Non orientation justifiée – Contre-indications et risques majeurs

Para Andrade (1998) modelar um terreno significa reproduzir sua forma. Quando esta reprodução é realizada por meios digitais, diz-se que se fez um modelo digital do terreno – em inglês: Digital Terrain Model – DTM. No entanto, há autores que defendem o uso da expressão Modelo Digital de Elevação – em inglês: Digital Elevation Model – DEM, quando a referência diz respeito a altimetria apenas, deixando o DTM para designar um modelo mais completo do terreno, envolvendo, portanto, outras feições. Neste trabalho será adotado o termo Modelo Digital de Elevação -MDE por se tratar de uma análise realizada em dados altimétricos.

De acordo com Simões (1993) a modelagem digital de terrenos teve início nos anos 50 simplesmente como um conjunto de pontos de elevação definindo a superfície da terra e era utilizada pelo Prof. C. L. Miller em projetos de estradas. Durante o período de 1966-1972 o "Riverside County Flood Control and Water Conservation District" na Califórnia, produziu um Modelo Digital de Terreno - MDT para computar os valores utilizados nos projetos de controle de fluxo em canais, estradas, áreas de empréstimos e aterros sanitários. Em 1971 os MDTs foram utilizados para a geração de mapas altimétricos, isto é, geração de curvas de

nível. Durante o período 1966-1976, os MDTs foram utilizados na implementação de algoritmos para a otimização de caminhos no planejamento de transportes. Entre 1975-1977 o

United States Geological Survey efetuou a cobertura do território dos EUA na forma digital

através de um MDT para o National Cartographic Information Center. Nos anos 70, o MDT foi utilizado no Canadá para geração de curvas de nível e de um banco de dados altimétricos. Na Califórnia, foi utilizado para a análise e modelagem de dados meteorológicos e de qualidade do ar e no desenvolvimento de modelos para produzir mapas de visibilidade. Em Arkansas - EUA foi utilizado para a avaliação de subsidência periódica de aterros sanitários e caracterização de volumes.

Desde então, os modelos digitais de terreno vêm sendo objeto de um número significante de estudos para o desenvolvimento de vários campos de aplicação. Neste ínterim, o MDT se tornou uma técnica potencial para a descrição geométrica de um conjunto de valores, especialmente para a descrição topográfica da superfície da terra (SIMÕES, 1993).

Segundo Burrough (1986) dentre alguns usos dos modelos digitais do terreno pode-se citar: armazenamento de dados de altimetria para gerar mapas topográficos; análise de corte- aterro para projetos de estradas e barragens; elaboração de mapas de declividade e exposição para apoio a análise de geomorfologia e erodibilidade; análise de variáveis geofísicas e geoquímicas; apresentação tridimensional (em combinação com outras variáveis).

Segundo Brito e Coelho (2002) existem várias fontes de dados para se obter as altitudes para a elaboração de modelo digital do terreno tais como: digitação de coordenadas de determinados pontos, obtidos por inspeção na carta ou provenientes de aerotriangulação; digitalização de cartas em papel através de mesas digitalizadoras; aquisição de dados via GPS em método cinemático ou semi-cinemático e método da extração fotogramétrica.

Podem-se incluir nesta lista de modos de geração de modelos digitais de terreno, aqueles produzidos, por exemplo, por técnicas a laser (laserscanner aerotransportado) e radar aerotransportado ou orbital (SRTM), entre outros.

2.3.1 Interpolação para modelagem de superfícies

Para Andrade (1998) é no processo de interpolação de altitudes que fica definida a forma de representação da superfície que se pretende modelar. A exatidão que pode ser ativada num processo de interpolação em MDE depende da distribuição, densidade e exatidão dos pontos de referência, bem como na escolha do método. Pontos de referência são os pontos

cujas coordenadas são conhecidas e que formarão a base do MDE para interpolação de altitudes.

Segundo Andriotti (2003) interpolação é o procedimento pelo qual se estimam valores de uma variável em área interior aos pontos de amostragem disponíveis, permitindo representar em mapa, de forma contínua, o comportamento de variáveis amostradas pontualmente. Os métodos de interpolação, cujos resultados apoiarão a interpretação do fenômeno estudado, exigem para sua aplicação apropriada, um bom conhecimento da variável estudada.

