Anais XVI Simpósio Brasileiro de Sensoriamento Remoto - SBSR, Foz do Iguaçu, PR, Brasil, 13 a 18 de abril de 2013, INPE
SIG como ferramenta de mapeamento das formas de uso e ocupação do solo na APA
Igarapé São Francisco, Rio Branco, Acre.
Lucas Souza Silva 1
Cynara Alets Sthuasth Souza de Melo França 2
1
Universidade Federal do Acre – UFAC
Caixa Postal 500 – 69.920-900 – Rio Branco – AC, Brasil
[email protected]
2
Instituto Virtual Internacional de Mudanças Globais – IVIG
Cidade Universitária – Ilha do Fundão – 21945-970 – Rio Branco – AC, Brasil
[email protected]
Abstract. The mapping of land use, vegetation and environmental impacts using the tools offered by GIS
contribute to monitor and plan activities that damage the environment. This study was conducted at the Área de
Proteção Ambiental - APA Igarapé São Francisco, in Rio Branco, AC, and aimed to map out the main forms of
land use and cover to evaluate its current status. We used Geographic Information Systems (GIS) in order to
perform the classification from digital satellite image Landsat-5/TM classes and their use and occupation of the
study area. The definition of the main classes of use and occupation of land was determined after prior
knowledge of the area by survey control points and visual interpretation of satellite imagery. Revealed the
presence of the predominant use of pastures (55.2%) within the APA. The second class was the most significant
vegetation category (40.4%), followed by other classes, secondary vegetation, logging, water bodies and urban
areas, which have not come to occupy more than 5% of the total area. The native vegetation is giving rise to the
formation of areas for livestock cattle for creating and planting of subsistence crops on a small scale. Studies on
this issue will serve as support for dynamic monitoring of environmental impacts and benefits for decision
making and environmental planning APA Igarapé São Francisco.
Palavras-chave: remote sensing, environmental protection area, land use. sensoriamento remoto, área de
proteção ambiental, uso da terra.
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1. Introdução
As pressões sobre as áreas de florestas nativas e o uso inadequado do solo pelo homem é
um fator determinante para o desequilíbrio ecológico, a degradação ambiental e a perda de
biodiversidade local (Fearnside, 2006).
As diversas intervenções ocorridas no meio ambiente vêm sendo utilizadas em detrimento
da conversão de florestas em pastagens, principalmente para o incentivo de atividades ligadas
à pecuária e a exploração dos recursos naturais (Soares-Filho et al., 2005).
Nesse sentido, segundo Silva (2006), o processo de uso e ocupação do solo se constitui
num dos fatores determinantes da transformação ambiental, uma vez que influencia
diretamente na manutenção ou retirada do bioma nativo, bem como tem significativas
implicações sobre a qualidade do solo, da água e das condições de vida da sociedade que
pertencem a este ecossistema.
No entanto, a preocupação com a preservação dessas áreas tem crescido, e alguns desses
esforços têm sido consolidar, sob a forma de Unidades de Conservação - UC´s, áreas com
relevante interesse ecológico para proteção. A Área de Proteção Ambiental - APA do Igarapé
São Francisco, em Rio Branco, AC, é uma das áreas que se enquadra nesse contexto. Devido
ao seu elevado grau de antropização, vem sofrendo consideravelmente com a degradação
ambiental, caracterizada por extensas áreas de pastagens destinadas principalmente à criação
de rebanhos bovinos, e em menor escala, para agricultura de subsistência (Vieira e Lacerda,
2005).
O monitoramento ambiental, através do acompanhamento da dinâmica do uso e ocupação
do solo, possibilita a atuação racional do homem sobre o ambiente. Assim, os efeitos
prejudiciais ao meio físico diminuem, uma vez que o acompanhamento desta dinâmica
permite o diagnóstico das mudanças ocorridas sobre o meio ambiente.
Nessa conjuntura, o levantamento do uso e ocupação do solo na APA do Igarapé São
Francisco, através do uso de imagens de satélites e das ferramentas oferecidas pelo
geoprocessamento, torna-se aspecto fundamental para a compreensão dos modelos de
organização do espaço naquela região.
Atualmente, os recursos para análises ambientais gerados a partir do uso de técnicas e
ferramentas oferecidas pelos Sistemas de Informações Geográficas (SIG’s), têm auxiliado os
estudos que visam identificar as alterações sofridas com os avanços das ocupações antrópicas
sobre as áreas de cobertura florestal (Piroli et al., 2002). Os SIG’s permitem agregar
informações espaciais e não espaciais, de natureza e formas diversas em uma única base de
dados, possibilitando a derivação de novos dados e sua visualização na forma de mapas
(Câmara, 1993; Burrouch, 1995).
