TRABALHO PRÁTICO Nº 1 - ÁLGEBRA DE MAPAS

OBJECTIVO

Pretende-se identificar a área apta para o cultivo de trigo, numa determinada região do Alentejo, tendo em conta a precipitação total anual, o tipo de solo e o declive do terreno. Par tal, considerou-se uma precipitação total anual de 500 a 600 mm, o tipo de solo vertissolos e um declive inferior a 4 %.

INTRODUÇÃO

As cartas analisadas pertencem à região do Alentejo. O Alentejo é uma região portuguesa, que compreende integralmente os distritos de Portalegre, Évora e Beja, e as metades sul dos distritos de Setúbal e de Santarém. Limita a norte com a Região Centro, a noroeste com a Região de Lisboa, a leste com Espanha, a sul com o Algarve e a oeste com o Oceano Atlântico. Possui uma área de 31.152 km² (33% do Continente) e a sua população (em 2001) era 766.339 habitantes (8% do Continente).

Figura 1 – Região do Alentejo

A região caracteriza-se por uma grande uniformidade de planícies, de onde ressaltam, dispersas e afastadas, massas montanhosas de fraca altitude, com excepção das serras de São Mamede (1025 m) e Marvão (865 m). O declive do terreno torna-se um factor importante na plantação de culturas, pois um declive elevado não permite a retenção de água ou nutrientes. Um elevado declive também impossibilita o acesso ao terreno e a manipulação da culutra: recolha, tratamento, uso de veículos apropriados, etc.

Figura 2 – Planície do Alentejo

Caracteriza-se por condições edafo-climáticas acentuadamente mediterrânicas, apresentando, no entanto, várias zonas de microclima continental. As temperaturas médias do ano variam de 15 a 17,5º, observando-se igualmente a existência de grandes amplitudes térmicas e a ocorrência de verões excessivamente quentes e secos, e invernos chuvosos e suaves. A diminuição da influência marítima torna as áreas mais interiores do Alentejo particularmente quentes no verão e, no inverno, relativamente frias.
A precipitação média varia de 500 a 800 mm. Qualquer cultura para o seu desenvolvimento precisa de uma certa quantidade de água. Assim, neste trabalho, o valor chave da precipitação será de 500-600 mm anuais, valores adequados ao cultivo do trigo.

Os solos caracterizam-se pela sua diversidade, variando entre os graníticos de Portalegre, os derivados de calcários cristalinos de Borba, os mediterrânicos pardos e vermelhos de Évora, Granja/Amareleja e Moura, e os xistosos de Redondo ou Vidigueira.
Os solos a ter em conta na realização deste trabalho são os vertissolos. Os vertissolos geologicamente são depósitos fluviais ou matéria meteorizada das rochas básicas. Costumam ter pH: 6-8 e 8-9, uma consistência muito dura quando secos e pegajosa quando húmidos, estrutura plástica e altos níveis de sal e/ou sódio que influenciam as propriedades físicas. Isto deve-se ao elevado teor em argila que contêm, geralmente superior a 30%. A textura fina e a fraca drenagem interna complicam a lavoura em condições secas e húmidas. Porém, se os vertissolos forem bem manejados, são bem produtivos por serem quimicamente ricos.


METODOLOGIA

Para a realização do trabalho e cumprimento dos objectivos propostos foi utilizado o IDRISI 15.0, The ANDES Edition, programa de informação geográfica. Este programa torna-se uma ferramenta útil na modelação e análise de dados espaciais pois permite analisar e alterar dados através de álgebra de mapas. Esta modelação geográfica consiste na reclassificação de mapas, sobreposições, combinações, cálculos, etc.

O formato usado nos mapas é o formato raster face ao vectorial, uma vez que é aquele que nos oferece uma maior facilidade na conversão de informação existente em nova informação. O formato raster permite equiparar o mapa a uma matriz, em que cada píxel tem um valor diferente, uma posição definida e uma resolução variável, dependente do detalhe pretendido e podendo assim desenvolver um conjunto de operações algébricas baseadas em imagens.

Neste trabalho foram utilizados principalmente dois tipos de comandos, RECLASS e CROSSTAB.

RECLASS: Consiste na criação de um novo mapa por alteração dos valores (atributos) dos píxeis do mapa original. Existem várias abordagens à reclassificação de mapas, mas cada uma está directamente relacionada com o objectivo pretendido. Uma dessas aplicações é associar ordens a valores ou categorias, únicos no mapa original. Utiliza-se quando se pretende avaliar a capacidade, aptidão ou potencial de certos fenómenos ou actividades.

