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Tipo: Dissertação
Título: Acurácia de modelos digitais de elevação e processos hidrossedimentológicos em microbacia hidrográfica no semiárido
Título em inglês: Accuracy of digital elevation models and hydrosedimentological processes in hydrographic microbacia in the semi-arid.
Autor(es): Cavalcante, Raí Rebouças
Orientador: Lopes, Fernando Bezerra
Palavras-chave: Erosão hídrica;RPA;Floresta tropical sazonalmente seca;Water erosion;RPA;Dry tropical forest
Data do documento: 2019
Citação: CAVALCANTE, Raí Rebouças. Acurácia de modelos digitais de elevação e processos hidrossedimentológicos em microbacia hidrográfica no semiárido. 2019. 120 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Agrícola) – Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2019.
Resumo: O uso do sensoriamento remoto (SR) tem auxiliado na interpretação das características da paisagem, principalmente em escala de bacia hidrográfica. As aeronaves remotamente pilotadas (RPA) estão em evidência na geração de modelos digitais de elevação (MDEs) com baixo custo de execução e com maior precisão dos dados. Os MDEs representam a variabilidade tridimensional do terreno fornecendo informações imprescindíveis para estudos de hidrologia, erosão e caracterização de bacias hidrográficas. A erosão hídrica é intensificada pela interação de fatores edafoclimáticos e acelerada pela interferência do homem. O estudo da erosão em escala de parcela de erosão ajuda a entender os processos hidrossedimentológicos em escalas maiores. Na tentativa de mitigar os efeitos da erosão, práticas conservacionistas se apresentam como alternativas aos manejos convencionas de agricultura no semiárido. Deste modo, objetivou-se avaliar a qualidade dos modelos digitais de elevação na caracterização fisiográfica de microbacia hidrográfica e identificar a influência do manejo do solo na geração do escoamento superficial, perdas de solo e nutrientes. A pesquisa foi desenvolvida na Microbacia Experimental Vale do Curu (MEVC), localizada na Bacia Experimental Vale do Curu (BEVC), cujas coordenadas do exutório são latitude 3° 48’ 16,15’’ e longitude 39° 20’ 47,28”, pertencente a fazenda experimental da Universidade Federal do Ceará, no município de Pentecoste, Ceará. Foram usados MDEs obtidos por dados SRTM e ALOS PALSAR e MDEs obtidos por RPA com altura de voo de 100, 150 e 200 m em expedições em 2017 e 2019. Foram avaliados os dados aerofotogramétricos obtidos pelo software Argsoft PhotoScan, e o enquadramento dos MDEs quanto o Padrão de Exatidão Cartográfico (PEC), posteriormente foi analisada a influência dos MDEs na caracterização morfométrica da MEVC. Para determinar a erosão em escala de parcela, foram empregadas quatro coberturas de solo: CN12- FTSS em pousio há 12 anos, CN43- FTSS em pousio há 43 anos, CPL-cultivo de feijão-caupi em nível com leiras e CPq - cultivo de feijão-caupi no sentido da declividade após queima. O período estudado compreendeu os meses de fevereiro a julho de 2019. Foi quantificado o volume escoado superficialmente em cada evento erosivo, e coletadas amostras para determinação de perda de sedimento e nutrientes. Foram monitorados 13 eventos erosivos, com escoamento de no mínimo uma parcela. O alinhamento das imagens por RPA sofreu influência da Floresta Tropical Sazonalmente Seca (FTSS) que compõem, majoritariamente, a cobertura da microbacia. Os dados de elevação SRTM, ALOS e RPA a 200 m apresentaram erros médios de -3,72; -3,90 e 3,99 em relação aos pontos de validação, respectivamente. O melhor enquadramento em relação a PEC foi para o MDE obtido por RPA a 100 m na expedição 2017, que foi classificado como classe A na escala de 1:2.000. Os demais modelos para serem avaliados como classe A teriam que estar em escalas acima de 1:10.000. Os MDEs com alta resolução espacial geraram com maior precisão as linhas de drenagem da microbacia. A microbacia tem formato alongado e com baixa tendência à enchente, em todas as delimitações automáticas. Quanto à influência do manejo na geração de escoamento, foi observado que os eventos de maior erosividade se concentraram nos meses de abril e julho. A parcela CN43 apresentou apenas um escoamento durante todo período estudado e a perda de solo na parcela com prática conservacionista foi menor que o manejo com FTSS em pousio há 12 anos. As maiores perdas de solo e nutrientes foram registradas na parcela CPq. O uso de práticas conservacionistas no semiárido mostrou ter grande potencial na redução da perda de solo e nutrientes, no entanto, não surtiu efeito no volume total das enxurradas.
