ENCENAÇÃO AMBIENTAL DIGITAL PARA ENSAIO DE ÁREA ÚMIDA NA SUB-REGIÃO PANTANAL
Resumo: A fronteira territorial brasileira reconhecida oficialmente pelo Ministério da Integração (2005) como Arco Central delimita-se pelas barreiras naturais úmidas e recebe a influência de regiões hidrográficas. Para a Sub-Região Pantanal do Arco Central, em uma paisagem do Rio Paraguai, o artigo busca apresentar o potencial de aplicar uma tecnologia de modelo digital para propor encenação de corpos de água integrados às imagens de satélites e dados oficiais.
Palavras-chave: Fronteira, geotecnologias, áreas úmidas, Pantanal, APA sustentável
Arthur Emmanuel de Medeiros Nóbrega1, Acadêmico
Beatriz Lima de Paula Silva2, Docente
1,2 Mestrado Interdisciplinar em Estudos Fronteiriços
pela Universidade Federal do Mato Grosso do Sul - UFMS
1arthurarquiteto@yahoo.com.br
2beatriz.paula@ufms.br
Abstract: The Brazilian territorial frontier
officially recognized by the Ministry of Integration (2005) as the Central Arc
is delimited by the humid natural barriers and receives the influence of
hydrographic regions. For the Sub-Region Pantanal of the Central Arc, in a
landscape of the Paraguay River, the article seeks to present the potential of
applying a digital model technology to propose reenactment of integrated water
bodies to satellites images and official data.
INTRODUÇÃO
O Brasil, apesar de ter uma vocação atlântica, apresenta uma faixa considerável de ocupação de fronteira terrestre que dispõe de 27% do território nacional como informa o Ministério da Integração (2005).
A faixa de fronteira corresponde preliminarmente regulamentada a uma distância de 150 km paralela à linha limite com outros países, como foi estipulada pela lei 6.634, de 1979. Inicialmente a necessidade de defesa nacional foi o principal critério para criar esse território de fronteira mas a vulnerabilidade social e a distância dos grandes centros de decisão justificam a aplicação de ação governamental de uma política pública.
Na área do Pantanal, especificamente em faixa de fronteira, são verificadas enchentes e vazantes significativas que podem influir na dinâmica da interação ambiental e humana.
Quando se consideram as áreas úmidas como de ambientes ecológicos e a ocupação humana envolvida, estudos de mapeamento com geotecnologias visando ao equilíbrio ambiental entre natureza e ser humano podem ser propostos para pesquisas.
Esse artigo pretende destacar a produção de uma encenação ambiental de enchente em um terreno do Rio Paraguai com o uso de ferramentas informatizadas sobre leituras de satélite e dados oficiais de Marinha.
O ARCO CENTRAL DE FRONTEIRA
Da fronteira terrestre, na faixa que compreende de Rondônia ao Mato Grosso do Sul, o território tornou-se reconhecido oficialmente como fazendo parte do Arco Central pelo Ministério da Integração (2005) (fig.1).
O Arco Central compreende as Sub-Regiões e a abrangência dos Estados:
· VII Madeira-Mamoré RO
· VIII Fronteira do Guaporé RO
· IX Chapada dos Parecis RO-MT
· X Alto Paraguai MT
· XI Pantanal MT-MS
· XII Bodoquena MS
· XIII Dourados MS
· XIV Cone Sul-Mato-Grossense MS
Em relação aos limites com outros países, a faixa do Arco Central dista de no mínimo 150 km, mas alcançando o máximo aproximado de 340 km na latitude 21 graus Sul, passando pela Sub-Região Pantanal com a proximidade à cidade de Campo Grande.
Figura 1: Arcos e Sub-Regiões da Faixa de Fronteira
Fonte: Ministério da Integração Nacional, 2005
O Instituto Brasileiro Geográfico e Estatístico - IBGE (2010) reproduz um mapa de recursos hídricos baseado no Conselho Nacional dos Recursos Hídricos pela Resolução no32 de 2003 (fig.2).
