LOS RÍOS, LA CIUDAD Y EL MAPA COMO OBJETO DE ANÁLISIS DE LA DINÁMICA DEL PAISAJE

mercator Mercator (Fortaleza) Mercator (Fortaleza) 1676-8329 1984-2201 Universidade Federal do Ceará Resumen La cartografía histórica ha sido cada vez más importante en comprensión de los cambios en el paisaje, en particular en ambiente urbano, dónde distintos registros históricos son utilizados. La investigación tiene como objetivo identificar y comparar, a partir de registros históricos y actuales, los cambios ocurridos en los tres principales ríos que pasan por el área génesis de la ciudad de Petrópolis (Quitandinha, Palatino y Piabanha). Los principales datos de investigación son la Planta Koeler (1846), documento que orientó el plan urbano de la ciudad de Petrópolis siguiendo la red de drenaje, hecho en escala 1:5.000 y la base cartográfica más reciente de la ciudad (1999) en escala 1:10.000. La georreferenciación y vectorización de la planta de Koeler permitió realizar diferentes mediciones, como largura de los ríos y sinuosidad. Después, los mismos procedimientos fueron realizados en el mapa más reciente de la ciudad, para crear parámetros comparativos para los cambios del corso de los ríos y su largura. Los resultados muestran la supresión de cuatro islas fluviales y un regreso en la sinuosidad de los ríos con un cambio de +0,575% a -2,436%. En el río Quitandinha fueron listo los mayores cambios y llenas (97%), indicando que los cambios en la red de drenaje son importantes en la comprensión de la dinámica de las llenas. INTRODUÇÃO A dinâmica é um componente de grande importância na análise da paisagem (Turner, 1989) e, portanto, estudá-la cria a possibilidade de entender como certos processos evoluem com o tempo. Um exemplo clássico é citado por Dunne e Leopold (1978), que demonstram o aumento da ocorrência de cheias em bacias de drenagem após a alteração da cobertura e uso da terra, bem como das formas da rede de drenagem. Atualmente, há uma série de trabalhos acadêmicos que utilizam metodologias apoiadas nas geotecnologias buscando analisar a dinâmica da rede de drenagem de uma paisagem, seja esta natural ou construída. No entanto, quando se procura analisar essas mudanças em uma série histórica, essa bibliografia e metodologias são mais raras. Nesse sentido, o presente trabalho tem como objetivo analisar a dinâmica da rede de drenagem da área gênese da cidade de Petrópolis-RJ, comparando o recente arranjo espacial da rede de drenagem com o arranjo desta mesma rede no século XIX, mais especificamente em 1846, período de povoação desta localidade. A cidade de Petrópolis, no Brasil, está localizada na região Serrana do Estado do Rio de Janeiro e possui um histórico bastante amplo em relação a problemas ambientais de diferentes características. Dentre estes se destacam os movimentos de massa e os recorrentes eventos de inundação. Este quadro é intimamente ligado a ocupação do município como um todo, entretanto, ganha destaque o primeiro distrito, onde se localiza a área gênese do município, que começou a ser povoado no século XIX. Esta cidade tem uma história diferente da maioria das cidades brasileiras, pois foi criada mediante decreto imperial e definido por um mapa, a Planta de Petrópolis (1846) - também conhecido como Planta Koeler - que serviu de base para o plano de ocupação da futura cidade. Este decreto imperial foi assinado pelo imperador Dom Pedro II e registrado no livro de Administração n º 155. O decreto proporcionou a criação de um assentamento e a construção de uma casa imperial na área da antiga fazenda Córrego Seco, adquirida pelo pai de Dom Pedro II, o Imperador Dom Pedro I, treze anos antes (Ambrozio, 2012). Este decreto tornou-se conhecido como o "Plano do Palácio de Verão" ou Plano Koeler. O plano proporcionou arrendamento da fazenda Imperial, anteriormente conhecida como fazenda Córrego Seco e fazenda Concórdia, ao Major Júlio Frederico Koeler, um imigrante alemão que se juntou ao setor de engenharia militar do exército brasileiro. Este Decreto resultou em um documento assinado em 26 de julho de 1843 que constituía parte integrante do Decreto original anterior. A partir deste documento, o arrendatário, Júlio Frederico Koeler, foi obrigado a preparar o futuro mapa de Petrópolis, dividindo as terras imperiais em lotes ou pontos numerados para concessão de privilégios. Além disso, teve que também planejar o Palácio do Imperador e suas dependências (Paula Buarque, 1940). A Planta Koeler contém diferentes elementos cartográficos, como hidrografia, ruas, parques públicos, prazos de terras em que os blocos foram divididos, e terrenos reservados para edifícios públicos e religiosos (Sá Earp, 1996; Souza, 2013). Vale ressaltar, que essa planta se encontrava em avançado estágio de degradação e foi restaurada em 2016 (Neves e Zanatta, 2016) (figura 1). Figura 1 Planta Koler (1846) restaurada (Neves e Zanatta, 2016) Atualmente, o município está dividido em cinco distritos. A cidade foi fundada e originada no primeiro distrito, chamado Petrópolis, onde está localizada a área coberta pela Planta Koeler. A área coberta pelo mapa (15,91 km2) representa 12% do atual primeiro distrito de Petrópolis, e 2% de toda a cidade atual. A figura 2 apresenta o recorte da área de estudo, coincidente com a área da Planta Koeler. Figura 2 Primeiro distrito de Petrópolis e área planejada da Planta Koler (1846) O plano também estabelecia que a frente de todas as casas deveria ficar voltadas para os rios, e o esgoto deveria ser direcionado para fossas nos fundos dos prazos. Esta característica é tida por Rabaço (1985) como uma das mais originais do plano Koeler visto que dispensava o tradicional estilo colonial em que as casas eram erguidas de fundos para os rios que funcionavam como local de descarte de dejetos. Por fim, ressalta-se o planejamento das áreas verdes que conteriam alamedas arborizadas e jardins compostos de hortênsias, magnólias e paineiras. O mapa foi feito em uma escala de 1:5.000 (Fernandes et al., 2017) e contém uma ocupação planejada seguindo a rede de drenagem, com as ruas e avenidas acompanhando os rios (figura 3). O Plano Koeler pode ser visto como um plano urbano cujo elemento de referência espacial é a Planta Petrópolis ou Planta Koeler (1846), que serve também como um guia para manejo e busca minimizar os efeitos de deslizamentos de terra e inundações. Figura 3 Trecho da Planta Koeler identificando suas inscrições. Nas projeções delineadas no Planta Koeler (1846), a retilinização dos três principais rios que atravessam a cidade foi proposta como caminho facilitador da ocupação da área. Assim, os rios (Piabanha, Palatino e Quitandinha) sofrem modificações em seus cursos desde o surgimento da cidade e, juntamente com a ocupação do solo modificando aspectos de sua cobertura, contribuíram para alteração da dinâmica das bacias hidrográficas da área. Estudar as alterações ocorridas nesse período é tarefa fundamental para compreender o problema de inundações que assola a cidade desde sua formação. Neste sentido, as questões fundamentais que norteiam este trabalho são: Os canais da rede de drenagem da área gênese de Petrópolis foram modificados em largura e sinuosidade? As inundações registradas estão em áreas de maior modificação dos canais e da cobertura da terra? Na busca das respostas para as questões supracitadas, a metodologia de trabalho utiliza uma abordagem que integra o uso de SIG (Sistema de Informações Geográficas) apoiado em dados histórico e atuais, mensuração de parâmetros de fisiográficos da rede de drenagem, utilização de imagens de satélites para mapeamento da cobertura do solo e dados de inundações do período de 2011 a 2018. MATERIAIS E MÉTODOS O trabalho foi desenvolvido em diferentes fases onde foram adotados variados materiais e métodos, desde levantamento e estruturação dos dados cartográficos, imagens e inventários de inundações, passando pelos métodos de manipulação e estruturação dos dados levantados, e a análise espacial dos mesmos. Estas fases são apresentadas a seguir. Aquisição dos dados Na primeira fase da pesquisa foram trabalhados de forma separada a Planta Koeler, a base cartográfica digital de Petrópolis e a imagem de Worldview 2. Diretamente na Planta Koeler, em sua versão restaurada (Neves e Zanatta, 2016), foi realizado o processo de georreferenciamento. Esse processo levou em conta a coleta de 30 pontos de controle junto à base cartográfica digital, os quais deveriam, necessariamente, ser