A TOPOGRAFIA DA TERRA E SUA CARACTERIZAÇÃO QUANTITATIVA. A BACIA HIDROGRÁFICA COMO UNIDADE...

A TOPOGRAFIA DA TERRA E SUA CARACTERIZAÇÃO QUANTITATIVA.

A BACIA HIDROGRÁFICA COMO UNIDADE GEOMÓRFICA

Unidade 1

INTRODUÇÃOTERRA

A superfície da Terra observada a 900 km apresenta uma forma esférica

INTRODUÇÃO

A Terra apresenta diferentes formas de terreno

TERRA

INTRODUÇÃOTerreno

O terreno é uma porção limitada da superfície terrestre, assim como o seu relevo e detalhes que nos auxiliem para melhor descrição desta superfície. Paisagem - cobertura vegetal, solos, rochas, cursos e massas d’água,

manifestações antrópicas ...

Material de origem + Clima + Relevo + Organismo + Tempo

COMO REPRESENTAR O TERRENO ?

TOPOGRAFIA“ A topografia é a ciência aplicada que se ocupa da medição e representação geométrica de determinada porção restrita da superfície terrestre , e que está inserida na Engenharia

Cartográfica .

Astronomia

Fotogrametria

Geodésia

Gravimetria

Sensoriamento Remoto

Sistemas de Informações Geográficas

Sistema de Posicionamento Global

“ Hoje: Geomática ”

Geomática

TOPOGRAFIA

Consiste em um campo de atividades que integra todos os meios utilizados para a aquisição e gerenciamento de dados espaciais necessários às operações científicas, administrativas, legais e

técnicas envolvidas no processo de produção e gerenciamento da informação espacial (International Standards Organization).

Representa a evolução do campo de atividades de levantamento e mapeamento, congregando as atividades mais tradicionais como

topografia, cartografia, hidrografia, geodésia, fotogrametria, com as novas tecnologias e os novos campos de aplicação como

sensoriamento remoto, sistemas de informação geográfica (SIG)e sistemas de posicionamento global por satélite (GPS).

INTRODUÇÃOTOPOGRAFIA

É a ciência aplicada que estuda os métodos e equipamentos para a representação de parte da superfície da Terra,

para fins de projeto; Consiste em obter e representar as coordenadas horizontais

e vertical do terreno em mapas ou plantas em escala adequada a finalidade(relevo, hidrografia, vegetação, benfeitorias, redes viárias, ....)

Ciências Afins

Geodésia Geométrica (forma e dimensões da Terra - rede de vértices)

Cartográfia (representação da superfície terrestre - escalas)

Aerofotogrametria (produção de mapas - estereoscopia e ortofoto)

Sensoriamento Remoto (imagens digitais)

Geodésia e Topografia por Satélite ( coordenadas horizontais e vertical)

TOPOGRAFIAForma e dimensões da Terra

“ a superfície da Terra é bastante complexa para admitir um modelo geométrico ou físico perfeito. Utilizam-se aproximações mais ou menos adequadas e simplificadas, em função das necessidades em termos de

precisão e deformações aceitáveis”


A Terra ou geóide

“ a forma da figura da terra, considerando que a superfície dos oceanos está em repouso, sem variação de pressão atmosférica, sem atração de outros corpos celestes

(sol e a lua: sem mares, ondas) e supostamente adentrando aos continentes ” (Bittencurt, 1994)

Nível médio do marTerreno

Geóide

Superfície da terra“longe”

Superfície da terra“perto”


Achatada nos Pólos

Partindo do equador e atravessandoo centro da terra até o outro lado:

12 756 km Partindo de um dos Pólos e atravessando

o centro da terra até o outro lado:12 713 km

A diferença:43 km


A Terra como elipsóide de revolução

- achatamentoa - semi-eixo maiorb - semi-eixo menor

= a - b a

Figura matemática definida como:

Modelos de elipsóides a (m) Córrego Alegre 6.378,388 1/297SAD-69 6.378,160 1/298,25WGS-84 6.378,137 1/298,27

z

y

Greenwich

PN

eixo dos pólos

b

aa

Modelo da Terra obtido girando- se uma elipse em torno do

eixo dos pólos

TOPOGRAFIA Forma e dimensões da Terra

A Terra como uma esfera

Para muitas aplicações a Terra pode ser considerada esférica.

Como referência para localizaçãode pontos adotam-se as coordenadasgeográficas: Latitudes () - paralelo no ponto (P), partindo do Equador, sendo positivas para o Norte e negativas para o Sul;Longitudes () - meridiano emGreenwich, positiva para o Leste enegativa para o Oeste.