Figura 2: Mapa de recursos hídricos
Fonte: Adaptada do IBGE, 2010
O Estado de Rondônia mesmo fazendo parte da Região Norte do país foi integrado à porção ao Norte do Arco Central, predominante da Região Centro-Oeste. Historicamente, formou parte em grande extensão do Mato Grosso, desvinculando-se politicamente para criação do Território Federal do Guaporé em 1943 e se instalando como Estado de Rondônia a partir de 1982.
A disposição da área ao Norte da faixa de fronteira é basicamente formada pelos Rio Mamoré, Rio Guaporé e Rio Madeira (Região Hidrográfica Amazônica) que constituem em parte as fronteiras naturais como barreiras fluviais de Rondônia (fig. 3).
Figura 3: Detalhe 1 do mapa de recursos hídricos
Fonte: Adaptada do IBGE, 2010
Para o Sul da faixa de fronteira, a área limite se forma praticamente com os Rio Paraguai, Rio Apa e Rio Paraná com o Mato Grosso do Sul (Regiões Hidrográficas Paraguai e Paraná) (fig. 4).
Figura 4: Detalhe 2 do mapa de recursos hídricos
Fonte: Adaptada do IBGE, 2010
Esses grandes rios da fronteira formam uma malha fluvial no Arco Central fazendo parte das regiões hidrográficas brasileiras.
As três regiões hidrográficas que compõem o Arco Central remetem a uma particularidade: a Região Hidrográfica do Paraguai está em transição entre a Região Hidrográfica Amazônica e a Região Hidrográfica Paraná.
Considerando os limites fluviais e a contribuição de rede fluvial das regiões hidrográficas, a fronteira terrestre do Arco Central encontra-se praticamente como fronteira úmida.
ABORDAGENS EM GEOTECNOLOGIAS E O COMPONENTE ARTÍSTICO
Da obra Illuminating the path de Cook e Thomas (2005) foi lançada a expressão visual analytics que se refere ao método de visualização de elementos de interatividade nos estudos de geotecnologias. As associações interativas são consideradas analíticas porque se baseiam em dados visuais e numéricos em conjunto com as tecnologias digitais.
A acessibilidade ao conhecimento aumenta com a Internet que dispõe de dados de satélites e de fontes oficiais que podem ser traduzidos em arquivos digitais.
No entanto, como advertem Bruggmann e Fabrikant (2016), há o risco da grande quantidade de informações em mapas on-line apresentarem dados textuais desestruturados ou semiestruturados. Os estudos digitais precisam ser detalhados em seus condicionantes para não refutarem as evidências empíricas usadas em métodos de campo paralelos.
Uma comparação clássica para maior e mais rápida oferta de dados atuais reside no trabalho de altimetria ponto a ponto do topógrafo sendo rivalizado com operadores de imagens DEM (Digital Elevation Model) que com um código de cinzas em pixels fornecido por satélite representando alturas de um terreno. O registro de deslocamento de equipamentos de topografia versus descrições de dados alfanuméricos automáticos por satélites.
A competência de desenvolver habilidades artísticas para representação de projetos com acesso às tecnologias e estudos científicos encontram na educação STEAM o valor de importante componente para Yakman (2010). De STEM derivam os termos em inglês: Science, Technology, Engineering and Math – STEM mais Art consiste no Incentivo de aprender soluções pela criatividade.
Por exemplo, o aprendizado de uma unidade de construção naval permitiria estudos amplos ou aprofundados:
· a ciência da água, materiais estruturais e fatores de flutuabilidade e geografia,
· a tecnologia de máquinas, conceitos e habilidades que permitem a construção, produção, transporte, comunicação e potência e energia,
· a engenharia de produção e design com quaisquer construções,
· a matemática necessária para compreender e desenvolver navios em todos os níveis,
· as artes físicas, manuais, finas e liberais usadas para elementos grandes e intrincados do navio incluindo a história e a política, e
· as artes da linguagem para pesquisar, transmitir e relatar todo esse conhecimento (YAKMAN, 2010, p. 5, tradução nossa).
