CapCAR. Curso de Extensão a Distância. Noções de Geotecnologias

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1 Curso de Extensão a Distância CapCAR CURSO DE CAPACITAÇÃO PARA O CADASTRO AMBIENTAL RURAL Noções de Geotecnologias Luiz Otávio Moras Filho Polyanne Aguiar dos Santos Elizabeth Costa Rezende Abreu Antônio Carlos de Sousa Couto Júnior Renata Carvalho do Nascimento Athila Leandro de Oliveira Dalmo Arantes de Barros Sarita Soraia de Alcântara Laudares Luís Antônio Coimbra Borges Cleide Mirian Pereira Universidade Federal de Lavras Lavras

2 Ficha Catalográfica Elaborada pela Coordenadoria de Produtos e Serviços da Biblioteca Universitária da UFLA Curso de capacitação para o Cadastro Ambiental Rural (CapCAR) : noções de geotecnologias / Luiz Otávio Moras Filho... [et al.]. Lavras : UFLA, p. : il. - (Textos temáticos). Uma publicação do Departamento de Ciências Florestais em parceria com o Centro de Educação a Distância da Universidade Federal de Lavras. Bibliografia. 1. Cadastro ambiental rural. 2. Imagens de satélite. 3. Sistema de informação geográfica. I. Moras Filho, Luiz Otávio. II. Universidade Federal de Lavras. III. Série. CDD

3 Governo Federal Presidente da República: Dilma Vana Rousseff Ministra do Meio Ambiente: Izabella Teixeira Ministro da Educação: José Henrique Paim Fernandes Secretaria de Extrativismo e Desenvolvimento Rural Sustentável Gerência de Regularização Ambiental: Gabriel Henrique Lui Universidade Federal de Lavras Reitor: José Roberto Soares Scolforo Vice-Reitora: Édila Vilela Resende Von Pinho Pró-Reitor de Extensão: José Roberto Pereira Centro de Educação a Distância da UFLA Coordenador Geral: Ronei Ximenes Martins Coordenador Pedagógico: Warlley Ferreira Sahb Coordenador de Tecnologia da Informação: André Pimenta Freire Coordenador do Curso: Luis Antônio Coimbra Borges Equipe de produção do curso: Gerente do Projeto: Samuel Campos Subgerente do Projeto: Ewerton Carvalho Supervisora Pedagógica e de Designer Instrucional: Cleide Mirian Pereira Supervisor de Tecnologia da Informação: Alexandre José de Carvalho Silva Produção do Material: Athila Leandro de Oliveira Dalmo Arantes de Barros Luiz Otávio Moras Filho Renata Carvalho do Nascimento Sarita Soraia de Alcântara Laudares Designer de Jogos: Pedro Nogueira Crown Guimarães Designer Gráfico: Rodolfo de Brito Vilas Boas Técnicos de Informática: Aleph Campos da Silveira Rodrigo Ferreira Fernandes

4 Indicadores de ações requisitadas durante o estudo FAÇA. Determina a existência de tarefa a ser executada. Este ícone indica que há uma atividade de estudo para ser realizada. REFLITA. Indica a necessidade de se pensar mais detidamente sobre o(s) assunto(s) abordado(s) e suas relações com o objeto de estudo. SAIBA MAIS. Apresenta informações adicionais sobre o tema abordado de forma a possibilitar a obtenção de novas informações ao que já foi referenciado. REVEJA. Indica a necessidade de rever conceitos ou procedimentos abordados anteriormente. ACESSE. Indica a necessidade de acessar endereço(s) específico(s), apontado(s) logo após o ícone. COMUNIQUE-SE. Indica a necessidade de diálogo com o tutor e/ou com os colegas. Indicadores de orientações do autor CONCLUSÃO OU CONSIDERAÇÕES FINAIS. Todas as unidades de estudo se encerram com uma síntese das principais ideias abordadas, conclusão ou considerações finais acerca do que foi tratado. IMPORTANTE. Aponta uma observação significativa. Pode ser encarado como um sinal de alerta que o orienta para prestar atenção à informação indicada. EXEMPLO OU CASO. Indica a existência de um exemplo ou estudo de caso, para uma situação ou conceito que está em estudo. SUGESTÃO DE LEITURA. Indica bibliografia de referência e também sugestões para leitura complementar. CHECKLIST ou PROCEDIMENTO. Indica um conjunto de ações (um passo a passo) a ser realizado. 4

