Apresentação do PowerPoint - GISday 2015

APLICAÇÃO DE
GEOTECNOLOGIAS
NA OCEANOGRAFIA
Prof. Hélio Heringer Villena
Faculdade de Oceanografia - UERJ
Curriculum
FORMAÇÃO
- Graduação: Oceanografia UERJ (1984)
- Especialização – Geologia e Geofísica Marinha – LAGEMAR/UFF (1986)
- Mestrado - Geologia e Geofísica Marinha – LAGEMAR/UFF (1999)
- Doutorado – Análise de Bacias Sedimentares – Geologia/UERJ (2007)
- Aperfeiçoamento em Hidrografia – Diretoria de Hidrografia e Navegação (2014)
EXPERIÊNCIA PROFISSIONAL
- Coordenador de Equipe de Campo - Geopetro Consultoria e Geofísica LTD (1986 a
1991)
- Professor da Oceanografia da UERJ (1990 – atual)
- Consultor em projetos ambientais, geofísicos e hidrográficos (de 1991 – atual)
- Pesquisador em projetos oceanográficos (1991 – atual)
Sumário
1 – INTRODUÇÃO
2 – HISTÓRICO DA OCEANOGRAFIA
3 – DESENVOLVIMENTO TECNOLÓGICO X OCEANOGRAFIA
4 – PLATAFORMAS OCEANOGRÁFICAS
5 – GERAÇÃO DE MAPAS EM OCEANOGRAFIA
6 – NOVAS PERSPECTIVAS DE USO DA GEOTECNOLOGIA NOS ESTUDOS
OCEANOGRÁFICOS
7 – REFERÊNCIAS
1 – INTRODUÇÃO
O que é Oceanografia?
“A Oceanografia, incluída na grande área das Ciências Exatas e da Terra, é a
ciência que se dedica ao estudo dos oceanos e zonas costeiras sob todos os aspectos,
desde sua descrição física até a interpretação dos fenômenos que neles se verificam e de
sua interação com os continentes e com a atmosfera, bem como também no que diz
respeito aos processos que atuam nestes ambientes. É uma ciência multi, inter e
transdisciplinar, requerendo conhecimento geral e integrado de matérias
aparentemente distintas, como biologia, física, geologia, matemática e química”
(AOCEANO, 2015).
Áreas de concentração:
- Oceanografia Geológica
- Oceanografia Física
- Oceanografia Química
- Oceanografia Biológica
O que é Sensoreamento Remoto?
“Sensoriamento Remoto é a ciência e a arte de obter informações sobre um
objeto, área ou fenômeno através da análise dos dados adquiridos por um dispositivo
que não está em contato com o objeto, a área ou fenômeno sob investigação” (Lillesand,
2015).
O que são Geotecnologias?
Conjunto de técnicas (ou tecnologias) ligadas à informação espacial, quer seja no
tocante a coleta, tratamento e análise de dados de Topografia; Fotogrametria;
Cartografia; Sensoriamento Remoto; Posicionamento por Satélite; Geoestatística;
Banco de Dados Geográficos; WebMapping e SIG (Medeiros, 2015).
2 – HISTÓRICO DA OCEANOGRAFIA
- Conferência Internacional de Meteorologia em Bruxelas – em 1853 o tenente
Mattew Fontaine Maury, da Marinha dos Estados Unidos, lançando em 1855 o livro
“The Physical Geography of the sea”, sendo referido como o pai da Oceanografia
(AOCEANO, 2015).
- Viagem do HMS Challenger - em 23 de dezembro de 1872, o veleiro H.M.S.
Challenger deixou a Inglaterra para percorrer, durante três anos, 110 mil quilômetros.
Essa aventura se deu por todos os oceanos, recolhendo material e informações que
permitiram um grande avanço do conhecimento sobre o mar. Os resultados da viagem
do Challenger geraram uma publicação com 50 volumes, e marcaram o nascimento da
moderna ciência oceanográfica (AOCEANO, 2015).
3 - DESENVOLVIMENTO TECNOLÓGICO X OCEANOGRAFIA
Em seus primórdios a Oceanografia baseava-se na coleta ou medida direta de
dados, uma realidade que mudou rapidamente com o desenvolvimento de novas
tecnologias.
