ser elaboradas de áreas de relevo fortemente ondulado chaves (modelos) de interpretação. As e escarpado. Com relação à precisão chaves consistem na descrição de um vertical, o sensor HRV do satélite Spot-4, conjunto de elementos de interpretação por exemplo, tem capacidade para obter que caracterizam um determinado pares estereoscópicos com uma preci- objeto. Elas sistematizam e orientam o são em torno de 5 m, enquanto a das processo de análise e interpretação de imagens do Aster (Terra) é cerca de 10 m. imagens. Utilizadas como guia, essas Em imagens monoscópicas (bidimensio- chaves ajudam o intérprete na iden- nais), o relevo é destacado por meio do tificação correta de objetos e feições 2. REMOTO PARA GEOMORFOLOGIA</p><p>GEOMORFOLOGIA A de de B Fig. 2.5 Imagem do Rio de Janeiro, obtida pelo sensor Aster do satélite Terra em 25 de abril de 2003: (A) imagem multiespectral bidimensional; (B) imagem tridimensional (multiespectral + modelo digital de elevação) Fonte: Fuckner (2007). representados em uma fotografia aérea em uma imagem obtida no espectro ou imagem orbital de maneira consis- vel, uma resultante do processo tente e organizada. de erosão linear pode ser identificada por meio da seguinte chave de interpretação: Devido à variedade de produtos de tonalidade clara (semelhante à do solo sensoriamento remoto e de objetos exposto), textura lisa e forma alongada de interesse, cada intérprete pode (Fig. 2.6). Outros exemplos de chaves de desenvolver suas próprias chaves de interpretação são apresentados na seção interpretação. As chaves aplicam-se 2.4. Sugere-se consultar também Ander- mais facilmente na identificação de alvos son (1982); Pereira, Kurkdjan e Foresti, culturais (estradas, pontes, casas etc.), (1989); Philipson (1997); Lillesand e que têm formas e padrões mais regulares Kiefer (2000) e Henderson e Levis (1998). e conhecidos, do que de alvos ou feições Comparando as duas imagens, é possível naturais (formas de relevo ou tipos de observar a expansão urbana da área, vegetação), caracterizados por formas e bem como o processo de estabilização da padrões irregulares. Assim, por exemplo, 40</p><p>41 A B Fig. 2.6 Imagem de São José dos Campos-SP obtida do satélite Ikonos (A) em 2000, resolução 1 m; Quickbird (B) em 2006. resolução 0,7 m. 0 círculo indica uma e quadrado indica um antigo lago drenado (imagem Ikonos), transformado em uma praça (imagem Quickbird). Notar também a expansão da ocupação a NO da área 2.2 Técnicas de a possibilidade de acessar, superpor Processamento de e integrar à imagem analisada uma Imagens grande variedade de dados armazena- dos no sistema, como curvas de nível, drenagem, mapas temáticos etc. Sistemas de processamento e análise de imagens, munidos de software espe- As técnicas de processamento de ima- cíficos, permitem aplicar técnicas de gens digitais consistem em operações processamento de imagens, como as ou transformações numéricas aplica- de correção e realce dos dados, e clas- das nas imagens. É fundamental ter sificações automatizadas. Um exemplo um mínimo de conhecimento sobre os desse sistema é 0 Sistema de processa- conceitos e o tipo de transformação a mento de informação georreferenciada que são submetidos os dados, para não (Spring), que é um software gratuito correr riscos de perda de informação desenvolvido pelo Instituto Nacional e erros de análise e interpretação dos de Pesquisas Espaciais (Inpe) Câmara dados. Essas técnicas podem ser agru- et al. (1996). Uma das vantagens desse padas em três conjuntos: técnicas de tipo de software, acoplado com um SIG, pré-processamento, técnicas de realce é, além da geração direta de um plano de imagens e técnicas de classificação de informação e de uma carta temática, de imagens. 2. REMOTO PARA GEOMORFOLOGIA</p><p>GEOMORFOLOGIA 0 pré-processamento refere-se ao orientação do sensor. Sobre ortorretifi- tratamento preliminar dos dados brutos, cação de imagens obtidas de sensores com a finalidade de calibrar a radiome- de alta resolução, sugerimos consultar tria da imagem, atenuar os efeitos da Araújo (2006). atmosfera, remover ruídos, corrigir suas distorções geométricas, por meio de 2.2.1 Técnicas de realce georreferenciamento e reamostragem. A finalidade das técnicas de realce é Os dados obtidos por sensoriamento melhorar a qualidade visual das imagens remoto são fortemente influenciados e facilitar trabalho de interpretação. pelo relevo. Por