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Por José Robinson Alcoforado Dantas
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FOTOINTERPRETAÇÃO
PARTE TEÓRICA I -CONCEITOS BÁSICOS DA FOTOINTERPRETAÇÃO QUADRO I.1 - CONCEITOS BÁSICOS DA FOTOINTERPRETAÇÃO
FOTOGRAFIA AÉREA
OBLÍQUA VERTICAL
EM CORES PRETO/BRANCO
FOTOINTERPRETAÇÃOFOTOLEITURA
FOTOGRAMETRIA
FOTOANÁLISE
PADRÕES DE INTERPRETAÇÃO
COR TONALIDADERELÊVOVEGETAÇÃO DRENAGEM
TEXTURA
LITOLOGIA
FOTOGEOLOGIA
ESTRUTURA
MULTIDISCIPLINASMAPA FOTOGEOLÓGICO
I .1 - FOTOGRAFIA AÉREA I.1.1 -Definição: imagem do terreno captada desde o espaço utilizando-se câmaras fotográficas adequadas. I.1.2 - Elementos da fotografia aérea: informações contidas na fotografia aérea (Fig.I.1), objetivando, principalmente, a resolução de problemas fotogramétricos (deslocamentos devido ao relevo, escala média da fotografia,elaboração de perfis topográficos e geológicos ,etc)
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FIGURA I.1 – ELEMENTOS DA FOTOGRAFIA AÉREA
X
X X
X
O = ponto principal = centro da foto
Marcas fiduciais
ArquivoEscala
N da fotoO
N do vôoO
Relógio Altímetro Nível
O
Além das indicações dos números da fotografia e voo, e da escala, um outro dado importante encontrado em algumas fotografias, é o valor (em mm) da distância principal ( c ) da câmara fotográfica, que, como será visto mais adiante, não só indica qual o tipo de câmara fotográfica utilizada e, conseqüentemente, qual o tipo da fotografia obtida, como também tem papel fundamental na definição da escala. Do ponto de vista geométrico a fotografia aérea vertical é uma projeção central do terreno, cuja representação esquemática é mostrada na figura abaixo:
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FIGURA I.2 - REPRESENTAÇÃO GEOMÉTRICA DA FOTOGRAFIA AÉREA
RQ
ZoNível médio do terreno
Nível do marDtDt
O= centro da objetiva da câmara
p=n
P=N
Plano do negativo
PositivoPositivo
Terreno
c
cZ
c = distância principal = distância do centro de projeção da câmara fotográfica ao plano do negativo ou plano da fotografia.
Z = Altura de vôo = distância do centro de projeção ao plano do terreno. p = ponto principal = projeção ortogonal do centro de projeção do terreno (p) sobre o plano da fotografia
(p). n = ponto nadir = interseção da vertical que passa pelo centro de projeção com o plano do negativo ou
plano da fotografia. É representado com as letras “n” e “N”, na fotografia e no terreno, respectivamente. Na foto aérea vertical o ponto nadir se confunde com o ponto principal.
I.1.3 – Classificação das fotografias aéreas Basicamente, os critérios empregados para a classificação de fotografias aéreas estão relacionados à inclinação do eixo da câmara fotográfica e ao seu campo angular
• em função da inclinação do eixo da objetiva
VERTICAL INCLINADA MUITO INCLINADAVERTICAL INCLINADA MUITO INCLINADA
FIGURA 1.3 - CLASSIFICAÇÃO DA FOTOGRAFIA AÉREA EM FUNÇÃO DO EIXO DA OBJETIVA
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QUADRO I.2 - COMPARAÇÃO ENTRE AS FOTOGRAFIAS AÉREAS VERTICAL, INCLINADA E MUITO INCLINADA Fotografia aérea Vertical Inclinada Muito inclinada
Características Inclinação < + 30 Inclinação entre 120 e 180 sem horizonte visível
> 180 com o horizonte visível
Área fotografada Muito pequena Pequena Grande Forma da área foto grafada
Retangular Trapezoidal Trapezoidal
Escala Uniforme para um mesmo plano horizontal
Decresce da parte mais eleva da do terreno para a mais baixa
Decresce da parte mais elevada do terreno para a mais baixa
Vantagem Melhor de interpretar Maior área recoberta Ilustrativa Uso mais freqüente
Fotogrametria e Fotointerpretação
Fotointerpretação Fotointerpretação
• em função do campo angular da objetiva
60º 120º
FIGURA I.4 - CLASSIFICAÇÃO DAS FOTOGRAFIAS AÉREAS EM FUNÇÃO DO CAMPO ANGULAR DA OBJETIVA
NORMAL
90º
GRANDE ANGULAR SUPER GRANDE ANGULAR
Quadro I.3 - Relação entre campo angular e distância principal em fotografias aéreas verticais de 23 cm x 23 cm
TIPO DE OBJETIVA DA CÂMARA CAMPO ANGULAR DISTÂNCIA PRINCIPAL Normal 600 210 mm
Grande angular 900 152 mm Super grande angular 1200 88 mm
I.1.4 - Escala
Escala de uma fotografia aérea vertical é a relação entre uma distância medida na fotografia (df) e sua correspondente no terreno (Dt). Pode ser definida, também, como a relação entre a distância principal (c) e a altura da voo(Z ).
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FIGURA I.5 - REPRESENTAÇÃO GRÁFICA DA ESCALA DA FOTOGRAFIA AÉREA
RQ
Nível médio do terreno
Nível do mar
ZbZaM
BDt
df
Nível médio do terreno
Nível do mar
ZB
ZMZA
MA
O
BDt
df
ZoZQ
HQ
HM
HB
p
c
Dt = distância medida no terreno; df = distância medida na foto; Z0 = altura do vôo em relação ao nível do mar = altura absoluta de vôo; ZA = altura de vôo em relação ao nível mais elevado do terreno (A); ZB = altura de vôo em relação ao nível mais baixo do terreno (B); ZM = altura de vôo em relação à elevação média do terreno (M); ZQ = altura de vôo em relação a um ponto qualquer do terreno (Q); HA = elevação do nível mais alto terreno em relação ao nível do mar; HB = elevação do nível mais baixo do terreno em relação ao nível do mar; HM = elevação do nível médio do terreno em relação ao nível do mar; HQ = elevação de um nível qualquer do terreno em relação ao nível do mar. Considerando a figura anterior e aplicando a definição de escala fotográfica, tem-se: 1\ EA = dfA \ DtA = c \ ZA = c \ Z0 - HA (escala da fotografia para o nível mais elevado); 1\ EB = dfB \ DtB = c \ ZB = c \ Z0 - HB ( escala da fotografia para o nível mais baixo); 1\ EM = dfM \ DtM = c \ ZM = c \ Z0 - HM (escala da fotografia para o nível de elevação média); 1\ EQ = dfQ \ DtQ = c \ ZQ = c \ Z0 - HQ (escala da fotografia para um nível qualquer ). Em terrenos planos, como a altura de vôo é constante, a escala da fotografia pode ser calculada utilizando-se a seguinte equação: 1\E = df \ Dt = c \ Z0.
