Curvature slope profile in watersheds through analysis of digital elevation models

Este trabalho objetiva desenvolver e avaliar um procedimento simples para mapear a curvatura vertical de vertentes, a partir de Modelos Digitais de Elevação (MDE) com recursos básicos de Sistemas de Informação Geográfica (SIG). Este método se baseia em janelas móveis de 3x3 pixels e foi desenvolvido para fazer o cálculo geométrico da segunda derivada através do perfil de vertente. Os testes envolveram MDE de seis microbacias de diferentes tipos de relevo, krigados a partir de curvas de nível de diferentes especificações cartográficas. Para a programação de procedimentos universalmente adaptáveis, o cálculo de curvatura demandou a resolução espacial como uma das entradas, de modo a resultar em valores absolutos comparáveis, com diferença de declividade (em porcentagem) por distância horizontal (100 m) como unidade. A sobreposição dos resultados de derivação, calculada nas direções dos oito pixels vizinhos em cada posição da janela, foi coordenada em octantes, pela classe de orientação das vertentes. Guiada por interpretação visual, a colocação de limites de formas conhecidas de relevo subsidiou o estabelecimento de limiares arbitrários de curvatura para a classificação dos perfis de vertentes (côncavo, convexo e retilíneo).This study aims at the development and evaluation of a simple approach to map profile curvature from Digital Elevation Models (DEM) with basic resources of Geographical Information Systems (GIS). This method is based on local 3x3 pixel windows and designed to perform geometrically the second order derivative through the downslope profile. Contour-based kriged DEM of six watersheds from different terrain types and with varied data specifications were used for the tests. To program universally flexible procedures, the curvature calculation required the DEM spatial resolution as one of the inputs, so as to calculate a comparable absolute value, with slope difference (in percentage ratio) per horizontal distance (100 m) as unit. The classification of slope direction in octants was used to control the overlapping derivation results calculated towards the eight neighbor pixels of each window position. The placement of boundaries with guidance of visual analysis of known slope forms assisted the establishment of arbitrary curvature thresholds for the slope profile classes (concave, convex and rectilinear)