Greenwich

PN

P

z

y

x

S

EW

TOPOGRAFIA Origem das Latitudes

Inclinação do eixo da Terra230 27’

Período de rotação: 0.99727 dias (1 dia) Período de rotação: 23,9345 horas (24 h) Período orbital: 365,256 dias (1 ano)

A inclinação do eixo da Terraorigina as estações do ano

Origem das Latitudes

N

N

N

N

E

E

SS

S

S

23027’

23027’

22 Dez21 Mar

22 Jun23 Set

Sol

Equinócio

Equinócio

Solstício

Solstício

VerãoInverno

OutonoPrimavera

Verão

Inverno

Outono

Primavera

TOPOGRAFIA

Rotação - 1 diaTranslação - 1 ano


23027’ 23027’22 Dez - 21 Mar 22 Jun - 21 Set

Solstício Solstício

Dez Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov

Verão Outono Inverno Primavera

Inverno Primavera Verão Outono

Hemisfério Norte

Hemisfério Sul

TOPOGRAFIA

N

S

+ 23027’

- 23027’

00

Inverno

Verão

Sol

Sol

Sol

Solstício (22 Jun)

Solstício (22 Dez)

Trópico de Câncer

Trópico de Capricórnio

(21 Mar)Equinócio

(23 Set)

Origem das Latitudes: Equador 0 0

Equinócios (æquinoctium): dia = noite (exceto pólos) Solstício de Verão (solstitium - sol parado): dia longo - noite curta

Solstício de Inverno (solstitium - sol parado): dia curto - noite longa

Origem das Latitudes


900

800.

700

600

500

400

300

200

100 00

-100

-200-300

(Positivo)

(Negativo)

N Latitude Geográfica: É o angulo ao longo do meridiano do lugar com

origem no equador e extremidade no lugar.

Vária entre - 900 (LatitudesHemisfério Sul) e = 900

(Latitudes Hemisfério Norte).P

TOPOGRAFIAOrigem das Longitudes

Longitude Geográfica: É o angulo medido ao longo do

equador, tendo origem em ummeridiano de referência (Greenwich)

e a extremidade do lugar. Vária entre 00 a 1800 (Oeste G.) e

00 a -1800 ( Leste G.)“Conferencia Internacional Meridiana”

Washington out/1884

N

LesteOeste

00

100

200300

400

-100-200-300-400

1800

(-)

(+)

.P

TOPOGRAFIA Origem das Longitudes

FusosUma volta na esfera: 3600

1 Dia: 24 horas

360 0 24 h

15 00

150 - 1 hora

N

00

150300450600750

9001050

12001350 15001650

1800 1950

2100

2250

2400

2550

2700

2850

3000

3150

330034503600

(-)

(+)

-1h-2h

-3h

1h2h

3h

LesteOeste

Os Fusos variam:0 a 12h para leste

0 a - 12h para Oeste

TOPOGRAFIA

Sistema de Coordenadas Geodésicas (Latitudes e Longitudes)

JaboticabalLatitude :210 15’ 17” S

Longitude: 480 19’ 20” WAltitude: 605 m

PiracicabaLatitude: 220 43’ 31” S

Longitude: 470 38’ 57” WAltitude: 547 m..

. Piracicaba

. Jaboticabal

Qual a origem das altitudes ?

TOPOGRAFIAOrigem das altitudes

Nível Médio do Mar

NV

MarégrafoRégua Nível

MiraNível

Mira GPS

GravímetroAbsoluto

dn dn

Transporte de altitudes (Exército)

Dispositivos registradorescurvas de alturas com o tempo

1o trabalhos Marégrafo de Torres - RS (1919) Hoje: Imbituba-SC (1949-58) (0,0584 m) Lunação de 29 dias

RN

RN

“ a aproximação plana é válida, dentro de alguns limites, e quefacilita os cálculos”.

TOPOGRAFIAA Terra Plana - Plano Topográfico

Qual é a diferença devido a curvatura da Terra?

Corda AB Tangente A’B’ Arco AB A B

A’ B’

10 A Tangente A’B’ representa oplano topográfico. O arco AB

a superfície da Terra.

