GEOTECNOLOGIAS
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Item Análise multicritério e aprendizado de máquina aplicados na predição do potencial espeleológico da região do Parque Nacional Serra do Gandarela, Quadrilátero Ferrífero/MG(2022-02-03) Nola, Iraydes Tálita de Sena; Bacellar, Luis de Almeida Prado; Barela, César Falcão; Parizzi, Maria Giovana; Erlikhaman, Allan; Barbosa, Marcelo RobertoNo Brasil, cavidades ferríferas estão geneticamente e geograficamente associadas aos depósitos minerais explotáveis de ferro. Essas cavidades possuem relevância espeleológica, arqueológica, paleontológica e biológica, sendo ambientalmente e legalmente protegidas. Assim, para um melhor planejamento da explotação e licenciamento ambiental torna-se necessário estudar a gênese e o desenvolvimento das cavidades ferríferas buscando preservá-las sem impedir o avanço da mineração. Esse tema é complexo, pouco difundido e os trabalhos que buscam alternativas para predizer a ocorrência dessas cavidades são escassos. Essa demanda justifica o desenvolvimento de pesquisas e produtos capazes de auxiliar tomadores de decisão, planejadores e autoridades competentes para suporte na definição de locais-alvo de prospecção espeleológica de campo. Nesta pesquisa foi avaliada a capacidade preditiva de técnicas utilizando lógica fuzzy e processo hierárquico analítico, além de técnicas de aprendizado de máquina na avaliação da suscetibilidade a ocorrência de cavidades ferríferas. Para isso, foram selecionadas as variáveis: razão de óxido de ferro, declividade, índice de vegetação por diferença normalizada (NDVI), curvatura horizontal, curvatura vertical, intensidade de lineamentos e HAND (height above nearest drainage). Para a validação dos resultados foi utilizado um inventário de cavidades previamente levantado. Essas variáveis foram produzidas a partir do processamento de dados geoespaciais de uma região da Serra do Gandarela, Minas Gerais, Brasil. A primeira técnica aplicada, utilizando lógica fuzzy e processo hierárquico analítico (AHP), foi implementada e os resultados mostraram um desempenho satisfatório do mapa produzido em predizer áreas favoráveis a ocorrência de cavidades ferríferas, apresentando AUC (the area under the curve) em torno de 0,85. Na sequência foi aplicada a técnica de aprendizado de máquina denominada Florestas Aleatórias. Esta técnica foi a que se mostrou mais eficaz no estudo da suscetibilidade a ocorrência de cavidades ferríferas, apresentando AUC igual a 0,957. De forma complementar foi utilizada a técnica de Redes Neurais Artificiais, cujos resultados indicaram que o modelo aplicado não possui capacidade de generalização, apesar de seu desempenho ter sido considerado satisfatório durante o treinamento. Espera-se que os passos metodológicos detalhados neste estudo incentivem os planejadores e tomadores de decisão de empreendimentos de mineração e agências ambientais a adotá-los com o objetivo de mapear a suscetibilidade à ocorrência de cavidades ferríferas totalmente com base na aquisição e análise de dados remotos.Item Detection of Cover Collapse Doline and Other Epikarst Features by Multiple Geophysical Techniques, Case Study of Tarimba Cave, Brazil(2020) Hussain, Yawar; Uagoda, Rogerio; Borges, Welitom; Prado, Renato; Hamza, Omar; Cárdenas-Soto, Martín; Havenith, Hans-Balder; Dou, JieReliable characterization of the karst system is essential for risk assessment where many associated hazards (e.g. cover-collapse dolines and groundwater pollution) can affect the natural and built environments threatening public safety. The use of multiple geophysical approaches may offer an improved way to investigate such cover-collapse sinkhole and aid the geohazard risk assessment. In this paper, covered karst, which has two types of shallow caves (vadose and fluvial) located in Tarimba (Goias, Brazil), was investigated using various geophysical methods to evaluate their efficiency in the delineation of the geometry of sediments filled sinkhole. Three methods were used including Electrical Resistivity Tomography (ERT), Seismic Refraction Survey (SRS), Seismic Refraction Tomography (SRT) and Very Low Frequency Electromagnetic (VLF-EM) method. The study developed several resultant (2D) sections of the measured physical properties, including P-wave velocity and electrical resistivity, as well as the induced current (because of local bodies). For the analysis and processing of the data obtained from these methods, the following approaches were adopted: ERT inversion using a least-square scheme, Karous-Hjelt filter for VLF-EM data, and time-distance curves and Vp cross-sections for the SRS. The refraction data analysis showed three-layered stratigraphy topsoil, claystone, and carbonate bedrock, respectively. The findings obtained from ERT (three-layered stratigraphy