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0
UNIVERSIDADE DO CONTESTADO - UnC
CURSO DE ENGENHARIA FLORESTAL
EMERSON MIGUEL SCHOEFFEL
SISTEMA DE INFORMAÇÕES GEOGRÁFICAS PARA FINS DE
MONITORAMENTO DA QUALIDADE DA ÁGUA NO MUNICÍPIO DE RIO
NEGRINHO
CANOINHAS
2009
1
EMERSON MIGUEL SCHOEFFEL
SISTEMA DE INFORMAÇÕES GEOGRÁFICAS PARA FINS DE
MONITORAMENTO DA QUALIDADE DA ÁGUA NO MUNICÍPIO DE RIO
NEGRINHO
Projeto apresentado como exigência para a obtenção
de nota na disciplina de Estágio Supervisionado II, do
Curso de Engenharia Florestal, ministrado pela
Universidade do Contestado - UnC, Campus
Universitário de Canoinhas/Marcílio Dias, sob
orientação do professor Msc. Marcos Benedito
Schimalski.
CANOINHAS
2009
2
SISTEMA DE INFORMAÇÕES GEOGRÁFICAS PARA FINS DE
MONITORAMENTO DA QUALIDADE DA ÁGUA NO MUNICÍPIO DE RIO
NEGRINHO
EMERSON MIGUEL SCHOEFFEL
Este Trabalho de Conclusão de Curso foi submetido ao processo de avaliação pela
Banca Examinadora como requisito parcial para a obtenção do Título de:
ENGENHEIRO FLORESTAL
E aprovado na sua versão final em 01/12/2009, atendendo às normas da legislação
vigente da Universidade do Contestado – UnC e Coordenação do Curso de
Engenharia Florestal.
_____________________________________________
MARCOS DOS SANTOS WEISS
Coordenador do Curso de Engenharia Florestal
BANCA EXAMINADORA:
_________________________________
VILMAR MÜLLER JUNIOR (Ps)
_________________________________
MARCOS DOS SANTOS WEISS (Msc)
_________________________________
MARCOS BENEDITO SCHIMALSKI (Msc)
3
A você, Eloah, pela ajuda, compreensão, paciência,
carinho e incentivo nessa jornada.
A você, com todo amor³ do mundo.
4
AGRADECIMENTOS
A Deus por iluminar meu caminho e proteger a minha vida.
A memória de meus pais, sempre presentes em minha lembrança.
A Prefeitura Municipal de Rio Negrinho, pela oportunidade.
Aos meus amigos, Elaine, Jaque, Marcia, Katia, Kelly, Chaiane, Leoni,
Mônica, Patricia, Renilda, Cleide... e todos os colegas da
Secretaria de Planejamento e Meio Ambiente.
Ao Msc. Marcos Benedito Schimalski pela orientação.
Aos amigos da “portelinha” pelo companheirismo e aprendizado.
E a todos os meus familiares, que de uma forma ou de outra, contribuíram para
minha educação.
5
Se eu soubesse que o mundo terminaria amanhã, hoje ainda plantaria uma árvore.
(Martin Luther King)
6
RESUMO
A história da qualidade e quantidade de água no Planeta Terra está
diretamente relacionada ao crescimento da população, ao grau de urbanização e
aos seus usos múltiplos. A utilização dos recursos hídricos indiscriminadamente tem
acarretado grandes preocupações à população mundial, colocando a água,
considerada um bem finito, como uma das maiores preocupações e um grande
problema para a sociedade moderna. Neste contexto, no município de Rio Negrinho
são desenvolvidos atualmente dois programas para conservação, proteção e
monitoramento dos recursos hídricos, sendo o Programa Intermunicipal da Água
(PIA), em parceria com o Consórcio Ambiental Quiriri e o Programa Água Limpa,
coordenado pelo Ministério Público Estadual. Partindo desta problemática e visando
superá-la através da introdução de novas técnicas e métodos de análise físicoterritorial, inicia-se um processo de difusão da tecnologia dos Sistemas de
Informações Geográficas (GIS). Os GIS são ferramentas capazes de armazenar,
manipular e analisar conjuntamente um grande volume de dados espaciais e nãoespaciais e que, em função de suas facilidades, vêm destacando-se no processo de
planejamento e tornando-se um recurso indispensável. O presente trabalho baseiase na experiência da confecção de um sistema que reúna informações das análises
da qualidade da água, obtidas através do PIA em Rio Negrinho (SC). Partindo do
sistema elaborado, será possível buscar outras possibilidades do GIS além das já
citadas, explorando e enfatizando seus recursos de visualização, de representação e
direcionando-os para uma abordagem com potencial didático-pedagógico que visa
facilitar o entendimento e apreensão da paisagem.
Palavras-chave: Sistemas de Informações Geográficas, Recursos Hídricos,
Programa Intermunicipal da Água (PIA).
7
ABSTRACT
The history of quality and quantity of water on Earth is directly related to
population growth, the degree of urbanization and its multiple uses. The use of water
resources indiscriminately has caused great concerns to the world's population,
placing water, considered a element finite, as a major concern and a big problem for
modern society. In this context, in the city of Rio Negrinho are currently developed
two programs for conservation, protection and monitoring of water resources, are the
Intermunicipal Water Program (PIA), in partnership with the Consórcio Ambiental
Quiriri and the Clean Water Program, coordinated by the State Prosecutor Ministry.
Starting of this problematic and order to overcome through by introducing new
techniques and methods of physico-territorial, begins a process of diffusion of
technology the Geographic Information Systems (GIS). The GIS are tools able, to
store, manipulate and analyze together a large volume of space’s date and nonspaces and in function of their facilities, have been standing out in the planning
process and becoming an indispensable resource. This work is based on the
experience of making a system that gathers information from the analysis of water
quality, obtained by the PIA in Rio Negrinho (SC). From the elaborate system, are
possible check for others possibilities of GIS beyond those already mentioned,
exploring and emphasizing its visualization’s features, of representation and directing
them to an approach with didactic-pedagogic potential to aim facilitate to
understanding and apprehension of the landscape.
Keywords: Geographic Information Systems, Water Resources, Intermunicipal Water
Program (PIA).
