Diferenças geomorfométricas do relevo em bacias hidrográficas de primeira ordem perenes e intermitentes

Orientador: Prof. Dr. Tony Vinicius Moreira SampaioDissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências da Terra, Programa de Pós-Graduação em Geografia. Defesa : Curitiba, 28/02/2019Inclui referências: p.105-119Resumo: A representação espacial da rede de drenagem é utilizada em análises de diversas áreas do conhecimento. Mapeamentos da rede de drenagem podem ser obtidos pela fotointerpretação ou extração automática a partir de modelos digitais do terreno (MDT), sendo que ambos apresentam inconsistências. Visando solucionar estas inconsistências, surgem propostas que exploram técnicas de regressão estatística, árvores de decisão ou redes neurais para automatizar o mapeamento da rede de drenagem. Estas propostas utilizam elementos fisiográficos como relevo, embasamento rochoso, tipos de solos, volume precipitado, dentre outros, para extrair a rede de drenagem. Para tanto, se faz necessário conhecer a relação quantitativa entre a rede de drenagem e elementos fisiográficos, servindo isto como parâmetro para calibração dos modelos de extração. Inconsistências nos mapeamentos da rede de drenagem são frequentemente encontrados nos rios de primeira ordem. Com foco no relevo, a presente pesquisa tem por objetivo comparar parâmetros geomorfométricos do relevo entre bacias de primeira ordem com rio perene e bacias de primeira ordem com rio intermitente. A área de estudo selecionada é um recorte que abrange a folha topográfica Medianeira, código MI 2832-4, parcialmente inserida nos municípios de Medianeira, São Miguel do Iguaçu e Serranópolis do Iguaçu (oeste do Paraná, sul do Brasil). Foram validadas em campo bacias de primeira ordem com rio perene e rio intermitente. Para análise do relevo, realizou-se aerolevantamentos com aeronaves remotamente pilotadas visando a geração de MDT. A partir dos MDT, extraiu-se 10 parâmetros geomorfométricos: área, perímetro, volume e índice de vazio, acumulação de fluxo (D8), declividade, plano de curvatura, perfil de curvatura, índice de concentração de rugosidade e índice topográfico de umidade. Aplicaram-se testes estatísticos de hipóteses calibrados com intervalo de 95% e 99% de confiança para verificar se existem diferenças estatisticamente significativas nos parâmetros geomorfométricos entre os grupos de bacias de primeira ordem. Foram coletados em campo 91 pontos, sendo 50 de rios de primeira ordem perenes e 41 de rios de primeira ordem intermitentes. Destes 91 pontos realizou-se aerolevantamentos em 32 bacias de primeira ordem, sendo 16 com rio perene e 16 com rio intermitente. O setor norte da área de estudo apresentou maior densidade de drenagem em relação ao setor sul. Os rios de primeira ordem do setor sul apresentaram maior extensão quando comparados com o setor norte. Tais diferenças entre o setor norte e sul podem estar associadas ao embasamento rochoso. Os parâmetros de área, índice de concentração de rugosidade, plano de curvatura, índice topográfico de umidade e índice de vazio foram os mais sensíveis para diferenciar bacias de primeira ordem perenes e intermitentes. Os resultados obtidos a partir da análise dos parâmetros podem contribuir para diversas finalidades, como o desenvolvimento de métodos para mapeamento automatizado da rede de drenagem. Palavras-chave: Análise digital do relevo; Correlação espacial; Estatística inferencial; Aeronaves Remotamente Pilotadas.Abstract: The spatial representation of the drainage network is used in analyzes of several areas of knowledge. Drainage network mappings can be obtained by photointerpretation or automatic extraction from digital terrain models (DTM), both of which present inconsistencies. There are proposals that explore statistical regression, decision trees or neural networks to automate the mapping of the drainage network. These proposals use physiographic elements such as relief, rocky basement, types of soils, precipitated volume, among others, to extract the drainage network. Therefore, it is necessary to know the quantitative relationship between drainage network and physiographic elements, serving as a parameter for calibration of extraction models. Inconsistencies in drainage network mappings are often found in first order rivers. With the focus on relief, the present research aims to compare geomorphometric parameters of the relief between first order basins with perennial river and first order basins with intermittent river. The study area selected is the Medianeira topographic sheet, code MI 2832-4, partially inserted in the municipalities of Medianeira, São Miguel do Iguaçu and Serranópolis do Iguaçu (western Paraná, southern Brazil). First - order basins with perennial river and intermittent river were validated in the field. To analyze the relief, aerial surveys were performed with Remotely Piloted Aircraft to generate DTM. 10 geomorphometric parameters were extracted: area, perimeter, volume and void index, flow accumulation (D8), slope, curvature plan, curvature profile, roughness concentration index and Wetness topographic index. Statistical tests of calibrated hypotheses with a 95% and 99% confidence interval were applied to verify if there are statistically significant differences in the geomorphometric parameters between the groups of first order basins. 91 points were collected in the field, 50 of first - order perennial rivers and 41 of first - order intermittent rivers. Of these 91 points, aero-surveys were carried out in 32 first-order basins, 16 with perennial river and 16 with intermittent river. The northern sector of the study area presented higher drainage density in relation to the southern sector. The first-order rivers of the southern sector presented greater extension when compared to the northern sector. Such differences between the north and south sectors may be associated with the rocky basement. The area parameters, roughness concentration index, curvature plane, topographic moisture index and void index were the most sensitive to differentiate perennial and intermittent first - order basins. The results obtained from the analysis of the parameters can contribute to several purposes, such as the development of methods for automated mapping of the drainage network. Keywords: Digital relief analysis; Spatial correlation; Inferential statistics; Remotely Piloted Aircraft