GEOTECNOLOGIAS
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Item Comparação entre métodos de mapeamento topográfico de cavernas ferríferas: estudo de caso na Amazônia Brasileira(2024) Fernandes, Adam Barros; Borba, Ricardo Perobelli; Brandi, Iuri Viana; Araújo, Ramon Nunes; Scherer, Bruno dos Santos; Moreira, Júlio Almeida; Boulhosa, Gabrieli SantosO cálculo dos parâmetros espeleométricos (projeção horizontal, desnível, área e volume) em meio ao mapeamento topográfico de cavernas é um requisito amparado por lei para a definição do grau da relevância de cavidades no Brasil. Dessa forma, o objetivo deste trabalho é a comparação do método expedito convencional (utilizando bússola, clinômetro, trena e GNSS) com a tecnologia de varredura a laser no que tange ao levantamento topográfico em uma população amostral de cavernas situadas na Província Espeleológica da Serra dos Carajás, Pará, Brasil. Assim, foi realizada inicialmente a análise estatística descritiva dos dados espeleométricos obtidos matematicamente pelo método de levantamento topográfico convencional de 1758 cavidades para definição do parâmetro espeleométrico mais relevante do ponto de vista de enquadramento de cavernas como de máxima relevância. A partir disso, foi calculado o parâmetro espeleométrico volume levantado via varredura a laser e comparado com o resultado obtido utilizando o método convencional. A varredura a laser trouxe maior rapidez e redução da exposição ao risco em campo na coleta de dados. Além disso, o levantamento topográfico com a varredura a laser é mais preciso e em 80% dos resultados apresentou o valor da variável volume inferior ao obtido por meio do levantamento convencional.Item An integrated 3D digital model of stratigraphy, petrophysics and karstified fracture network for the Cristal Cave, NE-Brazil(2024-01) Pereira, João Victor F.; Medeiros, Walter E.; Dantas, Renato R.S.; Bezerra, Francisco H.R.; Bruna, Vincenzo La; Xavier Jr., Milton M.; Maia, Rubson P.; Gomes, Daniel D.M.; Silva, Danielle C.C.; Maciel, Ingrid B.Digital Outcrop Models (DOMs) are virtual representations of geological features. Although DOMs are widely used tools in geosciences, their integration with other datasets remains relatively underexplored. We combined a DOM, derived from a photogrammetric survey of a carbonate sequence, with lithostratigraphic, petrophysical (porosity, permeability and uniaxial compressive strength), fracture distribution, and karst dissolution information to compose a single integrated three-dimensional digital model. The study site is one of the entrances of the Cristal Cave (São Francisco Craton, Northeastern Brazil), which has been used as a structural and diagenetic outcrop analog for the Brazilian pre-salt carbonate reservoirs. Data from fracture distributions, measured on the exposed surfaces of the cave, were used to build a Discrete Fracture Network, based on the solution of the stereology inverse problem. Fracture apertures were then modified to generate different scenarios of karstification, thus composing Discrete Fracture and Karst Networks. This integrative approach brought relevant insights into the cave development due to dissolution along fracture clusters. Our methodology offers better geological data handling to build static models to be used in a fluid flow modeling environment, contributing to bridge the gap between geophysics/geology and engineering approaches.Item 3D geoelectric modeling to characterize ferruginous caves in Brazil, using numerical and physical simulation(2024-03) Cardoso, Luiz Henrique; Bacellar, Luis de Almeida Prado; Oliveira, Nilciléia Cristina de Magalhães; Maciel, Álvaro SimõesIn Brazil, the discovery of ferruginous pseudokarst caves in laterite profiles on iron mining areas has been significant. As a result, speleological legislation has restricted mining activity to protect caves considered to be most relevant, however, with subjective criteria. This requires the collection of precise data to better guide them. The application of techniques for the identification and characterization of caves is still limited, due to the irregular topography, vegetation and the obstruction of conduits and saloons by material that fell from the ceiling and walls, and it was also mobilized by miners. A relatively cheap and quick alternative to mapping the caves, compared to classical methods such as boreholes, is Electrical Resistivity (ER). Literature data are apparently controversial, as caves filled with air sometimes have high resistivity (tens to hundreds of thousands of ohms. meter), and sometimes low (up to a few thousand ohms. meter). Thus, the objectives were to investigate the electrical resistivity duality that can be observed in these caves, and present a non-invasive cave mapping methodology and a 3D geoelectric model (inverted), to be used as a reference in future field research. To this end, direct and inverse 3D geoelectrical numerical modeling was carried out to predict the electrical resistivity of typical elements in the ferruginous pseudokarst system of the Quadrilátero Ferrífero (QF), southeast region, where hundreds of caves were cataloged. Field surveys, laboratory analysis of collected material and simulations in a reduced physical model validated the predictions. The results showed that moisture around ferruginous caves can attenuate the electrical signal or even mask the high resistivity of conduits and saloons filled with air. Therefore, it was the main factor considered in the geoelectric model.Item SIMULAÇÃO DE CENÁRIOS DE FRAGILIDADE AMBIENTAL NA BACIA HIDROGRÁFICA DO RIO DA PRATA, MS, UTILIZANDO O MODELO