8
LISTA DE FIGURAS
Figura 01 – Estudos de projeções cartográficas ....................................................... 17
Figura 02 – Modelo de mapa do Projeto SYMAP. ..................................................... 19
Figura 03 – Imagem obtida por Sensoriamento Remoto ........................................... 26
Figura 04 – Esquema de posicionamento por GPS. ................................................. 27
Figura 05 – Fotogrametria ......................................................................................... 27
Figura 06 – Fluxograma Banco de Dados ................................................................. 33
Figura 07 – Mapa de Localização do Município de Rio Negrinho e Área de Estudo . 37
Figura 08 – Exemplo de Ortofoto Escala 1/2.000 ...................................................... 39
Figura 09 – Exemplo de Ortofoto Escala 1/10.000 .................................................... 39
Figura 10 – Importação das camadas no aplicativo ArcCatalog 9.2.......................... 40
Figura 11 – Obtenção das coordenadas do ponto 16. .............................................. 40
Figura 12 – Exemplo de resultado das análises como eram armazenadas .............. 41
Figura 13 – Tabela de Dados do PIA em ordem cronológica em único arquivo ........ 42
Figura 14 – Mapa da Área de Estudo........................................................................ 43
Figura 15 – Integração Banco de Dados do PIA com a base cartográfica ................ 44
Figura 16 – Seleção de dados por atributos .............................................................. 44
Figura 17 – MDT da área de estudo.......................................................................... 45
Figura 18 – Seleção de ponto de coleta. ................................................................... 46
9
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
CAD – COMPUTER AIDED DESIGN
CAQ – CONSÓRCIO AMBIENTAL QUIRIRI
DBMS – SISTEMAS DE GERENCIAMENTO DE BANCO DE DADOS
GIS – SISTEMA DE INFORMAÇÕES GEOGRÁFICAS
GPS – SISTEMA DE POSICIONAMENTO GLOBAL
MDT – MODELO DIGITAL DO TERRENO
PAL – PROGRAMA ÁGUA LIMPA
PIA – PROGRAMA INTERMUNICIPAL DA ÁGUA
PNUMA – PROGRAMA DAS NAÇÕES UNIDAS PARA O MEIO AMBIENTE
USDA – UNITED STATE DEPARTAMENT OF AGRICULTURE
WWW – WORLD WIDE WEB
10
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO ....................................................................................................... 11
1.1 APRESENTAÇÃO DO TEMA ............................................................................. 11
1.2 PROBLEMA ........................................................................................................ 12
1.3 HIPÓTESES ........................................................................................................ 13
1.4 JUSTIFICATIVA .................................................................................................. 13
1.5 OBJETIVOS ........................................................................................................ 15
1.5.1 Objetivo Geral .................................................................................................. 15
1.5.2 Objetivos Específicos ....................................................................................... 15
2 DESENVOLVIMENTO ........................................................................................... 16
2.1 REFERENCIAL TEÓRICO .................................................................................. 16
2.1.1 Cartografia........................................................................................................ 16
2.1.2 Sistemas de Informações Geográficas (GIS) ................................................... 19
2.1.2.1 Evolução histórica ......................................................................................... 22
2.1.2.2 GIS na atualidade .......................................................................................... 22
2.1.2.3 Disciplinas envolvidas ................................................................................... 26
2.1.2.4 Áreas de aplicação ........................................................................................ 28
2.1.2.5 Processos de um GIS.................................................................................... 29
2.1.3 Banco de Dados ............................................................................................... 31
2.1.4 Programa Intermunicipal da Água .................................................................... 33
2.1.5 O Programa Água Limpa .................................................................................. 35
2.2 MATERIAL E MÉTODOS .................................................................................... 37
2.2.1 Localização da Área de Estudo ........................................................................ 37
2.2.2 Metodologia ...................................................................................................... 38
2.2.2.1 Composição da base cartográfica ................................................................. 38
2.3 RESULTADO E DISCUSSÃO ............................................................................. 46
2.3.1 Simulação de Visualização de um Ponto de Coleta ......................................... 46
3 CONCLUSÃO ........................................................................................................ 47
REFERÊNCIAS ......................................................................................................... 48
11
1 INTRODUÇÃO
1.1 APRESENTAÇÃO DO TEMA
Para avaliar as condições dos mananciais de água, assim como, propiciar
informações para a tomada de decisões referentes aos recursos hídricos, vem
sendo desenvolvido no Município de Rio Negrinho, uma agenda de ações locais e
regionais, através de dois Programas: o Programa Intermunicipal da Água (PIA) e o
Programa Água Limpa (PAL).
Busca-se a conjugação de esforços para desencadear as ações previstas no
Programa Água Limpa com os objetivos do Programa Intermunicipal da Água, podese, num primeiro momento, afirmar que um subsidia a tomada de decisões do outro,
como por exemplo, na identificação de valores críticos para algum parâmetro de
qualidade de água utilizado no monitoramento.
O conceito de monitoramento é bastante diverso entre os autores. De um
modo genérico, SOARES (2001), traz uma análise conceitual citando VALLE (1995)
que define Monitoramento Ambiental como sendo um sistema contínuo de
observações, medições e avaliações com objetivos de: documentar os impactos
resultantes de uma ação proposta; alertar para impactos adversos não previstos, ou
mudanças nas tendências previamente observadas; oferecer informações imediatas,
quando um indicador de impacto se aproximar de valores críticos; oferecer
informações que permitam avaliar medidas corretivas para modificar ou ajustar as
técnicas utilizadas.
Citando Ward (1999) para o qual um sistema de monitoramento, ou um
sistema de informações de qualidade da água consiste de amostragem (localização
dos pontos de coleta, escolha das variáveis, determinação da freqüência e tipo de
amostragem estatística), análise laboratorial, manuseio de dados, análise de dados,
preparação de relatórios e utilização dos dados obtidos para efeito de tomada de
decisão.
USDA (1996) classifica como: análise de tendências, determinação do
transporte e destino de poluentes, definição de áreas críticas, fiscalização e
avaliação do cumprimento aos padrões estabelecidos pela legislação ambiental,
12
avaliação da eficácia de práticas conservacionistas em áreas isoladas ou bacias
hidrográficas, fazer alocação de cargas de efluentes, municipais ou industriais,
avaliação e calibração de modelos de qualidade da água, pesquisa e definição de
problemas relacionados à qualidade da água.
Para Soares (2001) um projeto de monitoramento pode ter dois tipos de
objetivos: objetivos de gerenciamento (relacionados com o funcionamento do
sistema ambiental que está sendo avaliado, pois a rede deve subsidiar as decisões
que serão tomadas com relação à gestão dos recursos hídricos da bacia
considerada) e objetivos de monitoramento (se referem mais diretamente ao
conhecimento do sistema. É o esforço em obter informações quantitativas das
características físicas, químicas e biológicas da água através de amostragem
estatística).
O tipo de informação depende dos objetivos da rede de monitoramento e
esses objetivos variam desde a detecção de violações dos padrões de qualidade do
corpo d'água até a determinação das tendências temporais da qualidade da água.
Já a rede de monitoramento é definida como a localização espacial
(freqüência espacial) dos pontos de amostragem e, portanto o projeto da rede
significa a definição dos pontos de amostragem, da freqüência temporal e duração
da amostragem e da seleção das variáveis a serem medidas.
Não será objeto deste estudo a avaliação crítica dos Programas de
monitoramento implantados e operados na região de Rio Negrinho; porém, a
caracterização de uma rede de monitoramento, bem como, a avaliação e proposta
da integração de informações, hoje dispersas, em programas distintos, sobre a
mesma temática.
Caracterizada e espacializada, uma rede de informações integradas
subsidiará de forma mais eficaz, rápida e segura, a tomada de decisões acerca dos
recursos hídricos locais e regionais.
1.2 PROBLEMA
A ausência de um sistema de informações geográficas (GIS) que possibilite a
análise das informações produzidas acerca da qualidade de água do Município de
13
Rio Negrinho através do Programa Intermunicipal da Água (PIA) e do Programa
Água Limpa (PAL),
1.3 HIPÓTESES
Existem áreas prioritárias no que diz respeito ao controle da poluição dos
recursos hídricos na região hidrográfica de Rio Negrinho;
É possível a tomada de ações preventivas e de controle baseadas na análise
espacial periódica e sistemática dos dados gerados pelos Programas Municipais;
É viável a implementação de um GIS para o monitoramento da qualidade da
água?
1.4 JUSTIFICATIVA
A história da qualidade e quantidade de água no Planeta Terra está
diretamente relacionada ao crescimento da população, ao grau de urbanização e
aos seus usos múltiplos.
Os usos múltiplos da água incluem, além da irrigação e da utilização
doméstica, a recreação e o turismo. As duas últimas atividades são
extremamente importantes em regiões do interior dos continentes, em que o
acesso à recreação em água doce é mais fácil e barato, conseqüentemente,
com pressão considerável sobre os rios, lagos e represas.
Outro intensivo da água é na mineração, principalmente na lavagem e
purificação de minérios, além da diversificada e múltipla séries de processos
na indústria, com resfriamentos e plantas de lavagem, limpeza e descarga
de materiais.
Outro importante uso intensivo de água é na produção de hidroeletricidade
[...] (TUNDISI, 2005, p.29)
A utilização dos recursos hídricos indiscriminadamente tem acarretado
grandes preocupações à população mundial, colocando a água, considerada um
14
bem finito, como uma das maiores preocupações e um grande problema para a
sociedade moderna.
Além da problemática da escassez e poluição das águas a água pode se
tornar um agente veiculador de doenças ao homem, através da grande variedade de
patógenos decorrentes de descargas poluentes direcionadas aos cursos d’água.
TUNDISI (2005) cita os problemas mundiais de água e a degradação dos
recursos hídricos do Planeta:
• A última avaliação do Programa das Nações Unidas para o Meio
Ambiente (PNUMA) identifica 80 países com sérias dificuldades para
manter a disponibilidade de água. Esses 80 países representam 40% da
população mundial.
