Este trabalho apresenta metodologia para mapeamento da vulnerabilidade costeira à elevação do Nível Médio do Mar (NMM) em escala local, com estudo de caso na orla marítima da Ilha de Madre de Deus/BA. Essa orla marítima é densamente ocupada por bairros residenciais e instalações da indústria petrolífera. Para isso, foi criado um índice de vulnerabilidade costeira com a combinação de quatro variáveis geológicas (geomorfologia, declividade, elevação e taxa de erosão/acreção na face de praia), determinadas em levantamentos sazonais (verão e inverno) de perfis de praia georreferenciados e niveladas em relação ao NMM, e três variáveis de processos físicos costeiros (taxa de elevação do nível médio do mar, altura significativa de onda e amplitude de maré média). O mapa representou a variação da vulnerabilidade relativa ao longo de distintos setores da linha de costa possibilitando identificar a combinação mais crítica das variáveis, ou seja, áreas prioritárias às intervenções antrópicas para redução das vulnerabilidades por meio de estratégias de prevenção, mitigação e/ou adaptação socioeconômicas e ambientais aos impactos da elevação do NMM. Os resultados mostraram alto potencial na aplicação da metodologia em setores de beira-mar, cuja pequena extensão requer o mapeamento em escala de detalhe.

This paper presents methodology to coastal vulnerability mapping to Mean Sea Level (MSL) rise in local scale, with case study at waterfront of Madre de Deus Island, Baía de Todos os Santos, Bahia, Brazil. This waterfront is densely occupied by residential quarters and oil industry facilities. For this, coastal vulnerability indexes were used based on combination of four geological variables (geomorphology, slope, elevation and erosion/accretion rate at beach face) obtained in seasonal surveys (summer and winter) of georeferenced and levelling beach profiles relative to MSL, and three variables of coastal physical processes (MSL rate of rise, significant wave height and mean average tidal range). The map represented the variation of relative vulnerability over distinct sectors along the coastline making it possible to identify the most critical combination of variables, i.e., i.e., anthropogenic interventions priority areas for reduction of vulnerabilities, through strategies for prevention, mitigation and/or socioeconomic and environmental adaptation to the impacts of MSL rise. The results showed high potential for application of the methodology in waterfront sectors whose small extension requires detail scale mapping.

ResumoNo Litoral Setentrional do Rio Grande do Norte, a dinâmica costeira tem sido analisada pela comparação multitemporal de Modelos Digitais de Elevação (MDE) gerados por método geodésico com base no posicionamento e na altimetria GNSS em relação ao Sistema Geodésico Brasileiro (SGB), o que tem proporcionado mensuração de alterações morfológicas de curta duração (intranual) em escala regional. Para validar o nível de confiabilidade da metodologia geodésica, foi realizado um estudo de caso na Praia de Soledade, em Macau/RN, no qual o método geodésico foi comparado com o topográfico a partir da medição de distâncias e ângulos, considerados como referências. Na análise qualitativa, foi observado que os dois modelos apresentaram sensibilidade suficiente para representar as feições morfológicas praiais presentes na área de estudo. Quantitativamente, as discrepâncias das altitudes ortométricas obtidas em relação às de referência, em nove pontos de controle externos, tiveram precisão decimétrica nos dois modelos, com média de -0,244m para o método topográfico e 0,139m para o método geodésico.

AbstractIn the northeastern coast of Rio Grande do Norte (RN), the coastal dynamicshas been analyzed trough the multitemporal comparison of Digital Elevation Models (DEMs) generated by geodesic method based on the position and on the GNSS altimetry in relation to the Brazilian Geodesic System.That analysis has made it possible to measure the short-term morphological changes (intrannual) in regional scale. In order to validate the reliability level of the geodesic methodology, a case study has been accomplished on Soledade beach, in Macau/RN, in which the geodesic method has been compared to the topographic one by measuring distances and angles, considered as references. During the qualitative analysis, it was observed that both models demonstrated enough sensibility to represent the beach morphological features of the studied area. Quantitavely, the differences between the orthometric altitudes in relation to the standard ones have had decimeter accuracy in both models in nine external control points, with an average of -0.244m for the topographic model and 1.139m for the geodesic pattern.