DE CADEIAS MARKOV –EAUTÔMATOSCELULARES(2023-01) Silva, Laís Coêlho do Nascimento; Bacani, Vitor Matheusa modelagem preditiva de mudanças no uso e cobertura da terra possibilita analisar diferentes níveis de impactos e transformações paisagísticas. O objetivo deste trabalho foi avaliar e simular a tendência futura de fragilidade ambiental da Bacia Hidrográfica do Rio da Prata (BHRP), MS utilizando o modelo de Cadeias de Markove AutômatosCelulares. Os procedimentos metodológicos fundamentaram-se na análise da fragilidade ambiental da BHRP em 1986, 1996, 2006 e 2016 e simulação de tendência futura para os anos de 2050 e 2100 utilizando sensoriamento remoto e sistema de informação geográfica. Os resultados indicaram que as classes de fragilidade “média” e “alta” possuem maior convergência para aumento no futuro em detrimento da classe “baixa” que teve maior alteração em sua área. Constatou-se que os efeitos espaço-temporais das alterações antrópicas na paisagem acentuam a necessidade de políticas públicas voltadas ao incentivo de práticas conservacionistas na BHRP.Item Low-Cost 3D Reconstruction of Caves(2023) Teixeira, Joao Marcelo; Pimentel, Narjara; Barbier, Eder; Bernard, Enrico; Teichrieb, Veronica; Chaves, GimenaCaves are spatially complex environments, frequently formed by different shapes and structures. Capturing cave’s spatial complexity is often necessary for different purposes – from geological to biological aspects – but difficult due to the challenging logistics, frequent absence of light, and because the necessary equipment is prohibitively expensive. Efficient and low-cost mapping systems could produce direct and indirect benefits for cave users and policy-makers, enabling from non-invasive research of fragile structures (like speleothems) to new forms of interactive experiences in tourism, for example. Here we present a low-cost solution that combines hardware and software to allow capturing cave spatial information through RGB-D sensors and the later interpretation of the processed data. Our solution allows the navigation in a 3D reconstructed cave, and may be used to estimate volume and area information, frequently necessary for conservation or environmental licensing. We validated the proposed solution by partially reconstructing one cave in Northeastern Brazil. Although some challenges have to be overcome, our approach showed that it was possible to retrieve relevant information despite using low-cost RGB-D sensors.Item DETECÇÃO E DELIMITAÇÃO DE DEPRESSÕES CÁRSTICAS NA BACIA DO RIO SOBRADO – TO, A PARTIR DE VARIADOS MODELOS DIGITAIS DE ELEVAÇÃO(2023) PEREIRA, Hugo Lopes; MORAIS, Fernando deA bacia do Rio Sobrado é situada em sua maior parte no sudeste do estado do Tocantins. A maior porção hidrogeológica da bacia pertence ao Sistema Aquífero Bambuí em que a litologia é composta por rochas carbonáticas que proporcionam uma paisagem característica de depressões superficiais, tornando-se importante fonte de recarga localizada. Este estudo buscou detectar, delimitar e avaliar as depressões potenciais na área de estudo, utilizando uma associação de Modelos Digitais de Elevação (MDE’s) Globais, além de um MDE híbrido que considerou as menores altitudes dentre os pixels de cada MDE. Para delimitação das depressões, foi utilizado um MDE com resolução horizontal de 15 m, proveniente de interferometria de par de imagens Sentinel-1 IW. Foram adotados limiares morfométricos para eliminação de falsas depressões, associados a análises supervisionadas de imagens históricas do softwareGoogle Earth Pro. Foram quantificadas 299 depressões na área de estudo, sendo 270 destas pertencentes ao carste, cobrindo uma área de 803,42 ha. A utilização de diferentes MDE’s, incluindo sua fusão, possibilitou identificar depressões que passariam desapercebidas caso a análise fosse feita por apenas um modelo. A utilização do MDE oriundo de imagens Sentinel-1 possibilitou tornar a delimitação mais suave e próxima à realidade.Item DETECÇÃO E DELIMITAÇÃO DE DEPRESSÕES CÁRSTICAS NA BACIA DO RIO SOBRADO – TO, A PARTIR DE VARIADOS MODELOS DIGITAIS DE ELEVAÇÃO(2023) PEREIRA, Hugo Lopes; MORAIS, Fernando deA bacia do Rio Sobrado é situada em sua maior parte no sudeste do estado do Tocantins. A maior porção hidrogeológica da bacia pertence ao Sistema Aquífero Bambuí em que a litologia é composta por rochas carbonáticas que proporcionam uma paisagem característica de depressões superficiais, tornando-se importante fonte de recarga localizada. Este estudo buscou detectar, delimitar e avaliar as depressões potenciais na área de estudo, utilizando uma associação de Modelos Digitais de Elevação (MDE’s) Globais, além de um MDE híbrido que considerou as menores altitudes dentre os pixels de cada MDE. Para delimitação das depressões, foi utilizado um MDE com resolução horizontal de 15 m, proveniente de interferometria de par de imagens Sentinel-1 IW. Foram adotados limiares morfométricos para eliminação de falsas depressões, associados a análises supervisionadas de imagens históricas do softwareGoogle Earth Pro. Foram quantificadas 299 depressões na área de estudo, sendo 270 destas pertencentes ao carste, cobrindo uma área de 803,42 ha. A utilização de diferentes MDE’s, incluindo sua fusão, possibilitou identificar depressões que passariam desapercebidas caso a análise fosse feita por apenas um modelo. A utilização do MDE oriundo de imagens Sentinel-1 possibilitou tornar a delimitação mais suave e próxima à realidade.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 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 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 associada