2.3.1.1 Geração de grades regulares

A grade regular é um modelo digital que aproxima superfícies através de um poliedro de faces retangulares, como mostrado na Figura 10. Os vértices desses poliedros podem ser os próprios pontos amostrados, caso estes tenham sido adquiridos nas mesmas localizações (xy) que definem a grade desejada. O processo de geração de uma grade regular consiste em estimar os valores de cada ponto da grade a partir do conjunto de amostras de entrada. Este conjunto de amostras pode estar regularmente ou irregularmente espaçado (FELGUEIRAS, 2001).

Figura 10 - Exemplo de malha retangular Fonte : Felgueiras (2001)

Segundo Landim (2003) os métodos de interpolação podem ser considerados segundo duas categorias: globais, que procuram considerar todos os valores amostrados para a estimação de um ponto não amostrado, e locais que são aplicáveis em porções da área mapeada, ou seja, são considerados os valores dos pontos adjacentes e à uma certa distância.

Segundo Felgueiras (2001) o interpolador por média móvel (interpolador local), consiste num dos métodos mais simples de estimação dos valores de cota dos pontos de uma

grade regular retangular, considerando para tal a média das cotas das amostras vizinhas. A formulação básica para este interpolador é:

(1)

onde: zi é o valor de cota de um ponto i qualquer da grade; zj é a cota de uma amostra j

vizinha do ponto i da grade e, wij é um fator de ponderação.

Variações desse esquema básico são os interpoladores, designados por: vizinho mais próximo; média simples; média ponderada; média ponderada por quadrante e média ponderada por quadrante e por cota.

O mesmo autor destaca que as superfícies de tendência são interpoladores determinísticos globais. A superfície é aproximada por um ajuste polinomial aos dados, através de um processo de regressão múltipla entre os valores do atributo e as localizações geográficas. Essa função polinomial é então utilizada para estimar os valores dos pontos em todas as localizações de uma grade regular que aproxima a superfície.

2.3.1.2 Refinamento de grade regular

O processo de geração de uma grade regular retangular a partir de outra grade também regular retangular, objetivando uma melhora na resolução espacial da grade, é chamado de “refinamento da grade”. Felgueiras (2001) indica o uso do interpolador bilinear ou bicúbico para esta operação de adensamento da grade. O bicúbico que utiliza 16 pontos vizinhos deve ser usado quando se deseja suavizar a superfície, pois a superfície resultante é suave nos pontos da grade e também ao longo dos segmentos que formam os retângulos, e o interpolador bilinear, que utiliza 4 pontos vizinhos deve ser usado quando a aparência suave da superfície não for necessária.

2.3.1.3 Geração de grades triangulares

Uma malha triangular é conjunto de poliedros cujas faces são triângulos, como ilustrado na Figura 11, Podem-se referir a uma malha triangular por meio do anglicismo TIN, iniciais do termo inglês Triangular Irregular Network.

Em um TIN os pontos amostrais são conectados por linhas para formar triângulos. Assim, diferentemente da geração de grade regular, os valores dos vértices dos elementos triangulares da malha triangular não precisam ser estimados por interpolações (FELGUEIRAS, 2001).

Figura 11 - Exemplo de malha triangular Fonte: Felgueiras (2001)

Segundo o mesmo autor, adotando-se critérios específicos para construção da rede triangular pode-se chegar a malhas únicas sobre o mesmo conjunto de amostras. Uma dessas malhas, muito utilizada na prática nos SIGs atualmente em uso profissional ou científico, é a malha de Delaunay, mais conhecida como Triangulação de Delaunay. O critério utilizado na triangulação de Delaunay é o de maximização dos ângulos mínimos de cada triângulo. Isto é equivalente a dizer que, a malha final, deve conter triângulos o mais próximo de eqüiláteros possível evitando-se a criação de triângulos afinados, ou seja, triângulos com ângulos internos muito agudos. Uma característica desta modelagem, considerando as arestas dos triângulos, é que permite que as informações morfológicas importantes, como as descontinuidades representadas por feições lineares de relevo (cristas) e drenagem (vales), sejam consideradas durante a geração da grade triangular, possibilitando assim, modelar a superfície do terreno preservando as feições geomórficas da superfície.