MAPEAMENTO DO USO DO SOLO COM DADOS DO SENSOR ASTER PARA DELIMITAÇÃO DE FRAGMENTOS FLORESTAIS

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1 MAPEAMENTO DO USO DO SOLO COM DADOS DO SENSOR ASTER PARA DELIMITAÇÃO DE FRAGMENTOS FLORESTAIS Andréa Sanae Horikoshi 1, Getulio Teixeira Batista², Celso de Souza Catelani 1 Gilberto Fernando Fisch² UNITAU - Universidade de Taubaté Estrada Municipal Dr. José Luiz Cembraneli, 5000 (Agronomia), CEP ,Taubaté, SP, Brasil andreasanae@hotmail.com getulio@agro.unitau.br; celso@agro.unitau.br gfisch@cta.com.br Telefone: Aluno do Programa de Pós-Graduação em Ciências Ambientais da Universidade de Taubaté. 2 Professor do Curso de Pós-Graduação em Ciências Ambientais da Universidade de Taubaté. Resumo O processo histórico de ocupação e transformação do espaço geográfico na região sudeste do Brasil, numa área denominada Alto Vale do Paraíba no Estado de São Paulo, deixou como legado um modelo de uso da terra baseado no desmatamento e na fragmentação florestal. Atualmente essa fragmentação está aumentando numa curva crescente e contínua devido aos efeitos do crescimento populacional dos centros regionais próximos. Isso fomenta o aumento da procura por propriedades situadas na zona rural e, conseqüentemente, geram pressões econômicas e especulação imobiliária que determinam significativas mudanças na distribuição fundiária da região. Vários estudos investigaram os efeitos da fragmentação florestal em regiões e áreas diferentes. Entretanto, esses estudos foram de curta duração, o que dificulta a extração na literatura, de padrões gerais sobre a resposta do ecossistema ao processo de fragmentação florestal. Atualmente, os estudos de avaliação e diagnóstico da condição ambiental em escala regional e municipal baseados em geo-tecnologia e imagens de sensores remotos têm incrementado significativamente a capacidade de monitorar os processos de mudanças nos padrões de uso e cobertura da terra. Isso é cada vez mais presente à medida que novos sensores com capacidade ampliada de observação da Terra são disponibilizados. Nesse contexto, o objetivo deste trabalho foi realizar o mapeamento do uso do solo e delimitação dos fragmentos florestais para subsidiar estudos de longo prazo de uma área experimental, correspondente à área do município de Lagoinha, SP, utilizando técnicas de sensoriamento remoto e dados do sensor ASTER (Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer) a bordo da Plataforma Terra do Programa EOS. A análise dos dados resultantes deste mapeamento permitiu constatar que 51,7% da área total do município de Lagoinha é composta por pastagem, ou seja, houve um grande desmatamento da área do município, originalmente coberta com floresta nativa (Mata Atlântica). O processo de formação dessa classe de uso da terra é resultante da sucessão de diversos ciclos agro-econômicos e de outras formas de intervenção na paisagem natural, inclusive por queimadas, que nesse mapeamento de cobertura da terra representaram 1,2% da área de estudo. Apenas 23,8 % da área total do município é atualmente coberta por fragmentos remanescentes da mata atlântica, representada pela classe mata capoeira. A análise do mapa temático de cobertura da terra resultante deste trabalho demonstra que existem poucos fragmentos florestais remanescentes e estes se encontram dispersos na região central do município, dificultando as possibilidades de implantação de projetos de união de fragmentos e a formação de corredores ecológicos, enquanto na região limítrofe do município os fragmentos apresentam maior concentração e proximidade. Esta concentração e proximidade dos fragmentos florestais indicam que os estudos devem ultrapassar as barreiras municipais. Palavras chaves: fragmentação florestal. sensoriamento remoto termal. ASTER. Mata Atlântica. Uso da terra. Submetido ao XII Simposio Internacional en Percepción Remota y Sistemas de 1

2 LAND USE MAPPING BASED ON ASTER SENSOR DATA FOR OUTLINING FOREST FRAGMENTS Abstract The historical occupation and transformation of the geographical space of the Southern Region of Brazil resulted in a model of land use based on deforestation and habitat fragmentation. Recently, this fragmentation is steadily increasing as a result of population growth of nearby settlements that fosters the interest for rural areas and consequently raise the economic pressure and land speculation that determine significant changes on the ownership framework. Several short term studies investigated the effects of forest fragmentation in different regions. These studies are insufficient to set the overall picture for understanding the ecosystem response to forest fragmentation. Currently, studies for the evaluation and diagnostic of the environmental condition in a municipal and regional scale based on geo-techniques and remote sensing imagery have increased the capability for monitoring land use and land cover change processes. This is especially true considering that new sensors with increased capability for Earth Observation became available. In this context, the objective of this work was to produce a map of land use with especial emphasis on the outlining of forest fragments to support longterm studies of an experimental area, corresponding to the municipality of Lagoinha, SP, based on thermal remote sensing techniques using ASTER (Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer) sensor data, onboard of the EOS Platform Terra. The analysis of the results indicated that 51.7% of the total area of the Lagoinha Municipal area is covered by pasture what indicates that there has occurred a great deforestation in this area that was originally covered by pristine Atlantic Forest. The process for the establishment of this land use class is a result of several agro-economic cycles and other interventions on the natural landscape including burning that in the present evaluation had an area that corresponds to 1.2% of the study area. Only 23.8% of the total area of the municipality is covered by remaining Atlantic Forest fragments and they were classified in this work as secondary growth forest. The spatial analysis of the thematic map from this work indicates that there are only a few fragments in the central part of the municipality what makes it difficult to promote the connection of the fragments and to establish forest corridors. However, along the borders of the municipality the fragments are more concentrated, indicating that studies should consider areas beyond the municipality boundaries for recovering projects. Key-words: Forest fragmentation. Thermal remote sensing. ASTER sensor, Atlantic Forest. Land use. Submetido ao XII Simposio Internacional en Percepción Remota y Sistemas de 2