isso, técnicas de pré- A seguir, são destacadas as técnicas de processamento também são aplicadas realce mais adequadas para a Geomor- visando reduzir o efeito da topografia fologia. nas imagens. Técnicas de pré-proces- samento que alteram muito os dados Ampliação linear de contraste: originais devem ser evitadas antes da é uma técnica simples e eficiente aplicação de realce e da classificação para destacar feições e unidades automática. geomorfológicas. Consiste em expan- dir a distribuição dos dados originais Para georreferenciar uma imagem, (concentrados em um pequeno inter- utiliza-se uma base cartográfica ou valo) para todo intervalo possível, pontos de controle obtidos com um por exemplo, para 255 níveis em equipamento GPS, ou, ainda, uma outra imagens de oito bits, que aumenta o imagem previamente corrigida, e aplica- contraste da imagem. Na aplicação do -se uma técnica de registro de imagem. aumento linear de contraste, define-se, Uma base confiável e muito utilizada com base no histograma da imagem e atualmente para georreferenciamento por meio de um cursor, intervalo de de imagens de média resolução (Aster- níveis de cinza. Os valores mínimo e Terra, TM e ETM+ Landsat, CCD-Cbers máximo desse intervalo são transfor- etc.) são os Mosaicos de Imagens Land- mados, respectivamente, em zero e 255 sat da Nasa (https://zulu.ssc.nasa.gov/ (em imagens de oito bits), sendo todos mrsid). As imagens Landsat, disponí- os demais níveis de cinza da imagem veis no endereço <http://glcf.umiacs. distribuídos linearmente entre zero umd.edu/data>, também são ortorre- e 255. Nessa transformação, há uma tificadas e podem ser utilizadas como perda de informação que pode ser signi- referência para essa finalidade. As ficativa se houver saturação. A Fig. 2.7 imagens de satélites de alta resolução (A, B, C) mostra as imagens da banda espacial devem ser ortorretificadas por 3 do TM-Landsat-5 (oito bits) e seus meio de um modelo matemático apro- respectivos histogramas, no Spring. Em priado ou uma função de interpolação (A) está representada a imagem original tridimensional baseada na geometria e e seu respectivo histograma; em (B) e 42</p><p>43 (C), as imagens, e respectivos histo- gramas, resultantes da aplicação do contraste linear com diferentes inter- valos de corte. A seleção dos intervalos de níveis de cinza deve ser feita com 0 cuidado de minimizar esse efeito. Uma saturação mais acentuada pode ser aceita, desde que destaque alvo de interesse. 0 controle da saturação é feito pelo intérprete por meio da análise do histograma (Fig. 2.7) e da análise visual da imagem. Ela ficará muito escura, se saturada nos níveis inferiores, ou muito clara, se saturada B nos níveis superiores, como mostrado na Fig. 2.7(C). Operações aritméticas: adição, subtração, multiplicação e divisão de imagens também são técnicas de simples aplicação, porém é mais difícil interpretar seus resultados. A adição e a multiplicação realçam as similari- dades espectrais e são eficientes para destacar unidades de relevo e drena- gem, como ilustra a imagem da Fig. 2.8; a subtração e a divisão realçam as dife- renças espectrais e, embora eliminem ou suavizem a textura da imagem e, consequentemente, o relevo podem ser eficientes, por exemplo, para destacar cicatrizes de escorregamento, como apresentado por Sestine (1999). Transformação por componen- tes principais: é uma transformação linear de n variáveis originais (por Fig. 2.7 Imagens da banda 3 do sensor TM-Landsat (Cachoeira exemplo, imagens multiespectrais) em Paulista - SP) e respectivos histogramas. Imagem original e n novas variáveis (componentes princi- respectivo histograma (A); imagem realçada por contraste linear sem saturação e respectivo histograma (B); e imagem realçada por pais), em que cada nova variável é uma contraste linear com saturação e respectivo histograma (C) 2. REMOTO PARA GEOMORFOLOGIA</p><p>GEOMORFOLOGIA combinação linear das variáveis origi- dados obtidos de diferentes sensores. Na nais. As novas variáveis (componentes imagem da primeira componente prin- principais) são não correlacionadas e cipal, o relevo é realçado; nas imagens computadas de forma que a primeira das demais componentes podem ser componente principal contenha a maior destacadas, entre outras feições, cica- parte da variância total (informação trizes de escorregamento, como mostra total), seguida pelas demais, que contêm Sestine (1999). sucessivamente uma menor variân- cia dos dados. Isso permite selecionar Transformação por IHS: a partir apenas as três primeiras componentes de uma composição colorida RGB (Red- principais. Assim, a transformação por Green-Blue), essa transformação mate- componentes principais, além de ser mática desagrega a informação espectral uma técnica de realce de imagem, pode nas componentes matiz (Hue) e saturação ser utilizada para reduzir a dimensio- (Saturation), e a espacial na componente nalidade dos dados. Essa técnica pode intensidade (Intensity). 