TOPOGRAFIAA Terra Plana - Plano Topográfico

A B

A’ B’

10

AB/2

R0,50

a)

Corda AB

A’B’/2

R0,50

b)

Tangente A’B’

c)

Arco AB

AB/2

R0,50

A Terra Plana - Plano Topográfico

AB/2

R0,50

a)

Corda AB

sen 0,50 =AB/2

R

Dados:R = 6.366.193 m

sen 0,50 = 0,00872654

sen 0,50 . R = AB/2

AB/2 = 0,00872654 . 6.366.193 AB/2 = 55.554,8092 m (30’)

AB = 111.109,6184 m ( 10 )


tg 0,50 =AB/2

R

Dados:R = 6.366.193 m

tg 0,50 = 0,00872687

tg 0,50 . R = AB/2

AB/2 = 0,00872687 . 6.366.193 AB/2 = 55.556,9246 m (30’)

AB = 111.113,8492 m ( 10 )

A’B’/2

R0,50

b)

Tangente A’B’


Dados:R = 6.366.193 m

AB/2 = 0,00872665 . 6.366.193

AB/2 = 55.555,5143 m (30’)

AB = 111.111,0286 m ( 10 )

c)

Arco AB

AB/2

R0,50

AB =CR

Medida de um Arco (rad)

AB = Medida em radianos de um arcoC = Comprimento do Arco

R = Raio

AB:3600 - 2 rad 0,50 - AB

AB = 0,50 . 2 . 3600

AB = 0,00872665

C = AB . R

AB/2

R0,50

a)

Corda AB

A’B’/2

R0,50

b)

Tangente A’B’

c)

Arco AB

AB/2

R0,50

AB/2 = 55.554,8092 m

(30’)

AB = 111.109,6184 m

( 10 )

AB/2 = 55.556,9246 m

(30’)

AB = 111.113,8492 m

( 10 )

AB/2 = 55.555,5143 m

(30’)

AB = 111.111,0286 m

( 10 )

Qual é a diferença devido a curvatura da Terra?

“Para Levantamentos Planialtimétricos é aceito que o Plano Topográfico é menor que 50 km.”

TOPOGRAFIAA Terra Plana

Coordenadas Geodésicas Coordenadas Polares Coordenadas RetangularesN

S

EW Longitude (x)

.PLatitu

des (y

)

TOPOGRAFIA

A Terra Plana

N

S

EW

.P

x

y

Longitude

Lat

itud

e

Longitude = 470 43’ 18”Latitude = 230 05’ 20”

Coordenadas Geodésicasz

Alt

i tu

de

Mapas

Estrelas

GPS

TOPOGRAFIA

A Terra Plana

Ângulo

Azimute (1350)

Distância

2.750m

N

S

EW

.P

x

y

Longitude

Lat

itud

e

Coordenadas Polaresz

Alt

i tu

de

1350(Azimute)

yP

xP

2.750 m ?

?

TOPOGRAFIA

A Terra Plana

Longitude

xP = 1944,5436 m

Latitude

yP = 1944,5436 m

N

S

EW

.P

x

y

Longitude

Lat

itud

e

Coordenadas Retangularesz

Alt

i tu

de

(Azimute)

yP

xP

?

?

?

(1944,5436 ; 1944,5436) x y

Valor de xP:

sen =xP

2750

sen 450 . (2750 m) = xP

xP = 0.7071 . 2750 1944,5436 m

Valor de yP:

cos =yP

2750

cos 450 . (2750 m) = yP

yP = 0.7071 . 2750 1944,5436 m

N

S

EW

.P

x

y

Coordenadas Polares

1350(Azimute)

yP

xP

2.750 m

.

?

?

= 1800 - 1350 = 450

xP = 1944,5436 m

yP = 1944.5436 m

Coordenadas

Coordenadas Retangulares

Coordenadas Polares Coordenadas Retangulares

N

S

EW

.P

x

y

Coordenadas Polares

(Azimute)

yP

xP

.

?

?

Coordenadas

Coordenadas Polares

Coordenadas Retangulares Coordenadas Polares

(1944,5436 ; 1944,5436)

a

b c

Valor da distância:c2 = a2 + b2

c2 = (1994,5436)2 + (1994,5436)2

c2 = 7562500

c = 7562500

c = 2750 mValor do Azimute:

1) valor de : sen = 1944,5436

2750sen = 0,7071 = sen 0,7071

= 450

2) valor do Azimute : Az = 1800 - Az = 1350

Distância: 2750 mAzimute: 1350

TOPOGRAFIA A Terra Plana

Altitude média em relaçãoao nível médio do mar

N

S

EW Longitude (x)

.P

Latitu

des (y

)

Alt

itu

de

(z)

.P Jaboticabal - 605 m

Plano Topográfico Local

Levantamento Topográfico - Rede de Referência Cadastral

Rede de referência Cadastral

“Infra-estrutura de apoio geodésico e Topográfico que

proporcione a normalização e sistematização de todos os

levantamentos topográficos, quer pelo método direto (clássico),

quer pelo método aerofotogramétrico, ou outro que vier ser

criado, executados em qualquer escala e para qualquer

finalidade no âmbito municipal, por agentes públicos ou

privados, no escopo de sua inclusão em um mesmo sistema,

atualizando-o e complementando-o (ABNT, 1998).”