No caso de terrenos acidentados, a escala da fotografia corresponde à escala do nível de elevação média, ou seja: 1\ EM = dfM \ DtM = c \ ZM = c \ Z0 - HM.
I.1.5 - Deformações geométricas Denominam-se de deformações geométricas das fotografias aéreas os deslocamentos e imperfeições que afetam, quantitativamente, a qualidade da imagem fotográfica, e que influem nas medições a serem realizadas. Tais deformações são classificadas em: deslocamento devido ao relevo, deslocamento devido à inclinação da fotografia e distorção devido a imperfeições da lente da câmara fotográfica. Levando-se em consideração que para a prática da fotointerpretação geológica, utilizam-se fotografias aéreas verticais (teoricamente) e que a deformação mais comum encontrada nelas está
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relacionada ao deslocamento devido ao relevo, no presente trabalho apenas será abordado este tipo de deformação. Convém salientar que, como veremos mais adiante, a correção do deslocamento devido ao relevo tem papel fundamental na determinação da espessura e mergulho de camadas. FIGURA I.6 REPRESENTAÇÃO GRÁFICA DO DESLOCAMENTO DEVIDO AO RELEVO
a1 a2
R
R
r
R
O
rn=p
N=PA
A2 A1
HR
HA
H
ZR
Nível de referência
Nível do mar
c
∆r = a1a2 = r. ∆H \ ZR = r . (HA - HR) = deslocamento devido ao relevo HA = altitude do ponto “A” em relação ao nível do mar HR = altitude do nível de referência ∆H = HA - HR = diferença de altitude entre o ponto “A”e o nível de referência ZR = Altura de vôo em relação ao nível de referência A = posição do ponto “A” sobre o terreno A1 A2 = posição do ponto “A” sobre o nível de referência
R = ponto sobre o nível de referência em relação ao nível do mar ∆R= A1 A2 a1 = imagem na fotografia do ponto A1 a2 = imagem na fotografia do ponto A2 I.1.6 - Comparação entre fotografias aéreas e mapas
A fotografia aérea nada mais é que a imagem produzida pela projeção central do terreno, a partir de um ponto fixo (ponto principal), denominado de ponto Nadir. Os deslocamentos devido ao relevo e à inclinação da fotografia, e as distorções produzidas pela lente da câmara fotográfica, produzem deformações das imagens fotográficas de todos os pontos do terreno, que crescem, radialmente, a partir do ponto nadir ou ponto principal. Entretanto, considerando-se que o terreno fotografado é perfeitamente horizontal, e que a lente da câmara fotográfica não apresenta distorções, as deformações deixariam de existir e, conseqüentemente, a fotografia aérea representaria a imagem do terreno projetado ortogonalmente , assemelhando-se, portanto, a um mapa plani-altimétrico. Como as condições descritas são hipotéticas, na prática observa-se que fotografias aéreas e mapas diferem em vários aspectos, conforme pode ser visto no quadro seguinte:
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QUADRO I.4 - COMPARAÇÃO ENTRE FOTOGRAFIAS AÉREAS E MAPAS
MAPA FOTOGRAFIA AÉREA Projeção ortogonal Projeção central Escala uniforme Escala variável em função da topografia do
terreno e da inclinação da fotografia Representação geométrica correta
Representação geométrica incorreta em função dos deslocamentos devido ao relevo e à inclinação da fotografia e à distorção da lente da câmara
Os elementos aparecem deslocados de suas posições reais e com tamanhos diferentes, devido ao processo de generalização, exageração e simbolização
Os objetos aparecem deslocados e desfigurados devido às deformações geométricas
É uma representação abstrata do terreno, na qual é necessária uma legenda
É uma representação real do terreno não havendo necessidade de legenda
Modificado de Routin (1984) I .2 - APLICAÇÕES DA FOTOGRAFIA AÉREA O uso de fotografias aéreas em quaisquer tipos de levantamentos (geológico, pedológico, topográfico, florestal, urbanístico, etc), é viável devido a quatro fatores básicos:
Fornece uma visão sinóptica do terreno; Permite a observação tridimensional; Permite a visualização de imagens não detectadas pelo olho humano; Tratando-se de uma imagem permanente do terreno, pode ser utilizada sempre que houver necessidade..
Apesar de apresentar algumas limitações (distorções, qualidade do filme e da revelação, influência do meio ambiente e da atividade humana), a fotografia aérea é largamente utilizada, tendo em vista que:
Constitui um registro permanente do terreno; Permite uma observação regional , rápida e a baixo custo, da área a ser estudada; Apresenta exagerações verticais, permitindo uma melhor análise do relevo e da drenagem; Permite a observação de áreas inacessíveis; Permite planejar o trabalho de campo; Permite analisar os processos dinâmicos a que foram, ou estão, submetidas às áreas levantadas (erosão, desmatamento, assoreamento, etc.), através do estudo comparativo entre fotografias tomadas em épocas diferentes (resolução temporal).
Dentre as aplicações da fotografia aérea, destacam-se a Fotogrametria e a Fotointerpretação,
que podem ser empregadas juntas ou separadas, dependendo, é evidente, dos objetivos a que se propõe o trabalho. I.2.1 - Fotogrametria A Fotogrametria é definida como a ciência ou a arte de realizar medições com auxílio de fotografias aéreas objetivando determinar características métricas e geométricas (tamanho, forma e posição) dos objetos fotografados no terreno.