Realizar o levantamento da vegetação remanescente e identificar as classes de uso do solo
ao longo do tempo, podem propiciar a implementação de programas de desenvolvimento
sustentáveis, aliados à preservação, proteção, crescimento econômico e gestão da UC. (Rosa,
1990).
Sendo assim, a classificação da cobertura e uso do solo permite a elaboração de mapas,
documentos considerados de grande relevância para estudos na tomada de decisão quando se
elabora um plano de uso da região. O conhecimento do espaço é o primeiro passo para que se
possa realizar o planejamento das ações e atividades a serem desenvolvidas. A escolha da
imagem e da metodologia para classificação das categorias de uso do solo devem atender as
necessidades do usuário de acordo com as características de cada região.
Deste modo, cada unidade de uso analisada na imagem de satélite, merece
reconhecimento em campo e um estudo adequado para que suas características ambientais
possam ser avaliadas separadamente.
Assim, de acordo com Saraiva et al. (2010), a identificação de áreas com presença de
floresta remanescente, uso agrícola em diferentes intensidades e formas, pastagens e áreas
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com significativa alteração antrópica, são de extrema importância para a compreensão do uso
racional dos recursos naturais e das diretrizes a serem tomadas para casa uso.
Considerando a importância do mapeamento da cobertura vegetal, esse trabalho tem
como objetivo classificar uma imagem de satélite Landsat-5/TM com base no levantamento
das principais formas de uso e ocupação do solo na APA Igarapé São Francisco, no município
de Rio Branco, Acre.
2. Metodologia de Trabalho
Neste trabalho foi analisada a Área de Proteção Ambiental - APA do Igarapé São
Francisco, apresentada na Figura 1, criada no entorno da bacia hidrográfica do Igarapé São
Francisco, município de Rio Branco, estado do Acre
Figura 1. Localização espacial da Área de Proteção Ambiental (APA) do Igarapé São
Francisco, Rio Branco, Acre.
A APA localiza-se na porção Oeste do município de Rio Branco e abrange uma área de
30.004,02 ha. O principal canal de drenagem da APA é o Igarapé São Francisco que ao longo
de seu curso passa por 17 bairros da capital e percorre mais de 20 quilômetros. Recebe
descarga de vários igarapés de menor tamanho compondo uma rede fluvial de cursos d’ água
perenes e intermitentes, além de ser o principal coletor, com exceção do rio Acre, da bacia
hidrográfica do sítio urbano de Rio Branco. O igarapé São Francisco deságua no rio Acre,
localizado na malha urbana de Rio Branco.
De acordo com a classificação de Köppen, o clima do estado do Acre é do tipo equatorial,
quente e úmido, com dois períodos climáticos bem caracterizados: (i) estação chuvosa,
estendendo-se de novembro a abril e (ii) estação seca, estendendo-se de maio a outubro. Na
área da APA, os índices pluviométricos variam de 1773 a 1877 mm/ano. No município de Rio
Branco, no qual está inserida a APA, a temperatura média anual oscila entre 24,5 e 32 °C
(máxima), podendo a mínima variar em função da intensidade das friagens na estação seca.
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Para realização do trabalho foi utilizada uma imagem do sensor TM (Thematic Mapper),
obtida através de passagens periódicas do satélite Landsat-5, órbita/ponto 002/67 com data de
passagem no dia 08/08/2010, disponíveis gratuitamente no sítio (www.inpe.com.br) do
Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais - INPE.
A imagem foi georreferenciada no sistema de projeção de coordenadas Universal
Transversa de Mercator (UTM), South American 1969 (SAD-69), Zona 19 S, correspondente
ao estado do Acre, área de realização do trabalho. Optou-se por utilizar a composição colorida
falsa-cor RGB das bandas: 5 (1,55 - 1,75 µm), 4 (0,76 - 0,90 µm) e 3 (0,63 - 0,69 µm) para a
realização da classificação supervisionada.
Como suporte na identificação das classes de uso da terra foi utilizado a série histórica
das cenas do satélite Landsat-5, referente aos registros de 2001 a 2010 da Unidade Central de
Geoprocessamento e Sensoriamento Remoto do estado do Acre - UCEGEO. Toda base
cartográfica utilizada como malha hidrográfica, delimitação política, estradas, unidades de
conservação, entre outros, encontravam-se disponíveis, também, no banco de dados da
UCEGEO.
Foi utilizado o software ArcGIS 9.3 (ESRI) para interpretação visual da área de trabalho e
o tratamento do banco de dados, assim como a elaboração do mapa final de uso do solo.
A definição das principais classes de uso e ocupação do solo foi realizada após o
conhecimento prévio da área, mediante vistoria in loco na APA e interpretação visual da
imagem de satélite, além da avaliação das fichas de campo e das fotografias digitais da
paisagem. As classes foram definidas da conforme descrito na Tabela 1.
