CTSIG-Formas-Topográficas-Singulares.pdf

Mestrado Integrado em Engenharia do Ambiente

Departamento de Engenharia de Minas

Cartografia, Topografia e SIG Ano letivo: 2014/2015

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Sumário

A tarefa 2 da unidade curricular de Cartografia, Topografia e SIG, que vai ser descrita no

presente relatório, teve como objetivo primordial a familiarização com a utilização de cartas

topográficas, nomeadamente com representações de terreno na escala 1:25000. A

concretização desta finalidade passou pela leitura e interpretação de representações de relevo

por curvas de nível de uma área escolhida para o efeito numa carta militar com a escala acima

mencionada e a sua consequente representação numa carta hipsométrica desenhada em

plano de duas dimensões, de forma a adquirir competências relacionadas com estas matérias

para o exercício futuro da vida profissional como engenheiros do ambiente. Somam-se a estes

objetivos as vantagens claras no treino da recriação mental de relevos representados em

plantas e a sua descrição, por escrito, em relatório.

Na realização desta tarefa, foi utilizada uma carta militar de Oliveira de Frades, tendo

sido seleccionada uma área correspondente a de 12 km2, ligeiramente inclinada. O perfil

topográfico desta zona seleccionada resultou na identificação de formas topográficas

singulares (colina, encosta, vale fechado e portela), na elaboração de uma carta hipsométrica

com representação de relevos por cores, no levantamento da rede hidrográfica local e

identificação de uma bacia hidrográfica que cobriu, neste caso, uma área de 1,80 km2. A

elaboração desta tarefa incluiu uma ampliação da área original, de forma a facilitar a sua

elaboração, tendo sido apresentada a razão de escala associada a essa ampliação no presente

relatório.




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Índice Introdução .................................................................................................................................... 5

Procedimento adotado................................................................................................................. 9

Resultados................................................................................................................................... 10

Cálculos associados aos resultados obtidos .............................................................................. 13

Relativos ao cálculo da área aproximada da bacia hidrográfica escolhida ............................. 13

Relativos ao cálculo da escala associada à carta hipsométrica e à rede hidrográfica ............ 14

Relativos à transposição do valor da área calculada para km2 utilizando a escala adotada .. 15

Análise de resultados obtidos e conclusões .............................................................................. 15

Bibliografia .................................................................................................................................. 16

Anexos ......................................................................................................................................... 17




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Índice de figuras Figura 1:Classificação dos padrões de drenagem segundo a deformação causada na paisagem 8

Figura 2: Classificação dos padrões de drenagem segundo a sua densidade…………………….........8

Figura 3: Digitalização da área escolhida com representação das formas topográficas singulares e respetiva legenda…………………………………………………………………………………………………………………………………10

Figura 4:Digitalização da carta hipsométrica referente à área escolhida. ……………………………..10

Figura 5– Digitalização da rede hidrográfica referente à área escolhida. ……………………………….13

Figura 6 – Digitalização da bacia hidrográfica referente à área escolhida. ……………………………15

Figura 7 – Subdivisão da bacia hidrográfica nas várias formas geométricas para posterior cálculo da área……………………………………………………………………………………………………………………….16




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Introdução

A cartografia é a ciência que trata da conceção, produção, difusão, utilização e estudo

das formas de representação da superfície terrestre [cf. em

http://www.sogeografia.com.br/Conteudos/GeografiaFisica/Cartografia/designada], podendo

reproduzir a superfície da Terra através de mapas geográficos, cartas topográficas ou plantas

topográficas. Na presente tarefa, a ferramenta utilizada foi a carta topográfica. As cartas

topográficas representam, numa superfície plana, uma determinada área de terreno, regional

ou nacional, em escalas iguais ou superiores a 1:500 000 e, geralmente, inferiores a 1: 10 000

[cf. Slides Aula CTSIG 19 Fevereiro 2015, diapositivo 33].