CROSSTAB: consiste, por um lado, na obtenção duma tabela de dupla entrada com as categorias de dois mapas e em cada cruzamento o número de píxeis que cumprem essa condição. Por outro lado, um segundo resultado é um novo mapa onde os valores temáticos atribuídos a cada píxel resultam das diferentes combinações possíveis entre as categorias dos dois mapas iniciais.

Os passos seguidos para a elaboração do mapa final estão descritos no fluxograma da figura 3.

Figura 3 – Fluxograma representativo do problema proposto

DESENVOLVIMENTO

Dados iniciais:

Para a realização do trabalho foram disponibilizadas as seguintes cartas de informação geográfica:

Figura 4 – Carta de Precipitação Anual Total

Esta carta diz respeito à precipitação total anual numa zona da região do Alentejo, atingindo valores concretos de precipitação entre 400 e 1000 mm. Existe uma maior precipitação na zona centro, diminuindo os valores para a periferia.

Figura 5 – Carta de Solos

A carta de solos diz respeito ao tipo do uso do solo da região. Existem vários tipos de solo nesta região do Alentejo, tais como: cambissolos, luvissolos, podzois, vertissolos, etc. O tipo de solo no qual estamos interessados para a cultura de trigo é o vertissolo.

Figura 6 – Carta de Altimetria

A carta de altimetria apresenta o relevo do terreno, indicado para cada cor, uma diferente cota. Observam-se duas depressões, uma a oeste o outra ligeira no sudeste. Pode-se observar também uma elevação central e a cota máxima a norte. A altitude varia entre os zero e os seiscentos e quarenta e seis metros.

Tratamento de dados:

Depois de obter os dados, foram analisadas e alteradas as cartas no IDRISI. A partir da Carta de Altimetria foi construído um mapa com o declive do terreno, expresso em percentagem (GIS ANALYSIS à SURFACE ANALYSIS à TOPOGRAPHIC VARIABLES à SLOPE). Após a obtenção deste mapa (Carta de Declive), foi rapidamente construído um novo mapa (Declive) com o comando RECLASS (GIS ANALISIS → DATABASE QUERY → RECLASS), escolhendo o valor zero (0) para um declive de 4-100% e um valor de um (1) para um declive inferior a 4%, como pedido no problema inicial.

Figura 7 – Carta de Declive

Na carta de Declive pode-se observar o declive da zona, onde se atribuem valores de 0 a 58,12 %, embora a grande maioria dos valores se situem entre os 0 e os 30 %.

Figura 8 – Declive do terreno

Na figura 8 podem-se observar as zonas de declive superior a 4 %, a negro, e as zonas de declive inferior a 4 %, a verde. Só a zona a verde será considerada para a determinação da área final, pois a zona de declive superior a 4 % não é viável para o cultivo do trigo.

Do mesmo modo que o mapa Carta de Declive, foram reclassificadas a Carta de Precipitação Anual Total e a Carta de Solos, obtendo-se os mapas Precipitação e Vertissolos.

Figura 9 – Mapa de Precipitação no terreno (500 – 600 mm)

Figura 10 – Mapa de vertissolos no terreno (crómicos, calcários e pélicos)

Na figura 9, a azul-turquesa está identificada a zona de precipitação 500 a 600 mm. A zona a azul celeste representa a zona com diferentes valores de precipitação. Este valor será considerado para a determinação final da área de cultivo pois sendo uma condição imposta, para valores diferentes de precipitação, o cultivo do trigo torna-se inviável.

A figura 10 apresenta a localização dos vertissolos no terreno. Estes encontram-se relativamente juntos e a sul, representados a verde. A zona a negro representa qualquer outro tipo de solo que não o vertissolo. Só os vertissolos serão considerados na determinação final da área para o cultivo do trigo.

Após reclassificação das três cartas iniciais (Carta de Solos, Carta de Precipitação e Carta de Declive) e obtenção dos três novos mapas (Vertissolos, Precipitação e Declive), foi feito um CROSSTAB (GIS ANALISIS → DATABASE QUERY → CROSSTAB) dos três, isto é, os três mapas foram intersectados, formando um único mapa sobreposto. Este mapa (Figura 11) contém oito classes e cada classe corresponde ao valor que cada um dos três mapas tem, ou seja, a primeira classe tem o valor: 0|0|0. Quer isto dizer, que as zonas com a cor atribuída a essa classe não contêm um vertissolo, nem uma precipitação de 500-600 mm, nem um declive inferior a 4 %. No caso da classe ter o valor 1|0|1 quer dizer que a zona com a cor atribuída contém vertissolo, não contém precipitação de 500-600 mm e tem declive inferior a 4%. O valor zero (0) quer dizer que não satisfaz a condição e o valor um (1), sim a satisfaz.