• Cerca de 1/3 da população mundial vive em países onde a falta de água
vai de moderada a altamente impactante e o consumo representa mais de
10% dos recursos renováveis de água.
• Falta de acesso à água de boa qualidade e ao saneamento resulta em
centenas de milhões de casos de doenças de veiculação hídrica e mais de
5 milhões de mortes a cada ano. Estima-se que entre 10.000 e 20.000
crianças morrem todo dia vítima de doenças de veiculação hídrica.
• Em algumas regiões da China e Índia, o lençol freático afunda de 2 a 3
metros anualmente e 80% dos rios são muito tóxicos para suportar peixes.
• Mais de 20% de todas as espécies de água doce estão ameaçadas ou
em perigo em razão da construção de barragens, diminuição do volume de
água e danos causados por poluição e contaminação.
• Cerca de 37% da população mundial vive próximo à costa, onde o esgoto
doméstico é a maior fonte de contaminação.
• Eutrofização marinha e costeira causada pelo impacto de nitrogênio é
uma das principais fontes de poluição, contaminação e degradação dos
recursos costeiros e marinhos.
• Há preocupação adicional com as conseqüências das mudanças globais
no ciclo da água no planeta e conservação dos recifes de coral nas regiões
tropicais.
• 30 a 60 milhões de pessoas foram deslocadas diretamente pela
construção de represas em todo o planeta.
• 120 mil km³ de água estão contaminados e para 2050 espera-se uma
contaminação de 180 mil km³ caso persista a poluição.
A necessidade de recuperação dos mananciais está se tornando cada vez
mais emergencial.
No município de Rio Negrinho são desenvolvidos atualmente dois programas
para conservação, proteção e monitoramento dos recursos hídricos, sendo o
Programa Intermunicipal da Água (PIA), em parceria com o Consórcio Ambiental
Quiriri e o Programa Água Limpa, coordenado pelo Ministério Público Estadual.
15
1.5 OBJETIVOS
1.5.1 Objetivo Geral
IMPLANTAR um GIS visando o monitoramento da qualidade da água no
município de Rio Negrinho.
1.5.2 Objetivos Específicos
-
MAPEAR/IDENTIFICAR a localização espacial dos 18 pontos de coleta do
Programa Intermunicipal da Água;
-
PROPOR uma forma de armazenamento das informações em um banco
de dados relacional e organizá-las em um GIS;
-
CRIAR mapas temáticos relativos à proposição deste trabalho;
16
2 DESENVOLVIMENTO
2.1 REFERENCIAL TEÓRICO
2.1.1 Cartografia
A arte da Cartografia é conhecida desde os primórdios da história da
humanidade. A história da Cartografia praticamente acompanhou o desenvolver da
humanidade. Os principais eventos que colaboraram com o progresso das ciências
cartográficas estão representados pelo famoso ensaio geográfico de Claudius
Ptolomeu, escrito no século II A. C., descrevendo a forma esférica da Terra e como
esta poderia ser representada por mapas planos (Figura 01). “Os estudos de
projeções cartográficas elaboradas por Gerhardus Mercator em meados do século
XVI e posteriormente, o desenvolvimento das técnicas de offset, litografia e
fotografia obtidos no final do século XIX” (MONMONIER apud SOARES, 2000, p. 2).
Não se deve desconsiderar que sem o melhoramento das técnicas de levantamento,
tais como a Fotogrametria, o Sensoriamento Remoto e a Geodésia, não existiriam
mapas tão precisos e que representassem grandes extensões da Terra.
17
Figura 01 – Estudos de projeções cartográficas
Fonte: http://imasters.uol.com.br.
Portanto, a coleta de dados sobre a distribuição espacial de propriedades da
superfície e subsuperficie terrestres sempre foi uma preocupação de sociedades
organizadas. Esses dados de natureza espacial ou geográfica são coletados para
diferentes fins e a sua representação é realizada por meio de documentos
cartográficos. Originalmente, os mapas foram usados para descrever lugares
remotos e para o auxílio à navegação e práticas militares. Com o avanço dos
18
estudos científicos sobre a Terra, cada vez mais novas áreas de conhecimento
utilizaram-se de técnicas cartográficas. Hoje, estudos ambientais, tais como
Geologia, Ecologia, Geomorfologia, Geografia, Agronomia e Climatologia, fornecem
uma incrível diversidade de temas a serem cartografados, como no exemplo de rios,
habitats naturais, rede de infraestrutura, formações geológicas, jazidas minerais,
solos, vegetações, populações e unidades de relevo.
Dentro de uma visão histórica da Cartografia, podem-se vislumbrar várias
fases. “Os primeiros levantamentos cartográficos consistiram basicamente na
observação, classificação e mapeamento temático qualitativo” (BURROUGH apud
SOARES, 2000, p. 2). Descrições quantitativas foram restritas devido à falta desse
tipo de observação, ausência de ferramentas matemáticas que tratassem
espacialmente os dados, e decorrente da falta de um recurso apropriado que
permitisse a representação de grandes volumes de dados quantitativos. Dados
geoquantitativos são usualmente representados por mapas de isovalores obtidos
pelo traçado de isolinhas ou linhas de contorno, por conseguinte, para cada tipo de
dado é necessária a confecção de uma folha cartográfica, o que leva, em muitos
casos, a geração de uma grande coleção de cartas, dificultando desse modo uma
visão integrada das diferentes variáveis explicativas do modelo de ocorrência de um
fenômeno ou ente espacial. Ainda, outra restrição imposta por este tipo de
representação referia-se à dificuldade de atualização de dados de natureza
dinâmica, como no exemplo de cartas climáticas, que necessitam ser alteradas
diariamente, o que se torna impraticável de se fazer manualmente.
Durante as décadas de 60 e 70, novas tendências surgiram na maneira de se
lidar com os dados cartográficos. Projetos de inventários ambientais e de
levantamentos de recursos naturais, que começavam a ser realizados em todo o
Globo, tinham como objetivo entender a interação dos diversos aspectos da Terra.
Este fato resultou em abordagens integradas e multidisciplinares, posto que esses
estudos levam em conta que os diversos fenômenos na Terra não funcionam
independentemente, devendo ser por conseguinte analisados de um modo
integrado. Esses estudos sinergísticos resultaram em gigantescas massas de dados
coletadas
pelas
diversas
técnicas
disponíveis,
como
nos
exemplos
de
levantamentos de campo, métodos geofísicos e imagens multiespectrais produzidas
pelo Sensoriamento Remoto Orbital.
19
2.1.2 Sistemas de Informações Geográficas (GIS)
O GIS foi desenvolvido nos anos 60 como meio de sobrepor e combinar
diversos tipos de dados em um mesmo mapa. Na década de 70, durante estudos do
Laboratório Gráfico Computacional da Escola de planejamento Urbano da
Universidade de Harvard, surge o projeto pioneiro de GIS – denominado SYMAP –
produzia mapas de declividades com o auxílio de uma impressora matricial (Figura
02), que imprimia áreas mais ou menos escuras, de acordo com o número de vezes
que preenchia cada região. O primeiro programa possui funcionalidades de GIS,
chama-se Odissey, desenvolvido pelo mesmo laboratório no início dos anos 70.
Figura 02 – Modelo de mapa do Projeto SYMAP.
Fonte: http://www.geog.ucsb.edu.
20
O uso de GIS evoluiu significativamente nos anos de 1980 e hoje estão sendo
difundidas em órgãos estatais, prefeituras, universidades e, especialmente, nas
concessionárias de serviços públicos.
O Geoprocessamento, tecnologia aplicada no GIS, pode ser definido como o
conjunto de técnicas e metodologias que implicam na aquisição, arquivamento,
processamento
e
representação
de
dados
georreferenciados.
Um
dado
georreferenciado é aquele que possui coordenadas geográficas (latitude e
longitude).