Sendo as cartas topográficas uma ferramenta extremamente rica em informação acerca

do local que representam, torna-se crucial que, para o seu estudo e interpretação, se

conheçam as características que a constituem a fim de se poder usar essa informação das mais

diversas formas em que se pretende aplicar. Um dos aspetos mais importantes e a ter em

conta são as curvas de nível. As curvas de nível são linhas através das quais é representado o

relevo, correspondendo assim à projeção vertical das interseções de hipotéticos planos

horizontais equidistantes e paralelos (equidistância natural) com a superfície do terreno. Cada

curva de nível é convencionalmente definida pela sua cota em relação ao nível médio das

águas do mar e a sua equidistância natural varia consoante a sua escala. No caso das cartas

militares a equidistância natural é de 10m [cf.

http://home.dgeo.uevora.pt/~ems/files/Anexo%20B-05.PDF]. O emprego de uma

equidistância gráfica constante apresenta a vantagem de dar uma estimativa rápida dos

declives, uma vez que o mesmo afastamento relativo das curvas de nível corresponde sempre

ao mesmo declive, sendo portanto, bastante fácil percecionar o relevo do terreno em causa,

como será explicado no parágrafo seguinte. Por outro lado permite a simplificação do desenho

da carta, facilitando o uso simultâneo de outras representações planimétricas e o cálculo da

cota de qualquer ponto. As linhas de nível estão ainda dotadas de mais propriedades a

conhecer pelo utilizador, de entre as quais se destacam o facto de todos os pontos sobre elas

marcados estarem à mesma altitude, a impossibilidade de cruzamento entre si (que seria, com

certeza, causa de um efeito visual errado, dado que estão sempre representadas umas sobre

as outras), a impossibilidade de se bifurcar em duas ou mais linhas de nível (pela simples razão

de que estas curvas têm sempre um fim, fechando-se em si mesmas dentro ou fora do papel) e

a máxima fidelidade na reprodução do terreno em causa [cf. Slides Aula CTSIG 26 Fevereiro

2015, diapositivo 18]. Existem, no entanto, alguns inconvenientes relativos ao uso das curvas

de nível, principalmente nos casos em que estas se apresentam como exageradamente

próximas ou exageradamente afastadas ou quando se cruzam com pontos característicos do

terreno que estejam representados na carta, dificultando a visualização do relevo.

Um outro conceito importante a ter em conta na leitura e interpretação de cartas topográficas

é o declive que se pode definir, de uma maneira genérica, como a inclinação geral do terreno,

entre dois pontos, relativamente ao plano horizontal. O seu valor pode exprimir-se pelo valor

do ângulo que o terreno faz com o plano horizontal ou em percentagem. De facto, num

terreno representado por curvas de nível, a linha de maior declive deste terreno corresponde à

linha perpendicular a todas essas curvas. Um aspeto importante a reter na leitura de uma

carta topográfica é a relação subjacente entre a forma como estão representadas as curvas de

nível e o declive, capaz de ser observada através da configuração e do afastamento destas, ou




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seja: se as curvas são igualmente espaçadas mas bastante afastadas o declive será suave e

uniforme; se as linhas de nível são igualmente espaçadas mas estão muito juntas, estamos

perante um declive acentuado (tanto quanto mais apertadas forem as curvas) mas uniforme;

porém, as linhas de nível podem ainda ser juntas no topo e afastar-se progressivamente para a

base (declive côncavo), podem ser afastadas no topo e apertadas para a base (declive

convexo), fechadas com as de maior cota envolvendo as de maior cota (elevação) ou ainda

fechadas com as de maior cota envolvendo as de menor cota (depressão) [cf. Manual de

Leitura de Cartas do Instituto Geográfico do Exército 7ª edição-Julho/2008, páginas 54 e 55].

Alternativamente, uma outra forma de representação do relevo, numa superfície plana, de

uma determinada porção de terreno pode ser a Carta Hipsométrica que é um documento onde

se preconiza o uso de tons de cores fazendo corresponder, normalmente, as cotas mais altas

com cores mais frias e escuras e as cotas de menor valor de altitude com cores mais quentes e

claras. É um método bastante eficaz, uma vez que indica intuitiva e rapidamente as diferenças

de nível absolutas e relativas, fornecendo de forma rápida a informação de acidentes

topográficos, como são os casos das depressões e elevações [cf.

http://definicoesgeograficas.blogspot.pt/2013/06/definicao-de-mapas-hipsometrico-ou.htm].