and sediment-filled doline) as well as VLF-EM (fractured or filled caves as a positive anomaly) were found to be consistent with the actual field conditions. However, the SRS and SRT methods did not reach the depth of the cave because of shorter profile lengths. The study provides a reasonable basis for the development of an integrated geophysical approach for site characterization of the karst system, particularly the perched tank and collapse doline.Item Ensaio sobre as formas de registro e armazenamento de dados intrassítio com o uso de geotecnologia: sítio Lapa Grande de Taquaraçu(2020) Da Costa Silva, Marcelo Antonio; Gomes de Mello Araujo, Astolfo; Knorich Zuffo, Marcelo; Martinez Okumura, Maria MercedesDA COSTA, Marcelo Antonio. Ensaio sobre as formas de registro e armazenamento de dados intrassítio com o uso de geotecnologia: sítio Lapa Grande de Taquaraçu. 2020. 146 f. Dissertação em Arqueologia – Museu de Arqueologia e Etnologia, Universidade de São Paulo, São Paulo, 2020. O presente estudo abarca uma trajetória metodológica para a organização de dados arqueológicos através da utilização de aplicações e processamentos em SIG para um sítio do período Paleoíndio, tendo o intuito de sistematizar as informações de modo a possibilitar a futura interpretação das relações espaciais entre materiais arqueológicos de diferentes naturezas (amostras de sedimento e datação, por exemplo), permitindo, ainda, a integração e análise conjunta de dados, com o fim de se encontrar respostas que verifiquem ou refutem hipóteses até então determinadas no campo da arqueologia para este tipo de sítio. É certo que este exercício também traz outro importante benefício que não pode ser desconsiderado: a sistematização de informações, dados e resultados de uma densa pesquisa arqueológica, formando um Banco de Dados Georreferenciado - BDG. Este produto, além de garantir a integridade dos dados catalogados, favorece a prática de estudos e pesquisas a partir de um banco de dados integral e organizado de maneira lógica, propiciando, dessa forma, a oferta e qualidade de dados das pesquisas realizadas. O produto deste estudo pode ainda favorecer um caminho na disponibilização de dados de forma integral e segura através de publicação em repositórios oficiais ou acesso a uma espécie de biblioteca de dados digitais de informações em formato universal aberto. Esta é uma oportunidade para a catalogação, organização e garantia da integridade de inúmeros dados levantados em sítios arqueológicos, favorecendo a perpetuação de informações integralmente armazenadas e organizadas. Ressalta-se que este representa um trabalho pioneiro no Brasil, não se encontrando, a priori, outros estudos realizados com tal aprofundamento no país, tendo como foco a análise de estruturas de banco de dados arqueológicos georreferenciados, universalizados, normatizados e transversalmente estruturados conforme os parâmetros internacionais estabelecidos.- Assessment of a semi-automatic spatial analysis method to identify and map sinkholes in the Carste Lagoa Santa environmental protection unit, Brazil(2021-01-21) de Castro Tayer, Thiaggo; Horta Rodrigues, Paulo CésarSatellite imaging combined with geoprocessing routines is a promising alternative to establish a viable mapping model of specific landscape features and soil use, with high precision, fast results, and low operational costs. The present study examines the employment of a digital elevation model (DEM) combined with geoprocessing techniques for identifying closed depressions in karst landscapes with the objective of mapping potential sinkholes and uvalas within the limits of the Carste Lagoa Santa Environmental Protection Unit, located in the state of Minas Gerais, Brazil. The proposed method consists of using geoprocessing routines combined with DEMs, topographic analysis, individual points of elevation, and mathematical operations between rasters. To accomplish that, SRTM (Shuttle Radar Topographic Mission) data/images were used to extract contour lines and individual elevation points to identify depressions, delimit their edges, and obtain morphometric data referring to the area, perimeter, and their circularity index. The results were satisfactory, allowing the detection of 1076 depressions within the study area. The results were also analyzed for special morphological cases and circularity patterns and compared with a previous study. Field campaigns allowed the partial validation of the method, which proved to be a viable alternative for preliminary and extensive scale mapping of these important karst recharge features.
