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Explorando os segredos da topografia: Qual é o método tradicional de demarcação manual de bacias hidrográficas?
A delimitação da bacia hidrográfica é o processo de determinação dos limites de uma área de captação, também conhecida como área de detenção, bacia de drenagem ou bacia hidrográfica. Em vários campos, incluindo ciências ambientais, engenharia e gestão, é um passo importante no estudo de problemas como inundações, habitats aquáticos ou poluição da água. Esta atividade geralmente é realizada por geógrafos, cientistas e engenheiros.
Historicamente, a delimitação da área de captação baseou-se principalmente no trabalho manual em mapas topográficos em papel, complementados por levantamentos de campo. Na década de 1980, com o desenvolvimento dos computadores e dos dados eletrônicos, métodos automatizados de delimitação de bacias hidrográficas começaram a aparecer e se tornaram amplamente utilizados.
Os métodos computadorizados de delineamento de bacias hidrográficas usam modelos digitais de elevação (DEMs), que são conjuntos de dados que representam a altura da superfície da Terra.
Hoje, o delineamento de bacias hidrográficas geralmente é feito usando software especializado de modelagem hidrológica, como WMS, software de sistema de informação geográfica (como ArcGIS ou QGIS), ou usando linguagens de programação como Python ou R. Como unidade geográfica básica da hidrologia, uma bacia hidrográfica envolve o movimento, distribuição e gestão da água na Terra.
Delimitação manual de áreas de influência
O método tradicional de cálculo dos limites da bacia hidrográfica consiste em desenhá-los manualmente em mapas topográficos de papel, por vezes auxiliado pela utilização de películas transparentes. Você pode então usar um telêmetro para fazer uma estimativa de área ou os resultados podem ser digitalizados para uso com software de mapeamento. Mesmo na era eletrônica, a habilidade de delineamento manual de bacias hidrográficas ainda é muito útil porque pode verificar a exatidão das bacias hidrográficas geradas por meio de software.
De acordo com o Serviço Geológico dos EUA, as etapas para delinear manualmente uma bacia hidrográfica incluem: identificar pontos de saída da bacia hidrográfica em um mapa, imaginar ou desenhar linhas de água superficial fluindo para áreas mais baixas, marcar a localização de pontos de alto relevo, identificar pontos de fluxo às bacias hidrográficas e conectando esses pontos para delinear áreas de captação.
Algumas regras básicas para delinear limites incluem: os limites da bacia hidrográfica devem ser perpendiculares às curvas de nível à medida que as cruzam, e não devem cruzar rios ou riachos, exceto na sua saída. Os limites da bacia hidrográfica devem seguir as linhas das cristas e ligar os pontos altos.
A desvantagem do delineamento manual é que ela está sujeita ao julgamento pessoal e há uma certa taxa de erro. A Agência de Proteção Ambiental de Illinois afirma: "Delimitar bacias hidrográficas é uma ciência inexata. Mesmo dois especialistas podem chegar a limites ligeiramente diferentes. Para bacias hidrográficas menores, especialmente quando resultados precisos são críticos, podem ser necessárias viagens de campo para descobrir características não mostradas no mapa." mapa.
Delineamento automatizado de áreas de captação de água
Usar software de computador para delinear bacias hidrográficas costuma ser mais rápido e consistente do que métodos manuais porque elimina a subjetividade do analista. Os métodos automatizados de delimitação de bacias hidrográficas são populares desde a década de 1980 e são amplamente utilizados nas comunidades científicas e de engenharia.
Os investigadores estão até a utilizar métodos informáticos para delinear áreas de captação de água em Marte.
Os métodos automatizados de delineamento de bacias hidrográficas usam modelos digitais de elevação (DEMs), normalmente usando uma abordagem de "inclinação mais íngreme" para calcular a direção do fluxo. Este processo geralmente é realizado em uma grade retangular, como é o caso da maioria dos algoritmos contemporâneos. Para obter resultados mais precisos, os dados precisam ser processados e “condicionados” para que possam ser produzidos resultados hidrológicos realistas.
No processo de delimitação de áreas de captação de água com base em DEMs, o algoritmo considerará áreas baixas no terreno, caminhos de fluxo e outros fatores, e então determinará a direção do fluxo de água, o que envolve uma variedade de métodos de cálculo . O algoritmo D8 mais comumente usado tem limitações. A água flui em oito direções, o que pode levar a padrões de fluxo irrealistas.
Software usado para delimitação de bacias hidrográficas
Alguns dos primeiros softwares de delineamento de bacias hidrográficas foram escritos em FORTRAN, como CATCH e DEDNM. Hoje, muitos pacotes de software de sistema de informação geográfica (GIS), como ArcGIS, QGIS e GRASS GIS, incluem ferramentas de delimitação de bacias hidrográficas. Além disso, aplicativos independentes de delineamento de bacias hidrográficas, como o TauDEM, também estão disponíveis.
Alguns softwares podem ser utilizados para simulação hidrológica e têm a função de delinear bacias hidrográficas. Estes incluem WMS (software hidrológico), modelo SWAT e BACIAS, etc.
Outros conjuntos de dados e recursos disponíveis
Existem muitos conjuntos de dados vetoriais representando bacias hidrográficas que podem ser exibidos e analisados com GIS ou outro software. Esses conjuntos de dados dividem toda a superfície terrestre em "subbacias" ou "unidades de captação". As bacias hidrográficas individuais podem ser combinadas para produzir bacias hidrográficas maiores, e os caminhos e conexões do fluxo podem ser determinados através da análise da rede.
Com o avanço contínuo da ciência e da tecnologia, a tecnologia e os métodos de delimitação de bacias hidrográficas ainda estão em desenvolvimento. Esses dados mais precisos e novos algoritmos poderiam melhorar ainda mais a precisão do delineamento. Ao considerar o impacto das mudanças ambientais e das actividades humanas, como é que a delimitação das bacias hidrográficas afecta as nossas vidas e a ecologia?