Os Sistemas de Informações Geográficas Tridimensionais (SIG 3D), por Scianna e Ammoscato (2010), evoluíram para o apoio da utilização de softwares livres, sem custo de aquisição, tendo em destaque o programa Blender, da Blender Foundation em blender.org, como uma das tecnologias mais versáteis baseada na avançada linguagem python para scripts.
Os artistas do Blender são conhecidos no mercado da computação gráfica como generalistas 3D. O software consiste em um maker de modelar formas geométricas espaciais, esculturas orgânicas, simulações físicas, representações de objetos de equações matemáticas, textos, pinturas digitais, luzes e partículas. Características que podem torná-lo um potente ferramental para educação STEAM.
Aproximando métodos na produção de acervos digitais a físicos, terrenos tridimensionais digitalizados podem formar coleções acessíveis como material para estudos em espaços educativos se convertidos em modelos físicos geográficos por impressoras 3D de baixo custo, como recomendam Horowitz, e Schultz (2014).
MATERIAL E MÉTODOS
O artigo objetiva apresentar o potencial para análise visual de simulação de cheia em um terreno no Rio Paraguai, Sub-Região Pantanal, do Arco Central de Fronteira propondo o software Blender a partir de imagem DEM e medidas de régua de Marinha.
Seleção da área
A cidade fronteiriça de Ladário, do Mato Grosso do Sul (fig.5) tem uma Área de Proteção Ambiental de modelo sustentável: a APA Baía Negra.
Figura 5: Localização de Ladário
em relação ao Arco Central
Fonte: Adaptada do Ministério da Integração Nacional, 2005
O tema na Sub-Região Pantanal XI que foi proposto envolveu local protegido por legislação e voltado para sustentabilidade com comunidades de assentamento que sobrevivem principalmente da pesca amadora e de pequenas práticas agrícolas.
No entanto, para maior complexidade, hotéis de empreendimentos turísticos se fazem presentes no local de proteção. Dentro da APA, tangenciando o seu acesso, foi reservada uma área onde estudos estão sendo realizados para implantação de uma futura instalação militar de Marinha.
Para gerir a APA, a Prefeitura Municipal de Ladário criou o documento de Macro-Zoneamento da Área de Proteção Ambiental (APA) Baía Negra.
O Macro-Zoneamento portanto, deverá abranger, em linhas gerais a macro-gestão do Sistema Ambiental da APA da Baía Negra, com o objetivo geral de fornecer uma ferramenta de gerenciamento diário das atividades a serem desenvolvidas, minimizar impactos, salvaguardar recursos naturais e históricos e desenvolver as comunidades locais. (PREFEITURA MUNICIPAL DE LADÁRIO, 2010, p. 1)
As coordenadas do mapa divulgado pela Prefeitura registram 19º02'39.32''S e 57°30'58.67''O (fig. 6).
Figura 6: Delimitação da APA Baía Negra
Fonte: Prefeitura Municipal de Ladário, 2010
Obtenção de dados espaciais do terreno
As elevações do terreno foram obtidas de imagem DEM colhida do site terrain.party.
O terrain.party pode retirar levantamentos de qualquer ponto do planeta, em áreas variando de 8x8 a 60x60 km. Interessante notar que a mesma área de captura de dados escala interativamente suas dimensões na tela acompanhando o sistema Web Mercator (fig. 7). Deslocando da Linha do Equador aos polos, a área fixa em quilômetros aumenta visualmente.
Figura 7: Deslocamento de quadro 60x60 km
Fonte: Adaptado do terrain.party, 2015
Foi procedida a extração de área da APA Baía Negra de 10x10 km e com a imagem DEM vieram anexados os dados em arquivo de texto (fig. 8).