encontrados no mapa histórico. Foi realizado o cálculo do Padrão de Exatidão Cartográfico, segundo os valores de referência que constam no Decreto nº 89.817, de 20 de junho de 1984 (BRASIL, 1984). Dos resultados obtidos, o georreferenciamento da Planta Koeler enquadrou-a como pertencendo à Classe A na escala de 1:50.000, o que lhe confere erros de posicionamento menores que 25 metros. Neste processo a base cartográfica na escala 1:10.000 foi crucial para obtenção das coordenadas de feições conhecidas e, assim, associá-las as mesmas feições na planta histórica. A fim de mapear a cobertura da terra e quantificar o nível de edificações na área das bacias hidrográficas, uma imagem do sensor multiespectral (MSI), produzida pela missão Sentinel-2, foi adquirida no site explorador da terra, da USGS. A tabela 1 mostra as características das bandas satélites Sentinel-2 que foram utilizadas. Tabela 1 Informações da imagem de satélite utilizada na pesquisa. MSI Sentinel-2 (µm) Descrição Resolução espacial (m) Banda 2 (0.458-0.523) Azul 10 Banda 3 (0.543-0.578) Verde 10 Banda 4 (0.650-0., 680) Vermelho 10 Banda 8 (0., 785-0.900) Nir 10 Os dados de inundações foram obtidos a partir de dados de quatro estações pluvio-fluviométricas do Instituto Estadual do Ambiente (INEA/RJ) distribuídas pelas três bacias de drenagem que compõem a área gênese do município (Piabanha, Palatino e Quitandinha). Os dados contemplam levantamentos contínuos de cota linimétrica durante o período de 2011 a 2018. Manipulação e estruturação dos dados Na segunda fase, a Planta Koeler foi submetida ao processo de vetorização das feições referentes à hidrografia. Todos os cursos d'água foram vetorizados no programa ArcMap 10.4.1, porém apenas os três canais principais foram trabalhados na etapa posterior. As informações contidas no arquivo vetorial em formato shapefile foram: nome da feição, comprimento, extremo e o índice de sinuosidade. Estas informações guardam a identificação do curso d'água através de seu nome oficial e informações de mensuração deles. Para utilização da imagem, foi feita a correção atmosférica das bandas 2, 3, 4 e 8 no software QGIS, a partir do Semi-Automatic Classification Plugin (SCP) e, então, a comparação das assinaturas espectrais de diversos alvos na imagem, a fim de garantir e avaliar visualmente o resultado obtido na correção atmosférica das bandas utilizadas. Os dados fluviométricos foram analisados frente as cotas estabelecidas de extravasamento dos rios, estipuladas pelo INEA/RJ, possibilitando assim a identificação de todos os eventos de inundação para as quatro estações. Estes dados permitiram realizar uma avaliação espacial do fenômeno, identificando a distribuição das inundações pelas três diferentes bacias de interesse. Construção do modelo de análise Com o objetivo de identificar as modificações ocorridas ao longo do curso dos rios Piabanha, Quitandinha e Palatino, foram utilizadas a mensuração da largura e do índice de sinuosidade dos canais. A largura foi mensurada através da distância euclidiana entre as duas margens, associando um valor constante da largura para todo o canal. A figura 4 abaixo, resume esse processo realizado no software ArcMap 10.4.1, pela ferramenta de distância euclidiana. Para cada margem foi gerado um arquivo matricial, onde o valor do pixel correspondia a distância em relação a margem. Para obter a distância constante entre as duas margens foi necessário realizar uma operação de soma dos dois arquivos (álgebra de mapas), recortando os valores para dentro das duas margens. Figura 4 Esquema do cálculo da distância da largura dos rios através da distância euclidiana Por sua vez, a análise da sinuosidade dos rios levou em conta a dinâmica da fisionomia dos canais principais da área de estudo. A fisionomia dos canais pode ser considerada como retilínea, anastomosada, entrelaçada e meândrica, formando o padrão dos canais (IBGE, 2009). A distinção entre canais retos, sinuosos, meândricos e tortuosos reflete-se na utilização de critérios qualitativos e nominais. Por outro lado, no que se refere a utilização de critério quantitativos, chama a atenção para problemas que envolvem a adoção de valores limitantes, como na proposição de Leopold e Wolman (1957) e Leopold et al. (1964), indicando que o índice de sinuosidade justifica-se diante de indicar mais um elemento caracterizante do tipo de canal encontrado nas três bacias hidrográficas. O índice de sinuosidade é obtido "[...] dividindo-se o comprimento do canal a em determinado trecho pelo comprimento desse trecho medido ao longo do vale" (CHRISTOFOLETTI, 1981). A fórmula descrita pode ser equacionada como . Onde, Is é o índice de sinuosidade, Cc o comprimento do canal principal e Cv a distância vetorial entre o ponto inicial e o final do canal no trecho considerado. Esses valores foram levantados para os canais principais das três bacias em análise e foram enquadrados na classificação de Leopold e Wolman (1957), ou seja, para índices menores que 1,5, o canal foi considerado retilíneo e, para aquelas com valor igual ou superior a 1,5, foi atribuído a classificação de meândrico. A partir da mensuração destes dois parâmetros, tanto na planta histórica, quanto na base cartográfica atual, o objetivo é avaliar modificações ocorridas ao longo dos trechos dos canais analisados. Cobertura da terra e nível de edificação A fim de análisar a estrutura da paisagem urbana de Petrópolis foi realizado um mapeamento de cobertura da terra buscando encontrar as classes "vegetação" e "não-vegetação". A classificação foi feita no software livre InterIMAGE, que classifica imagens de satélites utilizando a técnica de classificação orientada ao objeto (GEOBIA), na qual os objetos de interesse são identificados e classificados de acordo com uma série de parâmetros pré-estabelecidos, diferenciando-se assim das técnicas tradicionais pixel a pixel, e evitando o efeito "salt-and-pepper" (Blaschke, et al. 2014). Após a classificação, foram calculadas as áreas das duas classes, permitindo que fosse analisado os níveis de mudança na paisagem das bacias hidrográficas. A utilização de um mapa de cobertura da terra na análise da rede de drenagem tem como objetivo embasar as análises da rede de drenagem na área gênese de Petrópolis frente os eventos de inundações. Assim, o nível de alteração da cobertura da terra pode ajudar a entender de que maneira as alterações na paisagem podem influenciar as inundações que ocorrem na área de estudo. RESULTADOS E DISCUSSÕES Os resultados da pesquisa podem ser divididos em duas partes e contribuem para corroborar a importância da Cartografia Histórica como ferramenta de análise da paisagem integrada com o SIG. A primeira parte trata diretamente da largura dos canais e de sua sinuosidade, mensurados na planta histórica e na base cartográfica atual; a segunda parte, por sua vez, apresenta dados mais recentes, mas que seguem na direção de subsidiar o impacto das transformações da paisagem em problemas recorrentes de inundações nas bacias do rios Piabanha, Quitandinha e Palatino. As fisionomias dos canais: índice de sinuosidade A aplicação da metodologia descrita anteriormente possibilitou a apresentação dos resultados sobre comprimento dos canais, extensão vetorial entre os extremos do trecho e índices de sinuosidade, nas duas bases utilizadas. A tabela 2 apresenta os valores obtidos para os três canais principais de cada bacia analisada. Tabela 2 Mensuração dos parâmetros de sinuosidade para os três canais principais. Canal Fluvial Comprimento (m) Extensão (m) Índice de Sinuosidade Quitandinha (Planta Koeler) 7.672,24 5.036,84 1,523 Quitandinha (Base 1999) 7.474,25 5.025,19 1,487 Diferença -197,99 -11,65 -2,436% Palatino (Planta Koeler) 4.828,78 2.813,89 1,716 Palatino (Base 1999) 4.805,87 2.859,13 1,680 Diferença -22,91 +45,24 -2,142% Piabanha (Planta Koeler) 7.327,10 4.712,09 1,555 Piabanha (Base 1999) 7.373,08 4.711,25 1,564 Diferença +45,98 -0,84 +0,575% O rio Quitandinha foi o que apresentou maior variação no índice de sinuosidade calculado, comparando a Planta Koeler e a base cartográfica do ano de 1999. O índice de sinuosidade neste rio diminuiu de 1,523 para 1,487, o que mostra maior retilinização do trecho do canal. Essa diminuição é reflexo da modificação dos valores de comprimento do trecho do canal (Cc), que chegou ao valor de 197,99 metros e do comprimento vetorial (Cv), bem menor, por volta de 11,65 metros. Juntamente com os demais resultados