Tabela 1. Classes utilizadas na classificação da cena do satélite Landsat-5/TM
Classes
Descrição
Áreas com predominância de vegetação nativa e remanescente,
Floresta
estruturalmente mais densa e desenvolvida, com indivíduos
arbóreos de grande porte, formando dossel.
Áreas com predominância de vegetação no estágio inicial de
regeneração, vegetação mais rasteira com cobertura herbáceoPasto
arbustiva aberta, ocorrendo presença predominante de
gramíneas e herbáceas.
Áreas de vegetação secundária em estágio médio de
regeneração e vegetação em estágio inicial com cobertura
Capoeira
herbáceo-arbustiva fechada com presença predominante de
formação arbustiva à arbórea.
Corpos d'água mais volumosos, rios, igarapés, açudes, tanques
Corpos hídricos
artificiais e etc.
Área onde a vegetação natural sofreu derrubada de árvores,
Exploração madeireira
ocorrência de exploração de madeira.
Áreas com solo desnudo e desprovido de qualquer tipo de
vegetação ou cobertura artificial. Fazem parte dessa categoria
Área urbana
as áreas urbanas com predominância de uso residencial,
comercial, serviços e uso múltiplo.
Através da interpretação visual da imagem foram selecionados 16 pontos de controle ao
longo da área de estudo. Os pontos de verificação foram selecionados de acordo com a (i)
possibilidade de acesso ao respectivo alvo e das (ii) diferentes respostas espectrais
encontradas na imagem.
Com a orientação de um mapa da área e do GPS (Garmin 76 Csx) foram percorridos
cerca de 45 km e, movidos de uma câmera fotográfica digital Nikon D3000 (10.2 Megapixels)
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foram realizados registros fotográficos no local de cada ponto. A caracterização da área no
entorno do ponto eram anotadas em uma planilha de campo.
Para classificação da imagem foi utilizado o software ENVI Zoom 4.6. O algoritmo de
classificação supervisionada aplicado foi o Support Vector Machine (SVM), sistema esse
baseado na teoria de aprendizagem por análise estatística. Dentre as funções de Kernel
disponíveis no SVM optou-se por utilizar a opção Sigmoid. A edição matricial da imagem
classificada incidiu no processo de inspeção visual e posteriormente edição manual,
objetivando corrigir pequenos erros e confusões no procedimento da classificação
supervisionada.
3. Resultados e Discussão
A interpretação visual da imagem de satélite e o trabalho de vistoria dos pontos de
controle em campo subsidiaram as informações utilizadas para classificação supervisionada
da imagem. O trabalho de classificação supervisionada relacionou os pixels da imagem a uma
determinada classe do terreno com base na coleta das amostras de treinamento para o
classificador utilizado (SVM).
Na Tabela 2 estão apresentadas as classes de uso e ocupação com suas respectivas áreas
em hectares (ha) e porcentagem (%) que as mesmas ocupam na APA.
Tabela 2. Área em hectares e porcentagem das classes selecionadas para classificação de uso e
ocupação do solo referente à Área de Proteção Ambiental (APA) do Igarapé São Francisco,
Rio Branco, Acre, 2010.
Área
Classes de uso
Sigla
(ha)
(%)
Pasto
Pa
16.570,0
55,2
Vegetação
Vg
12.122,8
40,4
Capoeira
Cp
693,0
2,3
Exploração Madeireira
Em
301,9
1,0
Corpos d’água
Ca
245,2
0,8
Área Urbana
Au
69,5
0,2
30.002,4
100,0
Total
Através da análise do mapa gerado de uso e ocupação do solo, ficou evidente a
predominância do uso de pastagens, 16.570 ha, ou seja, 55,2% da área total da APA são
destinadas às atividades agropecuárias, principalmente para criação de rebanhos bovinos o
que resulta no intenso desmatamento da vegetação nativa.
A agricultura é praticada por pequenos produtores, mas não existem regiões de nítida
concentração de áreas plantadas. Os solos da APA têm aptidão agroflorestal adequada para
culturas perenes, espécies frutíferas e florestais em monocultivo (Vieira e Lacerda, 2005),
entretanto, as áreas desmatadas são utilizadas principalmente para a implantação de pastagem,
destinadas a pecuária extensiva.
Na classe vegetação, foi determinada uma cobertura de 12.122,8 ha, o que representa
40,4% da área. Nesta categoria, estão abrangidas as tipologias florestais: Floresta Ombrófila
Aberta Terras Baixas com Bambus (Abb) + Floresta Ombrófila Aberta Terras Baixas com
Palmeiras (Abp) (Acre, 2006). Estas tipologias apresentam-se como uma mistura de
fisionomias entre floresta aberta com grande concentração de bambu, floresta aberta com
palmeira e floresta densa em pequenas manchas. A vegetação apresenta-se distribuída em toda
área da APA na forma de pequenos e médios fragmentos, entretanto, a grande parte encontrase distribuída ao longo do Igarapé São Francisco.