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A utilização de fotografias aéreas nos levantamentos topográficos e mapeamentos regionais é de
fundamental importância, pois as imagens obtidas, além de refletirem todas as características do terreno, permitem a visualização tridimensional do mesmo. Entretanto, às deformações que as mesmas apresentam (deslocamento devido ao relevo, deslocamento devido a inclinação da fotografia, distorções, etc.), inviabilizam sua aplicação em estudos de precisão. Assim torna-se necessário conhecer exatamente as deformações e, com auxílio de instrumentos e métodos especiais, eliminá-las ou corrigi-las. Efetuadas todas as correções, a imagem fotográfica transforma-se numa carta imagem ou mapa imagem, possibilitando a sua utilização em tais estudos, sendo este, portanto, um dos principais objetivos da Fotogrametria. I.2.2 - Fotointerpretação Análise qualitativa da fotografia aérea, visando identificar os elementos por reconhecimento ou dedução e interpretar seu significado. • Fases da Fotointerpretação • Fotoleitura: identificação dos elementos fotografados. Ex: identificação de rios, estradas, construções,
formas de relevo, etc.
• Fotoanálise: identificação e análise de um conjunto de elementos de mesmo significado. Ex: padrão da rede de drenagem, padrão das formas de relevo, lineações estruturais, litologia, etc.
II. - FOTOINTERPRETAÇÃO GEOLÓGICA
Quando a análise de fotos aéreas é dirigida visando identificação e interpretação de características e fenômenos geológicos, recebe a denominação de Interpretação Fotogeológica, Fotogeologia ou Fotointerpretação Geológica. O processo básico consiste na extração, seleção e classificação dos dados geológicos que, seguidas de uma análise lógica, identifica, mede e interpreta o significado dos terrenos fotografados. Desta forma, para que a aplicação do método de interpretação de fotografias aéreas e de outras imagens de sensores remotos (RADAR, LANDSAT, SPOT, etc.) em estudos geológicos tenha pleno êxito, é necessário que o fotointérprete preencha os seguintes requisitos:
• Conhecimento e experiência na área da ciência geológica; • Conhecimento dos fundamentos da fotografia aérea e outras imagens de sensores remotos; • Conhecimento e experiência nas técnicas de fotointerpretação. O processo geral de interpretação fotogeológica não se resume apenas na interpretação das fotos aéreas, mas requer uma metodologia de trabalho, na qual podem ser individualizadas as seguintes etapas:
• Compilação e avaliação das informações geológicas sobre a área a ser fotointerpretada Neste
contexto devem ser levadas em consideração as informações sobre os aspectos geomorfológicos e pedológicos, além das informações sobre vegetação e hidrografia, principalmente em áreas onde o acervo de dados geológicos é raro ou inexistente;
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• Interpretação bi-dimensional de imagens de satélites ou foto-mosáicos, através da qual o fotointérprete obtém uma visão regional da área, permitindo-lhe, via de regra, a identificação das grandes feições estruturais e litológicas da área a ser fotointerpretada;
• Interpretação tri-dimensional, com auxílio do estereoscópio de espelho (preferencialmente) ou de
bolso, das fotografias aéreas;
• Elaboração do Mapa Fotogeológico Preliminar;
• Planejamento dos trabalhos de campo, no qual serão definidas as áreas a serem estudadas. Nesta etapa serão definidas as seções geológicas a serem realizadas, bem como serão individualizadas as áreas com interpretação duvidosa;
• Estudos de campo segundo o plano elaborado;
• Reinterpretação das fotografias aéreas com base nos dados obtidos no campo;
• Elaboração do Mapa Fotogeológico Final;
• Confecção do Relatório Final , dando ênfase à descrição das unidades fotogeológicas
(litológicas, estruturais e geomorfológicas) individualizadas.
II.1 - ELEMENTOS BÁSICOS DA FOTOINTERPRETAÇÃO GEOLÓGICA II.1.1 - Drenagem: inclui todo sistema natural produzido pelo escoamento, superficial ou subterrâneo de águas. O sistema de drenagem é determinado, basicamente, pelo clima, relevo, vegetação e pelas características do terreno (propriedades do solo, litologia e estruturas geológicas). Trata-se de um dos mais importantes elementos de identificação, pois reflete não só as características das rochas ou dos solos drenados, como também o controle exercido pela estrutura geológica. Assim, por exemplo, uma maior ou menor porosidade e/ou permeabilidade da rocha implica, respectivamente, numa menor ou maior densidade de drenagem. Portanto, a análise detalhada do sistema de drenagem permite diagnosticar a presença de determinados tipos de litologias, mudanças litológicas e estruturas geológicas. QUADRO II.1 - PRINCIPAIS SISTEMAS DE DRENAGEM
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SUPERFICIAL OU EXTERNOINTERNO
EROSIONAL OU DESTRUTIVO DEPOSICIONAL OU CONSTRUTIVO
C / C ON TROLE ESTRUTURAL
Dendrítico Parreira ou treliça Meândrico Sink-hole
Radial Retangular Anastomosado Poços de infiltração
Paralelo Anular Leque aluvial
FIGURA II.1 – FOTO ANÁLISE - PADRÕES DE DRENAGEM
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2
3
1 Dendrítico de alta densidade
Raro ou ausente
Dendrítico de média a baixa densidade
1
1
1
1
1
3
3
33
3
3
2
2
2
2
2
2
3
1 Dendrítico de alta densidade
Raro ou ausente
Dendrítico de média a baixa densidade
1
1
1
1
1
3
3
33
3
3
2
2
2
2
2
2
800m 400 400 0 800m
II.1.2 -Relevo: As formas de relevo, resultantes de processos endogenéticos (tectonismo, extrusão, intrusão) e exogenéticos (desnudação, erosão de rochas e solos, transporte e deposição de sedimentos), estão diretamente relacionadas ao clima, às características das rochas (resistência à erosão, permeabilidade, porosidade, etc.) e às estruturas geológicas. O estabelecimento de um padrão de relevo para uma determinada unidade fotogeológica, portanto, é um tanto impreciso, pois, num clima seco ou numa área afetada tectonicamente a forma de relevo desenvolvida por esta unidade será diferente daquela desenvolvida num clima úmido ou numa área tectonicamente estável. Desta forma, cabe ao fotointérprete estabelecer, para a região estudada, a relação entre os padrões de relevo e as unidades fotogeológicas.