Estas formas alternativas de representação devem a sua existência aos Os inúmeros avanços

que têm ocorrido na área da informática e que permitem melhorar a velocidade destas

representações, especialmente no que toca aos Sistemas de Informação Geográfica (SIG). Com

eles e através da altimetria conseguem-se obter, automaticamente, Cartas de Exposição da

Encosta, Cartas de Declives, Recursos Hídricos, etc.

Retomando a constituição de uma carta topográfica, há que representar a superfície de

um terreno incluindo todo o multifacetado de formas que dele fazem parte, sendo de destacar

a existência de umas mais simples do que outras. Por exemplo, o tergo ou zona de festo

(também designado como linha de separação ou divisória das águas) resulta de dois

semiplanos do solo que estabelecem um ângulo convexo e tem esta designação pela analogia

que esta linha do terreno apresenta com a aresta saliente formada pela interseção de dois

tetos. Uma informação a destacar é a de que, sempre que se verifique a interseção da linha de

festo com uma curva de nível, esta apresenta uma concavidade mais acentuada e voltada para

montante [cf. Slides Aula CTSIG 26 Fevereiro 2015, diapositivo 28]. As águas que caem no

tergo separam-se sobre cada lado das suas superfícies e às faces laterais do tergo dá-se o

nome de vertentes ou encostas. Pelo contrário, sempre que se estabelecer um ângulo côncavo

estamos perante um vale e a sua aresta designa-se por talvegue. As águas que caem nos

flancos do vale reúnem-se na linha de talvegue, também chamada de linha de reunião das

águas. A associação de tergos e vales levam à criação de formas compostas com características

específicas como são os casos das, já referidas, elevações e depressões.

Na presente tarefa era pedido que se identificasse uma portela, um vale fechado, uma

encosta côncava e uma colina. Estas formas são, por norma, uma constante nas castas

topográficas. Uma colina define-se como sendo uma elevação de terreno de menor altura que

um monte [cf. http://definicoesgeograficas.blogspot.pt/2013/06/definicao-de-mapas-

hipsometrico-ou.htm]. Por seu turno, considera-se um vale fechado uma depressão de terreno

profunda em forma de V, onde predomina um forte poder de desgaste [cf.

http://www.prof2000.pt/users/elisabethm/geo8/glossario.htm]. Já as encostas côncavas não

são nada mais nada menos do que superfícies com um determinado grau de inclinação (neste

caso côncavo, pelos motivos referidos supra acerca dos diversos tipos de declive no terreno),

que estabelecem uma ligação entre o topo das superfícies de relevo (onde ocorre a divisão de




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Figura 1 – Classificação dos padrões de drenagem segundo a deformação causada na paisagem.

águas) e o fundo do vale, no qual pode culminar a presença de um rio [cf.

http://professoralexeinowatzki.webnode.com.br/geomorfologia/vertentes-encostas-/].

Finalmente, as portelas correspondem a uma pequena deformação em forma de colo [cf.

http://www.priberam.pt/dlpo/portela].

As bacias e redes hidrográficas são, por fim e no que toca à realização desta tarefa,

estruturas a saber ler e identificar na leitura de cartas topográficas e que também estão

intimamente ligadas as formas de relevo conhecidas, uma vez que consoante a sua dinâmica

podem traduzir um maior ou menor poder erosivo, alterando, assim, as paisagens. Conforme

essa deformação causada na paisagem, ou seja, conforme os seus padrões de drenagem,

podem ser classificadas, nomeadamente como dendrítico, retangular, treliça e radial (figura 1).

Ainda relativamente aos padrões de drenagem podemos classifica-los de acordo com a

sua densidade, nomeadamente em esparsa, média e densa, verificando-se a distinção entre

cada uma delas na figura 2.

A rede hidrográfica é, então, por definição, o conjunto de todos os cursos de água ligados a um

rio principal. A bacia hidrográfica é, por sua vez, a área onde a rede hidrográfica está

implementada, sendo portanto, a região delimitada pelos pontos de maior altitude que

Figura 2 – Classificação dos padrões de drenagem segundo a sua densidade.