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Figura 8: Imagem DEM e dados textuais
Fonte: Adaptada do terrain.party, 2015
Os dados representam as coordenadas da diagonal do quadro, o modelo do satélite da fonte de imagem DEM com a resolução e as alturas mínima e máxima.
Modelagem de subdivisão de faces através da imagem DEM
No software Blender, foi preciso criar um plano com as dimensões do terreno e subdividi-lo. Quanto mais subdivisão do plano, melhor a modelagem orgânica (fig. 9). No entanto, o excesso de subdivisões pode comprometer a memória do arquivo e ultrapassar a resolução da imagem DEM.
Figura 9: Plano simples e subdividido submetidos a deslocamento de extremidade
Fonte: Elaborada pelos autores, 2016
O recurso Displace converte imagens de pixels de tons de cinza para formas espaciais vetoriais, com as tonalidades mais escuras aprofundando enquanto as mais claras elevando os pontos da malha.
O próximo procedimento consistiu em importar a imagem DEM do terrain.party para o Blender e aplicar o recurso Displace do software para a malha poder se deformar plasticamente no espaço.
Os dados textuais do terrain.party foram utilizados para calibrar os valores no Blender e foi aplicada uma nova imagem de mapa em cores do site Bing Maps como textura de visualização segundo as coordenadas (fig. 10).
Figura 10: Modelagem tridimensional do terreno
Fonte: Elaborada pelos autores, 2016
Transposição de leitura de gráfico de altura de rio
A produção nesse ponto poderia ser comparada a um site de terrenos em 3D como Goole Earth da Google, e OVI Maps da Nokia. A diferença no processo proposto pela modelagem Blender está na maior intercambialidade de dados pela abertura criativa para relacionar mais itens de diferentes sobreposições de fontes de pesquisa.
Na prática da encenação de enchente, foram acrescentados novos elementos ao modelo como sucessões de lâmina de água em movimentos baseados em dados oficiais diários da Marinha do Brasil.
As informações de altura do Rio Paraguai em torno de quatro anos e meio foram fornecidas pela régua da Marinha do Brasil em Ladário (fig. 11).
Figura 11: Alturas do Rio Paraguai em Ladário
Fonte: Marinha do Brasil, 2016
A encenação partiu da construção do plano horizontal de água se deslocando da mínima para máxima altura gerando frames (passos de animação) intermediários automáticos (fig. 12). O movimento foi calibrado nas referências espaciais vetoriais de elevações do Blender.
Figura 12: Deslocamento do plano de água
Fonte: Elaborada pelos autores, 2016
A medição zero da régua de Marinha corresponde a 68 m em relação ao nível do mar no sistema Web Mercator, portanto foram sendo atualizados os dados para a animação do modelo (fig. 13).
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Figura 13: Valores dos frames
Fonte: Elaborada pelos autores, 2016
A animação foi gerada e os frames representados graficamente (fig. 14).
Figura 14: Vista de topo dos frames
Fonte: Elaborada pelos autores, 2016
CONSIDERAÇÕES FINAIS
O artigo destaca a percepção da importância das áreas úmidas para a fronteira do Arco Central e o estudo de encenação de corpos de água utilizando tecnologia digital em um terreno pantaneiro.
A alta tecnologia não necessariamente significa elevado custo para produção de material de pesquisa para aproximação de hipóteses. A perspectiva open source em avanço constante abre oportunidades para desenvolvimentos de projetos que requeiram representação artística, simulação e precisão como nos temas de movimento de corpos de água.
O desenvolvimento da modelagem que passa pelo processo de pesquisa segue a linha de inclusão digital com as considerações:
· a disponibilização de imagens DEM de satélites pela consulta no site terrain.party além de gratuita, não necessita de cadastro e criação de conta;
· o Blender como software livre permite traduzir imagem de pixel em modelo vetorial espacial com a ferramenta Displace;
· a animação pode ser utilizada como um recurso de simulação de dados para análise visual;
· elementos de interfaces de textos, dados numéricos, imagens, vetores e animações conseguem ser salvos no mesmo arquivo Blender;
· produções, objetos temáticos e artísticos para fins tecnológicos e educacionais podem ser criados a partir do arquivo Blender como livros, sites, jogos, realidade virtual e maquetes físicas por impressoras 3D.
