USO DA TÉCNICA DE ANALISE POR COMPONENTE PRINCIPAL NA DETECÇÃO DE MUDANÇAS NA COBERTURA DO SOLO

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1 Samuel da Silva Farias, Graduando do curso de geografia da UFPE Rafhael Fhelipe de Lima Farias, Mestrando do PPGEO/UFPE, USO DA TÉCNICA DE ANALISE POR COMPONENTE PRINCIPAL NA DETECÇÃO DE MUDANÇAS NA COBERTURA DO SOLO INTRODUÇÃO Várias técnicas de sensoriamento remoto e geoprocessamento vem sendo difundidas e estudadas com o intuito de quantificar e analisar as mudanças na paisagem ao longo do tempo. crosta et al, (1995) afirmam que alterações na superfície terrestre, significativas ou não, podem ser detectadas por diversas técnicas, das quais citam-se as detecções por meio de técnicas de análises visuais e digitais. A utilização de imagens de satélites orbitais, que proporcionam coberturas repetitivas em intervalos relativamente curtos, têm se tornado uma das principais ferramentas de detecção de mudanças da paisagem de uma determinada região. Diversos estudos que fazem uso das técnicas de sensoriamento remoto têm sido conduzidos na avaliação das técnicas de detecção de mudanças das feições presentes na cobertura terrestre. Segundo Xavier da Silva e Zaidan (2004), o Geoprocessamento pode ser definido como um conjunto de conceitos, métodos e técnicas que auxiliam a investigar sistematicamente as propriedades e relações dos eventos e entidades representadas em uma base de dados georreferenciados, convertendo-os em informação destinada ao apoio na tomada de decisões.

2 OBJETIVO O objetivo deste trabalho foi o de analisar a acurácia da técnica de Análise por Componentes Principais (ACP) que foi empregada na área do complexo industrial e portuário de Suape (PE, BRASIL), através de dados orbitais multitemporais e processamento digital de imagens para apontar possíveis mudanças no uso e ocupação do solo, Figura1 Localização da área de estudo. Fonte: Autores.

3 METODOLOGIA Primeiramente foi realizada uma análise bibliográfica a respeito da temática do trabalho e da área que foi escolhida para a realização deste estudo com o intuito de dar suporte para a gestão dos recursos naturais. Para o desenvolvimento deste estudo foram utilizadas duas imagens landsat 5 sensor TM órbita 214, ponto 66 de 14 agosto de 1996 e 06 de Setembro de 2010 foi feito o Empilhamento das bandas correspondentes; ortorretificação das imagens, tomando como referencia uma imagem registrada obtida no site do SISCOM/IBAMA; Recorte da área de estudo; Aplicação da Análise por componentes Principais; geração do NDWI (normalized difference water index) e por fim a classificação e quantificação da mudança ocorrida utilizando software ERDAS EMAGINE 9.3 PROCESSAMENTO DA IMAGEM Para o processamento das imagens foi Utilizando o software ERDAS imagine 9.3, foram realizadas as seguintes etapas durante o processamento das imagens: CONVERSÃO RADIOMÉTRICA ETAPA 1 A etapa 1, que representa o cômputo da radiância espectral de cada banda (λi L), ou seja, efetivação da Conversão Radiométrica, na qual o número digital (ND) de cada

4 pixel da imagem é convertido em radiância espectral monocromática. Essas radiâncias representam a radiação solar refletida por cada pixel, por unidade de área, de tempo, de ângulo sólido e de comprimento de onda, medida ao nível do satélite Landsat (705 km), para as bandas 1, 2, 3, 4, 5 e 7; para a banda 6, essa radiância representa a radiação de onda longa emitida por cada pixel,e a calibração é efetivada segundo a equação 1, segundo Markham e Baker (1987): (1) onde a e b são as radiâncias espectrais mínima e máxima (2 1 1 Wm sr µm); ND é a intensidade do pixel (número digital número inteiro de 0 a 255); e i corresponde as bandas (1, 2,... e 7) do satélite Landsat 5 - TM. REFLECTÂNCIA ETAPA 2 A Etapa 2 representa o cômputo da reflectância monocromática de cada banda (ρ) λi, definida como a razão entre o fluxo da radiação solar refletida e o fluxo de radiação solar incidente que é obtida segundo a equação 2, de acordo com Bastiaanssen et al. (1998); Allen et al. (2002) e Silva et al. (2005): (2) onde L λi é a radiância espectral de cada banda, k λi é a irradiância solar espectral de cada banda no topo da atmosfera (Wmµm), Z é o ângulo zenital solar e d r é o quadrado da razão entre a distância média Terra-Sol (r o ) e a distância Terra-Sol (r) em determinado dia do ano (DSA) que, de acordo com Iqbal (1983), é dada por:

5 d r = 1+0,033cos(DSA.2π/365) (3) onde DSA representa o dia seqüencial do ano e o argumento da função cos está em radianos. O valor médio anual de d r é igual a 1,00, e o mesmo varia entre 0,97 e 1,03, aproximadamente. RESULTADOS Como resultado dos processamentos digitais utilizando a técnica de detecção de mudança ACP (ANALISE POR COMPONENTES PRINCIPAIS), mostrou-se adequada e extremamente eficaz para diferenciação das classes pelo fato do local ser uma área estuarina muito importante e de intensa exploração dos recursos naturais, E segundo..., Centeno (2004), o sensoriamento remoto utiliza bandas espectralmente próximas e altamente correlacionadas entre si. Por isso, parte da informação contida em um conjunto de bandas pode ser redundante. A partir disso o método de análise por componentes principais elimina essa repetição de dados resumindo as informações de interesse em um conjunto menor. Portanto apenas as bandas 3,4,5 Landsat 5 TM, foram usadas para gerar uma imagem que mostra claramente as áreas que sofreram mudança na escala de tempo de 14 de agosto de 1996 à 06 de Setembro de 2010, desta forma trazendo resultados satisfatórios para o estudo e provando ser uma técnica sensível a

6 correlação das bandas do vermelho 0,63-0,69 (µm), infravermelho próximo 0,77-0,90 (µm), e do infravermelho de ondas curtas 1,55 1,75 (µm). Figura 2 Análise por Componente Principal na área do complexo industrial e portuário de Suape (PE, BRASIL)

7 Ganho 4,6 % Não mudança 86,7 %

8 Perda 8,5 % REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS Crosta, A.P. Processamento Digital de Imagens de Sensoriamento Remoto. IG/UNICAMP, Campinas, SP, 1993, 170p. ALENCAR, A.A.C., VIEIRA, I.C.G., NEPSTAP, D.C., LEFEBVRE, P. Análise multitemporal do uso do solo e mudança da cobertura vegetal em antiga área agrícola da Amazônia Oriental In: SIMPÓSIO BRASILEIRO DE SENSORIAMENTO REMOTO: n:,8, 1996, Salvador. Ponzoni, F. J. Comportamento espectral da vegetação. In Menezes, P. R. Sensoriamento Remoto dos alvos naturais. Brasília: UNB/ EMBRAPA, 2001, p

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