DESENVOLVIMENTO
CURIOSIDADE
DA CIÊNCIA
NECESSIDADE
DESENVOLVIMENTO
DA CIÊNCIA
AVANÇO
TECNOLÓGICO
As duas Grandes Guerras Mundiais, embora sejam marcos na história da humanidade
pela sua brutalidade, trouxeram em seus rastros desenvolvimentos tecnológicos
fundamentais.
QUAIS O GRANDES TERRORES DA GUERRA EM TERMOS DE ARMAMENTO?
AVIÕES
MINAS
SUBMARINOS
COMO COMBATÊ-LOS?
RADAR
DETECTORES
MAGNÉTICOS
Inicia-se o uso de sensores remotos na oceanografia.
SONARES
RADAR
PRIMEIROS SISTEMAS DE
POSICIONAMENTO
ELETRÔNICOS
COMERCIAIS
(INCRA, 2013)
RADAR DE
PENETRAÇÃO NO
SOLO (GPR)
(WORKSMART INC, 2012)
RADAR OCEÂNICO
(Statscewich, H. & Winsor, P. 2012)
ECOBATÍMETRO
MONOFEIXE
SONAR
SONAR DE
VARREDURA
LATERAL
PERFILADORES
SÍSMICOS
OCEAN ENGENEERING CORP.,
2013
University of Southampton, 2015
WIKIPEDIA, 2015
SONAR
CORRENTÔMETROS
DOPPLER
ECOBATÍMETRO
DE MULTIFEIXE
ECOBATÍMETROS DE
MULTIFASE
ASTUTE SURVEYING, 2015
OCEAN ECOLOGY, 2015
EDGETECH, 2014
SONAR
SYNTETIC APERTURE SONAR
SAS
SSS
(CANTECH LETTER, 2015)
LIDAR (Light Detect And Ranging)
(DEEPREEF EXPLORER, 2015)
(NOAA, 2015)
LIDAR (Light Detect And Ranging) + Multifeixe
GRAVÍMETROS
MAGNETÔMETROS
SENSORES TÉRMICOS
4 - PLATAFORMAS OCEANOGRÁFICAS
NAVIOS
BÓIAS
OCEANOGRÁFICAS
(Vital de Oliveira)
SATÉLITES
VEÍCULOS DE
OPERAÇÃO
REMOTA (ROV)
AUTONOMOUS
SURFACE VEHICLE
(ASV)
VEÍCULOS
SUBMARINOS
AUTONOMOS (AUV)
5 – GERAÇÃO DE MAPAS EM OCEANOGRAFIA
Os diversos dados oceanográficos coletados devem ser representados em mapas
georreferenciados. Esse procedimentos facilita a visualização dos dados bem como
possibilita a conjugação e operações matemáticas com os dados, sendo ferramenta
fundamental na interpretação dos resultados e no auxílio às tomadas de decisão.
A Faculdade de Oceanografia utiliza como ferramenta de geração dos seus
mapas o software Oasis Montaj 8.4 da GEOSOFT.
Esta ferramenta possibilita a representação de dados em forma de
símbolos/gráficos, em forma de isolinhas e como GRIDS.