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QUADRO II.2 - PRINCIPAIS PADRÕES DE GEOFORMAS
LITOLOGIA GEOFORMA Atectônica Tectônica
Sedimentar
Consolidada
escarpa de erosão, mesa, cuesta, hogback, vale plano, vale em V, vale em U, etc.
horst, graben, blocos escalonados, escarpa de falha, sinforme, antiforme
Inconsolidada
dunas, planície aluvial, leque aluvial, terraço fluvial, depósito de talus, vale aluvial
Intrusiva dique, domo
Ígnea Vulcânica
Extrusiva derrame, pseudo-terraço, cratera, cone vulcânico, canal de escoamento
Plutônica domo, batólito, stock, inselberg, dique Metamórfica colina, crista assimétrica, crista simétrica,
vale em V sinforme, antiforme, escarpa de falha
FIGURA II.2 – FOTO ANÁLISE - PADRÕES DE RELÊVO
800 800400 400 0
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II.1.3 - Vegetação: considerando-se que o desenvolvimento da vegetação está intimamente associado ao clima, a correlação entre um padrão de vegetação e a unidade fotogeológica, sobre a qual ela desenvolve-se, só é valida quando se analisa uma região isoladamente. É de se esperar, portanto, que em regiões sujeitas a processos climáticos distintos, em um mesmo tipo litológico pode desenvolver-se tipos diferentes de vegetação. O fotointérprete, ao estudar uma determinada região, deve ficar atento para as variações nos padrões de vegetação, pois elas podem significar, também, variações litológicas. Alinhamentos de vegetação podem indicar a presença de estruturas, tais como falhas, fraturas, diáclases, foliações, etc. II.1.4 - Tonalidade ou Tom Fotográfico: corresponde à intensidade da cor cinza no intervalo entre o branco e o negro. Teoricamente podem ser diferenciadas mais de 200 tonalidades cinza, entretanto na prática somente são reconhecidos 5 a 10 tons. A importância deste elemento diagnóstico não está relacionada à tonalidade cinza propriamente dita, mas aos contrastes de tons observados, pois os mesmos indicam a resposta diferencial do terreno à refletividade das ondas eletromagnéticas. O tom fotográfico é determinado por fatores inerentes ao material fotografado, ao processo fotográfico (filme utilizado, revelação, etc.), ao meio ambiente e, também, à atividade humana. Desta forma, é válido afirmar que os tons fotográficos estritamente definidos não estão associados com exclusividade a determinados tipos litológicos ou feições estruturais. Deve-se salientar que o contraste de tons depende diretamente dos efeitos atmosféricos, pois a névoa, as partículas finas de pó e a umidade atmosférica provocam a difusão da luz refletida, acarretando, por conseguinte, uma diminuição dos contrastes de tons observados na fotografia e provocando um maior brilho do objeto fotografado. II.1.5 - Cor: as cores observada nas fotografias em branco e preto refletem indiretamente a cor das rochas através das diferenças de tons cinza. Obviamente, rochas com colorações claras e escuras determinarão, respectivamente, tonalidades claras e escuras nas fotos aéreas, pois os contrastes de refletividade podem estar diretamente relacionados às características químicas e mineralógicas das rochas. Assim, as rochas básicas e ultrabásicas ricas em minerais ferromagnesianos (escuros) refletirão tonalidades escuras, enquanto que as rochas ácidas com pouco ou nenhum daqueles minerais, refletirão tonalidades claras II.1.6 - Textura: Segundo Cristancho (op. cit.), Colwell (l952) define a textura fotográfica como “a freqüência de mudança de tom dentro da imagem” e está diretamente relacionada à escala da fotografia. Assim, uma textura homogênea definida em uma fotografia pode ser considerada heterogênea em outra de escala diferente. A textura resulta da combinação dos elementos básicos de fotointerpretação, tais como o tom, o relevo, a vegetação e as características de drenagem. São reconhecidas texturas homogêneas ou heterogêneas, ou, ainda texturas finas, grossas, rugosas, bandadas, mosqueadas, granular, etc. II.1.7 - Padrão: trata-se do arranjo especial de determinados elementos de identificação. Portanto, numa fotoanálise, podem ser estabelecidos padrões de drenagem, relevo, vegetação, tonalidade, cor, etc., dos quais o de maior importância é o padrão de drenagem (Fig. II.1), tendo em vista que suas características permitem ao fototointérprete diferenciar litologias e identificar estruturas geológicas dentro de um limite razoável de confiabilidade . II.1.8 - Outros elementos: a forma, o tamanho e as sombras dos objetos fotografados podem ser considerados, também, como elementos de interpretação.
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II. 2 - CRITÉRIOS DE RECONHECIMENTO DAS UNIDADES FOTOGEOLÓGICAS II.2.1 - Unidades Litológicas
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II.2.2 - Feições estruturais
Num estudo de caráter regional, o exame cuidadoso das fotos aéreas pode fornecer ao
fotointérprete uma quantidade de informações sobre as estruturas, que, sem sombras de dúvidas, será bem
maior do que aquela obtida diretamente no terreno. Este comportamento deve-se ao fato de que o exame
estereoscópico propicia uma visão bem mais ampla da área estudada do que aquela obtida por uma série
de observações no campo. Além disso, em áreas onde, devido ao clima, a alteração das rochas e a
vegetação mascaram qualquer expressão superficial do acamamento, da foliação ou de outras
características, o exame do estereopar pode permitir a determinação, bem próxima da realidade, das
atitudes das rochas. Outra vantagem das fotografias aéreas está relacionada ao exagero vertical do modelo
estereoscópico, pois, devido a ele, os mergulhos de baixos ângulos (em torno de 2o
a 5o), difíceis de serem
percebidos no terreno, podem ser perfeitamente identificados nas aerofotos.
• Direção e mergulho da camada e/ou da foliação
A direção regional do acamamento ou do traço da foliação é, freqüentemente, reconhecida por
uma série de cristas, colinas, sulcos de drenagem ou alinhamentos de vegetação alongados em uma mesma
direção. O uso das aéreofotos para a determinação dos mergulhos, melhor se aplica para os terrenos sedimentares onde se desenvolvem formas de relevo características, tais como escarpas, mesas, cuestas, hog backs, etc.