obtidos, este é um importante indício que auxilia na compreensão dos problemas com inundações na região. Para os valores obtido para o rio Palatino, o comprimento (Cc) modificou-se em 22,91 metros e aumentou em 45,24 para o comprimento vetorial (Cv). A diferença considerável no comprimento vetorial pode ser fruto do posicionamento da planta em um sistema de coordenadas conhecido. Por último, o rio Piabanha foi o que apresentou menores variações no índice de sinuosidade (+0,575). Os valores de comprimento do trecho (Cc) de canal aumentaram em 43,98 metros e o comprimento vetorial teve uma pequena variação na distância vetorial (Cv) em -0,84 metros. Os resultados sobre os índices de sinuosidade mostram que para os três canais principais houve alterações em diferentes proporções. É necessário levar em consideração que a Planta Koeler tem erros de posicionamento e precisão associados à sua elaboração e manipulação em ambiente SIG. Assim, no que se refere à mensuração quantitativa, as variações podem ser maiores ou menores que os valores apresentados, entretanto, estas não são muito significativas em face dos critérios cartográficos utilizados para sua avaliação, atendendo os parâmetros classe A da escala 1:50.000 (BRASIL, 1984). Por outro lado, no que se refere aos aspectos qualitativos, é possível notar variações na sinuosidade dos rios a partir de uma comparação, e que são amplamente correlacionados com os dados quantitativos alcançados. As fisionomias dos canais: largura dos canais A largura dos canais foi mensurada utilizando a mensuração por distância euclidiana e, desta forma, optou-se por apresentar os valores máximos, mínimos e médios em cada um dos cenários apresentados. A tabela 3 apresenta os resultados. Tabela 3 Mensuração dos parâmetros de largura dos canais principais. Canal Fluvial LarguraMáx. (m) LarguraMín. (m) LarguraMédia (m) Quitandinha (Planta Koeler) 33,92 4,27 9,88 Quitandinha (Base 1999) 14,08 0,0 8,27 Diferença -19,84 -4,27 -1,61 Palatino (Planta Koeler) 22,48 0,0 8,37 Palatino (Base 1999) 12,90 0,0 7,24 Diferença -9,58 0,0 -1,13 Piabanha (Planta Koeler) 29,5 0,5 16,41 Piabanha (Base 1999) 17,12 0,5 9,37 Diferença -12.38 0 -7.04 As maiores variações encontradas na largura máxima do canal estão no rio Quitandinha, com diferenças por ordem de 19,84 metros. Ao longo de todos os canais analisados, comparando os dois documentos utilizados, é possível perceber a supressão de feições, ilhas fluviais, como já mencionado por Fernandes et al. (2017). Outro aspecto relevante em relação ao rio Quitandinha é que o valor médio de largura do canal sofreu uma variação de apenas 1,61 m. Pode-se dizer que as variações de largura mais bruscas ocorreram de forma pontual e concentradas em alguns trechos do rio Quitandinha. O rio Piabanha apresenta a maior variação da largura média entre todos (7,04 m) e o Palatino a menor (1,13 m), em relação a variação da largura máxima, esta ficou com valores de 12,38 m e 9,58 m, respectivamente. Alguns trechos apresentaram grandes discrepâncias quando comparados o mapa de 1846 e a base cartográfica de 1999. Há referência a existências de ilhas fluviais no Planta Koeler, onde tais referências deixaram de existir em virtude da modificação do curso dos rios e de seu processo de retilinização. As figuras 5 e 6 apresentam quatro trechos onde as alterações citadas referentes as mensurações e a supressão de ilhas são mais evidentes. Figura 5 Trechos dos rios Palatino e Piabanha com supressão de ilhas fluviais. Figura 6 Trechos do rio Quitandinha com supressão das ilhas fluviais. A ilustração acima mostra um trecho dos rios Palatino e Piabanha com a ocorrência de supressão de feições fluviais, neste caso, ilhas. Nestes dois rios foram identificadas a supressão de uma ilha em cada um deles. É possível afirmar que em virtude dessa supressão estes trechos possuíam uma largura maior na Planta Koeler em relação a base de 1999. Este mesmo comportamento se repete ao longo dos canais, mesmo sem a supressão de outras feições fluviais. Na figura 5 a legenda indica uma largura entre 17,81 e 22,48 metros para o trecho do rio Palatino, comportamento não encontrado ao longo do curso do canal na base de 1999. No trecho em destaque no rio Piabanha os valores de largura chegam até a classe de 15,40 a 20,51 metros, e quando é analisado o mesmo trecho na base cartográfica de 1999 é possível perceber que foram suprimidas as áreas de maior largura, e as próprias feições de ilhas fluviais. Para o rio Piabanha, o trecho em destaque na figura 5 foi representado como uma linha simples, o que na escala do mapeamento da base de 1999 indica trechos com no máximo 5 m de tamanho. Igualmente para os dois trechos do rio Quitandinha, apresentados na figura 6, é possível identificar a supressão de duas ilhas fluviais, uma em cada trecho apresentado. Para toda a área de análise foram identificadas a supressão de quatro ilhas fluviais, duas no rio Quitandinha (847 e 139 m2), uma no rio Piabanha (218 m2) e outra no rio Palatino (195 m2). O segundo trecho do rio Quitandinha, apresentado na figura 6, também foi mapeado na base cartográfica de 1999 como linha simples, dificultando comparações diretas com o mapa de 1846. Porém, através de levantamento de campo foi possível verificar que o trecho foi modificado, possuindo largura menor ou igual a 5 m. Quando se confronta os dados de índice de sinuosidade e largura dos trechos dos canais, alguns pontos chamam atenção para o comportamento de cada um deles. O rio Quitandinha apresentou diminuição do seu comprimento, redução no índice de sinuosidade e grandes valores de diferença nas larguras máximas medidas nas duas datas. Isto viabiliza a leitura de que o rio teve uma maior retilinização e estreitamento do leito fluvial. O rio Palatino apresentou padrão similar, onde houve uma redução do comprimento do canal e redução do índice de sinuosidade, mas com redução pouco significativa da largura máxima e da largura média. Enquadra-se na mesma perspectiva de maior retilinização e estreitamento do leito. Por último, o rio Piabanha apresentou os menores variações no índice de sinuosidade, podendo-se dizer que houve certa manutenção da mesma. Por outro lado, foi registrada uma redução considerável da largura média do canal. Desta forma, é possível inferir que o rio sofreu poucas alterações em sua sinuosidade, mas teve redução do leito fluvial no decorrer do período considerado. Mapeamento de cobertura da terra e registros de inundações O mapeamento de cobertura da terra tem como objetivo calcular a cobertura para a área das bacias. A partir do cálculo das áreas das classes em cada bacia, foi observado o nível de edificação para cada uma delas. O nível de edificação pode ser entendido como o percentual de área antrópica, ou seja, coberturas de não-vegetação excluindo as áreas não-vegetais naturais, como afloramentos rochosos. É importante salientar a variável nível de mudança exprime o quanto de área antrópica existe na bacia, podendo definir assim o quanto desta área foi alterada desde a Planta Koeler, onde naquele período não existia ocupação efetiva na paisagem em análise. Na tabela 4 são apresentadas as bacias hidrográficas e seus respectivos percentuais de edificação. Tabela 4 Nível de mudanças nas bacias hidrográficas Bacia Hidrográfica Vegetação (km²) Não-vegetação (km²) Total (km²) Nível de Mudança (%) Quitandinha 5,72 7,52 13,24 56,78 Palatino 6,60 3,48 10,08 34,51 Piabanha 16,77 7,76 24,53 31,62 Analisando a tabela 4, percebe-se que a bacia hidrográfica do rio Quitandinha tem o maior nível de mudança de cobertura da terra. Esse resultado vai ao encontro dos valores referentes à sinuosidade dos rios. Observa-se, portanto, que o rio Quitandinha, que apresenta menor sinuosidade, pertence à bacia hidrográfica de maior nível de mudança. Este padrão se repete nos outros rios e bacias analisados, assim, o rio Palatino tem o segundo menor índice de sinuosidade e o segundo maior nível de mudança na paisagem, e o rio Piabanha, apresenta o maior índice de sinuosidade e menor nível de mudança em sua bacia. Este mesmo comportamento ocorre quando é relacionado o nível de mudança com a largura e supressão de ilhas para as bacias em análise, criando assim subsídios no auxílio do entendimento da distribuição das ocorrências de inundações. Estas inundações, identificadas no período de 2011 a 2018, foram majoritariamente identificadas nas estações pluvio-fluviométricas localizadas na bacia do rio