MAPAS DE POSICIONAMENTO
ENSEADA DOS ANJOS - ARRAIAL DO CABO - RJ
MAPA DE POSICIONAMENTO
-42°01'00"
806000
-42°00'45"
806250
806500
5N
D4 N
D30 N
D2
D26 N
D10 N
D11 N
D12 N
D13 N
D4 N
D20
D5 NN
- Identificação da Linha
D17 N
D21
N
805750
806000
-42°01'00"
806250
-42°00'45"
806500
Ilha do
Governador
806750
-42°00'30"
100
0
Escala 1:10000
100
200
300
7470000
805500
-42°01'15"
D19 N
-22°50'
D24 N
D18 N
D20 N
D21
N
-22°50'
N D19 N
D22 N
7470000
D24
D23 N
-22°58'45"
7455750
D20 N
D22 N
D23 N
7480000
D16 N
D17 N
D18 N
710000
I. de Paquetá
D13 N
D14 N
D15 N
D15 N
D16 N
-43°
D8 N
D9 N
D10 N
D11 N
D12 N
D14 N
7456000
D0 N
N batimétrica
-D1
Linha
D2
N
D3 N
D6 N
D7 N
-22°58'30"
7456000
7456250
-22°58'30"
7456250
5N
D3 N
D30 ND5 N
D6 N
D29 N
D28 N
D7 N
D8
D27 N N
D9 N
D26 N
700000
7480000
D2
D2 N
-43°10'
690000
680000
LEGENDA:
-22°40'
7490000
D0 N
D1 N
D29 N
D28 N
D27 N
-22°58'45"
7455750
-42°00'30"
806750
-22°40'
7490000
805750
-22°58'15"
7456500
7456750
-22°58'15"
7456750
7456500
-42°01'15"
805500
400
(metros)
WGS 84 / UTM zona 23S
Niterói
Rio
de
Janeiro
BAÍA DE SEPETIBA
-43°50'
620000
-43°45'
-43°40'
MAPA DE POSICIONAMENTO DAS
AMOSTRAS DE SEDIMENTO
-43°35'
640000
Porto de Sepetiba
SP 133
SP 142
SP 120
SP 125
SP 137
SP 134
SP 130
SP 116
SP 121
SP 126
SP 138
SP 131
SP 108
SP 112
SP 117
SP 122
SP 105
SP 109
SP 113
SP 103
SP 106
SP 102
SP 101
SP 127
SP 141
SP 135
SP 118
SP 110
SP 104
SP 107
SP 132
2500
Restinga da Marambaia
0
2500
5000
(meters)
-23°5'
-23°5'
Corrego Alegre / UTM zone 23S
ESCALA: 1:300000
-44°
-43°55'
620000
-43°50'
690000
-43°10'
-23°
SP 140
Oceano
640000
-43°45'
-43°40'
-43°35'
Atlântico
- Locação da Amostra
SP 101 - Identificação da Estação
680000
SP 111
SP 129
SP 139
-23°
-22°55'
SP 136
SP 115
7460000
7460000
I. de
SP 124
Itacuruçá
-23°
-22°55'
SP 119
-23°
LEGENDA:
SP 123
SP 128
7460000
-43°55'
7460000
-44°
5000
0
5000
metros
Corrego Alegre / UTM zone 23S
10000
7500
700000
-43°
710000
MAPAS BATIMÉTRICOS
MAPAS DE GRADIENTE
MAPAS DE TEXTURA SEDIMENTAR
-44°16'
574000
575000
-44°15'
576000
577000
ENSEADA DO BANANAL
Mapa de Textura Sedimentar
7445000
7445000
-23°06'
-23°06'
Legenda:
AREIA
AREIA E LAMA
AREIA COM LAMA
LAMA
-23°07'
-23°07'
7444000
7444000
LAMA COM AREIA
Escala 1:20000
250
574000
575000
-44°16'
576000
577000
-44°15'
0
250
(metros)
WGS 84 / UTM zona 23S
500
MAPAS DE PERCENTUAIS
MAPAS DE COMPOSIÇÃO SEDIMENTAR
-44°42'
530000
-44°40'
532500
535000
7440000
7440000
MAPA DE COMPOSIÇÃO SEDIMENTAR
-23°14'
-23°14'
Legenda:
7430000
7430000
- Localização da amostra
Carbonatos
0
500
1000
(metros)
1500
-23°14'
7426000
548000
-44°32'
Escala 1:40000
500
-23°14'
7426000
546000
7432500
-23°16'
7432500
7428000
7428000
544000
-44°34'
-23°12'
Siliciclásticos
Escala:
Siliciclásticos = 0,05 /seg
Mat. Org. = 0,05 /seg
Carbonatos = 0,05 /seg
7435000
Matéria
Orgânica
-23°16'
-23°10'
7437500
ENSEADA DO POUSO
-44°32'
548000
-23°12'
7435000
546000
-23°10'
7437500