Item Detecção de dolinas com apoio de modelos digitais de elevação e imagens de alta resolução : estudo de caso na APA Nascentes do Rio Vermelho - GO(2020-07-03) Ferreira, Cristiano Fernandes; Uagoda, Rogério Elias SoaresOs sistemas cársticos escondem seus principais mecanismos de morfogênese na subsuperfície, onde a interação de águas levemente aciduladas com rochas solúveis permite a criação de vazios e a interconexão dos fluxos, acelerando processos erosivos nem sempre visíveis. Uma das expressões superficiais mais marcantes destes mecanismos ligados à espeleogênese são as dolinas, feições consideradas elementares destes ambientes. A presente pesquisa teve como objeto principal as depressões cársticas, a partir das quais revisitou-se conceitos, tipologias genéticas e principais morfologias em trabalhos realizados no Brasil e no mundo. O mapeamento dessas feições é realizado há muito tempo e permite uma série de interpretações de cunho geomorfológico e ambiental. Entretanto, a tarefa de detectar e delimitar dolinas esbarra na resolução das bases de dados disponíveis, dificuldades de estabelecer os limites em campo ou por meio de análises visuais em imagens, grande consumo de tempo e trabalho, além de carregar forte viés de subjetividade. Neste sentido, vários trabalhos mais recentes vêm empregando técnicas modernas e bases de dados de alta resolução para a detecção de dolinas, muitos realizados com certo nível de automação, sobretudo com o uso de Modelos Digitais de Elevação-MDE’s. Baseado nessas experiências e tendo como meta identificar as dolinas da região do alto Rio Corrente e da Área de Proteção Ambiental das Nascentes do Rio Vermelho (APA-NRV), nordeste de Goiás, realizou-se o mapeamento dessas feições em três escalas diferentes. Numa primeira abordagem, identificou-se dolinas prioritariamente por meio de trabalhos de campo em uma pequena área próxima à Gruna da Tarimba, e comparou-se os resultados com a análise visual de MDE’s gerados com dados ALOS-PALSAR e Veículo Aéreo Não Tripulado (VANT). Também foram detectadas de forma semi-automática depressões cársticas para escala abrangente, em toda a bacia do alto Rio Corrente com dados SRTM e ALOS-PALSAR. Por fim realizou-se o mapeamento de uma área significativa com o auxílio do VANT e detectou-se dolinas de forma automatizada em área central da APA-NRV, com vários sistemas de cavernas. Os resultados mostraram a importância da escolha adequada da base de dados, resolução e tamanho da área de abrangência. A partir dos resultados foi possível estabelecer as áreas mais carstificadas, tipologias mais usuais de dolinas e os principais processos atuantes na configuração do relevo local, com importante papel dos materiais e da dupla dinâmica erosiva, superficial e subterrânea.Item Imageamento de fraturas e feições cársticas no Lajedo do Arapuá/Bacia Potiguar, aplicando o Método de Eletrorresistividade (ERT)(2020-02-18) Costa, Pâmella Regina Fernandes da; Filho., Francisco Pinheiro Lima; Rodrigues., Rafael SaraivaO objetivo deste trabalho é realizar o imageamento de fraturas e feições cársticas encontradas na zona epicárstica de rochas carbonáticas que afloram numa porção do Lajedo do Arapuá, Formação Jandaíra, Bacia Potiguar, em alta resolução, usando a técnica Eletrical Resistivity Tomography (ERT). Neste trabalho foram adquiridas seções com os arranjos Dipolo-dipolo e Schlumberger e os dados processados nos softwares ZondRes2D e EarthImager2D. Deste modo, foram interpretadas fraturas abertas (carstificadas ou não), fraturas fechadas e planos de acamamento (carstificados ou não). Foram comparados o desempenho dos softwares, a sensibilidade dos arranjos e avaliado o impacto do processamento para ressaltar as anomalias verticais e horizontais. O processamento em ambos os softwares se mostrou adequado para representar as anomalias correspondentes às feições geológicas de interesse. Entretanto, o software EarthImager2D mostrou-se mais adequado para individualizar as feições verticalizadas, enquanto o arranjo Dipolo-dipolo apresentou maior sensibilidade para discretizar as anomalias de alta resistividade.Item Assessment of a semi-automatic spatial analysis method to identify and map sinkholes in the Carste Lagoa Santa environmental protection unit, Brazil(2021-01-21) Tayer, Thiaggo de Castro; Rodrigues, Paulo César HortaSatellite imaging combined with geoprocessing routines is a promising alternative to establish a viable mapping model of specific landscape features and soil use, with high precision, fast results, and low operational costs. The present study examines the employment of a digital elevation model (DEM) combined with geoprocessing techniques for identifying closed depressions in karst landscapes with the objective of mapping potential sinkholes and uvalas within the limits of the Carste Lagoa Santa Environmental Protection Unit, located in the state of Minas Gerais, Brazil. The proposed method consists of using geoprocessing routines combined with DEMs, topographic analysis, individual points of elevation, and