0 matiz está ser utilizada ainda na integração de associado ao comprimento de onda médio ou dominante da energia refletida ou emitida por um objeto. A componente saturação refere-se à pureza ou à quan- tidade de luz branca em-um matiz. Desse modo, tanto o matiz quanto a saturação, relacionados com a percepção humana de cores, fornecem informações a respeito das cores de um alvo. A componente intensidade representa o brilho total de um objeto e está relacionada com a variação espacial da superfície represen- B tada. 0 sistema de cores IHS apresenta vantagem em relação ao RGB, uma vez que descreve a formação de cores de forma mais próxima percebida pelo sistema visual humano. A técnica IHS contribui no realce de feições da paisagem e na integração de dados multissensores. Um exemplo de imagem resultante da aplicação da transforma- Fig. 2.8 Imagem TM-Landsat 5 da serra Em (A), ção IHS é mostrado na Fig. 2.9. composição colorida 542, RGB, com contraste linear; em (B), composição colorida 4x5, 4x2 e 4x7, RGB, com contraste linear. Podemos observar em (B) mais realce dos contatos e das feições do Filtragem espacial: a frequência relevo e drenagem Fonte: Florenzano et al. (2001). espacial de uma imagem refere-se ao 44</p><p>45 número de mudanças nos valores de pesos mais adequados aos objetivos da níveis de cinza por unidade de distân- análise é feita de modo interativo pelo cia de um setor da imagem (frequência usuário. 0 resultado obtido depende da variação dos níveis de cinza ou diretamente desses parâmetros. Em textura). Assim, as áreas de baixa geral, filtros de dimensões menores são frequência são as de pouca mudança, mais indicados para imagens de textura enquanto as de alta frequência são as rugosa, enquanto os maiores para de mudanças abruptas. A transforma- textura lisa. As duas principais clas- ção da imagem filtrada depende dos ses de filtro são: passa-baixas (atenua valores dos níveis de cinza dos pixels as componentes de alta frequência) e vizinhos. Os filtros espaciais operam passa-altas (realçam as componentes por meio de máscara (ou janela) móvel de alta frequência). Nas imagens formada por uma matriz de coeficientes resultantes da aplicação de filtros (pesos), dimensão e forma variáveis. passa-altas, são destacados: estradas, A máscara é inicialmente posicio- contatos, drenagem, falhas, juntas e nada sobre canto superior esquerdo outras feições lineares. Os filtros da imagem original. Em seguida, é passa-baixas, por exemplo, o Sigma e deslocada sobre esta, gerando uma Nagao-Matsuyama (Schowengerdt, nova imagem pela multiplicação de 1997) são muito utilizados para atenuar cada coeficiente da janela pelo corres- o ruído speckle, característico das pondente valor do pixel na imagem imagens de radar (ver seção 2.4.3). original. 0 valor da soma dos produtos resultantes é atribuído ao pixel central Geração de composições coloridas: da janela na imagem filtrada. A seleção como olho humano distingue cem do tamanho da janela e dos valores dos vezes mais cores do que tons de cinza, B Fig. 2.9 Imagem (TM-Landsat) de (A) Composição colorida RGB), com realce linear; (B) A mesma imagem após a transformação IHS, com realce de contraste e aplicação da operação inversa para sistema RGB. Em (B), é possível observar mais realce das feições da paisagem 2. REMOTO PARA GEOMORFOLOGIA</p><p>GEOMORFOLOGIA a geração de composição colorida pode nal, e quando um objeto é claro em duas ser considerada uma forma de realce. das imagens originais, na composição As imagens obtidas por sensores eletrô- colorida ele assume a resultante da nicos são originalmente processadas em mistura das duas cores associadas a preto e branco. Entretanto, é possível essas duas imagens originais. gerar composições coloridas associando duas ou três imagens às cores primárias Integração de dados: procedi- azul, verde e vermelho. Na interpreta- mento