Marcos inter-visíveis, em um sistema de coordenadas



Área a ser levantada



M1

.

.M2

y

x

yM1

yM2

xM1 xM2

S

EW


M1:

x = 150.400

y = 251.000

M2:

x = 151.500

y = 250.350



M1

.

.M2

y

x

S

EW


M1:

x = 150.400

y = 251.000

M2:

x = 151.500

y = 250.350

M1 120034’45”

1100

- 65

0 d

Longitude Parcial : M2 - M1

Latitude Parcial: M2 - M1

d2 = (1100)2 + (650)2

Longitude

Lat

itud

e

1277,6932

yM1

yM2

xM1 xM2


M1

.

.M2

y

x

0d1

d2

.

y1

x1

y0

x0

S

EW

120034’45”

1100

- 65

0

Lat

itud

e

1277,6932

Longitude

Coordenadas PolaresDados:

M2M10 = 62029’36”d1 = 1240 m

M2M11 = 47018’45”d2 = 1325 m

62029’36”47018’45”

1

yM1

yM2

xM1 xM2


M1

.

.M2

y

x

0d1

d2

.

y0

x0

S

EW

120034’45”

Lat

itud

e

Longitude

Azimutes:M10 = (120034’45”) - (62029’36”)

M10 = 58005’09”M11 = (120034’45”) - (47018’45”)

M11 = 730 16’00”

Coordenadas PolaresDados:

M2M10 = 62029’36”d1 = 1240 m

M2M11 = 47018’45”d2 = 1325 m

x1

y1 1

yM1

yM2

xM1 xM2

M1

.

.M2

y

x

0d1

.

y0

x0

S

EW

Lat

itud

e

Longitude

Dados:d1 = 1240 md2 = 1325 m

M10 = 58005’09”M11 = 730 16’00”

Calculando as Coordenadas Retangulares

.

.


d2

1

x1

y1

yM1

yM2

xM1 xM2

xM1x0

xM1x1


cos 58005’09” = yM1 - y0

1240

xM1x0 = 0,8570 . 1240

yM1 y0 = 0,5286 . 1240

xM1x0 = 1052,56 m

yM1 y0 = 655,52 m

cos 730 16’ = yM1 - y1

1325

xM1x1 = 0,9576 . 1325

yM1y1= 0,2879 . 1325

xM1x1 = 1268,89 m

yM1y1 = 381,49 m

M1

.yM1

0y0

..

1y1

S

EW

1240 m

1325 m580 05’09”

730 16’

sen 58005’09” = xM1 x0

1240

sen 730 16’ = xM1x1

1325


S

EW

Longitude

Lat

itud

e

M1

.

.M2

y

x

0y0

x0

1052,56 m

655,

52 m

1268,89 myM1

yM2

xM1 xM2

1y1

381,

49 m

M1: x = 150.400 y = 251.000

M2: x = 151.500 y = 250.350

x0 = 150.400 + 1052,56

x0 = 151.452,56y0 = 251.000 + 655,52y0 = 251.655,52

x1

x1 = 150.400 + 1268,89x1 = 151.668,89y1 = 251.000 + 318,49y1 = 251.318,49

ESTUDO DE CASO

Microbacia Hidrográfica do Ceveiro

LOCALIZAÇÃO

PiracicabaArtemis

MICROBACIA HIDROGRAFICA DO CEVEIRO

São Pedro - Piracicaba

Artemis

1.990 ha

CRONOLOGIA DO USO DA TERRA

FOTOGRAFIAS AÉREAS

1962 1965 1978 1995

Fotointerpretação do uso da terra Digitalização SIG

0 2.000 m

Área urbanaCana-de-açúcarCultura anualCultura pereneMata Ciliar

PastoPasto sujoReflorestamentoMata

(ha)2,60

318,24633,44

1,88126,92

(ha)289,72288,92283,6045,08

N

Uso 1962

Área urbanaCana-de-açúcarCultura anualMata CiliarPasto

Pasto sujoReflorestamentoMata

0 2.000 mUso 1965(ha)8,32

151,68835,72202,24281,88

(ha)247,28230,8832,40

N


Pasto sujoReflorestamentoMataRepresa

0 2.000 m

N

(ha)11,44

524,48226,6476,24

558,56

(ha)282,20267,9631,2411,64

Uso 1978



Uso 1995 0 2.000 m(ha)

36,161.319,64

2,9691,2896,40

(ha)181,24120,12134,08

5,52

N

1962 1965 1978 19950

200

400

600

800

1000

1200

1400c.anualcanac.perenemata ciliarpastopasto sujoreflorest.mataárea urbanarepresa

CONCLUSÕES

A cana-de-açúcar foi a principal responsável pela diminuição das culturas anuais na microbacia, em decorrência dos incentivos governamentais (Próalcool).