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determinam os declives por onde escorrem as águas da chuva para uma rede hidrográfica [cf.

http://www.slideshare.net/fzamith/a-rede-hidrogrrifica]. Uma linha de água possui pontos

consecutivos no sentido descendente das cotas, isto é, desde a sua nascente (cota mais

elevada) até à foz (cota mais baixa). Sempre que se verifique o seu cruzamento com uma linha

de nível, sabe-se automaticamente que esta possui concavidade acentuada e, ao contrário dos

tergos, voltada para jusante [cf. Slides Aula CTSIG 26 Fevereiro 2015, diapositivo 19].

Procedimento adotado 1. Escolheu-se uma área de 12 km2 sobre uma carta topográfica Militar de escala 1:25

000;

2. Na área escolhida, indicou-se um exemplo de cada uma das seguintes formas

topográficas sinfulares: portela, encosta côncava, vale fechado e colina;

3. Transformou-se a representação da topografia da área numa representação

Hipsométrica;

4. Representou-se, sobrepondo uma folha de papel translúcido à área escolhida, a Rede

Hidrográfica presente;

5. Classificou-se a rede hidrográfica obtida;

6. Escolheu-se um ponto sobre uma linha de água da rede hidrográfica desenhada e, a

partir deste, desenhou-se o traçado da bacia hidrográfica;

7. Calculou-se, aproximadamente, a área real dessa bacia hidrográfica.




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Figura 3 – Digitalização da área escolhida com representação das formas topográficas singulares e respetiva legenda

Resultados Feita a escolha da área de 12 km2 procedeu-se à representação de exemplos de formas

topográficas singulares, nomeadamente, uma portela, uma encosta côncava, um vale fechado

e uma colina (figura 3):

Legenda:

Portela

Colina

Vale fechado

Encosta côncava




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Figura 4 – Digitalização da carta hipsométrica referente à área escolhida.

De seguida, fez-se a transformação da representação da nossa área representada sob a

forma de carta Militar (na qual o relevo é apresentado através de curvas de nível) para a forma

de carta hipsométrica (figura4), na qual cada cor corresponde a uma dada diferença de cotas

(neste caso, e como se pode ver pela legenda, essa diferença corresponde a 30 m):

Legenda:

760-790 m

730-760 m

700-730 m

670-700 m

640-670 m

610-640 m

580-610 m

550-580 m

520-550 m

490-520 m

460-490 m

430-460 m

400-430 m

370-400 m

340-370 m




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Quanto à representação da rede hidrográfica, com a figura 5 e por comparação com as

imagens apresentadas na introdução (figuras 1 e 2), conseguimos classificá-la como sendo uma

rede de padrão de drenagem dendrítico médio:

Figura 5– Digitalização da rede hidrográfica referente à área escolhida.




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Figura 7 – Subdivisão da bacia hidrográfica nas várias formas geométricas para posterior cálculo da área.

Apresenta-se, agora, o traçado da Bacia hidrográfica feita a partir de um ponto da rede

hidrográfica (figura 6):

É importante referir que todos os documentos originais das imagens apresentadas neste

capítulo dos resultados se encontram nos anexos em folhas não paginadas de forma a permitir

uma melhor visualização e comparação. Com o objetivo de facilitar o trabalho de

representação das diversas formas topográficas estudadas, nomeadamente a representação

da carta hipsométrica e da rede hidrográfica, recorreu-se a uma ampliação da escala da carta

topográfica que será detalhada no capítulo seguinte, associado aos cálculos.

Cálculos associados aos resultados obtidos o Relativos ao cálculo da área aproximada da bacia hidrográfica escolhida

Escolhida a bacia

hidrográfica, restou o cálculo da

área aproximada desta na

representação. Começou-se por se

subdividir a bacia hidrográfica em

diversas formas geométricas

numeradas (triângulos, rectângulos

e trapézios- figura 7), calculando-se

a área de cada uma dessas formas.

O somatório dessas áreas

corresponderá, aproximadamente,

à área total da rede hidrográfica.

Figura 6 – Digitalização da bacia hidrográfica referente à área escolhida.




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Procedeu-se, de seguida, ao cálculo das áreas de cada uma das formas geométricas.

