AVANÇOS NA APLICAÇÃO DE MODELOS DIGITAIS DE ELEVAÇÃO (MDES) PARA AVALIAÇÃO DE INUNDAÇÕES COSTEIRAS

Alves, Deivid Cristian Leal; Weschenfelder, Jair; Ferreira-Cravo, Marlize; Espinoza, Jean Marcel de Almeida; Albuquerque, Miguel da Guia

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Sumário

Article • Mercator (Fortaleza) 20 • 2021 • https://doi.org/10.4215/rm2021.e20012 copiar

AVANÇOS NA APLICAÇÃO DE MODELOS DIGITAIS DE ELEVAÇÃO (MDES) PARA AVALIAÇÃO DE INUNDAÇÕES COSTEIRAS

Autoria SCIMAGO INSTITUTIONS RANKINGS

Resumo

As forçantes meteoceanográficas agem diariamente com rápidas mudanças na geomorfologia costeira e nas construções humanas localizadas perto do mar, em especial nas áreas de baixa elevação. Atualmente, a subida do nível do mar potencialmente promovida pelas mudanças climáticas é também uma fonte de grande preocupação para os órgãos públicos de poder local e regional. Nesse sentido, os modelos geoespaciais de inundação costeira estão evoluindo juntamente com as ferramentas morfométricas e suas aplicações. Essas iniciativas permitem ações de médio e longo prazo para minimizar os efeitos das inundações. Para tanto, uma série de etapas metodológicas devem ser analisadas. Os Modelos Digitais de Elevação (MDEs) tornam-se cada vez mais precisos com relação ao emprego de referências altimétricas e de dados verticais, bem como a qualidade de aquisição dos sensores empregados. Por exemplo, o uso da abordagem bathtub tem sido aplicada na avaliação da inundação costeira com relativo sucesso. A escolha do próprio modelo de inundação deve acompanhar um esforço metodológico seletivo para sua correta aplicação.

Palavras-chave:
Geomorfometria; Áreas Costeiras Baixas; Levantamento Costeiro; Sensoriamento Remoto