A expansão da cana-de-açúcar foi desordenada, levando em consideração aspectos econômicos e não a aptidão das terras.

A represa da Vila de Artêmis diminuiu sua área em 50%, em decorrência da alta suscetibilidade a erosão dos solos PV e Li, com o cultivo da cana-de-açúcar, o que veio a promover o impacto ambiental na Microbacia Hidrográfica de Ceveiro.

O aumento nas áreas de mata e manutenção das

matas ciliares mostra que a lei n o 4771/br de 15.09.65 foi obedecida.

PLANEJAMENTO DO USO DA TERRA

??????

SAMPA

Mapa de Solo Químicos Físicos

Mapa Planialtimétrico Declividades

Cruzamento de Informações

Uso Preferencial Uso AtualX

Intensidade de Uso

2.000 m

N

PVPVppPE/TE/TEPLi

CbHi + AlÁrea Urbana

617,88223,5264,44

903,16

97,2839,9639,16

Solos da Microbacia (ha)0

0 2000 m

0 - 2% 339,002 - 5% 154,285 - 10% 469,64

10 - 20% 854,20> 20% 130,12Área Urbana 39,16

Mapa de Declividade

Área ha Área ha

0 2000 m

(ha) %

Ciclo curto 638,93 32,00

Ciclo longo 689,81 34,65

Pastagem 495,33 24,81

(ha) %

Silvicultura 130,17 6,54

Área urbana 36,16 2,00

Uso Preferencial



Uso 1995 0 2.000 m(ha)

36,161.319,64

2,9691,2896,40

(ha)181,24120,12134,08

5,52

N

0 2000 mIntensidade de Uso da Terra

(ha) %

Adequado 536,28 27,00

Sub-utilizado 958,20 48,00

(ha) %

Excessivo 456,76 23,00

Área urbana 39,16 2,00

CONCLUSÕESAtravés da utilização dos dados relacionados a

intensidade de uso, notou-se que apenas 27 % da área

da MHC estava sendo utilizada adequadamente e que

48 % estava sendo utilizada abaixo de seu potencial e

23 % excessivamente com sérios riscos de degradação

dos solos.

As principais distorções quanto ao uso da terra

foram devidas a cultura da cana-de-açúcar que invadiu

áreas destinadas a cultura anual e pastagem, concorrendo

a sérios riscos de erosão e desequilíbrio ambiental.

PERDAS DE SOLOS NA MICROBACIA

Equação Universal de Perdas de Solo (EUPS)

A = R. K. L. S. C. P

A= perda média anual de solo por unidade de área, t/ha;

R= fator erosividade das chuvas

K= fator erodibilidade do solo

L= fator comprimento de encosta

S= fator grau do declive

C= fator uso e manejo

P= fator práticas conservacionistas.

SIG

Fator (R)

Fator (LS)

Fator (C)

Fator (K)

Fator (P)

Perda t/ha(Tolerância)

X

X

X

X

0 2000 m

Tolerável

1 vez a tolerância

5 vezes a tolerância

10 vezes a tolerância

> 10 vezes a tolerância

Área Urbana

Represa

Mapa de Tolerância de Perdas de Solos, 1995

Níveis NíveisÁrea ha

648,60

138,00

474,20

240,00

Área ha

240,00

39,16

5,52

1962 1965 1978 19950

200

400

600

800

1000

Tolerável

1vez a tolerância5 vezes a tolerância

10 vezes a tolerância> 10 vezes a tolerância

CONCLUSÕES

A cultura anual, nos anos de 1962 e 1965, apresentavam perdas de solo em níveis > 10 vezes a tolerância.

Em 1978, com o aumento da cana-de-açúcar, ocorreuuma diminuição dos níveis de tolerância (> 10 vezes),

porem um aumento dos níveis de 5 e 10 vezes a tolerância.

A cana-de-açúcar, apesar de apresentarem níveis de tolerância menores quando comparadas a cultura anual,

associadas a alta erodibilidade dos solos PV e Li, promoveram o assoreamento da represa da Vila de Artemis.

CONSIDERAÇÕES FINAIS

Sem Planejamento

Com Planejamento

A TOPOGRAFIA DA TERRA E SUA CARACTERIZAÇÃO QUANTITATIVA. A BACIA HIDROGRÁFICA COMO UNIDADE...

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