Após o CROSSTAB foi criado um ficheiro de texto (atribute values) atribuindo valores de zero (0) para as sete primeiras classes e o valor de um (1) para a classe 8. A classe 8 é a classe onde os três mapas têm o valor um (1), isto é, as áreas onde se dão as três condições (1|1|1). Áreas onde coincidem as três condições. Após a criação do ficheiro, executa-se o comando ASSIGN (GIS ANALISIS → DATABASE QUERY → ASSIGN), criando-se o mapa da área apta para o cultivo (Figura 12), cumprindo as três condições iniciais: ser uma zona de vertissolo, com precipitação entre 500-600 mm e com um declive inferior a 4%.

Figura 11 – CROSSTAB dos mapas de Declive, Precipitação e Vertissolos

Figura 12 – Área apta para o cultivo de trigo

A figura 11 contém a junção dos três mapas Declive, Precipitação e Vertissolos. Observa-se a mistura de cores e as oito classes formadas. A última classe tem o valor 1|1|1, área a roxo onde coincidem as três condições iniciais, ou seja, a área apta para o cultivo do trigo, visível na figura 12, a vermelho.

Para finalizar, apresenta-se um novo mapa com a área (em hectares) disponível para o cultivo de trigo. Este novo mapa é construído através do comando AREA (GIS ANALYSIS → DATABASE QUERY → AREA), escolhendo a unidade hectares.

Figura 13 – Área apta para o cultivo de trigo, em hectares

A área representada a negro, na figura 13, simboliza a área total disponível para o cultivo de trigo; área que cumpre as três condições iniciais. A área a branco dentro do quadro representa a área não apta, e portanto, não considerada. A área apta tem um valor de 33.584 hectares (335.842,2 Km2) e a não cultivável de 1.210.957 hectares. A área total do terreno é de 1.244.541 hectares e a fracção do solo com possibilidade de cultivo é de 2,7 %.

De modo a obter uma maior precisão na localização no Alentejo e em Portugal da área apta para cultivo, foi elaborado um novo mapa onde a zona apta se insere no Portugal continental. Para tal foi importado um mapa de Portugal disponibilizado no sitio do Instituto do Ambiente (FILE → IMPORT → SOFTWARE → SPECIFIC FORMATS → ESRI FORMATS → SHAPEIDOR).

Figura 14 – Área apta para cultura localizada em Portugal

Na figura 14 observa-se a localização da área apta para cultivo na região do Alentejo. Esta divide-se pelos concelhos de Évora, Vidigueira, Ferreira do Alentejo, Aljustrel, Beja e Serpa.

Para ampliar o estudo foi criado um mapa com a área apta para cultivo em simultâneo com as ferrovias da região.

Figura 15 – Localização de ferrovias na região do Alentejo

Pode-se constatar que as ferrovias atravessam os concelhos de Beja e Serpa coincidindo com áreas de produtividade de cultura de trigo.


CONCLUSÃO

Este trabalho permite-nos explorar algumas das capacidades da Álgebra de Mapas, uma modelação espacial que nos permite, partindo de duas imagens com diferentes informações, seleccionar uma área que possua características necessárias ao objectivo do trabalho. A resolução evidenciou a grande importância da Álgebra de Mapas na utilização da informação geográfica, revelando-se de extrema utilidade na resolução de problemas práticos.

Assim, a Álgebra de mapas permite o cruzamento entre variáveis de mapas distintos e a formação de novas variáveis num único mapa que não são mais do que todas as possibilidades de associação entre as variáveis dos mapas iniciais.

No presente caso, criou-se um mapa com o local ideal para o cultivo do trigo na região do Alentejo, tendo por base três condições preferenciais referentes ao tipo de solo, precipitação e declive. Porém, estes três factores podem ser insuficientes para uma boa escolha da área de cultivo, pois a cultura do trigo pode estar dependente de outros factores químicos ou físicos, tais como a temperatura ou pH. Após a realização do trabalho, conclui-se que a área possível para o cultivo de trigo é de 33.585 hectares, dos 1.244.541 hectares do terreno, ocupando a área cultivável uma fracção de 2,7%.

Para além destas potencialidades podemos ainda aperceber-nos da utilidade que apresenta para a Engenharia do Ambiente, no caso de implementação de uma estação de tratamento de águas residuais ou de uma instalação fabril, recorrendo para tal a informação de base do terreno.


REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

- Atlas do Ambiente

- Sistema Nacional de Informação Geográfica

- Sítio da disciplina de EATIG