A simulação de cheia do terreno da APA Baía Negra mostra a evolução dos corpos de água Rio Paraguai, Baía do Arrozal e Baía Negra. O acesso terrestre se faz pela Estrada da CODRASA e se destaca uma parte do Maciço Urucum.
O modelo permite fazer as conclusões sobre o terreno:
· com a cheia que se inicia pelo Rio Paraguai;
· a Baía do Arrozal é o próximo corpo de água a se encher e com maior potencial de cheia em relação à Baía Negra;
· a Baía Negra enche-se por último;
· com a máxima altura, o Rio Paraguai tende a se juntar à Baía do Arrozal cobrindo parte da estrada da CODRASA;
· as baías se encontram na maior enchente;
· o Maciço Urucum contribui para a formação das baías.
As indicações da análise visual da simulação indicam a maior acesso de cheia para a Baía do Arrozal que a Baía Negra em relação ao Rio Paraguai como argumentam Fibracon e Prefeitura Municipal de Ladário (2016).
A Baía do Arrozal e a Baía Negra estão próximas ao rio Paraguai, mas a conectividade com o rio pode ser baixa, especialmente no caso da Baía Negra. O aterro da BR 359 (Estrada da CODRASA), no interior da APA, bloqueia os canais de comunicação direta entre o rio Paraguai e a Baía Negra. A cheia precisa avançar pela Baía do Arrozal para chegar à Baía Negra, o que faz com que grande parte dos organismos e nutrientes carregados pelas águas permaneça na primeira (FIBRACON; PREFEITURA MUNICIPAL DE LADÁRIO, 2016, p.42).
O auxílio da tecnologia SIG 3D em visualmente diferenciar as incidências de maior e menor enchente que atingem pontos específicos do terreno facilita compreender a distribuição de grupos humanos em áreas alagáveis.
A subida da enchente entre o Rio Paraguai e a Baía do Arrozal, no entorno que cobre uma parte do aterro da estrada da CODRASA, em área de uso antrópico mais intensivo, aponta o modelo pela vulnerabilidade da comunidade em trechos mais alagáveis e intercalados ao longo desse caminho no período da cheia.
Sobre a nova perspectiva de investigação digital com a capacidade de ampliar descobertas em campo, no tema de evolução de cheia em área fronteiriça úmida, as geotecnologias orientadas em estudos tridimensionais podem ser usadas na documentação visual dos planos de ordenação e manejo e como material informativo educativo para gestores, turistas ecológicos e comunidade local no sentido de apoiar a sensibilidade ambiental e sustentabilidade da APA Baía Negra.
REFERÊNCIAS
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BLENDER FOUNDATION. Disponível
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information search in the humanities?. Spatial Cognition & Computation,
v. 16, n. 4, p. 255-271, 2016.
COOK, Kristin A.; THOMAS, James J. Illuminating the path: The research and development agenda for visual analytics. Pacific Northwest National Laboratory (PNNL), Richland, WA (US), 2005.
DE MEDEIROS NÓBREGA, Arthur Emmanuel; DE PAULA SILVA, Beatriz Lima. Mapa para análise visual espaço-temporal em design de simulação de cheia no Pantanal. Simpósio de Geotecnologias no Pantanal, v. 6, p. 549-557, 2016.
FIBRACON; PREFEITURA MUNICIPAL DE
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HOROWITZ, Seth S.; SCHULTZ, Peter H. Printing space: Using 3D printing of digital terrain models in geosciences education and research. Journal of Geoscience Education, v. 62, n. 1, p. 138-145, 2014.
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SCIANNA,
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