Utilização de SIG para gestão de dragagens portuárias

Utilização de SIG para gestão de dragagens portuárias

(Parte 2 de 6)

operações de análise espacial a realizar8

Figura 2. Fluxograma representativo da integração da informação num ambiente SIG e, das

Al. (2001):8
(A)- configuração original de amostras;8
(B)- rede regular sobreposta às amostras;8
(C)- interpolação de um valor a partir dos vizinhos mais próximos;8
(D)- rede regular resultante8
arcgis\arcexe83\Help\3DAnal.chm::/tin_skel_face.gif)8

Figura 23. Ilustração do processo de interpolação por estimador local, adaptado de CÂMARA, G. et Figura 24. Rede irregular triangulada – TIN (adaptado de

simulação 18

Figura 25. Infografia do processo de interpolação e, classificação das áreas de dragagem, pela

simulação 28

Figura 26. Infografia do processo de interpolação e, classificação das áreas de dragagem, pela

determinação de áreas e volumes em modelo de dados vectorial8

Figura 27. Fluxograma representativo das operações de análise espacial a realizar para a

determinação de áreas e volumes em modelo de dados raster8

Figura 28. Fluxograma representativo das operações de análise espacial a realizar para a

ESRI, 1994 in DAVIS, CÂMARA, (2001)8

Figura 29. Ilustração da representação computacional de dados vectoriais no Arc/Info, adaptado de

MIG_PORTS, adaptado de DIAS, E. (2003a)8

Figura 30. Modelo de dados raster (adaptado de arcgis\arcexe83\Help\3DAnal.chm::/a_grid_close.gif).8 Figura 31. Árvore de decisão para integração dos temas em funções, adaptado de MATOS, J. (2001).8 Figura 32. Diagrama representativo das relações existentes entre as várias entidades definidas no

(2003a)8

Figura 3. SUB-DIAGRAMA DEA: promotor – local – sondagem geológica, adaptado de DIAS, E.

geológica, adaptado de DIAS, E. (2003a)8

Figura 34. SUB-DIAGRAMA DEA: promotor – local – levantamento topo-hidrográfico – sondagem

E. (2003a)8

Figura 35. SUB-DIAGRAMA DEA; sondagem geológica – ensaio spt, adaptado de DIAS, E. (2003a)..8 Figura 36. SUB-DIAGRAMA DEA: sondagem geológica – litologia – profundidade, adaptado de DIAS,

DIAS, E. (2003a)8

Figura 37. SUB-DIAGRAMA DEA: promotor – local – levantamento topo-hidrográfico, adaptado de

amostragem, adaptado de DIAS, E. (2003a)8

Figura 38. SUB-DIAGRAMA DEA: promotor – local – levantamento topo-hidrográfico – estação de

Figura 40. Diagrama Entidade – Atributo – Relação8
Conde8

Figura 39. SUB-DIAGRAMA DEA: estação de amostragem – amostra, adaptado de DIAS, E. (2003a).8 Figura 41. Localização da área de dragagem do caso de estudo, localizada no porto de Vila do

regio.rcts.pt/viladoconde/body_viladoconde.html)8

Figura 42. Vista aérea da cidade de Vila do Conde (adaptado de URL: http://www.esec-jose- Figura 43. Fluxograma representativo da implementação do caso de estudo, Simulação 1A e 2A........8 xvi

Simulação 1A e 2A8
Figura 45. Fluxograma representativo da implementação do caso de estudo, Simulação 1B e 2B8
Simulação 1B e 2B8

Figura 4. Fluxograma representativo das operações de análise espacial a realizar no caso de estudo, Figura 46. Fluxograma representativo das operações de análise espacial a realizar no caso de estudo,

raster (C)8

Figura 47. Superfície hidrográfica do Cais das Lavandeiras, no porto de Vila do Conde, gerada a partir dos pontos cotados (A) pela interpolação TIN (B) e, que foi convertida para o formato de dados

classificação da superfície de estimação gerada pelo interpolador IDW8

Figura 48. Superfície de aptidão ambiental dos materiais dragados para a imersão no mar, obtida da

classificação da superfície de estimação gerada pelo interpolador Spline-T8

Figura 49. Superfície de aptidão ambiental dos materiais dragados para a imersão no mar, obtida da

classificação da superfície de estimação gerada pelo interpolador Spline-R8

Figura 50. Superfície de aptidão ambiental dos materiais dragados para a imersão no mar, obtida da

classificação da superfície de estimação gerada pelo interpolador KRIG-OS8

Figura 51. Superfície de aptidão ambiental dos materiais dragados para a imersão no mar, obtida da