-44°34'
544000
530000
Corrego Alegre / UTM zona 23S
532500
-44°42'
535000
-44°40'
BAÍA DE PARATI
MAPA DE COMPOSIÇÃO TEXTURAL DOS SEDIMENTOS
Escala:
Lama = 0,05 /seg
Areia = 0,05 /seg
Cascalho = 0,05 /seg
CASCALHO
Escala 1:60000
1000
AREIA
0
1000
(metros)
LAMA
Corrego Alegre / UTM zona 23S
MAPAS DE CONCENTRAÇÃO DE POLUENTES
-43°10'
690000
-43°
700000
710000
-22°40'
7490000
-22°40'
7490000
680000
SURUÍ
GUAPI
IGUAÇÚ
-44°
-4900000
BACIA DE SANTOS
-43°
-4800000
2
26
-25°
7480000
25
28
30
-25°
7480000
Ilha de
Paquetá
3
SJ MERITI
27
29
24
4
-2900000
6
5
7470000
7470000
23
21
3
19
5
9
7460000
7460000
1
16
4
-43°
710000
BAÍA DE GUANABARA
MAPA DE CONCENTRAÇÃO DE COMPOSTOS ORGÂNICOS
DE ESTANHO NO SEDIMENTO SUPERFICIAL (ng.g-1)
13
Chumbo (µg/g)
14
15
LEGENDA:
TBT
DBT
MBT
Sn IV
Sn IV = 2 µg.g-1 SED/mm
MBT =2 ng.g-1 SED/mm
DBT = 2 ng.g-1 SED/mm
TBT = 2 ng.g-1 SED/mm
12
10
-3000000
700000
-26°
metros
Corrego Alegre / UTM zone 23S
7
-3000000
-23°
2500 5000 7500
17
-26°
690000
-43°10'
Atlântico
0
-23°
Oceano
2500
26.0
23.0
20.0
17.0
14.0
11.0
8.0
5.0
18
11
8
ESCALA
22
6
2
Niterói
Rio
de
Janeiro
20
-2900000
-22°50'
-22°50'
Ilha do
Governador
680000
MAPA DE CONCENTRAÇÃO
DE CHUMBO (Pb)
CACERIBU
SARAPUÍ
- Posição da Estação de Coleta
1 - Identificação da Estação de Coleta
-4900000
-44°
-4800000
-43°
25000
0
25000
metros
WGS 84 / *equatorial mercator
50000
MAPAS DE CORRENTES MARINHAS
562000
7456000
7456000
7455000
7455000
7454000
-23°
-23°
7457000
7457000
PIRAQUARA DE FORA
7454000
557000
558000
559000
560000
-44°25'
561000
800.0
300.0
150.0
130.0
110.0
93.0
85.0
79.0
74.0
70.0
64.0
56.0
48.0
40.0
32.0
24.0
0.0
(mm/s)
Abril 2003
Maré Enchente
Profundidade: 3 metros
500
0
500
1000
metros
SAD69 / UTM zona 23S
562000
557000
558000
559000
-44°25'
560000
561000
562000
7457000
7457000
561000
PIRAQUARA DE FORA
-23°
-23°
-44°25'
560000
7456000
559000
7456000
7455000
558000
7455000
7454000
557000
7454000
557000
558000
559000
560000
-44°25'
561000
562000
800.0
300.0
150.0
130.0
110.0
93.0
85.0
79.0
74.0
70.0
64.0
56.0
48.0
40.0
32.0
24.0
0.0
(mm/s)
Abril 2003
Maré Vazante
Profundidade: 3 metros
500
0
500
metros
SAD69 / UTM zona 23S
1000
REPRESENTAÇÕES EM 3d
GRADIENTE
0.00016
Profundidade (m)
-23.5
-14.1
-11.0
-9.9 -9.1 -8.5 -8.1 -7.7 -7.4 -7.0 -6.7 -6.3 -6.0 -5.7 -5.4 -5.1 -4.8 -4.3 -3.8 -3.2 -2.6 -2.1 -1.5 -1.0 -0.7 -0.5 -0.3 -0.1
0.00044
0.00067
0.00087
0.00110
0.00133
0.00163
0.00200
0.00254
0.00327
0.00431
0.00673
0.01438
6 – NOVAS PERSPECTIVAS DE USO DA GEOTECNOLOGIA NOS ESTUDOS
OCEANOGRÁFICOS
O desenvolvimento tecnológico tem possibilitado o surgimento de novas
tecnologias, novas formas de processamento de dados, novas formas de representação.
Os sistemas de batimetria multifeixe (beam forming e multiphase) evoluem
rapidamente e o processamento de seus dados, em termos de retorno de sinal no fundo
marinho (snippets) e na coluna d’água (backscatter), têm muito a evoluir.
