Introdução

O relevo é um agente regulador da distribuição do fluxo de água e energia. Sua representação virtual ocorre por meio do modelo digital de terreno (MDT), formato matricial (raster) e formato triangulated Irregular Network (TIN). Esses modelos são utilizados para automatizar a extração de características da superfície em bacias hidrográficas e sua respectiva rede de drenagem. Representa o relevo e assegura a convergência do escoamento superficial, auxiliando assim a consistência hidrológica. Em barragens, o MDT serve para simulação da área de inundação para um hipotético rompimento do barramento. São medidas de segurança e antecipam ações para um plano de contingência. Em 2020, o Instituto Rio Grandense do Arroz (IRGA) iniciou o projeto de adequação da Barragem do Capané na cidade de Cachoeira do Sul (Rio Grande do Sul/RS), e um dos processos necessários à essa adequação, a fim de garantir a estabilidade do maciço e melhores condições do vertedouro, é a obtenção do MDT a montante e jusante da barragem. A empresa Terra Brasil Serviços de Engenharia executou os serviços de topografia, batimetria e aerolevantamento que integraram o modelo digital, e o objetivo desse trabalho é evidenciar como essa integração foi realizada, por meio de suas respectivas tecnologias, equipamentos especializados e softwares computacionais. 

Objetivo

Apresentar a integração de levantamentos topográficos que geraram o MDT da Barragem do Capané, tais como levantamentos convencionais de campo com uso de Estação Total e GNSS RTK; levantamento batimétrico no reservatório com uso de ecobatímetro; e aerolevantamentos, que percorreram uma área de aproximadamente 20 mil hectares a jusante da barragem, desde seu barramento, até a zona urbana de Cachoeira do Sul/RS, que permitiu gerar uma nuvem densa de pontos a cada 10 centímetros. A união de todos os levantamentos de campo gerou o modelo digital de terreno, essa união foi realizada por meio de softwares GIS.

Procedimentos Metodológicos

Primeiramente, com uso de topografia convencional, executouse o levantamento topográfico do barramento (Figura 1). Utilizou-se de GNSS RTK predominantemente pela agilidade de execução, e de Estação Total para regiões onde a conexão do RTK é limitada (regiões de alta densidade de vegetação). Como os pontos topográficos da Estação total partem de coordenadas polares, são instalados marcos de referência com rastreios geodésicos. Dessa forma, se georreferencia todo o trabalho.

Para a batimetria do reservatório, utilizou-se de ecobatímetro mono frequência e sonda de 200k Hz. O ecobatimetro se georreferencia pelo sistema RTK, garantindo assim que os pontos do reservatório tenham coordenadas de mesma referência dos pontos do barramento. Para o trabalho, foi utilizado o datum oficial SIRGAS 2000 com correção geoidal pelo MAPGEO2015, do Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE). O aerolevantamento, por sua vez, utilizou-se novas tecnologias. Foi realizado com uso de VANT (Veículo Aéreo Não Tripulado) de asa fixa que possui RTK embarcado – Figura 2. Ou seja, mais uma ferramenta que possui georreferenciamento. O VANT possui tecnologia HÁ (High Accuracy), que opera em constelação GPS e GLONASS em conexão com em sua câmera. Dessa forma, a acurácia dos produtos do aerolevantamento dispensa o uso de pontos de controle em solo e a ordem da precisão é de centímetros.

Pelo princípio da aerofotogrametria, com o mesmo objeto sendo visualizado em diversas imagens com perspectivas ligeiramente

diferentes (pontos homólogos), é possível recuperar a sua posição espacial original por meio das equações de colinearidade e de um processo estatístico conhecido como ajustamento de obervações. Estas posições são representadas por meio de pontos chamados tie points (pontos de enlace) que, posteriormente, são densificados tornando-se uma dense point cloud (nuvem densa de pontos). A nuvem densa de pontos se torna então a base para a geração do TIN. Deste produto, consegue-se extrair o MDT. Por fim, com todos os produtos georreferenciados, utiliza-se de ferramenta computacional GIS para integração dos dados. A exemplo de ferramenta GIS gratuita: software QGIS. Cria-se um modelo digital de terreno filtrando os pontos que são respectivos ao solo, e desse modelo se extraem curvas de nível; mapa hipsométrico; dados matriciais raster; triangulações TIN; pontos tridimensionais; entre outras informações de análise para a engenharia. Resultados De forma a apresentar os resultados separadamente, ilustram-se primeiramente os resultados da topografia convencional para o barramento (Figura 3) e batimetria no reservatório (Figura 4). 

A partir desses dados, executou-se o aerolevantamento da região complementar, conforme a área da Figura 4. Observa-se na figura a exclusão do levantamento na área do reservatório, onde se obtivera pontos georreferenciados por levantamentos convencionais.

Por fim, com uso de software GIS, integrou-se os produtos dos levantamentos. Com ambas tecnologias e ferramentas, foi possível obter o Modelo Digital de Terreno – Figura 5 – que subsidiou a adequação da Barragem do Capané e seus respectivos planos de segurança.

Agradecimentos

Ao IRGA pela iniciativa de propor alternativas de engenharia à barragem, e Nova Engevix, empresa responsável pela execução total da obra.

Referências

Chaves, Marcelo de Ávila (2002). Modelos digitais de elevação hidrologicamente consistentes para a Bacia Amazônica. Tese de doutorado. UFV, Viçosa. 115p.

Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT). NBR 13133: Execução de levantamento topográfico. Rio de Janeiro, 1994. 35p.