classificação da superfície de estimação gerada pelo interpolador KRIG-OE8

Figura 52. Superfície de aptidão ambiental dos materiais dragados para a imersão no mar, obtida da

classificação da superfície de estimação gerada pelo interpolador KRIG-OG8

Figura 53. Superfície de aptidão ambiental dos materiais dragados para a imersão no mar, obtida da

classificação da superfície de estimação gerada pelo interpolador KRIG-OL8

Figura 54. Superfície de aptidão ambiental dos materiais dragados para a imersão no mar, obtida da

classificação da superfície de estimação gerada pelo interpolador KRIG-UL8

Figura 5. Superfície de aptidão ambiental dos materiais dragados para a imersão no mar, obtida da

Data, em modelo de dados vectorial e raster8

Figura 56. Fluxograma representativo das operações a realizar para determinar a área e volume No

dados vectorial e raster e vectorial8

Figura 57. Fluxograma das operações de análise espacial a realizar para obter a área contida no limite de dragagem considerado e o volume de materiais dragados correspondente, em modelo de

classificação da superfície de estimação gerada pelo interpolador IDW8

Figura 58. Superfície de aptidão ambiental dos materiais dragados para a imersão no mar, obtida da

classificação da superfície de estimação gerada pelo interpolador Spline-T8

Figura 59. Superfície de aptidão ambiental dos materiais dragados para a imersão no mar, obtida da

classificação da superfície de estimação gerada pelo interpolador Spline-R8

Figura 60. Superfície de aptidão ambiental dos materiais dragados para a imersão no mar, obtida da

classificação da superfície de estimação gerada pelo interpolador KRIG-OS8

Figura 61. Superfície de aptidão ambiental dos materiais dragados para a imersão no mar, obtida da

classificação da superfície de estimação gerada pelo interpolador KRIG-OE8

Figura 62. Superfície de aptidão ambiental dos materiais dragados para a imersão no mar, obtida da

Figura 63. Superfície de aptidão ambiental dos materiais dragados para a imersão no mar, obtida da classificação da superfície de estimação gerada pelo interpolador KRIG-OG.....................................8 xvii

classificação da superfície de estimação gerada pelo interpolador KRIG-OL8

Figura 64. Superfície de aptidão ambiental dos materiais dragados para a imersão no mar, obtida da

classificação da superfície de estimação gerada pelo interpolador KRIG-UL8

Figura 65. Superfície de aptidão ambiental dos materiais dragados para a imersão no mar, obtida da

interpolador IDW8

Figura 6. Superfície de interpolação do valor da CLASSE dos sedimentos dragados gerada pelo

gerada pelo interpolador IDW8
Figura 68. Superfície de classificação do risco potencial de poluição do meio marinho8

Figura 67. Superfície de classificação dos valores estimados de CLASSE dos sedimentos dragados Figura 69. Superfície de classificação da aptidão ambiental dos materiais dragados para a imersão no mar. ......................................................................................................................... ..... 8

1. INTRODUÇÃO

1.1 ENQUADRAMENTO

O Instituto Portuário e dos Transportes Marítimos (IPTM) é a entidade nacional que tem por objecto a supervisão, regulamentação e inspecção do sector marítimo e portuário e a promoção da navegabilidade do Douro, bem como a administração dos portos sob a sua jurisdição, visando a sua exploração económica, conservação e desenvolvimento, abrangendo o exercício de competências e prerrogativas de autoridade portuária que lhe estejam ou venham a ser acometidas (D.L. n.º 257/2002 de 2 de Novembro). Este organismo promove a aquisição directa de dados de campo sobre: a batimetria das áreas marítimo-portuárias, dos canais de navegação, sobre as características geológicogeotécnicas das áreas portuárias, natureza dos sedimentos portuários, sua composição e constituição, bem como, a sua qualidade ambiental. Desta forma, pode proceder à avaliação das operações a realizar no sector, bem como melhorar a realização das actividades.

As intervenções de dragagem no litoral têm sido desenvolvidas a um ritmo crescente, fazendo frequentemente sentir-se, a falta de planos adequados de dragagem e projectos com uma melhor definição dos objectivos. Ainda que nos processos de execução se sigam padrões mais ou menos estabelecidos e adoptados internacionalmente, já o mesmo não sucede com as operações de acompanhamento das intervenções (PAIXÃO, 2000).