ilustrado na Fig. 2.10 pode ser ção de uma imagem colorida, deve-se utilizadonaintegração de dados, gerando conhecer a interação da energia com os imagens coloridas: multiespectrais objetos, a associação de cores definida e (obtidas em diferentes faixas espectrais processo aditivo das cores. A Fig. 2.10 por um mesmo sensor), multissensores mostra, de forma esquemática, como (obtidas em diferentes faixas espectrais uma imagem colorida pode ser gerada a por mais de um sensor), multidatas ou partir da combinação de três imagens em multitemporais (obtidas em diferentes níveis de cinza (A, B e C) com as três datas por um mesmo multipo- cores primárias (azul, verde e vermelho). larizadas (obtidas por um sensor radar com diferentes com Nessa figura, pode-se observar que um componentes principais, entre outras. objeto branco (claro) nas três imagens Assim, é possível reunir em uma única originais também será branco na imagem a informação de três imagens imagem colorida resultante. 0 mesmo obtidas em diferentes faixas espectrais, ocorre com um objeto preto (escuro) ou datas ou mesmo por diferentes tipos cinza (mesmo nível de cinza nas três de sensores. Na integração de dados ou imagens). Quando um objeto é claro em fusão de imagens, podem ser utiliza- apenas uma das imagens originais, na das transformações por componentes composição colorida ele assume a cor principais, IHS, wavelet, entre outras, que foi atribuída a essa imagem origi- bem como as operações aritméticas. É Imagem A (azul) Imagem B (verde) Imagem C (vermelho) Imagem colorida br az vd vm mg am pr Objeto claro ou branco (que reflete ou emite muita energia) Objeto escuro ou preto (que absorve muita energia) br(branco), az(azul), vd(verde), vm(vermelho), cn(cian), mg(magenta), pr(preto) Fig. 2.10 Esquema de obtenção de uma imagem colorida Fonte: Florenzano (2007). 46</p><p>47 fundamental, no entanto, que o regis- Na interpretação de imagens realçadas tro (a entre as imagens e/ou integradas por técnicas de proces- utilizadas na fusão seja realizado com samento digital, também são utilizados o menor erro possível. As técnicas de os elementos de análise: tonalidade/ fusão visam obter novas imagens que cor, textura, forma, sombra etc. É combinam as melhores característi- importante, no entanto, entender o cas espectrais e espaciais das imagens tipo de transformação que foi aplicado originais. Essas técnicas têm sido cada na imagem original. Na interpretação de vez mais utilizadas na integração de composições coloridas, devem-se anali- imagens pancromáticas de alta resolu- sar também as imagens originais que as ção (HRV-Spot) com imagens espectrais geraram. De um lado, as composições de média resolução (TM e ETM Landsat), coloridas facilitam a interpretação por bem como de imagens Landsat e de radar meio do uso da e permitem que em (Radarsat, ERS, Jers), principalmente uma única imagem sejam integradas para estudos geológicos (Paradella et as informações provenientes de três al., 2005a) e geomorfológicos (França, bandas espectrais diferentes. De outro 2005). Um exemplo de fusão de imagem lado, elas podem camuflar determina- com a aplicação da transformação IHS dos objetos e dificultar a interpretação. é mostrado na Fig. 2.11. Ele foi extra- Por isso, é importante analisar também ído do trabalho de Marcelino (2003), que as imagens originais. Para obter mais avaliou técnicas de fusão de imagens informações sobre as técnicas de realce ópticas orbitais para a identificação de e de fusão de imagens, recomenda-se cicatrizes de escorregamentos. Segundo consultar os livros de Crosta (1992), esse autor, essas técnicas facilitam 0 Schowengerdt (1997) e Mather (2004). processo de identificação das cicatrizes. A B Fig. 2.11 Imagem de Caraguatatuba-SP, resultante da transformação IHS (A) aplicada na imagem original (TM-Landsat) com composição colorida (453, RGB) (B) e na imagem pancromática HRV-Spot-4 (C). Após a transformação do sistema RGB para 0 IHS, a componente I foi substituída pela imagem pancromática HRV e teve aplicada a transformação inversa, isto é, retorno para sistema RGB. Observar cicatrizes de escorregamentos destacadas dentro do amarelo Fonte: Marcelino (2003). 