A1= 6 x 1,3 = 7,8 cm2

A2 =

x 1= 5,75 cm2

A3 =

= 0,3 cm2

A4 =

x 1,2= 7,14 cm2

A5 =

= 0,13 cm2

A6 =

x 0,4= 0,18 cm2

A7 =

x 0,4= 0,2 cm2

A8= 5 x 2,4 = 12 cm2

A9 =

x 1,8= 3,33 cm2

A10 =

= 0,195 cm2

A11 =

x 0,7= 1,575 cm2

A12 =

= 0,06 cm2

A13= 2,5 x 1,4 = 3,5 cm2

A14= 2,1 x 0,3 = 0,63 cm2 A15 =

= 1,38 cm2

A16 =

= 0,65 cm2

A17 =

x 1,2= 5,4 cm2

A18 =

= 0,6 cm2

A19 =

x 0,8= 0,72 cm2

A20 =

= 0,28 cm2

A21 =

x 0,7= 2,52 cm2

A22 =

x 0,7= 1,96 cm2

Calculadas as áreas das figuras geométricas, procedeu-se ao cálculo da área total da

bacia:

ÁreaTotal da bacia = A1 + A2 + A3 + A4 + A5 + A6 + A7 + A8 + A9 + A10 + A11+ A13 + A14 + A15 + A16 + A17 +

A18 + A19 + A20 + A21 + A22 ÁreaTotal da bacia = 56,3 cm2

o Relativos ao cálculo da escala associada à carta hipsométrica e à rede

hidrográfica

A carta topográfica utilizada na realização desta tarefa tem associada uma escala de

1:25 000, ou seja, significa que 1 cm medido na carta corresponde, na verdade, a 25 000 cm no

terreno. Ao longo do procedimento, e como foi já referido supra, houve a necessidade de se

recorrer ao aumento da escala, nomeadamente para facilitar na construção da carta

hipsométrica da área escolhida e na rede hidrográfica que lhe estava associada. Esta ampliação

foi de 140%. Se na carta topográfica original, os quadrados azuis que a subdividem medem 4

cm de lado (correspondente a 100 000 cm no terreno), sendo que na ampliação esses

quadrados tomam como valor 5,6 cm de lado então:

= 17 857 cm, ou seja, 1 cm medido na carta corresponde a 17 857 cm no

terreno (escala 1:17 857).




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o Relativos à transposição do valor da área calculada para km2 utilizando a escala

adotada

Na ampliação feita, os quadrados azuis da carta topográfica tomam o valor de 5,6 cm.

Tomando isso em conta:

Áreaquadrados azuis = 5,6 x 5,6 = 31,36 cm2

Sabe-se que a área obtida de 31,36 cm2 terá de corresponder a 1 km2, de maneira que a

área da carta topográfica, em km2, será (para a escala da ampliação):

= 1,80 km2

Análise de resultados obtidos e conclusões A presente tarefa teve como principais objetivos o treino da visão mental de relevos em

cartas topográficas e a familiarização com as representações de terreno. Estes objectivos

viram-se plenamente cumpridos na identificação das diversas formas elementares que

compõem a topografia da carta militar utilizada (a colina, o vale fecha, a encosta e a portela).

Foi também um bom auxiliar no cumprimento dos objectivos da tarefa a elaboração da carta

hipsométrica que foi capaz de fazer conjugar a associação e cores com relevos, conduzindo a

uma visão mais independente de limites que indiquem alturas e capaz de associar as

diferenças de cota a uma mais fácil visão mental do relevo, possível de se imaginar num plano

tridimensional. A demarcação da rede hidrográfica foi claramente importante na descoberta

quer do funcionamento das correntes de água que atravessam a carta quer numa melhor

perceção da estrutura do terreno em estudo, isto é, a marcação minuciosa das linhas de água

existentes e a observação do terreno em seu torno, bem como da posição (a montante ou a

jusante) das linhas de água são uma mais valia para se detetar se se está na presença de um

vale ou de uma encosta, a título de exemplo. Foi possível concluir que a área que se

seleccionou tinha uma rede hidrográfica do tipo dendrítico médio, ou seja, é verificável uma

ramificação das linhas de água, mas de forma moderada. Adicionalmente, poder-se-á afirmar