Em áreas do embasamento cristalino pré-cambriano, especialmente no caso das rochas metamórficas, os mergulhos podem ser definidos através da assimetria das cristas e/ou da drenagem. Os lados menos íngremes das cristas e os riachos mais longos, em geral, indicam o sentido do mergulho, entretanto, quando os ângulos de mergulho assumem valores muito altos pode ocorrer o inverso. As camadas horizontais ou sub-horizontais são facilmente perceptíveis quando o relevo modelado apresenta-se sob a forma de “mesa”. Neste caso a alternância de camadas mais e menos resistentes a erosão, mostra diferentes comportamentos quanto á inclinação das vertentes. As camadas mais resistentes (clásticas média a grosseira) tendem a formar escarpas verticais ou muito íngremes, enquanto as menos resistentes (clásticas finas) mostram ângulos de inclinação menor. Em geral, estas mudanças no comportamento no declive entre as duas camadas acompanham o contorno topográfico ou as curvas de nível Nas camadas inclinadas, o sentido do mergulho está diretamente relacionado ao comportamento do curso principal de drenagem:
a) Quando a drenagem é perpendicular à direção das camadas, o sentido do mergulho é paralelo ao sentido do rio principal.
b) Quando a drenagem principal é paralela à direção das camadas, o sentido do mergulho é perpendicular ao sentido do rio principal.
• Dobras
Ao contrário das observações feitas diretamente no terreno, as fotografias aéreas, por
proporcionarem uma visão global da área investigada, têm a vantagem de mostrar os dobramentos em toda sua plenitude. Quase sempre, tais dobramentos, mostram aspectos fotográficos inconfundíveis, nos quais, os arranjos estruturais das camadas são bem evidentes. Em áreas elevadas, os riachos principais, na grande maioria das vezes, curvam-se ao redor do nariz da dobra. Neste caso, analisando-se o comportamento das cristas e/ou colinas assimétricas é possível determinar qual o tipo de dobra. Em áreas de relevo suave ou onde as rochas estão mascaradas por uma vegetação densa ou por um solo espesso, o padrão de drenagem também reflete a existência de dobramentos, entretanto a determinação do sentido do mergulho torna-se bem mais difícil.
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Quando se necessita fazer uma análise regional sobre os aspectos estruturais de uma determinada área, é aconselhável utilizar fotografias de escala grande (em geral, 1:70.000), pois nelas os padrões ou anomalias de drenagem, de vegetação e de relevo são melhores observados. • Falhas, fraturas, juntas e diáclases Tendo em vista que a expressão topográfica do traço de falha é caracterizada por linhas retas ou ligeiramente curvas, a interpretação de falhamentos e fraturamentos a partir do estudo de aerofotos é aparentemente simples e prende-se essencialmente à definição dos grandes alinhamentos de drenagem, relevo e vegetação. Na prática, no entanto, observa-se que muitos dos alinhamentos de drenagem não têm nenhuma relação com fenômenos tectônicos, mas sim que estão associados às características inerentes a determinados tipos litológicos, tais como, estratificação, xistosidade, foliação, etc. Assim, as mudanças bruscas nos cursos dos rios, a linearidade da drenagem e da vegetação, e o contato retilíneo entre zonas de diferentes tonalidades e/ou textura, não necessariamente indicam a existência de falhamentos. Cabe, portanto, ao fotointérprete investigar outros detalhes que possam indicar-lhe, com relativa segurança, a presença de uma falha. Dentro deste contexto podem ser destacados: alinhamentos de cascatas e corredeiras, escarpas retilíneas, deslocamentos e truncamentos de cristas e interrupções bruscas, em linhas retas ou ligeiramente curvas, de cristas e vales.. Outras evidências de falhamentos, fraturas, diáclases e juntas são os segmentos retilíneos de drenagem dispostos obliquamente em relação à estrutura regional.
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FIGURA II.3– FOTOANÁLISE - PADRÕES ESTRUTURAIS
FOTO:1493
VÔO: LS-11
REGIÃO: EQUADOR-RN
QUADRÍCULA: 1114
ESCALA: 1:40.00
N
+
800 800400 400 0
EQUADOR
Foliação
Mergulho fotogeológico
Falha
Falha inferida e/ou fratura
Antiforme inferido
Dique
Sinforme inferido
A associação entre as figuras II.1, II.2, II.3 e o quadro.II.3 leva à elaboração do Mapa Fotogeológico (Fig.II.4)
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FIGURA II.4 – MAPA FOTOGEOLÓGICO
FOTO:1493
VÔO: LS-11
REGIÃO: EQUADOR-RN
QUADRÍCULA: 1114
ESCALA: 1:40.00
N
800 800400 400 0
+
Cobertura areno-argilosa Contato litológico Anticlinal inferido
Sinclinal inferidoArenito Falha
Pegmatito Falha inferida e/ou fratura Escarpa
Crista assimétricaXisto Foliação,xistosidade
CidadeQuartzito
Mergulho da camadaGnaisse e migmatito
Camada horizontal
+
+
+
+
+
III - OUTRAS APLICAÇÕES DA FOTOINTERPRETAÇÃO O emprego de fotografias aéreas como uma técnica auxiliar, não é um privilégio apenas daqueles que desenvolvem seus trabalhos no campo da Geologia (mapeamento geológico e pesquisa mineral) pois é imprescindível, também, na pesquisa e levantamento de outros recursos naturais, no planejamento de obras de engenharia, nas pesquisas hidrogeológicas e hidrológicas e no estudo do meio ambiente. Dentre as principais atividades técnicas que utilizam fotografias aéreas no desenvolvimento de suas pesquisas podem ser citadas: III.1 - HIDROGEOLOGIA: A análise detalhada dos terrenos sedimentares,através das fotos aéreas, fornece ao Hidrogeólogo informações, mais ou menos precisa, sobre a permeabilidade e porosidade das rochas, permitindo-lhe tirar algumas conclusões sobre a potencialidade das mesmas como reservatório de água. Isto, de certa forma, facilita a locação da sondagem para