Abstract: The use of Remote Sensing (SR) helps in interpreting landscape features, especially at the watershed scale. Remotely Piloted Aircraft (RPA) is in evidence for the generation of Digital Elevation Models (DEM) with low execution cost and higher data accuracy. DEM’s represent the three-dimensional variability of terrain providing essential information for hydrology, erosion and watershed characterization studies. Water erosion is intensified by the interaction of edaphoclimatic factors and accelerated by human interference. Studying erosion on an erosion parcel scale helps to understand hydrosedimentological processes on larger scales. In an attempt to mitigate the effects of erosion, conservationist practices are presented as alternatives to conventional management in semi-arid agriculture. Thus, the objective was to evaluate the quality of digital elevation models for the morphometric characterization of the watershed and to identify the influence of soil management on runoff generation, soil losses and nutrients. The research was conducted in the Curu Valley Experimental Microbasin (MEVC), located in the Curu Valley Experimental Basin (BEVC), whose exutory coordinates are latitude 3 ° 48 '16.15' 'and longitude 39 ° 20' 47,28”, belonging to an experimental farm of the Federal University of Ceará, in the city of Pentecoste, Ceará. DEM’s obtained by SRTM and ALOS PALSAR data, and MDEs obtained by RPA with flight height of 100, 150 and 200 m were used in 2017 and 2019 expeditions. The aerofogrammetric data obtained by Argsoft PhotoScan software and the MDEs framing were evaluated. As for the Cartographic Accuracy Standard (PAC), the influence of the DEMs on the morphometric characterization of the SEMC was analyzed. To determine the erosion in plot scale, four different soil coverings were used: CN12- DTF fallow 12 years ago, CN43- DTS fallow 43 years ago, CPL-cowpea cultivation with leiras and CPq - cultivation of cowpea towards slope after burning. The period studied ranged from February to July 2019. Surface runoff volume was quantified at each erosive event, and samples were collected to determine sediment and nutrient loss. Thirteen erosive events were monitored, with runoff of at least one plot. The alignment of the images by RPA was influenced by the Dry Tropical Forest (FTSS) that make up mostly the cover of the watershed. SRTM, ALOS and RPA elevation data at 200 m presented average errors of -3.72; -3.90 and 3.99 in relation to the validation points, respectively. The best framing for PEC was for the 100 m RDE MDE in the 2017 expedition, which was rated class A on the 1: 2000 scale. The other models to be evaluated as class A would have to be in scales above 1: 10,000. High spatial resolution DEM’s more accurately generated the watershed drainage lines. The watershed was characterized as elongated shape and with low tendency to flood, in all automatic delimitations. Regarding the influence of management on runoff generation, it was observed that the most erosive events were concentrated in April and July. The CN43 plot presented only one runoff during the whole study period and the soil loss in the conservation practice plot was lower than in the DTS fallow plot 12 years ago. The largest soil and nutrient losses were registered in the conventionally managed plot. The use of conservation practices in the semiarid region has been shown to have great potential for reducing soil and nutrient loss, however, had no effect on reducing the total volume of runoff.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/52209
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