ResumenEn el litoral septentrional de Rio Grande do Norte (RN) la dinámica costera ha sido analizada a partir de la comparación multitemporal de Modelos Digitales de Elevaciones (MDE) generados por método geodésico basado en el posicionamiento y en la altimetría GNSS en relación al Sistema Geodésico Brasileño (SGB). Eso tiene posibilitado la mensuración de las alteraciones morfológicas de corta duración (intranual) en escala regional. Para validar el nivel de confiabilidad de la metodología geodésica, ha sido realizado un estudio de caso en la playa de Soledade, Macau/RN, en que el método geodésico fue comparado con el topográfico a partir de la medición de distancias y ángulos, considerados como referencias. En el análisis cualitativo, se observó que los dos modelos presentaran sensibilidad para representar las características morfológicas de las playas del área de estudio. Cuantitativamente, las distinciones de las altitudes ortométricas obtenidas en relación a las de referencia, en nueve puntos de control externos, tuvieron precisión decimétrica en los dos modelos, con media de -0,244m para el método topográfico y 0,139m para el método geodésico.

Este trabalho apresenta metodologia utilizada na altimetria GNSS de precisão aplicada em estudos costeiros de praias arenosas localizadas no Litoral Setentrional do Rio Grande do Norte, baseada em cálculo, modelagem e remoção da Componente Sistemática (CS) do modelo geoidal. Os métodos foram aplicados e avaliados utilizando o modelo geoidal MAPGEO. O cálculo da CS foi realizado em Referências de Nível (RNs) localizadas na área de estudo pela subtração entre as alturas geoidais gravimétricas, obtidas pelo modelo geoidal, e as geométricas, obtidas pelo posicionamento GNSS em RNs. Após modelagem e remoção da CS, por um modelo superfície polinomial quadrático, a CS calculada, com média de -0,498 m, Desvio Padrão (DP) de 0,110 m e Erro Quadrático Médio (EQM) de 0,509 m, passou a ter média nula, DP de 0,065 m e EQM de 0,062 m. Avaliações realizadas a partir de pontos de controle externos ao modelo mostraram que a metodologia forneceu acurácia decimétrica à altimetria GNSS, adequada ao monitoramento da elevada dinâmica sedimentar em ambientes costeiros, fato comprovado no estudo de caso apresentado.

This paper presents methodology applied in altimetry by Global Navigation Satellite System (GNSS) of precision in coastal areas located on Northern Coast of Rio Grande do Norte, Northeastern Brazil, based on calculation, modeling, and removal of Systematic Component (SC) of geoid model. Methods were implemented and evaluated by using the MAPGEO geoid model. The calculation of the SC was performed in Benchmarks (BM) located on study area by subtraction between gravimetric geoid heights obtained by geoid model, and geometric geoid heights obtained by GNSS positioning in BM. After modeling and removing SC by a quadratic polynomial surface model, SC calculated, with averaging -0.498 m, Standard Deviation (SD) 0.110m, and Mean Square Error (MSE) 0.509 m, now has zero mean, SD 0.065m, and MSE 0.062m. Conducted evaluations from control points outside the model showed that methodology provided decimeter accuracy for GNSS altimetry, proper to monitoring of high sediment dynamics in coastal environments, proven in the studied case.