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captação da água em sub-superfície. Por outro lado, nas áreas de domínio do embasamento pré-cambriano, como as rochas não apresentam porosidade nem permeabilidade, a infiltração das águas superficiais que vão constituir o manancial subterrâneo, é feita através de falhas, fraturas e diáclases (“riachos fenda”). Desta maneira, na escolha dos locais para a captação das águas subterrâneas, torna-se imprescindível o estudo das fotografias aéreas visando à identificação das feições mencionadas, haja vista que as mesmas podem indicar a presença de água em sub-superfície. III.2 - HIDROLOGIA: Dentre as muitas aplicações da fotointerpretação no campo da Hidrologia, o traçado integral da rede de drenagem e a classificação dos cursos dos rios (permanentes ou intermitentes) têm importância fundamental para o Hidrólogo, pois, tendo em mãos os dados acima referidos, ele terá condições de selecionar os pontos onde deverão ser instaladas estações hidrológicas, de delimitar as áreas inundáveis ou susceptíveis de inundação e de identificar os locais onde, devido as características litológicas e estruturais, há perda d’água por infiltração. A presença de exutórios naturais de água (fontes), também é ressaltada nas fotos aéreas. Para lograr a identificação de fontes é necessário um exame detalhado da zona de contato entre rochas permeáveis e impermeáveis (ex: contato arenito/folhelho, ou arenito/rocha cristalina). III.3 - ENGENHARIA: O reconhecimento das características das rochas e solos, dos aspectos estruturais e das condições hidrogeológicas e hidrológicas da região, permitem ao Engenheiro selecionar os locais mais favoráveis à construção de represa, de canais de irrigação, de túneis, etc. O traçado de estradas (de ferro e de rodagem), de oleodutos, de adutoras, de linhas de alta tensão e de outras obras de engenharia, é grandemente facilitado quando é feita uma fotointerpretação prévia. Finalmente a identificação de jazidas de materiais de construção (areia, argila, pedra para brita) nos locais onde serão desenvolvidas as citadas obras, diminui sensivelmente os custos das construções. III. 4 - ECOLOGIA: Como não poderia deixar de ser, a preservação do meio ambiente constitui-se, atualmente, numa das grandes preocupações não só dos órgãos. governamentais e de entidades privadas, como também de toda humanidade. Em virtude disso, vem crescendo, cada vez mais, o interesse pelo uso das imagens de sensores remotos (imagens de satélites e fotografias aéreas), com o objetivo de identificar áreas degradadas ou em processo de degradação. As extensões das áreas de vegetação nativa que, ao longo dos anos, foram queimadas e/ou devastadas, são facilmente identificadas e calculadas quando é realizado um estudo comparativo entre fotografias aéreas tomadas em épocas distintas. Através da fotointerpretação, é possível identificar-se áreas onde, devido à intensa exploração pelo homem (retirada de areia e argila, queima e derrubadas de árvores, etc.), houve um recrudescimento dos processos de assoreamentos de barragens e rios e da erosão e meteorização das rochas e solos.
III.5 - URBANISMO: Fotografias aéreas de grande escala (1:2.000 a 1:10.000) são largamente utilizadas no cadastramento urbano ou no planejamento de expansão urbana. PARTE PRÁTICA I - VISÃO ESTEREOSCÓPICA: I.1. - OBJETIVO Orientar corretamente o estereopar sob os estereoscópios de espelho e de bolso. I.2. - MATERIAL Fotografias aéreas, estereoscópios de espelho e de bolso, porta minas de 0,5 mm ou lápis, agulha, régua de 50 cm, borracha, fita adesiva. I.3 - METODOLOGIA: Para se obter uma visão estereoscópica perfeita torna-se necessário obedecer a uma metodologia de trabalho, através da qual são estabelecidos procedimentos cuja seqüência lógica pode ser assim descrita:
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• Determinar os centros ou os pontos principais das fotografias do par estereoscópico. O ponto
principal ou centro da fotografia é determinado pela interseção das retas que unem as marcas fiduciais
FIGURA I.1 - DETERMINAÇÃO DO CENTRO DA FOTOGRAFIA AÉREA
X
X X
X
O = ponto principal = centro da foto
Marcas fiduciais
O
• Examinar o par de fotografias, marcar os pontos principais ou centro das fotos (Figura I.1.1) e
determinar a zona de recobrimento (zona comum às duas fotografias). • Colocar uma fotografia sobre a outra fazendo coincidir, aproximadamente, a zona de
recobrimento. A posição dos pontos principais das duas fotografias indica a direção da linha de vôo;
• Estando as fotografias superpostas, posicioná-las de tal maneira que a direção da linha de vôo fique paralela à borda da mesa. Mantendo este posicionamento, orientá-las de modo que as sombras caiam para o lado do observador; Este procedimento serve para definir as posições das fotografias (esquerda e direita.);
• Marcar com um círculo (1 cm de diâmetro) a posição aproximada dos pontos principais nas fotografias adjacentes., obtendo-se, portanto a direção provável da linha de vôo;
• Fixar a fotografia esquerda sobre a mesa, mantendo a linha de vôo paralela à borda da mesa; • Colocar a fotografia direita sobre a mesa, tendo o cuidado de verificar se a linha de vôo se
encontra sobre o prolongamento da sua correspondente na fotografia esquerda. Deslocá-la na direção da linha de vôo até que o ponto principal (P2 ) e seu homólogo (p2)transferido para a fotografia esquerda se encontrem a uma distância igual à Base Instrumental do Estereoscópio (em torno de 25 e 26 cm) e fixá-la sobre a mesa;
• Posicionar o estereoscópio de espelho sobre as fotografias de modo que a base ocular fique paralela à linha de vôo (Figura I.2);
• Enfocar as binoculares e ajustá-las à sua distância interpupilar; • Obtida a visão estereoscópica, transferir os pontos principais para as fotografias adjacentes e
em seguida traçar uma reta unindo, em cada fotografia, o ponto principal e o ponto transferido, obtendo-se, assim , a direção correta da linha de vôo;
• Finalmente, satisfeitas as condições de orientação das fotografias com relação às linhas de vôo e à distância entre o ponto principal e seu homólogo, as mesmas encontram-se corretamente orientadas e prontas para serem interpretadas (Figura I.3).