Quitandinha (93,1%), seguida das bacias do rio Palatino (5,7%) e Piabanha (1,2%), ou seja, as inundações se concentram na bacia com menor sinuosidade, maiores modificações de largura, maior supressão de ilhas (quantidade e área) e maior nível de mudança. A figura 7 apresenta a sobreposição do mapeamento de uso e cobertura da terra com a distribuição das ocorrências de inundações identificadas nas estações pluvio-fuviométricas que contemplam as bacias analisadas. Nesta figura é possível visualizar que a bacia hidrográfica com menor área vegetada é a que apresenta maior número de inundações. Figura 7 Mapa compilando os dados sobre inundações e cobertura da terra na área das bacias de drenagens estudadas, e seu recorte pela Planta Koeler A área gênese de Petrópolis desenvolveu-se dentro de uma paisagem montanhosa constituída de encostas bastante íngremes e fundos de vales bem encaixados. O mapeamento de uso e cobertura deixou claro que as áreas vegetadas se concentram nestas encostas com latas declividades e nos fundos de vale se espraia as feições de não-vegetação, pressionando os canais fluviais, que tiveram seus cursos alterados para se adequar às edificações fabris que se adensavam em Petrópolis, bem como à crescente demanda por edificações residenciais (ANTUNES, 2017; AMBROZIO, 2008). Assim, analisando o mapa da figura 7, observa-se que a área de maior concentração de inundações ocorre na bacia com maior nível de mudança em nível de cobertura da terra, que por sua vez também foi a bacia com maiores modificações nas feições fluviais. É importante salientar que este quadro de inundações não é exclusivo da dinâmica de cobertura e das feições fluviais, pois vários outros elementos constituintes da paisagem e que tem relação com as inundações não foram abordados, mas a análise em pauta já sugere fortemente a correlação dos elementos analisados frente ao fenômeno das inundações. CONCLUSÕES A Cartografia Histórica vem crescendo em participação nos estudos para compreensão das dinâmicas da paisagem e na investigação de fenômenos de diferentes naturezas. No que se refere às pesquisas em Geografia, a análise da dinâmica da paisagem é uma abordagem bastante consolidada. Desta forma, a Cartografia Histórica tem um enorme potencial na contribuição deste tipo de abordagem, ressaltando diferentes aspectos da pesquisa. Como apresentado, a utilização do documento histórico (Planta Koeler, 1846), possibilitou a obtenção de um conjunto de dados sobre a área de estudo. A partir de diferentes técnicas em um ambiente de Sistema de Informações Geográficas foi possível extrair, armazenar, manipular e analisar a dinâmica dos trechos dos canais da área de estudo, objetivando compreender aspectos que se modificaram ao longo do tempo. A metodologia empregada permitiu apresentar como um conjunto de fatores contribuem para a problemática das inundações na área gênese da cidade de Petrópolis, possuindo não só raízes em ações atuais, mas também históricas. O cálculo do índice de sinuosidade e de largura do leito fluvial dos rios permitiu comparar e analisar a fisionomia dos canais ao longo do período considerado. Em resposta a primeira questão colocada, a sinuosidade dos canais decresceu, indicando uma maior retilinização dos trechos dos canais. A largura do leito fluvial também é outro aspecto mensurado que contribui no entendimento do número de inundações em certos trechos. Todos os trechos investigados sofreram estreitamento com diferentes dimensões e em algumas localidades onde eram observadas ilhas fluviais, foi possível mapear que as mesmas foram suprimidas. Aliado ao primeiro conjunto de análises (sinuosidade e largura dos canais), a classificação de cobertura da terra e os dados obtidos em estações pluvio-fluviométricas instaladas nos canais permitiram interpretar que o número de inundações nos rios considerados deve-se a diferentes fatores associados. Foi possível apontar indícios de que o trecho de canal do rio Quitandinha, que sofreu maior alteração de sinuosidade e largura, perda das ilhas fluviais e maior degradação da área vegetada, é aquele que registra o maior número de inundações. Em direção oposta, o trecho do canal do rio Piabanha registra o menor número de inundações e conta com as menores alterações no índice de sinuosidade e largura dos rios, assim como da área vegetada da bacia hidrográfica. Isto demonstra que, em resposta a segunda questão levantada, as inundações ocorrem em área de maior modificação da fisionomia dos canais e da cobertura da terra. Diante do exposto, pode-se concluir que o trabalho conseguiu mostrar a participação de diferentes fatores de modificação da paisagem, que ajudam a acarretar inundações na área gênese de Petrópolis. Com auxílio de mapas históricos e outras análises em SIG, foi possível apontar para indícios de correlação entre as modificações de fisionomia dos canais e da cobertura da terra com as inundações registradas. ORCID:https://orcid.org/0000-0001-5606-2727. LATTES:http://lattes.cnpq.br/6334060033902630. ORCID:https://orcid.org/0000-0002-8903-3145. LATTES:http://lattes.cnpq.br/1116319308384680. ORCID:https://orcid.org/0000-0002-4500-0624. LATTES:http://lattes.cnpq.br/7728389320504879. AGRADECIMENTOS O presente trabalho foi realizado com apoio da Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - Brasil (CAPES) do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPQ. REFERÊNCIAS AMBROZIO, J. C. G. O Presente e o Passado no Processo Urbano da Cidade de Petrópolis (Uma História Territorial). Tese de Doutorado, Universidade de São Paulo - USP, São Paulo, 2008. AMBROZIO J. C. G. O Presente e o Passado no Processo Urbano da Cidade de Petrópolis (Uma História Territorial) Tese de Doutorado Universidade de São Paulo - USP São Paulo 2008 AMBROZIO, J. C. G. O território da enfteuse e a Cidade de Petrópolis - RJ, Brasil. Revista Electrónica de Geografía y Ciencias Sociales, vol. XVI, 418 (39), p.1-7, 2012 AMBROZIO J. C. G O território da enfteuse e a Cidade de Petrópolis - RJ, Brasil Revista Electrónica de Geografía y Ciencias Sociales XVI 39 1 7 2012 ANTUNES, F. S. Geotecnologias e cartografia histórica no auxílio à análise da organização espacial da área gênese de Petrópolis - RJ. Dissertação de mestrado, Universidade Federal do Rio de Janeiro - UFRJ, Rio de Janeiro, 2017. ANTUNES F. S. Geotecnologias e cartografia histórica no auxílio à análise da organização espacial da área gênese de Petrópolis - RJ Dissertação de mestrado Universidade Federal do Rio de Janeiro Rio de Janeiro 2017 BLASCHKE, T.; HAY, G.J.; KELLY, M.; LANG, S.; HOFMANN, P.; ADDINK, E.; FEITOSA, R.Q.; MEER, F.V.D.; WERFF, H.V.D.; COILLIE, F.V.; TIEDE, D. Geographic object-based image analysis-towards a new paradigm. ISPRS journal of photogrammetry and remote sensing. Vol. 87, pp. 180-191, 2014. BLASCHKE T. HAY G.J. KELLY M. LANG S. HOFMANN P. ADDINK E. FEITOSA R.Q. MEER F.V.D. WERFF H.V.D. COILLIE F.V. TIEDE D. Geographic object-based image analysis-towards a new paradigm ISPRS journal of photogrammetry and remote sensing 87 180 191 2014 BRASIL. Decreto n. 89.817, de 20 de jun. de 1984. Instruções Reguladoras das Normas Técnicas da Cartografia Nacional. Diário Oficial da União, Seção 1, 22/6/1984, 1984, Página 8884. BRASIL Decreto n. 89.817, de 20 de jun. de 1984. Instruções Reguladoras das Normas Técnicas da Cartografia Nacional Diário Oficial da União Seção 1 22/6/1984 1984 8884 8884 CHRISTOFOLETTI, A. Geomorfologia Fluvial. Edgard Blucher. São Paulo, 1981. CHRISTOFOLETTI A Geomorfologia Fluvial Edgard Blucher São Paulo 1981 DUNNE, T.; LEOPOLD, L. B. Water in Environmental Planning. W. H. Freeman. New York, 1978. DUNNE T. LEOPOLD L. B. Water in Environmental Planning W. H. Freeman New York 1978 LEOPOLD, L.B. AND WOLMAN, M.G. River Channel Patterns, Braided, Meandering and Straight. U.S. Geol. Surv. Paper. 