3 1. Introdução O aumento contínuo da população nos grandes centros e as pressões econômicas da especulação imobiliária ocasionada pelo acréscimo da procura por pequenas propriedades rurais resulta conseqüentemente no aumento do desmatamento e da fragmentação florestal (ROJAS, 2004). Para o uso sustentável dos recursos florestais e preservação da biodiversidade, o entendimento do impacto da fragmentação da floresta e do processo de degradação da paisagem florestal tornaram-se fundamentais, pois permitirão elaborar planos de conservação baseados em dados de pesquisa que terão como efeito a redução da taxa de desmatamento. Muitos estudos investigaram os efeitos da fragmentação florestal, em áreas diferentes e de curta duração, o que dificulta a extração na literatura, de padrões gerais sobre a resposta do ecossistema ao processo de fragmentação. Por fragmentação entende-se a redução em tamanho e o isolamento das áreas remanescentes de floresta em conseqüência do desmatamento (ROJAS, 2004). Ao se analisar o efeito da história de uso da terra sobre a regeneração da floresta na área do entorno dos fragmentos, pode-se perceber como a fragmentação altera de forma drástica a dinâmica florestal, na qual os efeitos atingem uma faixa de até 100 m da borda do fragmento. Estudos em longo prazo e numa mesma área são necessários para entender como os diferentes componentes associados à fragmentação afetam a integridade do ecossistema florestal (ROJAS, 2004), incluindo processos naturais, desmatamento, agricultura e urbanização (ADAMS et al., 1995). Nesse contexto, este trabalho teve o objetivo de mapear o uso do solo e a delimitação dos fragmentos florestais utilizando técnicas de sensoriamento remoto como ferramenta para estudos em longo prazo numa área experimental Submetido ao XII Simposio Internacional en Percepción Remota y Sistemas de 3

4 com uso de dados orbitais. A área experimental para este estudo é o município de Lagoinha, SP. Atualmente, os estudos baseados em sensoriamento remoto têm incrementado significativamente a capacidade de monitorar os processos de mudanças de tipos de uso e cobertura da terra. Classificações de cobertura terrestre que se apóiam no estado da arte destas ferramentas são fundamentais para o entendimento e monitoramento do desflorestamento e da sucessão secundária, especialmente nas regiões tropicais (MORAN et al., 1996). A integração destes métodos de análise como sensoriamento remoto e geoprocessamento, mais os dados de campo sobre estrutura florestal, composição da vegetação e investigações ecológicas, fornecem novas perspectivas para o estudo da dinâmica florestal. O levantamento e mapeamento do uso e cobertura da terra de uma dada região são importantes porque apresentam a distribuição espacial das atividades de exploração e conservação da área. Esta informação associada àquela da capacidade de suporte do terreno serve de base para o planejamento da ocupação antrópica das terras, de forma racional. Mudanças no padrão de uso do solo através do desmatamento têm efeitos sobre a hidrologia regional, o ciclo de carbono, a taxa de evapotranspiração, a biodiversidade, a probabilidade de fogo, e uma possível redução na chuva (NOBRE et al., 1991). Para a realização desse estudo foram adotados os dados obtidos pelo sensor ASTER (Advanced Spaceborne Thermal and Reflection Radiometer), um dos instrumentos a bordo da plataforma TERRA, denominado também EOS/AM-1, fortemente utilizado em diversas áreas de investigação científica, como por exemplo, na dinâmica de ecossistemas, no monitoramento de desastres naturais (ocasionados por vulcões, incêndios, inundações, deslizamento de terra), e na climatologia da Submetido ao XII Simposio Internacional en Percepción Remota y Sistemas de 4