Os sonares de abertura sintética (SAS) estão apenas iniciando sua fase
comercial, mas a resolução de seus dados sonar e batimetrico impression, podendo ser
muito desenvolvido ainda.
Em termos de batimetria satélite, além da altimetria que é bem aplicada em
área mais profundas que 1500 metros, apresenta a possibilidade de desenvolvimneto,
hoje uma fronteira dessa pesquisa, na determinação da profundidade em áreas rasas a
partir de algoritmos de análise da coloração do mar.
7 – REFERÊNCIAS
AOCEANO. 2015 – Portal da Associação Brasileira de Oceanografia:
http://www.aoceano.org.br/site/index.php?option=com_content&view=article&id=2&I
temid=178 – Acesso 15/11/2015.
ASTUTE SURVEYING. 2015. Coffs Harbour Breakwater. In:
http://www.astutesurveying.com/gallery/multibeam-2/. Acesso 15/11/2015
CAMBRIDGE UNIVERSITY. 2015. Blackhost CAUV. In:
http://www.cambridgeauv.co.uk/blackghost. Acesso 15/11/2015.
CANTECH LETTER. 2015. Synthetic Aperture Sonar: Exhibit 5: SAS (left)
Comparison to SSS (right) – the image is a rope on the seabed. In:
http://www.cantechletter.com/2015/09/from-air-to-water-the-next-investment-frontierfor-drones/. Acesso 15/11/2015.
DEEPOCEAN. 2015. I1650 Remote Controled Boat. In:
http://www.deepocean.com/usvi-1650.php. Acesso 15/11/2015.
DEEPREEF EXPLORER. 2015. Lidar Mapping. In:
http://www.deepreef.org/technology/52-lidar.html. Acesso 15/11/2015.
EDGETECH. 2014. Sonar Image of Pipeline. In: http://www.edgetech.com/wpcontent/uploads/2014/04/Press-Release-image-EdgeTech-2205-sonar-image-of-Pipeline-540x340.jpg. Acesso 15/11/2015.
INCRA. 2013. MANUAL TÉCNICO DE POSICIONAMENTO: Georreferenciamento
de Imóveis Rurais. In: http://www.incra.gov.br/sites/default/files/uploads/estruturafundiaria/regularizacao-fundiaria/certificacao-de-imoveisrurais/manual_tecnico_de_posicionamento_1_edicao.pdf. 34 págs. Acesso 15/11/2015.
Lillesand, T.; Kiefer, R.W.; Chipman, J. 2015. Remote Sensing and Image
Interpretation, 7th Edition. Jhon Wiley & Sons Inc., 768págs.
MARINE GEOSOLUTIONS. 2015. Mgs data galery.
MEDEIROS, A. 2015. Geoprocessamento e suas tecnologias: Parte 1. In:
http://andersonmedeiros.com/geotecnologias-parte1/. Acesso 15/11/2015.
NASA. 2015. Poster das missões de altimetria satélite dos oceanos. In:
https://sealevel.jpl.nasa.gov/gallery/jason3/general/?ImageID=168. Acesso 15/11/2015.
National University of Singapore. 2015. RADARSAT. In:
http://www.crisp.nus.edu.sg/rsat/rsat.html. Acesso 15/11/2015.
Nooa. 2015. LIDAR. In: http://www.nauticalcharts.noaa.gov/hsd/lidar.html. Acesso
15/11/2015.
OCEAN ECOLOGY. 2015. Acoustic Doppler Current Meter. In:
http://www.oceanecology.ca/Current%20meter.htm. Acesso 15/11/2015.
OCEAN ENGENEERING CORP. 2013. Singel beam echosounding. In:
http://www.ocean-eng.com/english/bathymetricsurvey/. Acesso 15/11/2015.
Statscewich, H. & Winsor, P. 2012. University of Alaska Fairbanks Summer 2012
Roundup: “We threw everything at the ocean this year, including the kitchen sink!”.
In: http://www.codar.com/news_10_3_2012.shtml. Acesso 15/11/2015.
UNIVERSITY OF SOUTHAMPTON. 2013. 3D Chirp DECIMETRE-RESOLUTION
SUB-BOTTOM PROFILING. In:
http://www.soes.soton.ac.uk/research/groups/3dchirp/background.htm . Acesso
15/11/2015.
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