mathematical operations between rasters. To accomplish that, SRTM (Shuttle Radar Topographic Mission) data/images were used to extract contour lines and individual elevation points to identify depressions, delimit their edges, and obtain morphometric data referring to the area, perimeter, and their circularity index. The results were satisfactory, allowing the detection of 1076 depressions within the study area. The results were also analyzed for special morphological cases and circularity patterns and compared with a previous study. Field campaigns allowed the partial validation of the method, which proved to be a viable alternative for preliminary and extensive scale mapping of these important karst recharge features.Item Hidrogeoquímica dos Aquíferos da Região da APA Carste de Lagoa Santa, MG(2018-12-21) Vieira, Luisa costa Martins; Velasquez, Leila Nunes Menegasse; Dussin, Tânia MaraEste estudo, realizado na região da Área de Proteção Ambiental Carste de Lagoa Santa a norte de Belo Horizonte, visou a caracterização geoquímica das rochas e das águas subterrâneas com o intuito de auxiliar na posterior estruturação de um modelo hidrodinâmico e hidroquímico e na implantação de uma rede de monitoramento. Afloram na região e constituem os diferentes aquíferos três unidades litoestratigráficas principais: embasamento, representado pelo granito-gnaisse do Complexo Belo Horizonte, calcários recristalizados da Formação Sete Lagoas, que compõem o principal aquífero da região e é subdividida em Membro Pedro Leopoldo, inferior, formado por calcários finos e com intercalações pelíticas, e Membro Lagoa Santa, superior, com calcários grossos e essencialmente calcíticos, e pelitos da Formação Serra de Santa Helena no topo. Coletou-se amostras de águas de nascentes e poços, correspondentes à circulação rasa e profunda dos aquíferos, para análise química e os dados foram tratados estatisticamente e plotados em diagramas binários, ternários, Piper e Stiff para interpretação. Estas águas são predominantemente bicarbonatadas cálcicas, ocorrendo fácies bicarbonatadas mistas limitadas às águas do embasamento e bicarbonatada sódica relativa a colúvio. Estas últimas são facilmente distinguíveis das demais, assim como as associadas aos pelitos, pela composição química com baixa concentração de Ca2+, observada pela mediana (18,5 mg/L), e altas de Na+ (7,9 mg/L) – referentes apenas aos granitos - e Si4+ (35,5 mg/L). As misturas dos granitos com rochas do membro inferior e dos pelitos com os calcários puros mantêm a alta concentração de Si4+ (26,7 mg/L), mas aumentam as concentrações de Ca2+ (55,9 mg/L) devido a contribuição carbonática. As águas que circulam restritamente no Membro Lagoa Santa refletem a composição calcítica das rochas com concentrações maiores de Ca2+ (80,2 mg/L) e HCO3 - (243,4 mg/L) que as demais e baixas concentrações de Mg2+ (1,1 mg/L), Na+ (0,3 mg/L) e Si4+ (9,4 mg/L). A presença de intercalações pelíticas nos calcários impuros conferem às águas maiores concentrações de Mg2+ (3,2 mg/L), Na+ (1,6 mg/L) e Si4+ (14,5 mg/L), porém menores de Ca2+ (59,8 mg/L) e HCO3 - (205,0 mg/L) que o membro superior. A variabilidade faciológica deste membro permite a subdivisão em quatro tipos hídricos com concentrações de Ca2+ e Si4+ variadas, observados também nas cotas médias de entradas d’água e na produtividade dos poços desta unidade. A alta produtividade dos poços é conferida à hidroquímica passível a dissolução pela alta concentração de Ca2+ associada a porções mais puras das rochas, mas principalmente à localização próxima a zona de falhas e do contato litológico entre os membros, assim como a ocorrência das maiores vazões em cotas mais elevadas no Membro Pedro Leopoldo e mais baixas no Membro Lagoa Santa Já a circulação rasa, controlada principalmente pela intensidade dos processos de carstificação, apresenta maiores vazões nas rochas do membro superior. A Si4+ constitui, ainda, o principal indicativo de compartimentação horizontal e vertical dos aquíferos, com sua concentração aumentando em profundidade e de NW para SE e NEItem Uso de técnicas de geoprocessamento para caracterização geoambiental das áreas de ocorrência do patrimônio espeleológico no Geossistema Ferruginoso do Parque Nacional da Serra do Gandarela, Minas Gerais(Caderno de Geografia, 2018-03-17) José dos Santos, Darcy; Ruchkys, Úrsula; Panisset Travassos, Luiz Eduardo; Mara Coelho Pizani, FernandaO estudo permitiu uma melhor percepção dessa distribuição do patrimônio e suas relações espaciais com o ambiente físico, mostrando sua riqueza em termos da geodiversidade associadaItem Levantamento de parâmetros geomecânicos de uma cavidade natural subterrânea utilizando tecnologias de laser scanner 3D e realidade virtual(Universidade Federal de Ouro Preto, 2016) Araújo, Ramon Nunes; Gomes, Romero César