O armazenamento, análise e apresentação de um grande volume de dados
sobre o determinado espaço geográfico, propiciaram o desenvolvimento de
ambientes informatizados que aliassem mapas digitais as informações sobre os
elementos do mapa. Esta operação envolve tecnologia de informática, banco de
dados e Cartografia Digital, no entanto transcende a ambas. As aplicações e usos
do GIS dependem da existência de um sistema eficiente e lógico que possa
transformar e associar elementos cartográficos a banco de dados (MARBLE &
PEUQUET apud ANTUNES, 2004, p. 1).
BURROUGH (1998) define Geographical Information Systems como um
conjunto de ferramentas para coleta, armazenamento, recuperação, transformação e
exibição de dados espaciais do mundo real para um conjunto particular de
propósitos. Da mesma forma MARBLE (1984) complementa o conceito anterior
definindo o GIS como sistema voltado à aquisição, análise, armazenamento,
manipulação e apresentação de informações referenciadas espacialmente.
As principais características dos GIS são:
“Integrar, numa única base de dados, informações espaciais provenientes
de dados cartográficos, dados de censo e de cadastro urbano e rural,
imagens de satélite, redes, dados e modelos numéricos de terrenos;
combinar as várias informações, através de algoritmos de manipulação,
para gerar mapeamentos derivados; consultar, recuperar, visualizar e plotar
o conteúdo da base de dados geocodificados” (CÂMARA apud ANTUNES,
2004, p. 2).
Ainda no que se refere a conceituação o GIS: “é a disciplina do conhecimento
que utiliza técnicas matemáticas e computacionais para o tratamento da informação
geográfica”(CAMARA apud ANTUNES, 2004, p 2). A informação geográfica é tudo
aquilo que se refere a um determinado objeto que pode ser vinculado a superfície
física da Terra ou ao seu modelo simplificado: o mapa (ANTUNES, 1993).
21
Esta evolução foi certamente favorecida pela evolução paralela de tecnologias
de coleta da informação espacial ou as denominadas Geotecnologias, tais como:
-
Sensoriamento Remoto, com as imagens de alta resolução e a
confecção de ortoimagens;
-
GPS – Sistemas Global de Posicionamento (Global Positioning
Systems – GPS) que permitem determinar o correto posicionamento de
objetos da superfície terrestre;
-
Aerofotogrametria que permite a transformação de fotografias aéreas
verticais em mapas digitais.
Isto conduz à visão de que GIS tem cinco componentes básicos:
-
Hardware - o computador no qual o GIS é processado e seus periféricos. O
desenvolvimento rápido do hardware de computador levou GIS do domínio do
perito em computadores que usava um mainframe, para os desktops, onde o
usuário final pode sozinho utilizar a tecnologia;
-
Software - em contraste com o de hardware, o desenvolvimento de software
tem sido lento e caro. Interfaces de usuário ainda são relativamente
primitivas, há dificuldades de conexão com outros tipos de software, etc.
-
Dados - a representação computadorizada do mundo real. Os dados, em
especial sua coleta, são o fator mais caro e que mais tempo consome para a
implementação de um GIS. Normalmente estão disponíveis em áreas
governamentais, não havendo políticas consistentes de disponibilização dos
mesmos.
-
Método - que é a forma, o conjunto de práticas, pela qual uma determinada
organização opera seu GIS; evidentemente, o mesmo deve estar conectado
aos demais processos da organização para utilização plena de seus recursos.
Pode-se dizer que cada uma tem um método prático e único.
-
Pessoal - um software GIS é basicamente um jogo de ferramentas, apenas a
qualificação das pessoas que usam o sistema realmente pode fazer com que
ele trabalhe adequadamente para uma organização. É difícil obter, treinar e
manter pessoal qualificado, o que faz com que muitos considerem esse o
ponto mais delicado para a implantação de um GIS com sucesso.
22
2.1.2.1 Evolução histórica
O conceito de retratar camadas diferentes de dados em uma série de mapas
e depois tentar relacioná-los por sobreposição é muito mais antigo que os
computadores (BRETERNITZ, 2007). Mapas da batalha de Yorktown, da Revolução
Americana,
desenhados
pelo
cartógrafo
francês
Louis-Alexandre
Berthier,
mostravam movimentos de tropas através desse recurso. Em meados do século XIX,
o "Atlas to Accompany the Second Report of the Irish Railway Commissioners"
mostrava dados acerca de população, fluxo de tráfico, geologia e topografia
sobrepostos no mesmo mapa básico, era já uma utilização empresarial e não militar
do instrumento.
O Dr. John Snow usou um mapa que mostrava as localizações dos casos de
morte por cólera no centro de Londres em setembro de 1854, conseguindo localizar
um poço contaminado que iniciou um surto da doença; este foi um dos primeiros
casos de utilização de análise geográfica.
2.1.2.2 GIS na atualidade
A cronologia do desenvolvimento dos atuais GIS é balizada por vários fatores
que geraram uma mudança na forma de pensar e atuar dos geógrafos
(BRETERNITZ, 2007). Dentre esses fatores, podemos destacar:
-
avanços na tecnologia de computador;
-
aumento da consciência social, com a sociedade exigindo seus direitos de
maneira mais incisiva;
-
exigências de integração das informações sobre transportes, rotas, destinos,
origens, tempos;
-
ativação dos estudos integrados na Universidade de Washington acerca de
métodos estatísticos avançados, programação de computadores e cartografia
por computador (1958-61).
23
Estudos de alguns pesquisadores também foram importantes, principalmente
por terem desenvolvido ferramentas de base para criação de GIS; dentre esses
podemos destacar:
-
Nystuen: conceitos fundamentais de espaço - distância, orientação,
conectividade;
-
Tobler: algoritmos para projeções de mapas e Cartografia por Computador;
-
Bunge: geografia teórica, bases geométricas para Geografia - pontos, linhas e
áreas.
Nesse período, apesar da precariedade dos recursos disponíveis, começaram
a ser desenvolvidas algumas aplicações reais, essas teriam sido os primeiros GIS
efetivamente postos em operação, talvez antes mesmo que o termo fosse cunhado.
Dentre essas podemos destacar:
-
Planos integrados de transportes desenvolvidos nos anos 50 e 60 em Detroit
e Chicago;
-
O Sistema de Informações Geográficas do Canadá, iniciado em 1962, que
processou os dados coletados pelo Canada Land Inventory, cruzando mapas
com diferentes "temas" - o grupo que desenvolveu esse projeto disputa com
outro, que desenvolveu estudos na Northwestern University, a criação do
termo "GIS";
-
O projeto STORET (1964), do Serviço de Saúde Pública dos Estados Unidos,
que voltado ao suprimento de água potável e controle de poluição, unificou os
dados coletados por diferentes organizações, relativos à qualidade de água,
processos de tratamento etc.;
-
O projeto MIDAS (1964), do Serviço Florestal americano, que é considerado
como o primeiro GIS completo para administração de recursos naturais;
-
O DIME, do U.S. Bureau of the Census, também dos anos 60, desenvolvido
para construir representações digitais de ruas e zonas censitárias;
Do ponto de vista mais acadêmico, talvez a maior contribuição para os atuais
GIS tenha sido a dada por Harvard, onde Howard Fischer iniciou estudos para
desenvolvimento de um software de mapeamento para uso geral. Criou-se o
"Harvard Laboratory for Computer Graphics and Spatial Analysis" que influenciou
fortemente o desenvolvimento dos GIS até o início dos anos 80. Nesse período,
software ali produzido foi amplamente utilizado para desenvolvimento dos GIS
24
pioneiros, sua importância ainda persiste, ainda que em menor escala, e muitos dos
atuais especialistas na área vieram desse ambiente.