1957, 282-B. LEOPOLD L.B WOLMAN M.G. River Channel Patterns, Braided, Meandering and Straight U.S. Geol. Surv. Paper 1957 282-B LEOPOLD, L.B., WOLMAN, M.G. AND MILLER , J.P. Fluvial Processes in Geomorphology. Freeman, San Francisco, 1964, 522 p. LEOPOLD L.B. WOLMAN M.G. MILLER J.P. Fluvial Processes in Geomorphology Freeman San Francisco 1964 522 p FERNANDES, M.C., LAETA, T., SANTOS, D.F. AND MENEZES, P.M.L. Cartographic Memory Preservation of the Petrópolis City in Brazil: Koeler Map Scanning Using Photographic Survey. In: Lecture Notes in Geoinformation and Cartography.1 ed.: Springer International Publishing, 2017, p. 3-19. FERNANDES M.C. LAETA T. SANTOS D.F. MENEZES P.M.L. Cartographic Memory Preservation of the Petrópolis City in Brazil: Koeler Map Scanning Using Photographic Survey Lecture Notes in Geoinformation and Cartography 1 ed Springer International Publishing 2017 3 19 IBGE - Fundação IBGE. Manual técnico de geomorfologia. Coordenação de Recursos Naturais e Estudos Ambientais. Série Manuais Técnicos em Geociências n.5. IBGE. Rio de Janeiro, 2009. IBGE - Fundação IBGE Manual técnico de geomorfologia. Coordenação de Recursos Naturais e Estudos Ambientais Série Manuais Técnicos em Geociências n.5 IBGE Rio de Janeiro 2009 NEVES, F.M.B; ZANATTA, E.M. Traços de Koeler: a origem de Petrópolis a partir da Planta de 1846. Globomídia Comunicação, 1ª Ed., 235 p., 2016. NEVES F.M.B ZANATTA E.M. Traços de Koeler: a origem de Petrópolis a partir da Planta de 1846 Globomídia Comunicação 1ª Ed 235 p 2016 PAULA BUARQUE, A. História e Historiographos da Cidade de Petrópolis. Rio de Janeiro: O Livro Vermelho dos Telefones, 1940. PAULA BUARQUE A. História e Historiographos da Cidade de Petrópolis Rio de Janeiro O Livro Vermelho dos Telefones 1940 RABAÇO, H.J. (1985). História de Petrópolis. Petrópolis. Instituto Histórico de Petrópolis - IHP, 140 p., 1985. RABAÇO H.J. 1985 História de Petrópolis. Petrópolis Instituto Histórico de Petrópolis 140 p 1985 SÁ EARP, F. Um pouco além de Thomas Kuhn. Da história do pensamento econômico à história das ideias econômicas. 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Landscape Ecology: The effect of Pattern on Process Annual Review of Ecology 20 1 1989 171 197 Article THE RIVERS, THE CITY AND THE MAP AS AN OBJECT OF ANALYSIS OF LANDSCAPE DYNAMICS 0000-0001-5606-2727 6334060033902630 Santos Kairo da Silva a * 0000-0002-8903-3145 1116319308384680 Antunes Fernando de Souza b 0000-0002-4500-0624 7728389320504879 Fernandes Manoel do Couto c (a) PHd Student. Federal University of Rio de Janeiro, Rio de Janeiro (RJ), Brazil. (b) PHd Student. Federal University of Rio de Janeiro, Rio de Janeiro (RJ), Brazil. (c) PHd in Geography. Federal University of Rio de Janeiro, Rio de Janeiro (RJ), Brazil. (*)CORRESPONDING AUTHOR: Address: UFRJ, Avenida Athos da Silveira Ramos, 274, CEP: 21941-916, Rio de Janeiro (RJ), Brazil. Cel.: ([phone]. E-mail:[e-mail] Abstract Historical cartography has been increasingly important in understanding the landscape transformations, especially in the urban environment where different historical records are used. The present work aims at identifying and comparing, from historical and current records, the changes occurred in the three main rivers that cut the genesis area of the city of Petrópolis (Quitandinha, Palatino and Piabanha). The main research material consists of the Koeler Map (1846), a document that guides the urban planning of the city of Petrópolis, which was designed in line with the drainage network, produced in a 1: 5,000 scale and the most recent cartographic base of the city (1999) in scale 1: 10,000. The georeferencing and vectorization of the Koeler Map made it possible to perform different measurements, such as river width and winding. Later, the same procedures were performed on the most recent cartographic base of the city, in order to create comparative parameters for changes in the course of the rivers and their floods. The results show the suppression of four river islands and a decrease of sinuosity of the rivers with a variation of +0.575% to -2.436%. In the Quitandinha river were recorded the biggest changes and the largest flood record (97%), indicating that changes in the drainage network are significant elements in understanding flood dynamics. Keywords: Landscape change Drainage network Koeler Map Historical GIS INTRODUCTION Dynamics are an important component in analyzing a landscape (Turner, 1989), and, therefore, studying them allows for understanding how certain processes evolve with time. A classic example is cited by Dunne and Leopold (1978), who demonstrate the raise in floods occurring in drainage basins after the covering and land usage, as well as draining network means, have been altered. There are currently many academic papers that use methodologies which are set in geotechnologies that aim to analyze the dynamics in the drainage network of a landscape, whether it is a natural or a built one. However, when one looks to analyze these changes within a historical point of view, the available bibliography and methodology are rarer. In this sense, this article aims at analyzing the drainage network dynamics in the genesis area of the city of Petrópolis, in Rio de Janeiro State, comparing the recent spatial arrangement of the drainage network with the one in the 19th century, to be more exact on the year 1846, a settlement period in this area. The city of Petrópolis, in Brazil, is located on the mountain region of Rio de Janeiro State, as has been dealing historically with environmental issues with various characteristics. Among them, the mass movements and the reoccurring flood events. This framework is directly linked to the occupation of the city as a whole, but mainly on the first district, since its first occupation on the 19th century. This city has a different history background from most Brazilian cities, since it was created after an imperial decree and it was defined by a map, the Petrópolis Map (1846) - also known as the Koeler Map - which served as a base for the plan of occupation of the future city. This imperial decree was signed by the Emperor Pedro II of Brazil and was registered in the Administrative book #155. The decree has allowed for the creation of a settlement and the construction of an imperial house where the old farm Córrego Seco was located, which was acquired by Dom Pedro II's father, the Emperor Dom Pedro I, thirteen years before (Ambrozio, 2012). This decree has become known as "Summer Palace Plan" our Koeler Plan. The plan has allowed for the leasing of the Imperial farm, formerly known as Córrego Seco farm and Corcórdia farm, to Major Júlio Frederico Koeler, a German immigrant who joined the military engineering sector of the Brazilian army. This decree has resulted in a document signed on July 26th, 1843 that was a part of the prior, original decree. Ever since the signing of this document, the renter, Júlio Federico Koeler, was obliged to prepare the future map of Petrópolis, dividing the imperial lands into lots or numbered points which were to be conceded. In addition, he had to plan the Emperor's Palace and his rooms (Paula Buarque, 1940). The Koeler Map contain different cartographical elements such as hydrography, streets, public parks, land installments in which blocks were divided and plots reserved to public and religious buildings (Sá Earp, 1996; Souza, 2013). It is worth noticing that this map was in an advanced stage of degradation and was restored in 2016 (Neves and Zanatta, 2016) (figure 1). Figure 1 Koeler Map (1846) restored (Neves; Zanatta, 2016) Currently, the municipality is divided into five districts. The city was founded, and its origins were set in the first district, called Petrópolis, where the area covered by the Koeler Map is located. The area the map covers (of 15.91 square kilometers) represents 12% of the current first district of Petrópolis and 2% of the whole current city. The image 2 shows the perspective of the research study, which coincides with the area in the Koeler Map. An important characteristic of the Koeler Plan is that it can be understood as a project that was worried about the responsible use of resources and the environment. Rabaço (1985) goes on about important aspects that characterize the Koeler Plan as a project that had a preoccupation with the responsible usage of the environment. This plan is considered the first building law of the city of Petrópolis, forbidding constructions on top of hills and horizontally subdividing lots, that is, making them parallel with the front line. The plan also established that the front of all houses should face the rivers, and that the sewage should be directed to the pits at the back of the uncultivated lands. This characteristic is seen by Rabaço (1985) as one of the most original in the Koeler Plan, given that it exempted the building to be constructed in the traditional colonial style in which the houses were erected facing backwards to the rivers, that were functioning as a place for discarding waste. Finally, the planning