que o terreno sofreu deformações e desgastes na sua estrutura devido à rede hidrográfica

ramificada que possui, mas a dimensão dessas modificações não é de tal forma brutal que se

note num curto espaço de tempo devido ao facto de o padrão de drenagem ser dendrítico

médio. Se o padrão de drenagem fosse denso, aí já se iria notar um maior desgaste em menor

espaço de tempo. A utilização de uma escala ampliada em relação à original permitiu a

observação mais detalhada da carta, quer na construção da carta hipsométrica da área quer da

construção da rede hidrográfica isto porque, à escala normal, torna-se-ia muito complicado,

por vezes, perceber a diferença de altitudes ou até mesmo onde passaria uma linha de água

quando estas informações se cruzassem com outras zonas características da carta militar,

tornando-se confusa a sua leitura e interpretação. Foi uma forma de ultrapassar este

obstáculo, permitindo a conclusão da tarefa com sucesso.

Quanto a principais dificuldades na execução desta actividade, são de destacar a

elaboração da carta hipsométrica que foi um tanto trabalhosa devido às inúmeras variações de

altitude e ao cruzamento de curvas de nível com outros pontos característicos da carta

topográfica. O cruzamento de informações tornou, não raras vezes, complicada a perceção da

altitude sobre a qual se deveria pintar, sendo ainda de lembrar que, por vezes, surgiam pontos

mais altos em zonas sobre as quais se estava a colorir com lápis indicado para altitudes mais




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baixas. Houve também dificuldades na delimitação da bacia hidrográfica, tendo por base as

linhas de festo (que tornavam difícieis de marcar, especialmente quando havia, mais uma vez,

cruzamento de informações características da carta com as curvas de nível). Para o cálculo da

área, a principal dificuldade a apontar é, sem dúvida, a subdivisão em formas geométricas que

nem sempre ficou dentro dos limites da área demarcada para a bacia. Porém, os excessos de

área calculados compensaram partes impossíveis de serem subdivididas por formas

geométricas, fazendo acreditar que o valor de 1,80 km2 para a área é um valor aceitável. Um

facto que pode corroborar de forma mais descritiva esta afirmação é a observação da área

ocupada na carta topográfica original. Se por essa observação se fizer uma estimativa da área

possível de ocupação da bacia hidrográfica, facilmente se conclui que está claramente acima

de 1 km2 mas abaixo ou próximo dos 2 km2 (o que se torna, até, bastante concordante com o

valor obtido).

Bibliografia

A elaboração do presente relatório contou com a consulta de manuais e sites na

Internet, consultados no período estabelecido para a realização da tarefa, isto é, de dia 26 de

Fevereiro a 12 de Março. São as fontes de informação:

ALMEIDA REBELO, José; As Cartas Geológicas ao serviço do desenvolvimento. 1ª

edição.

INSTITUTO GEOGRÁFICO DO EXÉRCITO; Manual de Leitura de Cartas. 7ª edição. Lisboa:

Design e Paginação, Julho/2008

MACHADO LEITE, Alexandre Júlio; Slides Aula CTSIG 26 Fevereiro 2015, disponível na

página Moodle da disciplina

http://www.sogeografia.com.br/Conteudos/GeografiaFisica/Cartografia/designada

http://home.dgeo.uevora.pt/~ems/files/Anexo%20B-05.PDF

http://www.slideshare.net/fzamith/a-rede-hidrogrrifica

http://www.slideshare.net/sandranascimento/i-bacia-hidrogrficas?related=1

http://definicoesgeograficas.blogspot.pt/2013/06/definicao-de-mapas-hipsometrico-

ou.htm

http://www.prof2000.pt/users/elisabethm/geo8/glossario.htm

http://professoralexeinowatzki.webnode.com.br/geomorfologia/vertentes-encostas-/

http://www.priberam.pt/dlpo/portela




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Anexos

Seguem nos anexos, em páginas não numeradas:

1. Uma fotocópia ampliada da área estudada;

2. Uma folha de papel vegetal com a carta hipsométrica representada;

3. Uma folha de papel vegetal com a rede hidrográfica representada;

4. Uma folha A4 com a área da bacia hidrográfica subdividida para o cálculo da área

respetiva.

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