Batimetria fluvial estimada com dados orbitais: Estudo de caso no alto curso do rio Paraguai com o sensor ASTER

Abstract

The Paraguay River is the main tributary of the Paraná River and has an extension of 1.693 km in Brazilian territory. The navigability conditions are very important for the regional economy because most of the central-west Brazilian agricultural and mineral production is transported by the Paraguay waterway. Increased sedimentation along the channel requires continuous dredging to waterway maintenance. Systematic bathymetric surveys are periodically carried out in order to check depth condition along the channel using echo-sounding devices. In this paper, digital image processing and geostatistical analysis methods were used to analyze the applicability of the ASTER sensor to estimate channel depths in a segment of the upper Paraguay River. The results were compared with field data in order to choose the band with better adjustment and to evaluate the standard deviation. Comparing the VNIR bands, the best fit was presented by the red wavelength (band 2; 0,63 - 0,69 μm), showing a good representation of the channel depths shallow than 1,7 m. Applying geostatistical methods, the model accuracy was enhanced from 43 cm to 36 cm and undesired components were slacked. It was concluded that the digital number of band 2, converted to bathymetry information allows a good estimation of river depths and channel morphology.

O rio Paraguai é o principal tributário do rio Paraná, percorrendo uma extensão de 1.693 km em território brasileiro. O rio é de grande importância para a economia da Região Centro-Oeste, sendo uma das principais vias de escoamento da produção agrícola regional. Processos de sedimentação no canal têm exigido dragagem contínua em alguns pontos do rio para a manutenção da hidrovia. Para a localização destes pontos são necessários levantamentos batimétricos sistemáticos, realizados com ecobatímetros instalados em embarcações. Neste trabalho é analisada a viabilidade de aplicação do sensor orbital ASTER como instrumento para a extração de informações batimétricas do rio Paraguai. Para tal, foram aplicadas técnicas de processamento digital de imagens e de análise geoestatística. Dados coletados no campo foram utilizados para correlações estatísticas e determinação do desvio padrão dos dados. Profundidades extraídas do comprimento de onda do vermelho (banda 2; 0,63 – 0,69μm) foram as que apresentaram maior correlação com os dados obtidos diretamente no campo, especialmente para profundidades inferiores a 1,7 m. O método geoestatístico diminuiu a dispersão do modelo de 43 cm para 36 cm, mitigando a influência de elementos indesejados, tais como vegetação macrófita aquática e sedimentos em suspensão. A morfologia do canal pode também ser reconstituída satisfatoriamente com os valores digitais de da faixa do vermelho, convertidos em informações batimétricas. Os resultados alcançados permitiram concluir que dados orbitais do sensor ASTER podem fornecer informações batimétricas confiáveis, sendo portanto muito úteis para o monitoramento da migração das barras fluviais e das variações batimétricas menores que 1,7 m ao longo do canal do rio Paraguai. Palavras chave: ASTER, rio Paraguai, batimetria, sensoriamento remoto aplicado.