Pode-se dizer que há duas grandes famílias de sistemas GIS: "vetor" e
"raster". Além dos dispositivos compugráficos de entrada e saída utilizados nos GIS
serem classificados dessa forma (raster são aqueles em que as imagens são
digitalizadas ou exibidas como uma matriz de pixel e vetor aqueles em que as
imagens são descritas através de elementos geométricos posicionados em um
sistema de coordenadas cartesianas (TORI apud BRETERNITZ, 2007)). Assim, nos
GIS vetor as informações acerca de pontos, linhas e polígonos, são codificadas e
armazenadas como uma série de coordenadas x e y. A localização de um ponto,
pode ser dada como uma coordenada x,y; objetos com características lineares (para
fins de GIS), tais como estradas e rios, podem ser armazenadas como uma
seqüência de coordenadas x,y. Polígonos, como territórios, áreas plantadas, etc.,
podem ser armazenados como um loop de coordenadas. Armazenagem sob a forma
de vetores, pode ser muito útil para descrever modelos de características discretas,
mas são menos indicados quando se trata de modelos com características
relativamente estáveis, como por exemplo os tipos de solo numa dada área.
Já os modelos com características que mudam continuamente, são mais
adequadamente tratados via raster, que como se disse é um conjunto, uma grade de
células, análogo a um mapa ou foto digitalizada.
Foi nos anos sessenta que os atuais GIS começaram a se assemelhar ao que
temos
hoje.
Os
da
família
raster
se
desenvolveram
mais
rapidamente,
principalmente por terem suas estruturas de dados semelhantes às usadas para
Sensoriamento Remoto, que àquela época já estava razoavelmente desenvolvido.
Adicionalmente, os algoritmos que deveriam processar os vetores estavam apenas
tendo seu desenvolvimento iniciado, além de serem muito "pesados" para
processamento pelos processadores computacionais então disponíveis.
O mais conhecido GIS raster surgido desses trabalhos iniciais, foi o MAP Map Analysis Package, desenvolvido por Dana Tomlin; nessa mesma época, Jack
Dangermond, que trabalhou no laboratório de Harvard, iniciou o desenvolvimento de
um GIS vetor, que se tornou o ArcInfo, talvez o GIS mais utilizado em todo mundo.
No entanto, os GIS raster eram muito populares até meados dos anos 80, quando
foram lançados o ArcInfo e vários outros sistemas.
25
A década seguinte viu o desenvolvimento rápido de GIS vetor, em função do
rápido desenvolvimento dos computadores. O crescimento desses sistemas gerou
um declínio no desenvolvimento e uso dos GIS raster, que passaram a ser vistos
como soluções de segunda classe, principalmente por causa de sua pobre resolução
espacial e necessidade de grandes áreas para armazenamento de dados. Nos anos
90, passou a se observar o renascimento dos GIS raster, por terem, os usuários
percebido que cada família de GIS pode ser mais adequada numa dada situação,
podendo até serem complementares, o que está levando ao desenvolvimento de
sistemas integrados ou mistos.
Do ponto de vista tecnológico, pode-se classificar os modernos GIS em três
grandes grupos, a saber:
-
Os CAD/cartográficos, sistemas herdeiros da tradição de Cartografia, com
limitado suporte de bancos de dados e com o paradigma típico de trabalho
sendo o mapa (chamado de "cobertura" ou de "plano de informação"). Foram
desenvolvidos a partir do início da década de 80 para ambientes da família
VAX e, a partir de 1985, para sistemas PC/DOS, e utilizados principalmente
em projetos isolados, sem a preocupação de gerar arquivos digitais de dados.
Esses GIS podem ser caracterizados como sistemas orientados a projeto
(project-oriented GIS).
-
Os dos bancos de dados geográficos. Concebidos para uso em ambiente
cliente-servidor, acoplados à gerenciadores de bancos de dados relacionais e
com pacotes adicionais para processamento de imagens, chegaram ao
mercado no início da década de 90. Com interfaces baseadas em janelas,
este grupo também pode ser visto como voltado ao suporte às organizações
(enterprise-oriented GIS).
-
Bibliotecas geográficas digitais ou centros de dados geográficos, produto da
evolução do segundo grupo. Estão começando a chegar ao mercado e
caracterizam-se pelo gerenciamento de grandes bases de dados geográficos,
com acesso através de redes locais e remotas, com interface via WWW
(World Wide Web). Requerem tecnologias como bancos de dados distribuídos
e federativos permitindo interoperabilidade, ou seja, o acesso às informações
por diferentes GIS. São sistemas orientados para troca de informações entre
organizações e cidadãos, acessando bases de dados públicas (societyoriented GIS).
26
2.1.2.3 Disciplinas envolvidas
GIS
são
verdadeiramente
uma
aventura
multidisciplinar,
recebendo
contribuições de inúmeras áreas para fixação de seus conceitos, e para o projeto,
desenvolvimento, implementação e uso de seus produtos. GIS representa uma
convergência de campos tecnológicos e disciplinas tradicionais. Dentre estas, as
principais são:
-
Sensoriamento Remoto e GPS: sensoriamento remoto é a tecnologia que
permite medir porções de terra utilizando sensores e câmeras transportados
por aviões e satélites (Figura 03); GPS (Global Positioning System) são
sistemas que dão, por triangulação com satélites, as exatas coordenadas de
um ponto (Figura 04). As imagens aéreas e do espaço são uma das fontes
principais dos dados geográficos; dados capturados e tratados por esses
sistemas podem ser fundidos com outras camadas de dados em um GIS
(doravante a expressão "camada" será utilizada no sentido de sobreposição
de informações provenientes de diversos "mapas" eletrônicos), na literatura,
essa fusão de camadas é chamada usualmente overlay.
Figura 03 – Imagem obtida por Sensoriamento Remoto
Fonte: http://images.google.com.br.
27
Figura 04 – Esquema de posicionamento por GPS.
Fonte: http://images.google.com.br.
-
Fotogrametria: técnica bastante antiga (basicamente fotografias aéreas), e
que tende a ser substituída pelo sensoriamento remoto, mas que ainda é a
fonte de um grande volume de dados sobre o terreno e uma das principais
entradas num GIS (Figura 05);
Figura 05 – Fotogrametria
Fonte: http://www.geometral.pt.
28
-
Cartografia convencional, outra grande, talvez a principal, fonte de dados de
entrada num GIS, esses dados obviamente são mostrados em mapas, o
principal campo de estudo dessa disciplina;
-
Estatística: muitos modelos construídos usando GIS são de natureza
estatística, o que implica no uso de técnicas estatísticas para sua análise;
-
Pesquisa operacional: muitas aplicações de GIS requerem o uso de técnicas
de otimização para tomada de decisões;
-
e finalmente, a Ciência da Computação, que através de muitas de suas áreas
deu contribuição vital aos GIS, principalmente no que se refere a:
-
CAD, que provê recursos para entrada de dados e sua posterior visualização,
especialmente em 3D; os CAD, (Computer Aided Design), são sistemas
bastante utilizados para gerar saídas em forma de mapas ou plantas, embora
de limitada utilidade para trabalhos mais sofisticados na área dos GIS;
-
Computação gráfica avançada, que fornece recursos de hardware e software
para manejo e apresentação gráficos;
-
Sistemas de gerenciamento de banco de dados (DBMS), que contribuem para
a representação de dados em forma digital, procedimentos para projeto de
sistemas e manejo de grandes volumes de dados, particularmente para
recuperação e atualização dos mesmos;
-
Inteligência artificial, que permite utilizar o computador como um especialista
para tomada de decisões, fazendo escolhas baseado nos dados disponíveis.
2.1.2.4 Áreas de aplicação
Os GIS têm aplicações numa enorme variedade de campos: Logística,
Geologia, Agricultura, Planejamento, Segurança Pública, Preservação de Recursos
Naturais e muitos outros. Em quase todos esses campos, há necessidade de ênfase
na coleta, integração e análise de dados espaciais, que naturalmente podem ser
tratados por um GIS, razão pela qual a tecnologia dos GIS pode ser considerada
uma enabling technology, no sentido que tem potencial de atender às necessidades
supramencionadas.
29
2.1.2.5 Processos de um GIS
Operando em qualquer uma dessas áreas, pode-se dizer que um GIS de uso
geral executa cinco processos básicos, conforme se segue:
-
Entrada de dados: antes que os dados possam ser utilizados por um GIS, os
mesmos devem ser convertidos para um formato digital adequado, esse é o
trabalho que usualmente consome mais tempo dentre os que se está
analisando.