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FIGURA I.2 - VISÃO ESTEREOSCÓPICA: ESTEREOSCÓPIO DE ESPELHO
b
B
B = base instrumental
b = base ocular
FOTO 1 FOTO 2
Pris ma de espelho
lente
Olho
espelho espelho
p2 P2
FIGURA I.3 -ORIENTAÇÃO DO PAR ESTEREOSCÓPIO SOB O ESTEREOSCÓPIO DE ESPELHO
XXP1
p1p2
P2
P = Ponto pr incipal da fotop = Ponto transferido de uma foto para outra
Área de cobertura da Foto 2 = 60% (em média)
Área de cobertura da Foto 1 = 60% (em média)
FOTO 2FOTO 1
Linha de vôo
Como no estereoscópio de bolso, o ângulo do campo visual é bem menor do aquele do estereoscópio de espelho, a visão estereoscópica é obtida superpondo-se as duas fotografias. Inicialmente superpõe-se uma foto sobre a outra e desloca-se a foto superior, no sentido de “Y”, até obter-se a fusão de pontos homólogos . No caso das fotografias aéreas convencionais, de dimensões 23 cm x 23 cm e recobrimento longitudinal em torno de 60%, uma pequena faixa central só poderá ser observada estereoscopicamente levantando-se a margem de fotografia que está superposta (Figura I.4).
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FIGURA I.4 - VISÃO ESTEREOSCÓPICA: ESTEREOSCÓPIO DE BOLSO
II - APLICAÇÃO DA BARRA DE PARALAXE NA FOTOINTERPRETAÇÃO II.1 - OBJETIVO Medir as paralaxes das imagens fotográficas de pontos do terreno, objetivando corrigir o deslocamento devido ao relevo; calcular diferenças de altitudes e\ou espessuras de camadas; determinar mergulhos de camadas e construir perfis semigráficos topográficos ou geológicos. II.2 - MATERIAL Fotografias aéreas, estereoscópio de espelho, barra de paralaxe (FiguraII.1.1), porta minas de 0,5 mm ou lápis, agulha, régua de 50 cm, borracha, fita adesiva. FIGURA II.1. - BARRA DE PARALAXE
+ +Marcas de medição
Parafuso para deslocar a marca de medida esquerda(C)
Parafuso para fixarr a marca de medida esquerda (B)Parafuso micrométrico (A)
Escala milimétrica Nônio
II.2.1 - AJUSTE DA BARRA DE PARALAXE • Orientar corretamente o par estereoscópico
Com o parafuso micrométrico “A” deslocar a marca de medição direita até obter a leitura igual ao valor médio da graduação da escala milimétrica (em geral = 20 mm);
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• Afrouxar o parafuso “B” e deslocar a marca de medição, com auxílio do parafuso “C”, no sentido conveniente, até que as que as duas marcas se encontrem a uma distância igual à Base Instrumental do estereoscópio (P1 P2), cujo valor depende da marca do aparelho e varia de 25 a 26 cm (Figura II.1.2)
• Apertar o parafuso “B”. FIGURA II.2 - AJUSTE DA BARRA DE PARALAXE
++ +
4050 30
P1 P2
BASE INSTRUMENTAL
II.4 -OPERAÇÕES COM A BARRA DE PARALAXE NA INTERPRETAÇÃO FOTOGEOLÓGICA II.4.1 – CÁLCULO DA ESPESSURA DAS CAMADAS Na fotointerpretação geológica, a espessura de uma camada horizontal corresponde à diferença de altitude entre seu topo e sua base (Figura II.1.6) e é calculada através da fórmula:
e = ∆Hab = ∆Pab (Zm \ Pb + ∆Pab) a e b = equivalentes na foto aérea dos pontos A e B do Terreno
FIGURA II.3 - ESPESSURA DA CAMADA HORIZONTAL
A
B e
e1
Para camadas inclinadas o cálculo da espessura é um pouco mais complicado e requer, por parte do foto interpréte, algum conhecimento de geometria e trigonometria, além da determinação fotogramétrica das distâncias longitudinal e vertical entre o topo e a base da camada, e do seu ângulo de mergulho (Figura II.1.7) Da figura seguinte, podem ser determinadas as seguintes relações: h = diferença de altitude entre o topo e a base da camada; d = distância horizontal corrigida entre o topo e a base da camada;
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a = ângulo de mergulho e = espessura da camada = x + x’ x = h . cos a x’= d . sen a e = h . cos a + d . sen a
FIGURA II.4 - ESPESSURA DA CAMADA INCLINADA
a
ad
hx
x ’e
II.4.2 - DETERMINAÇÃO DA ESCALA MÉDIA DA FOTOGRAFIA AÉREA OBJETIVO Determinação da escala média da fotografia aérea utilizando-se: 1o Os dados do vôo fotogramétrico 2o Mapas topográficos de escala conhecida 3o Distâncias medidas no terreno MATERIAL Fotografia aéreas, estereoscópio de espelho, barra de paralaxe, mapa topográfico de escala conhecida “Em”, régua de 50 cm, lápis ou porta mina de 0,5 mm e borracha. METODOLOGIA
No caso de terrenos acidentados, a escala da fotografia corresponde à escala do nível de elevação média, ou seja: 1\ EM = dfM \ DtM = c \ ZM = c \ Z0 - HM.