of the green areas that would contain avenues filled with trees and gardens with hydrangeas, magnolias and silk floss trees. The map was projected in a scale of 1:5,000 (Fernandes et. al., 2007) and shows a planned occupation following the drainage network, with the streets and avenues running along the rivers (figure 3). The Koeler Plan can be seen as an urban plan whose spatial reference element is the Petrópolis Map or Koeler Map (1846), which also functions as a guide for handling and looks to minimize the effects of landslides and flooding. Figure 2 The first district of Petrópolis and Koeler Map planned area (1846) The map was projected in a scale of 1:5,000 (Fernandes et. al., 2007) and shows a planned occupation following the drainage network, with the streets and avenues running along the rivers (figure 3). The Koeler Plan can be seen as an urban plan whose spatial reference element is the Petrópolis Map or Koeler Map (1846), which also functions as a guide for handling and looks to minimize the effects of landslides and flooding. Figure 3 Part of the Koeler Map identifying its inscriptions. In the projections drawn in the Koeler Map (1846), the straight segmentation of the three main rivers that cross the city was proposed as a facilitating way of occupying the area. Thus, the rivers (Piabanha, Palatino and Quitandinha) suffered modifications on their courses ever sing the upraise of the city, and, along with the occupation of its soil, which modified aspects of its covering, contributing to the alteration of the watershed's dynamics of the area. Studying the alterations that took place in this period is a fundamental task in order to comprehend the flooding problem that devastates the city since its formation. In this sense, the main questions that guide this article are: Were the canals of the drainage network in the genesis area of Petrópolis modified in their width and sinuosity? Are the registered floods in areas where the canals and soil covering were more modified? While searching for answers to the aforementioned questions, the work methodology uses an approach that integrated the usage of GIS (the Geographical Information System), supported in both historical and current data, the measurement of physiographical parameters of the drainage network, the use of satellite images to map the soil covering and data of flooding in the period of 2011 to 2018. MATERIALS AND METHODS The article was developed following different steps in which various materials and methods were used, ever since surveying and structuring cartographical data, images and inventory of floods, to manipulating methods and data structuring, as well as their spatial analysis. These phases are shown as follows. Data acquirement In the first phase of the research, the Koeler Map, the digital cartographic base of Petrópolis and Worldview 2's image. The process of georeferencing was carried out directly on the restored version of the Koeler Map (Neves and Zanatta, 2016). This process has led to the collection of 30 inspection points in the digital cartographic base, which should necessarily be found on the historical map. The calculation of the Standard ofCartographicAccuracywas made according to the reference values on the Decree #89,817 of June 20th, 1984 (BRASIL, 1984). Out of the gathered results, the georeferencing has framed the Koeler Map as pertaining to Class A in the scale of 1:50,000, which grants it positioning errors of less than 25 meters. In this process, the cartographic base in the scale of 1:10,000 was crucial for obtaining the coordinates of known features and, thus, in giving them the same features in the historical map. Aiming to map the soil covering and to quantifying the level of the edifications in the watershed area, an image of was acquired on earth explorer site of USGS, taken with an MSI instrument, by the Sentinel-2 mission. The table 1 shows the characteristics of the satellite bands of Sentinel-2 that were used. Table 1 Information from a satellite image used on the research. MSI Sentinel-2 (μm) Description Spatial Resolution (m) Band 2 (0.458-0.523) Blue 10 Band 3 (0.543-0.578) Green 10 Band 4 (0.650-0., 680) Red 10 Band 8 (0.785-0.900) Nir 10 The flood data were obtained from data of four rainfall or gauging stations run by Instituto Estadual do Ambiente (INEA/RJ) and distributed by the three drainage basins that are part of the genesis area of the city (Piabanha, Palatino and Quitandinha). The data encompasses continuous data surveys of limnometric quota from 2011 to 2018. Manipulation and structuring of data On the second phase, the Koeler Map was submitted to a vectorization process of the features that reference hydrography. All watercourses were vectorized in the ArcMac 10.4.1 program, however, only the three main canals were reworked in a later step. The information contained in the vectoral file in shapefile format were: the name of the feature, length and sinuosity rate. This information holds the identification of a stream of water through its official name and information on their measuring. An atmospheric correction of the bands 2, 3, 4 and 8 was carried out so that the image could be used, in QGIS software, through the Semi-Automatic Classification Plugin (SCP) and then, the spectral signatures of many targets of the image were compared as to assure and visually evaluate the result that was obtained in the atmospheric correction of the bands that were utilized. The gauging data were analyzed in relation to the quota of stream overflow established by INEA/RJ, allowing for the identification of all the flooding events to the four stations. These data allowed for the spatial evaluation of the phenomena, identifying the distributing of floods through the three different water basins of interest. Construction of the analysis model The measurement of the width and of the sinuosity rate of the canals were used to identify the modifications occurred through the courses of the rivers Piabanha, Quitandinha and Palatino. The width was measured through the Euclidean distance between the two margins, associating a constant width value to the whole canal. The figure 4 below summarizes this process that was carried out in ArcMap 10.4.1 software, through the Euclidean distance tool. To each margin one matrix file was created, where the pixel value corresponded to the distance to the margin. In order to obtain the constant distance between both margins it was necessary to sum the two files (map algebra), cutting the values to the inside of both margins. Figure 4 Scheme of the calculation of the width distance on the rivers done through Euclidean distance. The analysis of the stream sinuosity took into account, in turn, the shape dynamic of the main canals of the studied area. The shape of the canals can be considered straight, anastomosed, intertwined and meandering, forming the canal pattern (IBGE, 2009). The distinction between the straight, the sinuous, meandering and tortuous reflects itself in using qualitative and nominal criteria. By its own turn, when using quantitative criteria, one is drawn to problems that involve the adoption of limiting values, as in the proposition of Leopold and Wolman (1957) and of Leopold et al. (1964), indicating that the sinuosity rate is justifiable when it implies another typical element of the kind of canal found in the three river basins. The sinuosity rate is obtained [through] "[...] dividing the length of the canal a in a determined section by the length of this section measured along the valley" (Christofoletti, 1981). The described formula can be equated in . Where Is is the sinuosity rate, Cc is the length of the main canal and Cv is the vectoral distance between the initial and final points of the canal in the considered section. These values were raised to the main canals of each of the three currently analyzed basins. They were framed in the classification by Leopold and Wolman (1957), that is: to levels under 1.5, the canal was considered straight; and, to those equal or over 1.5 were attributed the classification of meandering. Starting from the measurement of these two parameters, both in the historical map as well as in the current cartographic base, the aim is to evaluate modifications occurred on the course of the sections of the analyzed canals. Soil covering and edification level With the goal to analyze the urban landscape of Petrópolis' structure, a