2. SENSORIAMENTO REMOTO PARA GEOMORFOLOGIA</p><p>GEOMORFOLOGIA 2.2.2 Técnicas de segmen- com processamento automatizado, no tação e classificação de entanto, é fundamental para 0 sucesso imagens (desempenho) de uma classificação. A segmentação de imagens é um procedimento computacional aplicado As técnicas tradicionais de classificação antes de um algoritmo de classificação digital de imagens são limitadas porque automática. A segmentação permite usam apenas as características espec- dividir a imagem em regiões espectral- trais (o atributo tonalidade, os níveis mente homogêneas. Nelas podem ser de cinza, representados por números definidas amostras (áreas de treina- digitais) para definir as classes de inte- mento) para aplicação de um algoritmo resse. Como destacado anteriormente, de classificação supervisionada. Na intérprete utiliza vários elementos no aplicação da segmentação, devem ser processo de interpretação de imagens, definidos dois limiares: além do seu conhecimento e da sua experiência. Por isso, em geral, desem- limiar de similaridade: limiar abaixo penho dessas técnicas é baixo e elas do qual duas regiões são consideradas têm pouca ou nenhuma utilidade em similares e agrupadas em uma única Geologia e Geomorfologia. Para corrigir região; os erros de uma classificação automa- limiar de área: valor de área mínimo, tizada, pode-se utilizar, por exemplo, representado em número de pixels, para a edição matricial, que é um recurso que uma região seja individualizada. computacional disponível no Spring. As técnicas de classificação de imagens Existe a técnica de classificação super- digitais visam ao reconhecimento visionada (as classes são definidas a automático de objetos, em função priori pelo analista) e a de classifi- de determinado critério de decisão, cação não supervisionada (as classes agrupando em classes os objetos que são definidas a posteriori, como um apresentam similaridade em suas resultado da análise). Na classificação respostas espectrais. 0 resultado de supervisionada, analista deve forne- uma classificação digital de imagens, cer amostras (áreas de treinamento) portanto, é um mapa temático, no qual espectralmente representativas, mas cada pixel ou grupo de pixels (quando a não necessariamente homogêneas, imagem é segmentada) da imagem origi- das classes. Na classificação não nal foi classificado em uma das várias supervisionada, as classes não são classes (ou temas) definidas. A intenção predeterminadas, e, em razão de é tornar processo de mapeamento mais analista ter pouco controle sobre quantitativo, objetivo, rápido e com estabelecimento das classes, é uma possibilidade de repetição em situações técnica menos subjetiva. Nesse tipo subsequentes. A interação do intérprete de classificação, algoritmo utilizado 48</p><p>49 decide, também com base em regras A segmentação multirresolução permi- estatísticas, quais as classes a serem te segmentar uma imagem em níveis separadas e quais os pixels pertencen- (escalas) que se relacionam entre si, tes a cada uma delas. Para classificar formando uma rede hierárquica e a base uma mesma área, pode ser utilizado do conhecimento para a classificação um método híbrido, ou seja, os dois de objetos. Na classificação orientada a tipos de classificação. Assim, primeiro objetos, o intérprete pode definir regras aplica-se a classificação não supervi- complexas baseadas em característi- sionada, como base para a seleção de cas espectrais e em relações espaciais amostras de treinamento, e, posterior- herdadas. Ao contrário do que ocorre mente, a classificação supervisionada. com as técnicas tradicionais, esse novo tipo de abordagem abre a perspectiva Para explorar os dados adquiridos pelos de aplicação de classificação automá- sensores de alta resolução e a grande tica em Geologia e Geomorfologia. Nesse quantidade de dados disponíveis atual- sentido, para gerar um mapa geomorfo- mente, existem novas abordagens de lógico, existe a possibilidade de utilizar classificação digital de imagens como, dados multiespectrais e morfométri- por exemplo, a classificação orientada cos, como mostra 0 estudo de Asselen e ao objeto. Baseadas no uso dos elemen- (2006). Para mais infor- tos de interpretação de imagens, as mações sobre classificação orientada classificações orientadas a objetos a objetos, sugerimos consultar Araújo utilizam segmentação multirresolução, (2006) e Blaschke e Kux (2007). rede hierárquicas, funções de pertinên- cia fuzzy (lógica fuzzy ou nebulosa), bem como elementos de cognição. 