Este trabalho apresenta os procedimentos técnicos envolvidos na implantação da Rede GPS do Litoral Setentrional do Rio Grande do Norte (RGLS), onde o objetivo é fornecer subsídios fundamentais aos levantamentos geodésicos destinados ao monitoramento de áreas costeiras, submetidas à intensa dinâmica e de grande importância socioeconômica e ecológica para o Estado do Rio Grande do Norte. A metodologia permitiu a determinação das coordenadas geodésicas e altitudes ortométricas das estações com precisão decimétrica em relação ao Sistema Geodésico Brasileiro (SGB), a partir do método de posicionamento relativo e da altimetria por GPS. Ainda, foi possível o estudo de aspectos geodésicos envolvidos na altimetria por GPS, tais como avaliação da situação física e da densidade das Referências de Nível (RRNN) disponíveis, avaliação absoluta e relativa do modelo geoidal, proposição de metodologia para a altimetria por GPS de precisão e desenvolvimento de software para essa finalidade, que contribuíram para o conhecimento geodésico na área de estudo.

This paper presents the techniques procedures involved in implantation of the RGLS (Rede GPS do Litoral Setentrional do Rio Grande do Norte), with the objective of serving basic subsidies for geodetic surveys for monitoring of coastal areas, subject to intense geodynamic activity and socio-economic and ecological importance to the Rio Grande do Norte State. The methodology allowed the determination of geodetic coordinates and orthometric heights of stations with decimeters precision concerning the Brazilian Geodetic System (BGS), from positioning and leveling by GPS on relative method. In addition, it was possible the study of geodetic aspects involving GPS altimetry such as evaluation of the physical situation and the density of Benchmarks available, absolute and relative evaluation of the geoid model, the proposition of a methodology for precision GPS altimetry and development of a software for this purpose which contributed to geodetic knowledge in the studied area.

A partir da análise do posicionamento por GPS de 38 Referências de Nível, num perfil localizado no Estado de São Paulo, são sugeridos procedimentos de uso do GPS em levantamentos geofísicos terrestres. Como referência, foi realizado o posicionamento relativo estático, com receptores de dupla freqüência, coletando dados durante sessões de 60 minutos. As coordenadas geodésicas foram determinadas por meio de diversas estratégias de processamento, variando o tipo de receptores utilizados (simples e dupla freqüência), o número de bases (1 e 3), o comprimento das bases (2 a 250 km) e a duração da sessão (10 a 60 minutos). As altitudes ortométricas foram determinadas no modo relativo, usando as 5 estações da Rede GPS do Estado de São Paulo (RGSP) mais próximas. A análise estatística dos resíduos das coordenadas e altitudes obtidas, em relação aos valores de referência, gerou informações sobre a acurácia dos posicionamentos geográfico e altimétrico por GPS em função dos parâmetros analisados. Com base nos resultados obtidos, foram definidos os métodos de posicionamento GPS para levantamentos geofísicos locais e regionais, conforme suas características. Assim, para se obter acurácia de 10 cm, com bases maiores de que 30 km, deve-se usar receptores de dupla freqüência e sessões de no mínimo 30 minutos. Com bases menores do que 30 km podem ser usados receptores de dupla ou simples freqüência e sessões de 30 minutos.

From analysis of the GPS positioning of 38 bench marks, in a profile located at São Paulo State, some procedures for GPS use in terrestrial geophysical surveys are suggested. The static relative positioning by dual frequencies receivers, from sessions of 60 minutes, was used as reference. The geodetic coordinates were obtained by using several processing strategies, varying the receiver type (single and dual frequencies), the number of baselines (1 and 3), the length of baseline (2 to 250 km) and the session time (10 to 60 minutes). The orthometric heights were obtained in a relative way, using the 5 nearest stations of RGSP. The statistical analysis of residuals of the obtained coordinates and heights with respect to the reference values, generated information about the accuracy of the geodetic positioning by GPS, as a function of analyzed parameters. From the obtained results, the GPS positioning methods were specified to local and regional geophysical surveys, according to its characteristics. Therefore, to obtain an accuracy of 10 cm from baselines greater than 30 km, dual frequency receivers and sessions greater than 30 minutes must be used. For baselines lower than 30 km, may be used dual or single frequency receivers with 30 minutes sessions.