Em
computação
gráfica,
esse
processo
é
chamado
genericamente de digitalização. Atualmente, esse processo pode ser feito
através de escaneamento, de forma bastante automática, se bem que o uso
de mesas digitalizadoras manuais ainda possa ser interessante em
determinadas situações. Durante o processo de entrada de dados, estes
precisam ter suas características identificadas (por exemplo, num mapa de
rede elétrica, tem-se que dizer ao sistema quais os postes, as torres, os
transformadores, etc.), além disso, por mais desenvolvidos que sejam os
scanners, às vezes problemas prosaicos, como sujeira num mapa por
exemplo, podem gerar conexões entre duas linhas que em realidade não
deveriam estar conectadas. Essas informações precisam ser editadas ou
removidas dos arquivos digitais que estão sendo criados, conforme se pode
ver no item abaixo. Atualmente, muitos bancos de dados geográficos já estão
organizados de forma compatível com os GIS, podendo ser obtidos junto a
vendedores e carregados diretamente num GIS.
-
Manipulação: muitas vezes, os dados exigidos por um determinado GIS
necessitam ser manipulados de alguma forma para que se tornem
compatíveis com o sistema em uso ou aplicação em desenvolvimento. O
exemplo mais típico dessa situação é o de informações disponíveis em
diferentes escalas, que precisam ser trazidas para uma base única. Outro
exemplo poderia ser tornar compatíveis entre si informações obtidas através
de fotos de satélite com outras provenientes de mapas. No caso das fotos de
satélite, elas devem ser processadas e interpretadas por computador, que
normalmente as transformará num "mapa", que será transferido para um GIS.
A tecnologia disponível oferece várias ferramentas para esse trabalho, bem
como para "corte" de informações desnecessárias, geralmente obtidas a partir
30
de mapas e cuja manutenção e processamento apenas encareceria o
processo.
-
Gerenciamento de dados: no caso de pequenos projetos, pode ser suficiente
o armazenamento de dados simplesmente como um conjunto de arquivos. No
entanto, quando o volume de dados, o número de usuários e a complexidade
da aplicação aumentam, torna-se indispensável o uso de um Sistema
Gerenciador de Bancos de Dados (DBMS). Até o momento, os DBMS
relacionais tem sido os mais utilizados para essa finalidade, principalmente
por sua flexibilidade - e por que não dizer, por serem atualmente os mais
utilizados em quase todas as áreas.
-
Query e análise: tão logo tenha-se um GIS funcionando, pode-se obter do
mesmo respostas a questões simples, como: quem é o dono de determinado
terreno? Qual a distância entre dois dados pontos? Onde se localiza o Distrito
Industrial? - cada uma dessas questões diretas, é chamada query. Podem
também serem feitas questões analíticas, que exigem cruzamento e análise
de dados para serem respondidas, tais como: "Exibir todas as áreas
adequadas à construção de conjuntos residenciais"; "Qual o tipo de solo
dominante nos parques públicos da cidade?"; "Se for aberta uma avenida
entre dois dados pontos, como ficará o tráfego na área?". Os modernos GIS
não só são extremamente ágeis para analisar dados geográficos e identificar
padrões e tendências, como também para processar questões do tipo "o
que..., se..." (what if). De suas ferramentas sofisticadas de análise, dois tipos
se destacam: as de "Análise de Proximidade", que buscam responder a
questões do tipo, “Quais lotes estão até a 50 metros dessa adutora?”; "Qual o
número de consumidores num raio de 11 quilômetros dessa loja?", entre
outros.
-
Para responder a questões como estas, os GIS se utilizam de um processo
chamado buffering, que determina as relações de proximidade entre as
entidades consideradas. O segundo tipo é o de "Análise por Overlay". Em
jargão de bancos de dados, um overlay poderia ser chamado de spatial join,
partindo de mapas separados que gerariam um único em que seriam
consolidadas as informações desejadas.
-
Visualização: para grande número de aplicações geográficas, o resultado de
um processamento pode ser melhor visto e entendido se apresentado através
31
de um mapa ou gráfico, que tem sido por muito tempo quase que as únicas
ferramentas dos atuais usuários de GIS. No entanto, esses agora podem
prover um grande número de diferentes "saídas", quer fundido mapas e
gráficos em relatórios, quer os integrando a visões tridimensionais, imagens
fotográficas, multimídia, etc. De qualquer forma, a compugrafia abriu um
grande leque de novas ferramentas e oportunidades para esses usuários.
2.1.3 Banco de Dados
Os diferentes fenômenos geográficos, ao se distribuírem sobre a superfície da
Terra, estabelecem padrões de ocupação (CAMARA apud ANTUNES, 2004, p. 20).
Ao representar tais fenômenos, o Geoprocessamento procura determinar e
esquematizar os mecanismos implícitos e explícitos de sua interrelação. Estes
padrões de relação assumem diferentes formas:
-
Correlação
espacial:
um
fenômeno
espacial
(ex.
Topografia)
está
relacionado com o entorno de forma tão mais intensa quanto maior for a
proximidade de localização. Dizemos informalmente que “coisas próximas são
parecidas”;
-
Correlação temática: as características de uma região geográfica são
moldadas por um conjunto de fatores. Assim, as formas geológicas, o solo, o
clima, a vegetação e os rios formam uma totalidade interrelacionada. Deste
modo, pode-se traçar pontos de correspondência entre o solo e a vegetação
de uma região, que são dois temas distintos;
-
Correlação
temporal:
a
fisionomia
da
Terra
está
em
constante
transformação, em ciclos variáveis para cada fenômeno. Cada paisagem
ostenta as marcas de um passado mais ou menos remoto, apagado ou
modificado de maneira desigual, mas sempre presente (DOLFUS apud
ANTUNES, 2004, p. 21);
-
Correlação
topológica:
de
particular
importância
na
representação
computacional, as relações topológicas como adjacência, pertinência e
interseção, permitem estabelecer os relacionamentos entre os objetos
geográficos que são invariantes: rotação, translação e escala.
32
A base de dados no GIS é composta por dois tipos de dados – geométrico ou
espacial e não geométrico ou descritivo, armazenados numa série de arquivos
(Figura 06). O GIS tem a capacidade de ligar esses dois tipos de dados e
estabelecer uma relação entre eles, através das ferramentas de geoprocessamento.
Os dados espaciais, que geralmente descrevem as feições da superfície
terrestre, são representados por pontos, linhas e polígonos. Um sistema (X,Y) de
coordenadas (cartesianas) é usado para referenciar as feições. No entanto, existe a
necessidade de uma informação adicional sobre os mapas na relação espacial entre
as feições que é a topologia. A topologia, como já citado, é um procedimento
matemático para definir explicitamente as relações espaciais entre elementos. Nos
mapas digitais, por exemplo, a topologia, define conexões entre as feições, identifica
polígonos adjacentes e pode definir uma feição ou um conjunto de feições.
O banco de dados descritivo armazena os atributos das feições. Estes
atributos podem ser nominais (tipo de solo, floresta, etc.) ou escalares (altitudes,
profundidades, índices, etc.).
O projeto da base de dados geográficos de um GIS, pode ser dividido em três
fases principais:
-
Identificação de feições geográficas e atributos;
-
Organização das camadas (layers) de informação geográfica;
-
Definição do armazenamento.
O banco de dados alfanumérico de refletir os objetivos do usuário na
utilização do sistema. À medida que o volume e os tipos de dados armazenados
aumentam, é necessário utilizar softwares específicos para gerenciamento de
dados. Os Sistemas de Gerenciamento de Banco de Dados – SGBD’s, objetivam
disponibilizar a diferentes usuários acesso ao banco de dados além de manter a
integridade dos mesmos.
33
Figura 06 – Fluxograma Banco de Dados
Fonte: http://www.mundogeo.com.br.
2.1.4 Programa Intermunicipal da Água
A Política Nacional de Recursos Hídricos, instituída em 1997, modernizou
alguns princípios do tratado das águas no País por utilizar critérios inovadores como
considerar a bacia hidrográfica como unidade de planejamento, incentivar a gestão
participativa e descentralizada, utilizar o princípio do uso múltiplo quebrando a
hegemonia de um setor sobre os demais, assim como, reconhecer a água como
bem finito, vulnerável e de valor econômico.