• Em função da distância principal e da altura de vôo
. Anotar o valor da distância principal “c” e da altura de vôo “Zo", contidos nos registros da
fotografia; . Utilizando o mapa topográfico calcular a altura média do terreno = “Hm” . Calcular a altura média de vôo = “Zm”; Zm = Zo - Hm . Calcular a escala média da fotografia 1 \ E = c \ Zm = c \ (Zo - Hm)
• Comparação com mapa de escala conhecida . Selecionar nas fotografias as distâncias “ab” e “cd” correspondentes às distâncias “AB” e “CD” sobre o nível de altitude média do mapa; . Medir com a régua as distâncias selecionadas na fotografia aérea: . Calcular as escala correspondentes para cada uma das distâncias;
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1 \ H = (ab \ AB) (1 \ Em) e 1 \ E2 = (cd \ CD) (1 \ Em) . Calcular a escala média. 1 \ E = 1 \ (E1 + E2) \ 2
• Comparação entre as distâncias medidas no terreno e suas correspondentes na fotografia
. Selecionar na fotografia as distâncias “ab” e “cd” correspondentes às distâncias “AB” e “CD” medidas no terreno. . Medir com a régua as distâncias selecionadas na fotografia aérea: . Calcular as escalas correspondentes para cada uma das distâncias; 1 \ E1 = (a’b’ \ AB) (1 \ Em ) e 1 \ E2 = (c’d’ \ CD) (1 \ Em ) a’b’ = distancia ab após a correção do deslocamento devido ao relevo c’d’ = distancia cd após a correção do deslocamento devido ao relevo . Calcular a escala média. 1 \ E = 1 \ (E1 + E2) \ 2 FIGURA II.5 - REPRESENTAÇÃO GRÁFICA DA ESCALA DA FOTOGRAFIA AÉREA
RQ
Nível médio do terreno
Nível do mar
ZbZaM
BDt
df
Nível médio do terreno
Nível do mar
ZB
ZMZA
MA
O
BDt
df
ZoZQ
HQ
HM
HB
p
c
Dt = distância medida no terreno; df = distância medida na foto; Z0 = altura do vôo em relação ao nível do mar = altura absoluta de vôo; ZA = altura de vôo em relação ao nível mais elevado do terreno (A); ZB = altura de vôo em relação ao nível mais baixo do terreno (B); ZM = altura de vôo em relação à elevação média do terreno (M); ZQ = altura de vôo em relação a um ponto qualquer do terreno (Q); HA = elevação do nível mais alto terreno em relação ao nível do mar; HB = elevação do nível mais baixo do terreno em relação ao nível do mar; HM = elevação do nível médio do terreno em relação ao nível do mar; HQ = elevação de um nível qualquer do terreno em relação ao nível do mar. Considerando a figura anterior e aplicando a definição de escala fotográfica, tem-se: 1\ EA = dfA \ DtA = c \ ZA = c \ Z0 - HA (escala da fotografia para o nível mais elevado); 1\ EB = dfB \ DtB = c \ ZB = c \ Z0 - HB (escala da fotografia para o nível mais baixo); 1\ EM = dfM \ DtM = c \ ZM = c \ Z0 - HM (escala da fotografia para o nível de elevação
média); 1\ EQ = dfQ \ DtQ = c \ ZQ = c \ Z0 - HQ (escala da fotografia para um nível qualquer ). Em terrenos planos, como a altura de vôo é constante, a escala da fotografia pode ser calculada utilizando-se a seguinte equação: 1\E = df \ Dt = c \ Z0.
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No caso de terrenos acidentados, a escala da fotografia corresponde à escala do nível de elevação média, ou seja: 1\ EM = dfM \ DtM = c \ ZM = c \ Z0 - HM.
BIBLIOGRAFIA CONDORE, R.V. - Princípios de Fotointerpretação. Centro Panamericano de Aperfeiçoamento para Pesquisa de Recursos Naturais. 1967 CRISTANCHO, P..A. - Princípios Básicos de Interpretacion de Fotografias Aéreos Aplicados a Geologia. Centro Interamericano de Fotointerpretacion. Bogotá - Colômbia, 1984. FORERO, J. A. M. - Ejercicios practicos de Fotogrametria Elemental. Centro Interamericano de Fotointerpretacion (CIAF). Bogotá - Colômbia, 1984. LAHEE, F.H. - Geologia Práctica. Ediciones Omega, S./A . Barcelona. 1962. MILLER, V.C. & MILLER, C.F. - Photogeology. McGraw-Hill Book Company, INC. New York. 1961. RAY, R.G. - Fotografias Aéreas na Interpretação e Mapeamento Geológico. Instituto Geográfico e Geológico. São Paulo. 1963. RICCI, M . & PETRI, S. - Princípios de Aerofotogrametria e Interpretação Fotogeológica. Biblioteca Nacional. Cia Editora Nacional, São Paulo, 1965. ROUTIN, D. D. - Introduccion a la Fotogrametria. Centro interamericano de Fotointerpretacion. Bogotá - Colômbia, 1984 SMITH, H.T.U. - Aerial Photographs and Theirs Applications. Appleton-Century-Crofts, Inc. New York. 1943.
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ANEXO 1 - PLANILHA ORIENTATIVA DA FOTOINTERPRETAÇÃO GEOLÓGICA UNIDADE FOTO-CARACTERÍSTICAS EXPRESSÃO TOPOGRAFICA PROPRIEDADES DAS ROCHAS tonalidade textura drenagem relevo rocha vegetaçã
o cultivo rocha vegetaçã
o tipo padrã
o densidade
forma do vale
plano ondulado
resistência
acamamento
atitude
fratura contato
A B
UNIDADE COBERTURA CONCLUSÕES material superficial vegetaçã
o cultivo ou outra atividade humana
LITOLOGIAS E ESTRUTURAS PROVÁVEIS
VERIFICAÇÃO DE CAMPO
A B
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ANEXO 2 – GUIA PARA O PREENCHIMENTO DA PLANILHA ORIENTATIVA DA FOTOINTERPRETAÇÃO GEOLÓGICA
Tonalidade Textura Drenagem Relevo Cobertura
externa interna densidade forma do vale
material superficial
vegetação cultivo
branca homogênea dendrítica sink-hole alta plano plano fino homogênea muito denso cinza clara heterogênea retangular poço de
infiltração média V Mesa médio heterogênea denso
cinza média fina paralela baixa U escarpa grosso muito densa pouco cinza escura média subparalela Cuesta espesso densa raro negra grossa treliça Hog-back delgado pouco
densa ausente
Lisa anular Crista simétrica ausente rara áspera radial Crista
assimétrica ausente
bandada meandrante Ondulado anastomosa
da colinoso
leque aluvial
PROPRIEDADES DAS ROCHAS
Acamamento Atitude da camada Fraturamento
Relação de contato CLASSIFICAÇÃO
fino Horizontal grau tipo médio Fraco fraco falha encoberto grosso Médio médio fratura normal maciço Forte forte diáclase gradacional
Subvertical junta brusco vertical discordante falhado