5 superfície da Terra. Dentre outros exemplos de utilização de dados de ASTER, inclui-se a observação de grandes cidades, mapeamento litológico, monitoramento de ambientes costeiros (recifes de coral, sedimentos em suspensão, padrões de temperatura) e geração de modelos digitais de elevação. Na área de mapeamento do uso e cobertura vegetal em nível municipal ainda são poucos os trabalhos desenvolvidos com dados desse sensor e, em sua maioria realizados por pesquisadores na avaliação e calibração dos dados gerados pelo sensor ASTER. 2. Material e métodos O município de Lagoinha, selecionado como área de estudo para o desenvolvimento desse trabalho está localizado na região do Alto Vale do Paraíba paulista, nos domínios geomorfológicos dos mares de morros (AB SABER, 1970), e é delimitado por um retângulo com as coordenadas geográficas S e W no canto inferior esquerdo, e, S e W no canto superior direito, Figura 1, possui uma área de 256,2 km² numa altitude média de 913m; nasceu à margem de uma pequena lagoa, fato que deu origem ao nome do município, possui habitantes (IBGE, 2005) e como outras cidades do interior paulista, nasceu em virtude do tropeirismo. Para a realização do mapa de uso do solo do município de Lagoinha, SP foi utilizado o SIG completo, com funcionalidades de geoprocessamento, sensoriamento remoto e análise espacial SPRING v Sistema de Processamento de Informações Georreferenciadas (CÂMARA et al., 1996). Os dados orbitais utilizados para o mapeamento do uso e cobertura da terra foram Submetido ao XII Simposio Internacional en Percepción Remota y Sistemas de 5

6 extraídos de uma imagem da plataforma EOS, sensor ASTER, nível L1B nas bandas do VNIR, em formato HDF. Para converter a imagem em formato compatível com o SIG empregado na execução do trabalho foi utilizado o software MultiSpec v. 2.9 (LANDGREBE e BIEHL, 1992). Posteriormente, as imagens foram registradas e incorporadas num projeto específico, em coordenadas planas UTM, referenciado ao Datum SAD-69 e meridiano central de W 45. A imagem foi classificada pelo método supervisionado com aplicação do algoritmo do classificador MAXVER (Máxima Verossimilhança), com limiar de aceitação em 99,9%. A coleta das amostras para a classificação foi realizada por delimitação de retângulos sobre feições conhecidas, com base em interpretação direta na imagem, das quais foram colhidas no mínimo 12 amostras de cada classe. Figura 1: Imagem do sensor ASTER da área de estudo, nas bandas do VNIR, composição colorida 1B, 2R e 3G, e, contorno do limite do município em amarelo Submetido ao XII Simposio Internacional en Percepción Remota y Sistemas de 6

7 3. Resultados O resultado da classificação supervisionada pode ser observado no mapa temático de uso e cobertura da terra do município de Lagoinha, SP (Figura 2). Observa-se uma predominância da classe pastagem sobre as demais classes de uso e cobertura da terra estudadas. Os números relativos à área ocupada por cada classe e sua respectiva representatividade em dados percentuais em relação ao município estão dispostos no Quadro 1. Submetido ao XII Simposio Internacional en Percepción Remota y Sistemas de 7

8 Figura 2: Mapa temático de uso e cobertura da terra do município de Lagoinha. Quadro 1: Áreas das classes de uso e cobertura da terra em km² e respectiva representatividade em porcentagem do Município Representação: Imagem Temática Área (km²) % Urbana 23,5 9,17 Solo exposto 1,4 0,55 Mata capoeira 60,9 23,77 Queimada 3,1 1,21 Água 3,8 1,48 Eucalipto 6,7 2,62 Pastagem 132,5 51,72 Sombra 24,3 9,48 Área total das classes 256,2 100 O resultado da extração da classe mata capoeira, referente à fragmentação florestal da área de estudo está representado na Figura 3, onde se observa forte presença de vazios entre os fragmentos florestais. Figura 3: Mapa dos fragmentos florestais do município de Lagoinha, SP. Submetido ao XII Simposio Internacional en Percepción Remota y Sistemas de 8

9 4. Considerações finais Pode-se constatar que mais da metade do município de Lagoinha é composto por pastagem, ou seja, houve um grande desmatamento da área do município, hoje, utilizado como pastagens, inclusive queimadas (1,2 %). Apenas 23,8 % da área total do município é coberta pela classe mata capoeira, que representa os remanescentes de Mata Atlântica. Observa-se também que o reflorestamento por eucalipto, não é uma atividade econômica consolidada no município, uma vez que a área ocupada por essa classe é inferior a 3%. A análise do mapa temático dos fragmentos florestais mostra que existem poucos fragmentos florestais nativos, e estes se encontram dispersos da região central do município, dificultando as possibilidades de implantação de projetos de união de fragmentos e a formação de corredores ecológicos, enquanto na região limítrofe do município os fragmentos apresentam maior concentração e proximidade. Esta concentração e proximidade dos fragmentos florestais em regiões limítrofes do município indicam que os estudos devem ultrapassar as barreiras municipais, ou seja, os trabalhos para recuperação destes fragmentos florestais devem ser elaborados em um nível intermunicipal. 5. Referências AB SABER, A. N. Províncias geológicas e domínios morfoclimáticos no Brasil. Geomorfologia, São Paulo, p. ADAMS, J.; SABOL, D.; KAPOS, V.; ALMEIDA FILHO, R.; ROBERTS. D.; SMITH, M.; GILLESPIE, A. Classification of multispectral images based on Submetido ao XII Simposio Internacional en Percepción Remota y Sistemas de 9

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