Use of high-resolution DEMs in the study of coastal flooding
Potential	Limitations	Reference
Reliable, continuous spatial representation of coastal morphology.	Increased computational costs, that is, a higher spatial resolution requires a much greater processing capacity (hardware)	Hengl & Evans (2009)HENGL, T.; EVANS, I.S. Mathematical and Digital Models of the Land Surface. In: Hengl T, Reuter HI (Eds). Geomorphometry: Concepts, Software, Applications. Elsevier, Amsterdam, 2009. p. 31-64.; *Longley et al. (2010)*LONGLEY, P.A.; GOODCHILD, M.F.; MAGUIRE, D.J.; RHIND, D.W. Geographic Information Systems and Science. 3rd edn. Wiley, Danvers, 2010. p. 351-423..
High spatial resolution permits the detailed detection of secondary variables (e.g., slope), even within small topographic areas, which is not feasible with low-resolution DEMs, which homogenize the features.	A high resolution can generate complex surfaces, especially in urban surveys. This may require additional post-processing (classification, filtering and mosaicking) to avoid false obstructions to the hydrological flow.	*Webster et al.* (2004)WEBSTER, T.L.; FORBES, D.L.; DICKIE, S.; SHREENAN, R. Using topographic lidar to map flood risk from storm-surge events for Charlottetown, Prince Edward Island, Canada. Canadian Journal Remote Sensing 30 (1), 2004. p. 64-76. http://doi.org/10.5589/m03-053 http://doi.org/10.5589/m03-053... ; Wadey et al. (2015)WADEY, M.P.; COPE, S.N.; NICHOLLS, R.J.; MCHUGH, K.; GREWCOCK, G.; MASON, T. Coastal flood analysis and visualisation for a small town. Ocean and Coastal Management 116, 2015. p. 237-247. http://doi.org/10.1016/j.ocecoaman.2015.07.028 http://doi.org/10.1016/j.ocecoaman.2015.... ; Poppenga & Worstell (2015)POPPENGA, S.; WORSTELL, B. Evaluation of airborne Lidar elevation surfaces for propaga-tion of coastal inundation: the importance of hydrologic connectivity. Remote Sensing 7 (9), 2015. p. 11695-11711. doi.org/10.3390/rs70911695 https://doi.org/10.3390/rs70911695... ; Yunus et al. (2016)YUNUS, A.P.; AVTAR, R.; KRAINES, S.; YAMAMURO, M.; LINDBERG, F.; GRIMMOND, C.S.B. Uncertainties in Tidally Adjusted Estimates of Sea Level Rise Flooding (Bathtub Model) for the Greater London. Remote Sensing 8 (5), 366, 2016. p. 1-23. doi.org/10.3390/rs8050366 https://doi.org/10.3390/rs8050366... ; Paprotny & Terefenko (2017)**PAPROTNY, D.; TEREFENKO, P. New estimates of potential impacts of sea level rise and coastal floods in Poland. Natural Hazards and Earth System Sciences 85 (2), 2017. p. 1249-1277. doi.org/10.1007/s11069-016-2619-z https://doi.org/10.1007/s11069-016-2619-... .
Possibility of associating the Digital Elevation Model with external vertical references, such as a tidal datum or orthometric height.	This requires a tidal station and appropriate series of data, in the case of a tidal datum, and very precise GNSS instrumentation for accurate georeferencing (to ensure adequate orthometric adjustments).	Gesch (2009)GESCH, D.B. Analysis of Lidar elevation data for improved identification and delineation of lands vulnerable to Sea-Level Rise. Journal of Coastal Research SI 53, 2009. p. 49-58. doi.org/10.2112/SI53-006.1 https://doi.org/10.2112/SI53-006.1... ; *Leon et al. (2014)LEON, J.X.; HEUVELINK, G.B.M; PHINN, S.R. Incorporating DEM Uncertainty in Coastal Inundation Mapping. PLoS ONE 9 (9), 2014. doi.org/10.1371/journal.pone.0108727 https://doi.org/10.1371/journal.pone.010... ; Schimid et al. (2014)SCHIMID, K.; HADLEY, B.; WATERS, K. Mapping and Portraying Inundation Uncertainty of Bathtub-Type Models. Journal of Coastal Research 30 (3), 2014. p. 548-561. doi.org/10.2112/JCOASTRES-D-13-00118.1 https://doi.org/10.2112/JCOASTRES-D-13-0... ; Kruel, 2016KRUEL, S. The Impacts of Sea-Level Rise on Tidal Flooding in Boston Massachusetts. Journal of Coastal Research 32 (6), 2016. p. 1302-1309. doi.org/10.2112/JCOASTRES-D-15-00100.1 https://doi.org/10.2112/JCOASTRES-D-15-0... ; Martínez-Graña et al.* (2016)**MARTÍNEZ-GRAÑA, A.; BOSKIB, T.; GOYA, J.L.; ZAZOC, C.; DABRIO, C.J. Coastal-flood risk management in central Algarve: Vulnerability and flood risk indices (South Portugal). Eco-logical Indicators 71, 2016. p. 302-316. doi.org/10.1016/j.ecolind.2016.07. 021 https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2016.0... .
Continuous improvement of remote sensing platforms (in particular, LiDAR and UAV systems) for the acquisition of DSM data.	The high cost of high-resolution orbital DEMs, while the use of UAVs is limited to low altitudes and the imaging of small areas.	*Casella et al* (2014)CASELLA, E.; ROVERE, A.; PEDRONCINI, A.; MUCERINO, L.; CASELA, M.; CUSATI, L.A.; VACCHI, M.; FERRARI, N. & FIRPO, M. Study of wave runup using numerical models and low-altitude aerial photogrammetry: A tool for coastal management. Estuarine, Coastal and Shelf Science, 149, 2014. p. 160-167.; Vianna & Calliari (2015)VIANNA, H. D.; CALLIARI, L. J. Variabilidade do sistema praia-dunas frontais para o litoral norte do Rio Grande do Sul (Palmares do Sul a Torres, Brasil) com o auxílio do Light Detection and Ranging - Lidar. Pesquisas em Geociências, 42 (2), 2015. p. 141-158.; Simões et al. (2019)SIMÕES, R. S.; OLIVEIRA, U. R.; ESPINOZA, J. M.; ALBUQUERQUE, M. G.; LEAL-ALVES, D. C. Uso de drone de pequeno porte para análise costeira: enfoque metodológico. Revista Brasileira de Geografia Física v.12, n.02, 2019. p. 622-640.; Leal-Alves et al. (2020)**LEAL-ALVES, D.C.; WESCHENFELDER, J.; ALBUQUERQUE, M. G.; ESPINOZA, J. M. A.; FERREIRA_CRAVO, M.; ALMEIDA, L. P. M. Digital elevation model generation using UAV-SfM photogrammetry techniques to map sea-level rise scenarios at Cassino Beach, Brazil. SN Appl. Sci. 2, 2181, 2020. https://doi.org/10.1007/s42452-020-03936-z https://doi.org/10.1007/s42452-020-03936... .

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[1] (*)CORRESPONDING AUTHOR, Address: UFRG. Av. Itália, s/n, km 8, Carreiro. Rio Grande (RS), Brazil. CEP: 96203-900. Phone: (+55 53) 32336500. E-mail: dclealalves@gmail.com