As operações de dragagem exigem uma série de procedimentos bem definidos, como seja a definição da cota de dragagem, da área de intervenção e do volume de materiais a dragar e, ainda, a definição de um local de depósito adequado à qualidade ambiental dos dragados. Na sequência de uma operação de dragagem, decorrem geralmente operações de imersão no mar. O mar continua a constituir um vazadouro de fácil acesso para o depósito dos materiais dragados que não apresentem restrições ambientais significativas. Para levar a cabo operações de dragagem e imersão, é necessário proceder à avaliação da qualidade ambiental dos dragados, nomeadamente dos sedimentos.

Os sedimentos têm um valor ecológico, social e económico significativo. Os sedimentos constituem uma componente chave dos ecossistemas aquáticos, que suportam a vida e, assim, são uma fonte importante de nutrientes para os organismos. A dinâmica sedimentar (erosão e sedimentação) e o seu gradiente (baixo/ elevado) ditam as condições favoráveis para um ambiente variado e biodiversificado. Para além disso, os sedimentos representam igualmente um benefício sócio-económico, pois são utilizados como fontes de materiais ou recursos minerais (BRILS, 2004).

Desde o principio da revolução industrial, que as emissões antropogénicas de produtos químicos directamente para a água tem provocado uma rápida deterioração da qualidade dos sedimentos. Assim, uma vez que as actividades que gerem uma maior quantidade de sedimentos são as operações de dragagem, essenciais para a manutenção das áreas portuárias, torna-se necessária a gestão da qualidade ambiental dos sedimentos dragados (PAIXÃO, 2000, 2001).

Dragar sedimentos não deve consistir somente em retirar material de um ambiente aquático. As implicações são múltiplas e devem ser bem caracterizadas e avaliadas. Ao proceder a dragagem de sedimentos, uma grande parte daquilo que neles estava contido ou associado, volta a entrar em contacto com a água e, consequentemente com os organismos que se julgava estarem livres desses poluentes inseridos nos sedimentos (COSTA, 2002). Deste modo, advém uma necessidade premente de caracterizar as áreas de dragagem (PAIXÃO, 2001).

Para a classificação de áreas de dragagem, pode ser empregue um critério baseado no grau de contaminação dos sedimentos a dragar. A variação espacial do grau de contaminação é avaliada com base na caracterização da qualidade ambiental de amostras sedimentares sobre o material a dragar, tendo em conta parâmetros físico-químicos específicos e definidos na legislação portuguesa, no cumprimento do estabelecido em convenções internacionais.

O presente trabalho insere-se num contexto de optimização de projectos em curso no âmbito das actividades do IPTM. Ideal seria poder expandir estudos em curso por componentes de investigação mais aprofundadas. Contudo, exigências de carácter técnico e prático, nomeadamente a própria calendarização do instituto, inviabilizam abarcar esse leque de componentes em tempo útil.

1.2 OBJECTIVOS

No presente trabalho pretende-se que sejam definidas as principais fontes de dados do IPTM, por forma a criar um modelo conceptual de informação geológica portuária, implementado através do desenvolvimento de uma base de dados, de modo a permitir uma gestão da informação geográfica contida nas sondagens geológicas, campanhas de amostragem e levantamentos topo-hidrográficos. Será assim possível definir as suas características bem como associações com outros tipos de informação.

A informação georreferenciada relativa às operações de dragagem é registada e armazenada numa Base de Dados (BD), desenvolvida com base num Modelo Conceptual de Informação Geográfica. Dados das Campanhas de Amostragem sobre sedimentos compreendendo a sua caracterização físico-química e informação geológica e topohidrográfica das áreas portuárias, podem assim ser armazenados.

A integração da informação da base de dados com a informação georreferenciada é efectuada recorrendo a um Sistema de Informação Geográfica (SIG) e, assim, a informação da BD passa a ser devidamente integrada com a informação georreferenciada, utilizando para o efeito a Aplicação ArcGIS 8.x-ESRI.

Um método de análise espacial desenvolvido para a classificação do grau de contaminação das áreas de dragagem, com base em análises físico-químicas de caracterização ambiental dos materiais sedimentares a dragar, encontra-se especificado no Despacho Conjunto dos Ministérios do Ambiente e Recursos Naturais e do Mar, Diário da República n.º 141, de 21 de Junho de 1995, adiante DC-D.R. 141/1995 de 21 de Junho. É, desta forma, possível a classificação de áreas de dragagem em áreas de risco de risco potencial de poluição do meio marinho, bem como o estudo da distribuição espacial das substâncias químicas e dos parâmetros físico-químicos dos sedimentos a dragar em áreas portuárias, avaliação da sua qualidade, bem como a aptidão ambiental desses materiais para eventual imersão no mar.

