Metodologia para delimitação e análise multivariada de atributos morfométricos de bacia de drenagem usando modelo digital de elevação hidrologicamente corrigido

Abstract

A topologia e geometria das redes de drenagem e bacias de drenagem têm contribuído substancialmente para os estudos em geomorfologia e hidrologia, incluindo modernos modelos de evolução da paisagem. O objetivo desse trabalho é realizar análises em bacias de drenagem na Serra dos Órgãos usando métodos automáticos e obter padrões morfológicos da paisagem a partir da análise multivariada de seus atributos morfométricos. A metodologia pode ser dividida nas seguintes etapas: (a) construção do Modelo Digital de Terreno (MDT) hidrologicamente corrigido, (b) delimitação das bacias de drenagem a partir do MDT considerando a hierarquização de bacias de drenagem proposta por Strahler, (c) cálculo dos atributos morfométricos das bacias de drenagem e (d) análise estatística multivariada (análise de grupos e análise de principais componentes). Neste trabalho são apresentados algoritmos para a extração da rede de drenagem e dos limites de bacias a partir do MDT como também muitos problemas pertinentes. A preparação do MDT incluiu o preenchimento de depressões, introdução da drenagem e o cálculo da direção de fluxo e grade de acumulação de fluxo. A análise de principais componentes reduziu os atributos morfométricos da bacia de drenagem em três fatores, com alta porcentagem da variância original. A análise de grupos indicou a presença de sete grupos de bacia. Os grupos estabelecem típicos padrões morfológicos. O uso de mesma seqüência de técnicas são indicadas para outras áreas. _______________________________________________________________________________ ABSTRACT

The topology and geometry of the drainage networks and drainage basins have contributed substantially to geomorphology and hydrology studies, including modern concepts of landscape evolution. The aim of this study is to build drainage basin models from Serra dos Órgãos basins by using automated methods; and to obtain morphological patterns from multivariate analysis of their morphometric attributes. The methodology can be subdivided into four stages: (a) elaboration of the hydrologically corrected DEM; (b) catchment boundaries from digital elevation model (DEM) according to Strahler’s drainage network order; (c) determination of the drainage-basin morphometric attributes, and (d) multivariate analysis (factor analysis and cluster analysis). In this paper algorithms for drainage network extraction and catchment boundaries from DEMs, as well as their most pertinent problems, are presented. The DEM preparation included pit filling, stream burning and the calculation of flow direction and flow accumulation grids. The APC reduced the morphometric properties of the drainage basins in three factors, with high percentage of the original variance. Cluster analysis indicates that seven main groups of basins are present. The clusters establish typical morphological patterns. Uses of the same sequence of techniques in other geographic areas are suggested.