2.3 Interpretação de Nesse tipo de abordagem, utiliza-se Imagens Opticas conceito de objeto, pois se considera que a informação semântica necessária Nesta seção, destacamos a interpretação para a análise da imagem não é encon- de imagens obtidas na região do visível trada no pixel, mas sim nos objetos da e do infravermelho (próximo e médio). imagem e nas relações entre eles. Desse Os sensores que captam dados dessas modo, as informações contextuais são regiões espectrais registram a energia descritas de duas formas principais: refletida pelos objetos da superfície a) em contexto espacial, no qual enti- terrestre. Na Fig. 2.12A estão repre- dades vizinhas são descritas em uma sentadas as curvas espectrais, também árvore com direção horizontal ou verti- chamadas de assinaturas espectrais, dos cal; b) em contexto semântico, que principais objetos da superfície terres- permite agrupar classes que possuem tre, que indicam a quantidade de energia características semânticas semelhantes refletida pelos objetos nos diferentes (Araújo; Kux; Florenzano, 2007). comprimentos de onda. Como salientado 2. SENSORIAMENTO REMOTO PARA GEOMORFOLOGIA</p><p>GEOMORFOLOGIA na seção 2.1, comportamento de cada Outro desses fatores, salientado a uma dessas curvas (padrão) varia de seguir, refere-se à geometria de aquisi- acordo com os fatores que interferem na ção dos dados: ângulo de elevação solar interação da radiação eletromagnética (ângulo formado entre a iluminação com o respectivo objeto. Na Fig. 2.12B e solar e a superfície terrestre) e azimute na imagem da Fig. 2.13, é possível veri- (ângulo formado entre a iluminação ficar um desses fatores. solar e o norte geográfico), ilustrados A Visível Infravermelho Infravermelho B 80 próximo médio 70 60 60 50 0,8% 50 40 40 30 8,8% 30 20 20 10 20,2% 10 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 2,2 2,4 2,6 0 Comprimento de onda (um) 0,5 1 1,5 2 2,5 Comprimento de onda (um) Água limpa Solo argiloso Vegetação Água turva Solo arenoso Fig. 2.12 (A) Curva espectral da água, da vegetação e do solo; (B) Curvas espectrais de'um solo com diferentes conteúdos de umidade, em porcentagem. Em (B), podemos verificar que a energia refletida diminui com aumento do conteúdo de umidade Fonte: (B) adaptado de Bowers e Hanks (1965). A Oceano Atlântico B Oceano Atlântico Delta do Parnaíba Delta do Parnaíba Maranhão Piauí Maranhão Piauí Area Fig. 2.13 Imagem (TM-Landsat) da região do delta do rio Parnaíba, (A) obtida em 14 de junho de 1990, na época de vazante; (B) Imagem obtida em 31 de maio de 1985, na época de Comparando as duas imagens, é possível observar que em (A) solo está representado com um nível de cinza mais claro, pois reflete mais energia, enquanto em (B) 0 solo úmido, que foi inundado pela cheia do rio, reflete menos energia e, por isso, é representado em tons de cinza mais escuros 50</p><p>51 na Fig. 2.14. Nas imagens da Fig. 2.15, A Sol B N podemos observar os efeitos da varia- ção desses ângulos que influenciam a 40° obtenção de informações da imagem. Dependendo desses ângulos, 45° contatos e padrões são realçados ou não em uma determinada imagem. Quanto N maior a latitude de uma região, maior é 95° a variação do ângulo de elevação solar durante o ano. Em regiões próximas ao equador, a variação é desprezível. Imagens tomadas com baixos ângulos de elevação solar são indicadas para Fig. 2.14 Exemplos de ângulos de elevação solar (A), variação da iluminação no sentido vertical, áreas planas e suavemente onduladas, e azimute (B), variação da iluminação no sentido pois eles permitem realçar a microto- horizontal pografia do relevo, além de destacar os contatos entre as unidades. Em áreas de tes, mas, por outro, ocultar o tipo de relevo fortemente ondulado, a sombra, cobertura e uso da terra, como ressal- por um lado, pode ajudar a inferir a tado na Fig. 2.15B, bem como feições do altura do relevo e a simetria das verten- relevo, como, por exemplo, cicatrizes de Fig. 2.15 Imagem de Caraguatatuba obtida pelo sensor TM (Landsat-5) em janeiro de 1987 com ângulo de elevação solar alto, e azimute de 92° (A); e em julho de 1988, com ângulo de elevação solar baixo, 31°, e azimute de 42° (B). Comparando as duas imagens é possível observar as diferenças no realce das feições. Em (A) observa-se realce natural das feições orientadas N/S e NE/SW, enquanto em (B) estão destacadas aquelas orientadas L/W. Em (B) tem mais sombreamento, mas os contatos entre as unidades geomorfológicas são bem destacados, que não ocorre em (A) 2. REMOTO PARA GEOMORFOLOGIA</p>