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As demais classes de uso não chegaram a ocupar mais do que 5% da área total da APA,
quando somados todos os seus respectivos valores. A categoria capoeira, representada por
áreas de vegetação secundária em estágio médio e inicial de regeneração representaram 693
ha (2,3%); exploração madeireira, 301,9 ha (1,0%); corpos d’água, 245,2 ha (0,8%) e área
urbana, 69,5 ha (0,2%). A Figura 2 mostra a distribuição espacial das categorias de uso e
ocupação do solo da APA do Igarapé São Francisco.
Figura 2. Resultado da classificação supervisionada e suas respectivas classes de uso e
ocupação na APA do Igarapé São Francisco.
As informações históricas levantadas em bibliografias complementaram as informações
necessárias para a análise das transformações ocorridas na área de estudo.
Os resultados levantados se aproximaram com o levantamento realizado pelo IBGE
(2009) que utilizou imagens de satélite Landsat-5/TM para avaliar os impactos dos diferentes
usos da terra no estado do Acre. De acordo com o estudo do IBGE, 70,34% eram áreas
destinadas a pecuária mista (corte e leite) e agricultura de subsistência; 29,33% eram áreas
ocupadas por florestas e apenas 0,34% por ocupação urbana.
Quanto à análise das imagens Landsat-5/TM, observaram-se algumas dificuldades na
identificação do uso da terra e cobertura vegetal. A classe vegetação e capoeira são de difícil
discriminação, apresentando-se confusas no momento da interpretação, pois suas tonalidades
são bastante semelhantes.
De acordo com Amorim et al. (2007), para que esse tipo de confusão não cause erros
durante a classificação é importante um maior conhecimento da área em que se está
trabalhando, a fim de conferir maior confiabilidade das informações geradas.
As áreas mais impactadas são ocupadas por pastagens, localizadas e agrupadas
principalmente ao longo das vias de acesso. Segundo Nepstad et al. (2001), Margulis (2002)
Soares-Filho et al. (2005) e Fearnside (2005), o desmatamento está associado à abertura e
pavimentação das estradas em ambos os lados ao longo do seu eixo, principalmente nos
primeiros 10 km.
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Parte da APA está inserida na malha urbana da cidade de Rio Branco (AC), região que
sofreu rápido processo de ocupação e urbanização, sem a necessária ordenação da ocupação
dos espaços, nem tampouco o acompanhamento de políticas públicas que garantissem
condições adequadas de habitações, saúde, saneamento básico, entre outras coisas.
De acordo com Firkowski (2007), as Áreas de Proteção Ambiental são muitas vezes
questionadas quanto à sua capacidade de garantir a permanência dos recursos naturais no
longo prazo e a dificuldade em conciliar ocupação humana e conservação da biodiversidade.
No entanto, essa categoria de unidade de conservação, juntamente com as áreas de proteção
integral, apresenta-se de forma bastante expressiva no sistema de áreas protegidas do Acre,
(31,1%), sendo importante acompanhar sua implantação e seu papel na proteção da
biodiversidade do Estado.
O processo não planejado de estruturação urbana tem comprometido intensamente os
ecossistemas locais, com repercussão na qualidade de vida dos seus moradores. Nota-se
deficiência de políticas públicas que estabeleçam critérios de desenvolvimento sustentável,
uma vez que se trata de uma unidade de conservação que vem sendo explorada de forma não
sustentável, necessitando de uma gestão que satisfaça as diretrizes previstas na elaboração do
seu plano de manejo.
4. Conclusões
Foi constatado que 55,2% da APA encontra-se na forma de pastagens, a vegetação nativa
esta dando lugar à formação de áreas destinadas a pecuária para criação de rebanho bovino e o
plantio de culturas de subsistência em pequena escala.
A metodologia adotada para classificação supervisionada da imagem (Landsat-5/TM),
utilizando o classificador Support Vector Machine (SVM) demonstrou um bom resultado,
diminuindo o esforço da edição matricial. Sugere-se avaliar a performance do classificador
utilizado e testar outros classificadores de imagem para efeito de comparação dos resultados.
O crescimento da cidade de Rio Branco no entorno da APA poderá acarretar a
intensificação da área urbana dentro dos seus limites, provocando maiores pressões antrópicas
em toda a sua área de entorno.
Levantamento futuros realizados nessa temática fornecerão subsídios para acompanhar e
avaliar as mudanças dos impactos ambientais e consequentemente servirão de apoio para
elaboração de políticas públicas.
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