Análise de técnicas de segmentação para melhoria na obtenção de dados geomorfométricos com base em ferramentas open source

Abstract

A pesquisa teve como objetivo principal demonstrar a viabilidade do uso de técnicas de segmentação de imagens como ferramenta para obtenção de dados geomorfométricos e, consequentemente, fornecer apoio aos processos de gestão ambiental de bacias hidrográficas. O estudo foi desenvolvido na bacia do Córrego Bandeirinha, haja vista que este curso hídrico é a principal fonte de abastecimento de água para a área urbana do município. A bacia do Córrego Bandeirinha está situada no estado de Goiás, no município de Formosa-GO, distante 75 km de Brasília. Formosa pertence à região leste de Goiás, possui população estimada de 119.506 mil habitantes, sendo distribuída em uma área territorial de 5.811,78 km². Os estudos geomorfométricos foram elaborados utilizando-se os dados do Shuttle Radar Topography Mission (SRTM). Para a segmentação do SRTM, com dados de 1” x 1” (um segundo de arco) ou 30 m de resolução espacial, cujo objetivo é a separação de classes a fim de identificar os alvos que subsidiaram a pesquisa, foi utilizado o algoritmo ODR_Obia, adaptado do algoritmo de segmentação TA Baatz Segmenter, via plataforma do sistema open source QGIS, cujo resultado da segmentação e extração dos índices pré-definidos resultou-se em nova imagem raster segmentada. Posterior à obtenção da nova imagem, que traz consigo a média da altimetria dos pixels segmentados, inicia-se o processamento dessa imagem, com o uso do modelo geomorfométrico ODR_Hidro, desenvolvido em linguagem Python para aplicação nesta pesquisa. As formulações matemáticas foram compiladas dentro do modelo ODR_Hidro, assim como sua adaptação, por intermédio de outros algoritmos hidrológicos que são utilizados por software como o QGIS, GrassGIS e SagaGIS, subsidiando a extração dos índices geomorfométricos, a delineação da bacia e a extração dos canais da rede de drenagem. Os resultados foram avaliados a partir da aplicação do teste de hipótese, por meio do teste estatístico Teste Mann-Whitney. Os dados obtidos foram área, perímetro, Coeficiente de Compacidade (Kc), Coeficiente de Manutenção (Cm), Índice de circularidade (Ic), Fator de Forma (Kf), Razão de Elongação (Re), Densidade de Drenagem (Dd), Número total dos canais, Densidade Hidrográfica (Dh), Relação de Bifurcação (Rb), Comprimento do canal principal (Ccp), linha reta da nascente à foz, Comprimento total da rede de drenagem (Ctr), Hierarquização de canais, Índice de rugosidade (Ir), Coeficiente de rugosidade (CR), Amplitude altimétrica, Altitude máxima e Altitude mínima. Com a segmentação do SRTM, os resultados produzidos pelo modelo ODR_Hidro para a Bacia do Córrego Bandeirinha apontaram para 182,869 km² de área superficial, com 92,106 km de perímetro e hierarquização de 6ª ordem, enquanto os dados encontrados com auxílio da imagem do SRTM original, por meio do ArcGIS, foram 183,159 km² de extensão superficial, perímetro de 84,911 km e hierarquia fluvial de 5ª ordem. Os resultados produzidos sugerem que a segmentação de imagens, visando à modelagem geomorfométrica de bacias hidrográficas, poderá contribuir de forma eficiente para o fornecimento de dados morfométricos.