O processo de planejamento ambiental participativo conduzido pelo Consórcio
Ambiental Quiriri apontou para a necessidade de ações relacionadas à proteção dos
recursos hídricos, em especial, na criação de um banco de dados para o
gerenciamento ambiental, devido a isso então surge o PIA.
Sensibilizar as pessoas para os problemas sócio/ambientais é o primeiro passo para
desencadear atitudes construtivas e necessárias dos vários segmentos da comunidade. O
acompanhamento das condições e do uso dos recursos hídricos da região é, neste primeiro
momento, um banco de dados para subsidiar e priorizar ações específicas a serem adotados
junto às comunidades. Visando deflagrar ações conjuntas e integradas nos municípios do
Consórcio Ambiental Quiriri, para a melhoria das águas, bem como sua posterior manutenção,
estão sendo articuladas as primeiras ações para monitoramento das águas superficiais da
região. O programa resulta das parcerias entre o Consórcio Ambiental Quiriri, Conselho
34
Municipal de Defesa do Meio Ambiente (COMDEMA), as Prefeituras e SAMAE de Rio
Negrinho e São Bento do Sul, e utiliza-se de articulações de cunho participativo/educativo. O
monitoramento das águas da bacia hidrográfica visando parâmetros físico-químicos,
divulgações dos resultados e suas origens/causas e soluções para as comunidades do
entorno, direta e indiretamente relacionadas, são passos fundamentais previstos no programa.
É o envolvimento dos que participam do problema na solução deste problema.
(FURST-PACHECO, et al, 2002)
Os objetivos exclusivos do PIA são relatados por FUERST-PACHECO, et al.
2002, p.3.
1. Despertar a co-responsabilidade do cidadão perante a conservação dos
recursos hídricos.
2. Deflagrar ações conjuntas e integradas nos municípios do Consórcio
Ambiental Quiriri, desconsiderando os limites político/administrativos
utilizando como base de planejamento os limites da bacia hidrográfica.
3. Avaliar as conseqüências do uso do solo da bacia, variações
demográficas, mudanças com relação aos usos, intervenções de
gerenciamento e variações climáticas.
4. Subsidiar e priorizar ações específicas a serem adotadas junto à
comunidade local.
5. Propor ações preventivas.
6. Criar e organizar banco de dados local.
O monitoramento da qualidade das águas vem sendo executado em 18
pontos de amostragem, quatro vezes ao ano. Os pontos de coleta encontram-se
distribuídos nos rios Banhados, Serrinha, do Salto, dos Bugres, Negrinho, Preto,
Negro, Bituva e Corredeiras.
Para manutenção e custeio o PIA conta com o repasse mensal no valor de R$
0,01 por m³ de água tratada e distribuída à população do município. O dinheiro é
destinado a uma conta específica do Consórcio Ambiental Quiriri.
A cada estação do ano, são verificados em campo a temperatura e oxigênio
dissolvido da amostra, assim como, a temperatura ambiente.
Os parâmetros turbidez, pH, cor, alcalinidade, dureza total, dureza Mg, dureza
de Ca, gás carbônico livre, alumínio residual, cloretos e ferro total são analisados no
laboratório do SAMAE de Rio negrinho.
A empresa Orgânica Laboratório de Análises Químicas faz as análises de
DBO, DQO, nitratos, sólidos totais, óleos e graxas, metais e coliformes fecais e
totais.
Os resultados vêm sendo organizados com a elaboração de tabelas e
gráficos, formando um banco de dados, iniciado em 2001, através de boletins
informativos do Programa Intermunicipal da Água, em forma de documento interno.
35
Além dos aspectos químicos dos cursos d'água da região estão sendo
viabilizados para 2008/2009 a implantação de estações telemétricas para leitura das
flutuações e comportamento do Rio Negrinho fundamentais para subsidiar e priorizar
ações específicas a serem adotadas junto à comunidade local, com apoio financeiro
do Fundo Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico – FNDCT, junto ao
FINEP (Financiadora de Estudos e Projetos) do Ministério da Ciência e Tecnologia.
O
projeto
“Monitoramento
e
Modelagem
Hidrossedimentológica
da
Bacia
Hidrográfica do Alto Rio Negro – Região Sul Brasileira” é uma parceria estabelecida
entre a Universidade Federal de Santa Catarina (entidade executora) o Consórcio
Ambiental Quiriri (entidade interveniente) Universidade Federal do Paraná e
Universidade Estadual do Centro Oeste como co-executores. Também aprovado, foi
o projeto “Estudo técnico-participativo de viabilidade para o abastecimento de água
no município de Rio Negrinho/SC” junto ao CNPQ. Trata-se de solicitação para
estudo da bacia hidrográfica do rio Negrinho prevendo a instalação de estações
automáticas de monitoramento hidro/meteorológicos e estudo técnico-participativo
de viabilidade para abastecimento de água do rio dos Bugres.
2.1.5 O Programa Água Limpa
O Programa Água Limpa surgiu por iniciativa do Ministério Público
Catarinense. Em 21 de outubro de 1999, na Procuradoria Geral da Justiça foi
implantado o Programa Água Limpa, que visa a recuperação e proteção dos
recursos hídricos de Santa Catarina, através de uma ação conjunta e solidária do
Ministério Público, órgãos públicos e a sociedade em geral.
De acordo com SCHOEFFEL; PACHECO; ZUFFO (2007, p.13):
O Programa Água Limpa encontra-se centrado na proposta de solução consensual para o
dano ambiental decorrente da degradação da mata ciliar, mediante a adesão dos municípios e
a população ribeirinha a um Termo de Ajustamento de Condutas (TAC). Nestes TAC os
municípios se comprometem a elaborar e a apresentar projeto de reflorestamento da mata
ciliar ao órgão ambiental estadual competente pelo licenciamento deste tipo de projeto, bem
como após a aprovação do projeto de reflorestamento pelos órgãos ambientais competentes a
distribuir, gratuitamente, mudas nativas para os proprietários arrendatários, ou possuidores de
terrenos ribeirinhos.
36
Em Rio Negrinho, o Programa Água Limpa foi proposto no ano de 2002;
porém, apenas no ano de 2006 é que ele efetivamente começou a ser posto em
prática.
Várias reuniões realizadas com o objetivo de definir uma estratégia mais
adequada para realização de vistorias na área urbana aglutinou uma equipe de
trabalho composta por Policiais Ambientais, servidores públicos municipais das
Secretarias de Planejamento e Meio Ambiente e de Agricultura, da Vigilância
Sanitária Municipal, da Epagri, do Conselho Municipal de Defesa do Meio Ambiente
(COMDEMA) e do Consórcio Ambiental Quiriri.
Ao Programa Água Limpa foi incorporado o Programa de Ligação dos Esgotos
Sanitários na Rede Coletora Implantada, objetivando superar os problemas
originários da destinação inadequada dos esgotos sanitários, prevenindo eventuais
danos ao meio ambiente, conforme cita SCHOEFFEL; PACHECO; ZUFFO (2007, p.
14): “No decorrer das vistorias evidenciou-se que, além da degradação da mata
ciliar, o lançamento clandestino de esgotos representava o maior problema do rio
Serrinha, situação que se imaginava também estar presente nos demais cursos
d’água do município”.
Através do Programa, foram realizadas 269 vistorias, sendo 112 vistorias no
rio Serrinha e 157 feitas no rio Negrinho.
[...] O Programa Água Limpa no município de Rio Negrinho busca desencadear um processo
de enfrentamento dos problemas ambientais considerando o processo de urbanização e seus
reflexos nas áreas protegidas por lei. Objetivando a proteção e recuperação dos cursos
d’água urbanos, o programa pretende através de atuação preventiva e não puramente
repressiva ajustar as irregularidades constadas.