mapping o the soil covering was carried out, aiming to find the classes of "vegetation" and "non- vegetation". The classification was done on InterIMAGE open source software, which classifies satellite images using an object-oriented classification technique (GEOBIA), in which the objects of interest are identified and classified in accordance to a series of pre-established parameters, which differentiate them from traditional pixel to pixel techniques, and avoid the "salt-and-pepper" effect (Blaschke et al., 2014). After being classified, areas of both classes were calculated, allowing for the analysis of the landscape modification levels on the river basins. When using a map of soil covering in the analysis of the draining network in the original occupation area of Petrópolis in the face of the flooding events. Thus, the level of alteration of the soil covering can help us understand in which way do the landscape modifications interfere in the floods that happen in the studied area. RESULTS AND DISCUTION The results gathered by this research can be divided in two parts and contribute to reinforcing the importance of Historical Cartography as a tool for integrated landscape analysis using GIS. The first part is directly about the canals' width and its sinuosity, both measured in the historical map and in the current cartographic base; the second part, on its turn, presents more recent data that follow the direction of observing the impact of landscape transformation as partly responsible for recurring problems of flood in the river basins of the Piabanha, Quitandinha and Palatino rivers. The shapes of the canals: sinuosity rate The application of the aforementioned methodology has allowed for the demonstration of the results about the length of the canals, the vectoral extension in the extremes of the rivers section and sinuosity rates in both of the utilized bases. The table 2 presents the values obtained to the three main canals of each analyzed basin. Table 2 Measurement of the sinuosity parameters to each of the three main canals. River Canal Length (m) Extension (m) Sinuosity rate Quitandinha (Koeler Map) 7.672,24 5.036,84 1,523 Quitandinha (1999 base) 7.474,25 5.025,19 1,487 Difference -197,99 -11,65 -2,436% Palatino (Koeler Map) 4.828,78 2.813,89 1,716 Palatino (1999 base) 4.805,87 2.859,13 1,680 Difference -22,91 +45,24 -2,142% Piabanha (Koeler Map) 7.327,10 4.712,09 1,555 Piabanha (1999 base) 7.373,08 4.711,25 1,564 Difference +45,98 -0,84 +0,575% The Quintandinha river was the one that presented the greater variation in the calculated sinuosity rate, when comparing the Koeler Map and the cartographic base of the year 1999. The sinuosity rate in this river has diminished from 1,523 to 1,487, which shows a greater rectilinear shape progressing in this section of the canal. This diminishing is a reflex of the modification of length values at the section of the canal (Cc), which has reached the value of 197,99 meters, and of the vectoral length (Cv), much smaller, reached around 11,65 meters. Along with other results obtained, this is an important index that helps understanding the flooding problems at the region. For the values obtained in the Palatino river, the length (Cc) has modified in 22,91 meters and raised in 45,25 meters for the vectoral length (Cv). The considerable difference in the vectoral length can be due to the positioning of the map in a known system of coordinates. Last, the Piabanha river is the one which presented the least variation in the sinuosity rates (+0,575). The length values of the canal section (Cc) have raised 43,98 meters and the vectoral length has had a small variation in the vectoral distance (Cv) of -0,84 meters. The results of sinuosity rates show that there were alterations to the three main canals of different proportions. It is necessary to take into account that the Koeler Map holds positioning and precision errors linked to its elaboration and manipulation in a GIS environment. Thus, when thinking about quantitative measurement, the variations can be greater or smaller than the presented values. However, they are not very significant in the face of the cartographic criteria used to evaluate them, which meet the parameters of the class A of 1:50,000 scale (BRASIL, 1984). On the other hand, when taking qualitative aspects into account, when making a comparison, it is possible to note variations on the sinuosity of the rivers, and they thoroughly meet the quantitative data gathered. The canals shape: canals width The canals width was measured using the Euclidean distance measuring and, thus, an option was made to show the maximum, minimum and medium results of each of the scenarios. The table 3 presents the results. Table 3 Measurement of the width of main canals River Canal Max. (m) width Min. (m) width Medium (m) width Quitandinha (Koeler Map) 33,92 4,27 9,88 Quitandinha (1999 base) 14,08 0.0 8,27 Difference -19,84 -4,27 -1,61 Palatino (Koeler Map) 22,48 0,0 8,37 Palalino (1999 base) 12,90 0,0 7,24 Difference -9,58 0,0 -1,13 Piabanha (Koeler Map) 29,5 0,5 16,41 Piabanha (1999 base) 17,12 0,5 9,37 Difference -12.38 0 -7.04 The greater variation found in the maximum width of the canal are on the Quitandinha river, with differences of 19,84 meters. Along all analyzed canals, comparing both documents used, one can notice the suppressing of features, river islands, as it was mentioned by Fernandes et al. (2017). Another relevant aspect about Quitandinha river is that the medium value of width in the canal has suffered a variation of only 1,61 m. One can say that the sharpest width variation occurred in an occasional manner and they were concentrated in some sections of the Quitandinha river. The Piabanha river presents the greater variation in medium width amongst all (7,04 m) and the Palatino the smallest (1,13 m). With respect to the maximum width, its value was 12,38 m and 9,58 m respectively. Some sections present great discrepancies when the map of 1846 and the cartographic base of 1999. There is a reference to the existence of river islands in the Koeler Map, where such references have ceased, due to the modification of the rivers course and its rectilinization process. Figures 5 and 6 present four sections where the cited alterations in respect to the measurements and the suppression of islands are more evident. Figure 5 Sections of the Palatino and Piabanha rivers with the suppressing of river islands. Figure 6 Sections of the Quitandinha river with river islands suppressed. The illustration above shows a section of the rivers Palatino and Piabanha with the suppression of river features, in this case, of islands. In these two rivers the suppression of one island in each river has been identified. It is possible to say that, due to that suppression, theses sections had a larger width in the Koeler Map than in the 1999 base. This same pattern repeats itself through the canals, even without the suppression of other river features. In figure 5, the caption indicates a 17,81 to 22,48 meters width to the section of the Palatino river, which was not the case through the course of the canal in the 1999 base. In the highlighted section at the Piabanha river, the width values have reached the value of 15,40 to 20,51 meters, and when the same section is analyzed in the cartographical chart of 1999, is possible to realize that the areas of greater width were suppressed, as well as the features of the river island themselves. For the Piabanha river, the highlighted section in the figure 5 was represented as a simple line, which, on the mapping scale of the 1999 base, indicates section with a 5 m width at max. The suppression of two river islands is identifiable, for both sections of the Quitandinha river presented on the figure 6, one in each presented section. To all of the area of analysis, the suppression of four river islands was identified, two at the Quitandinha river (measuring 847 and 132 square meters), one at the Piabanha river (218 square meters) and another at the Palatino river (195 square meters). The second section of the Quitandinha river, presented on the figure 6, was also mapped in the cartographic base of 1999 as a simple line, which hindered direct comparations with the 1846 map. However, through a field survey, it was possible to verify that the section was modified, holding a smaller than or equal to 5 m width. When the data of sinuosity rates of the canal