1.3 HIPÓTESES DE TRABALHO

Parte-se do pressuposto que o Instituto Portuário e dos Transportes Marítimos (IPTM), como entidade a quem compete o desenvolvimento, manutenção e ampliação de certas áreas portuárias, beneficiaria da implementação de um Sistema de Informação Geográfica (SIG). O SIG que se preconiza, utilizaria o conjunto de dados geográficos e de cartografia de base e temática relativa às áreas marítimo-portuárias que o Instituto supervisiona, rentabilizaria todo esse material e ajudaria na fundamentação de tomadas de decisão.

É então necessário o desenvolvimento de modelos de dados adequados às necessidades do IPTM, por exemplo, quanto ao tipo de utilização e quanto ao formato da informação disponível, sendo desejável a existência de um cadastro portuário, bem como a possibilidade de integração de um considerável volume de dados e informação respeitante a projectos, estudos e obras portuárias, integrando a informação relativa a operações de dragagem.

Neste contexto, consideram-se as seguintes hipóteses de trabalho:

1.º- É adequada a implementação de um sistema de informação geográfica (SIG) e a utilização de ferramentas específicas de operações de análise espacial.

2.º- É possível integrar a informação existente, com vista à realização de operações de análise espacial, nomeadamente na classificação de áreas segundo as suas características;

3.º- É possível a caracterização e classificação das áreas de dragagem quanto à variação espacial do grau de contaminação dos sedimentos dragados e a sua aptidão ambiental para efeitos de imersão no mar.

4º- É possível o cálculo de áreas de dragagem e volumes de materiais dragados;

1.4 METODOLOGIA GERAL

Tendo havido anteriormente três tentativas de implementação de SIG neste organismo, procurou saber-se através de entrevistas o que correu bem e o que não teve sucesso nessas três tentativas (ver anexo nº 1). Os testemunhos dos técnicos superiores do IPTM, Dr. Gilberto Paixão e Eng.º Santos Ferreira (FERREIRA, PAIXÃO, 2003) e, dos professores do ISEGI-UNL (entidade contratada através de protocolo, para implementar o SIG), Doutor Marco Painho e Dr. Pedro Cabral (CABRAL, PAINHO, 2003), foram importantes para a caracterização da situação (DIAS e MOTA, 2003) e, constam do anexo 1.

Um conjunto de aplicações e operações de análise espacial, seguidamente enumeradas, constituem ferramentas utilizadas no decurso de um processo de implementação de um SIG, no presente caso de estudo:

- Utilização da Aplicação Access para a construção da Base de Dados, na implementação do modelo conceptual de informação geológica (DIAS, 2003a).

- Utilização da Aplicação AutoCAD 2000 para a implantação dos dados georreferenciados obtidos de: levantamentos topo-hidrográficos, sondagens geológicas percutivas de furação, campanhas de amostragem de sedimentos, operações de dragagem (DIAS et al., 2003, DIAS, 2003a, 2003b, 2003c, 2003d).

- Integração dos dados da BD com os dados georreferenciados da Aplicação AutoCAD 2000 recorrendo à implementação de um sistema de informação geográfica, utilizando a Aplicação ArcView 8.x-ESRI, (DIAS et al., 2003, DIAS, 2003a, 2003b, 2003c, 2003d).

Para o cumprimento do disposto no DC-D.R.141/1995 de 21 de Junho, antes de uma operação de dragagem, procede-se à avaliação da qualidade ambiental dos sedimentos a dragar, com base na recolha de dados necessários para a avaliação dos níveis de contaminação, realizando-se para o efeito, a caracterização físico-química dos sedimentos. As análises físicas aos sedimentos (densidade, % de sólidos, granulometria) descrevem as características dos materiais em estudo. As análises químicas aos sedimentos (carbono orgânico total, metais e compostos orgânicos) caracterizam o grau de contaminação das substâncias presentes nos materiais sedimentares a dragar.

Para a avaliação da qualidade ambiental dos sedimentos dragados são utilizados limites de segurança e restrições ambientais. Esses limites são definidos em função da perigosidade que cada parâmetro (substância química) caracterizado representa para o meio, função da sua concentração nos sedimentos dragados, para efeitos de imersão no mar. Os sedimentos são classificados em função dos critérios de qualidade ambiental estabelecidos no DC-D.R.141/1995 de 21 de Junho. As áreas de dragagem podem ser classificadas quanto ao risco ambiental potencial, com base na qualidade ambiental dos sedimentos analisados e, os critérios de qualidade dos sedimentos são determinantes para a definição da forma de eliminação dos materiais dragados.

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