(SCHOEFFEL; PACHECO; ZUFFO, 2007, p.15)
Após tabulação dos dados existentes que identificam a situação atual e
conflitos de uso na APP, foi verificada a necessidade de prosseguimento de
pesquisas básicas para subsidiar a tomada de decisões. Um projeto de recuperação
da área foi iniciado tomando como unidade geográfica a região hidrográfica do rio
Serrinha. Adequações do sistema de saneamento, recuperação de vegetação
degradada e regularização fundiária são algumas das demandas identificadas que
devem ser trabalhadas.
Frente aos Programas relacionados ao levantamento de informações sobre os
recursos
hídricos
da
região
de
Rio
Negrinho/SC,
faz-se
necessário
o
estabelecimento de uma ferramenta de apoio como metodologia informacional e de
aglutinação das informações dispersas.
37
Este projeto visa desenvolver um sistema de informação geográfica para fins
de análise dos dados relacionados à qualidade de água no município de Rio
Negrinho, contribuindo com a análise integrada das informações subsidiando a
tomada de decisão eficaz e uma contribuição significativa aos processos de
planejamento e gestão dos recursos hídricos locais.
2.2 MATERIAL E MÉTODOS
2.2.1 Localização da Área de Estudo
Rio Negrinho possui uma localização privilegiada e é ponto estratégico no
Norte de Santa Catarina. A cidade possui 908 Km² de território e é cortado pela
rodovia BR-280 (Figura 07).
Figura 07 – Mapa de Localização do Município de Rio Negrinho e Área de Estudo
Fonte: O Autor.
38
O presente projeto desenvolveu-se na Prefeitura do Município de Rio
Negrinho, Estado de Santa Catarina, na Secretaria de Planejamento e Meio
Ambiente e foram mapeados os oito principais rios e seus afluentes, em uma área
de aproximadamente 1.017 Km² e perímetro de 257,14 Km, nos municípios de Rio
Negrinho (SC) e São Bento do Sul (SC).
2.2.2 Metodologia
Para viabilizar o projeto de pesquisa, foi necessário buscar fundamentação
teórica que dê apoio para a implementação do banco de dados georreferenciado, o
que nos serviu para formatar e dar início à estruturação do GIS.
2.2.2.1 Composição da base cartográfica
A primeira etapa na implementação do GIS, foi a avaliação da base
cartográfica existente e através de pesquisa obteve-se junto a Secretaria de
Planejamento e Meio Ambiente, uma base cartográfica completa, nas escalas
1/2.000 (área urbana) e 1/10.000 (área rural). Uma coleção de 74 Ortofotos com a
sua restituição estéreo fotogramétrica, no formato dwg do programa AutoCAD
(AutoDesk, 2004), representando as seguintes camadas de informação: hidrografia,
sistema viário, curvas de nível e vegetação da área e que podem ser visualizados
nas Figuras 08 e 09.
Fez-se a análise das Ortofotos do município, complementou-se a base
cartográfica com cartas do Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística – IBGE e em
seguida compilou-se a base cartográfica com a importação das camadas e das
Ortofotos pelo aplicativo ArcCatalog 9.2 (ESRI), usado para geração de feições de
mapas para a visualização e manipulação no programa ArcMap 9.2 (ESRI). Esta
atividade pode ser analisada através da Figura 10.
39
Figura 08 – Exemplo de Ortofoto Escala 1/2.000
Fonte: Prefeitura Municipal de Rio Negrinho.
Figura 09 – Exemplo de Ortofoto Escala 1/10.000
Fonte: Prefeitura Municipal de Rio Negrinho.
40
Figura 10 – Importação das camadas no aplicativo ArcCatalog 9.2
Fonte: O Autor.
Outra fonte de informações necessária refere-se às análises de água de 18
pontos distribuídos na área de estudo. Como os pontos de coleta não estavam
referidos a um sistema geodésico de coordenadas foi realizado nos dias 26 e 27/08,
o acompanhamento da equipe de coleta de amostras de água e com o auxílio de um
receptor GPS obteve-se as coordenadas dos 18 pontos de coleta. No primeiro dia
foram visitados os pontos de 1 a 10 e no segundo dia, os pontos de 11 a 18. Este
intervalo foi necessário devido à grande distância entre os pontos de coleta. Na
Figura 11 é apresentada a obtenção das coordenadas do ponto 16.
Figura 11 – Obtenção das coordenadas do ponto 16.
Fonte: O Autor.
41
Feito isso, foram armazenadas as coordenadas obtidas através do aparelho
de GPS dos pontos de coletas no aplicativo ArcCatalog 9.2 (ESRI) e compilado os
dados dos resultados das análises das coletas do PIA (Figura 12) em uma planilha
eletrônica do software Microsoft Excel (Microsoft, Co) que pode ser observada na
Figura 13, ordenando-as de forma cronológica em um único arquivo e
posteriormente convertendo-se em banco de dados Dbase (ESRI).
Figura 12 – Exemplo de resultado das análises como eram armazenadas
Fonte: O Autor.
42
Figura 13 – Tabela de Dados do PIA em ordem cronológica em único arquivo
Fonte: O Autor.
Na segunda etapa gerou-se no software ArcMap 9.2 (ESRI) os mapas para
visualização espacial das bacias hidrográficas dos pontos de coleta e ligação com a
base de dados das análises, que pode ser verificado na Figura 13.
43
Figura 14 – Mapa da Área de Estudo
Fonte: O Autor.
44
Posteriormente foi feita a ligação e relacionamento dos pontos de coleta com
a base de dados, obtendo-se assim a possibilidade de se obter seleções por
atributos.
Figura 15 – Integração Banco de Dados do PIA com a base cartográfica
Fonte: O Autor.
Figura 16 – Seleção de dados por atributos
Fonte: O Autor.
Confeccionou-se o Modelo Digital do Terreno – MDT da área de estudo para
análise visual.
45
Figura 17 – MDT da área de estudo.
Fonte: O Autor.
46
2.3 RESULTADO E DISCUSSÃO
Os dados após serem compilados permitem o GIS efetuar uma série de
consultas estruturadas ao Banco de Dados Geográfico (Banco de Dados e Base
Cartográfica). Para estruturar o projeto cartográfico do GIS no PIA, as informações
foram georreferenciadas e atualizadas em um só ambiente, possibilitando deste
modo, servir de pesquisa aos funcionários da Secretaria de Planejamento e Meio
Ambiente, avaliar a qualidade da água nos rio do município de Rio Negrinho. A
prefeitura, Consórcio Quiriri e o Serviço Autônomo Municipal de Água e Esgoto –
SAMAE poderão utilizar o banco de dados atualizado para o planejamento e controle
de projetos de infra-estrutura de captação e tratamento de água, bem como, a
produção de legislação a cerca da proteção dos mananciais.
2.3.1 Simulação de Visualização de um Ponto de Coleta
Na Figura 18 pode-se observar a seleção do ponto e a visualização de seus
atributos.
Figura 18 – Seleção de ponto de coleta.
Fonte: O Autor.
47
3 CONCLUSÃO
Este estudo pretende ser um Piloto para os demais projetos de
monitoramento de bacias hidrográficas. Acredita-se que ele contribuirá para o
GERENCIAMENTO do PIA, principalmente fazendo com que informações que
estavam armazenadas dentro dos departamentos de Planejamento e Meio Ambiente
possam ser reaproveitadas e utilizadas pela Prefeitura, Consórcio Quiriri e SAMAE.
Foram mapeados e identificados espacialmente os 18 pontos de coleta do
PIA. O banco de dados em formato DBase supriu as necessidades do GIS. Mapas
temáticos sobre o trabalho foram gerados com êxito.
Recomenda-se para futuros estudos utilizar dados do cadastro imobiliário
urbano e rural, assim como correlacionar os dados das coletas com dados
meteorológicos para justificar alguns resultados de análises da água.
Com a popularização do GIS para WEB, sugere-se ainda que o sistema
obtido seja disponibilizado para a consulta na rede mundial de computadores. A
tecnologia Autodesk Mapguide é Open Source e poderá ser bem utilizada para este
fim.
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REFERÊNCIAS
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