sections are confronted, some points are noticeable because of their behavior. The Quitandinha river has presented a diminishing in its length, a reduction on the sinuosity rate and a lot of difference in the value of maximum width measured on the two dates. This allows for the reading that the river has had a greater rectilinization and narrowing of the riverbed. The Palatino river presented a similar pattern, with a reduction of the canal's length and the reduction of the sinuosity rate but showing a low reduction on the maximum width and medium width. This encompasses the same reading of greater rectilinization and narrowing of the riverbed. Last, the Piabanha river has presented the smallest variation on the sinuosity rate, allowing for the conclusion that it was roughly maintained. On the other hand, it is possible to deduce that the river has suffered few alterations in its sinuosity but had a reduction in the riverbed at the course of the considered time span. Mapping of soil covering and flooding register The mapping of soil covering aims at calculating the covering for the basins area. From the calculation of classes areas in each basin, one could observe the edification level of each one of them. The edification level can be understood as the percentage of anthropic areas, or non-vegetation coverings, such as rocky outcrops. It is important to notice that the variable level of change expresses how much of anthropic area is on the basin, therefore, we can thus define how much of this area was altered since the Koeler Map, when there was no effective occupation in the analyzed landscape. In the table 4 are shown the river basins and their respective percentage of edification. Table 4 Level of change in the river basins. River Basin Vegetation (km2) Non-vegetation (km2) Total (km2) Change Level (%) Quitandinha 5,72 7,52 13,24 56,78 Palatino 6,60 3,48 10,08 34,51 Piabanha 16,77 7,76 24,53 31,62 Analyzing the table 4, it is noticeable that the Quitandinha river basin holds the biggest level of change in the soil coverage. This result meets the values that refer to the rivers sinuosity. Thus, one can observe that the Quitandinha river, which presents least sinuosity, is a part of the river basin with the greatest level of change. This pattern is repeated on the other analyzed rivers and basins. Thus, the Palatino river holds the second smaller sinuosity rate and the second greater level of change in the landscape, and the Piabanha river presents the greater sinuosity rate and the smaller level of change in its basin. This same behavior happens when the level of change is related to the width and the suppression of islands in the analyzed basins, creating the conditions to allow for understanding how the flood occurrences are distributed. These floods, identified in the period from 2011 to 2018, where mostly identified in the rainfall and gauging stations located on the basin of Quitandinha river (93,1%), followed by the basins of Palatino (5,7%) and Piabanha (1,2%), that is, the floods that are concentrated on the basin with the least sinuosity, greater modification on width, greater suppression of islands (in quantity and area) and greater level of change. The figure 7 presents the juxtaposition of the usage and soil covering map to the distribution of floods identified in the rainfall and gauging stations in the analyzed basins. In this figure it is possible to see that the river basin with less area of vegetation is the one to present a greater number of floods. Figure 7 Map compiling data on floods and soil covering in the area of the studied drainage basins, and its cropping by the Koeler Map The genesis area of Petrópolis has developed in a mountain landscape filled with quite steep slopes and valleys surrounded by mountains bottoms. The usage and covering mappings has left clear that the areas with vegetation are concentrated in these largely steep slopes, and at the valley bottoms the non-vegetation features are spread, pressuring the river canals, which had their courses altered to fit the factory edifications that were building up in Petrópolis, as well as the growing demand for housing (ANTUNES, 2017; AMBROZIO, 2008). Therefore, analyzing the map on the figure 7, one can observe that the area with more flooding is set on the basin with larger levels of change in soil coverage, which, in its own turn, was also where the greater modifications in the river features have occurred. It is important to notice that these flooding conditions do not only limit themselves to the covering dynamics and river features, since many other elements that constitute the landscape and bare relations to the floods were not addressed. However, the analyzes at hand already greatly suggests the correlation between the analyzed elements in the face of the flooding phenomenon. CONCLUSIONS The Historical Cartography has had a growing participation in the studies for understanding the landscape dynamics and in the investigation of phenomena of different natures. Concerning research in Geography, the analysis of the dynamics of landscape is a quite consolidated approach. In so being, Historical Cartography has a great potential in contributing to this kind of approach, highlighting different aspects of the research. As was presented, using a historical document (Koeler Map, 1846) has helped obtaining a set of data about the study field. Using different techniques in an environment of Geographic Information System it was possible to extract, store, manipulate and analyze the dynamic of the sections of the canals in the studied area, with the goal of comprehending aspects that have modified in the course of time. The employed methodology has allowed the presentation of a set of factors that contribute to the flooding problem in the genesis area of the city of Petrópolis, whose roots assent not only on current actions, but also on historical ones. The calculation of the sinuosity rate and of the width of the riverbeds has allowed us to compare and analyze the shape of the canals through the considered time period. Answering the first posed question, the sinuosity of the canals has decreased, indicating a greater straight section of the canals. The width of the riverbed is also another measured aspect that can contribute to understanding the number of floods in certain sections. All investigated sections have suffered narrowing in different dimensions and, in some locations where river islands were once observed, it was possible to see that they were suppressed. Together with the first set of analyses, (sinuosity and width of the canals), the classification of the soil covering, and the data obtained in the rainfall and gauging stations installed at the canals have all allowed for the interpretation that number of floods in the considered rivers is due to different associated factors. We could point out signs that the Quitandinha river section, which suffered the greater alteration in sinuosity and width, has lost the river islands as well as suffered the most degrading of the vegetation area, is the one that registers the greater number of floods. In an opposite direction, the section of the canal of the Piabanha river registers the smallest number of foods and holds the smallest alteration levels in the sinuosity rates and rivers width, as well as in the vegetation area of the river basin. This demonstrates that, in answer to the second raised question, that the floods occur in areas where there is greater modification of the shape of the canals and soil covering. Based on the previous considerations, we can conclude that the article was able to show the participation of different landscape modification factors, which help in causing floods in the genesis area of Petrópolis. With the aid of historical maps and other analyses in GIS, it was possible to point out to signs that link the registered floods and the canals' shape modifications and soil covering. ORCID:https://orcid.org/0000-0001-5606-2727. LATTES:http://lattes.cnpq.br/6334060033902630. ORCID:https://orcid.org/0000-0002-8903-3145. LATTES:http://lattes.cnpq.br/1116319308384680. ORCID:https://orcid.org/0000-0002-4500-0624. LATTES:http://lattes.cnpq.br/7728389320504879. AKNOWLEDGEMENTS This article was carried out with the support of the institution Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - Brasil (CAPES) of the Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPQ.