Delimitação automática de bacias de drenagens e análise multivariada de atributos morfométricos usando modelo digital de elevação hidrologicamente corrigido

Abstract

A topologia e geometria das redes de drenagem têm contribuído substancialmente para os estudos em geomorfologia e hidrologia, incluindo modernos modelos de evolução da paisagem. Este trabalho tem como objetivo apresentar uma metodologia para extração automatizada de bacias e sub-bacias de drenagem e calcular seus atributos morfométricos agrupando-as pelassimilaridades. A metodologia pode ser dividida nas seguintes etapas: (a) construção do Modelo Digital de Elevação (MDE)hidrologicamente corrigido, (b) delimitação das bacias de drenagem a partir do MDE considerando a hierarquização de baciasde drenagem proposta por Strahler, (c) cálculo dos atributos morfométricos das bacias de drenagem e (d) análise estatísticamultivariada (análise de grupos e análise de componentes principais). Neste trabalho são apresentados algoritmos para a extração da rede de drenagem e dos limites de bacias a partir do MDE como também muitos problemas pertinentes. A preparação do MDE incluiu o preenchimento de depressões, introdução da drenagem e o cálculo da direção de fluxo e grade de acumulaçãode fluxo. A análise de componentes principais reduziu os atributos morfométricos da bacia de drenagem em três fatores, com altaporcentagem da variância original. A partir da análise de grupos definiram-se sete classes de bacias com padrões morfológicos típicos. Os resultados obtidos sugerem a viabilidade de aplicação da mesma seqüência de procedimentos para outras áreas. _________________________________________________________________________________ ABSTRACT

The topology and geometry of the drainage networks have contributed substantially to geomorphology and hydrologystudies, including modern concepts of landscape evolution. This work aims at presenting a methodology for automatedextraction of drainage basins and sub-basins, calculating their morphometric attributes and grouping them in accordance totheir similarities. The methodology can be subdivided into four stages: (a) elaboration of the hydrologically corrected DEM; (b )delimitation 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 analysi s).In this paper algorithms for drainage network extraction and catchment boundaries from DEMs, as well as their most pertinentproblems, are presented. The DEM preparation included pit filling, stream burning and the calculation of flow direction and flo waccumulation grids. The Principal Component Analysis reduced the morphometric attributes of the drainage basins in threefactors, with high percentage of the original variance. Cluster analysis defined seven classes of basins with typical morphologicalpatterns. The results suggest that it is viable to apply the same sequence of procedures in other geographic areas.