5 Unidade Noções de Geotecnologias Sumário 1. IMAGENS DE SATÉLITES Aquisição de imagens Aplicação das imagens de satélite IMAGENS DE SATÉLITE UTILIZADAS NO CADASTRO DO SICAR MOSAICOS DE IMAGENS DE SATÉLITES IDENTIFICAÇÃO DAS FEIÇÕES PERTINENTES AO CADASTRO EM IMAGENS DE SATÉLITE Antropização: Áreas Rurais Remanescente de vegetação nativa Corpos d água NOÇÕES BÁSICAS DE GEORREFERENCIAMENTO O que é projeção geográfica? Sistema de Coordenadas Geodésicas Sistema de Coordenadas Planas (UTM) Datum Principais instrumentos utilizados no georreferenciamento GPS (ou GNSS) Estação Total Escala cartográfica APLICAÇÕES DO SISTEMA DE INFORMAÇÕES GEOGRÁFICAS AO MÓDULO DO CAR O que é SIG? Representação de dados espaciais Raster Vetor Entrada de dados vetoriais no SIG do modulo de cadastro do SICAR Importação de arquivo vetorial Inserção de vértice de polígono manualmente (Memorial descritivo) Delimitações das feições com base nas imagens de satélite georreferenciadas...29 REFÊRENCIAS

6 1. IMAGENS DE SATÉLITES As imagens de satélites são imagens da superfície da Terra capturadas por sensores a bordo de satélites, denominados sensores remotos (Figura 1.1). Estes são capazes de capturar as grandezas físicas sem estar em contato direto com o objeto sensoriado. Assim como o olho humano, os sensores remotos capturam e convertem a radiação eletromagnética (exemplo: luz) refletida pelos objetos em imagens. No entanto, o olho humano capta apenas uma parte desse espectro, ou seja, o espectro da luz visível, enquanto os sensores a bordo de um satélite capturam dados em uma amplitude maior que a do olho humano, como as micro-ondas. Figura 1.1. Constelação de satélites RapidEye. Fonte: ion. com/corporate/ 1.1. Aquisição de imagens 6 As imagens adquiridas são provenientes da luz (energia) incidente na superfície terrestre que, por sua vez, é refletida, absorvida e transmitida em diferentes proporções devido à condição e composição dos elementos terrestres (cidades, rios, florestas, agriculturas, etc.); e, de acordo com essas diferenças, é possível distinguilos uns dos outros. O sensor do satélite, assim como uma máquina fotográfica digital, transforma essa energia refletida, pelos elementos terrestres em uma imagem que, posteriormente, é processada por uma estação de recepção.

7 A Figura apresenta um esquema da interação sol terra satélite, onde o sol é a fonte de energia que incide nos objetos da superfície terrestre. A parte refletida é captada pelo satélite/sensor. Figura Interação Sol Terra Satélite. Fonte: Matheus, O sensoriamento remoto tem se mostrado uma tecnologia importante para a análise das características e interações da paisagem, por meio do qual é possível coletar dados sem perturbar o ambiente e ainda analisar extensas áreas em menor tempo e com menor custo Aplicação das imagens de satélite As imagens de satélites possibilitam aplicações em inúmeras áreas, tais como: agricultura, meio ambiente, geologia, recursos hídricos, estudo de solos, florestas, dentre outros. A título de ilustração, seguem alguns exemplos da utilização de imagens de satélite: a) Buscas na internet, por meio do Google Maps / Google Earth, de alguma localização ou trajetória entre locais (Figura 1.2.1). 7

8 Figura Exemplo do uso do Google para localização da cidade de Brasília. b) Classificação e mapeamento do uso e cobertura terrestre. A elaboração destes modelos de mapas fornece informações sobre os tipos de vegetação, áreas de agricultura, pastagem, água, dentre outras. Sendo uma importante ferramenta para o planejamento ambiental (Figura 1.2.2). Figura Mapeamento do uso e cobertura terrestre por meio de uma imagem Rapideye. 2. IMAGENS DE SATÉLITE UTILIZADAS NO CADASTRO DO SICAR O Cadastro Ambiental Rural CAR, utiliza imagens dos satélites RapidEye como mapa de fundo para o georreferenciamento dos imóveis rurais. Os satélites Rapideye começaram a funcionar em agosto de 2008, operando em uma órbita heliossíncrona (quando o satélite viaja do polo norte para o polo sul e vice-versa) a 630 km de altitude. As principais características das imagens destes satélites são: 8

9 a) Resolução espacial: os satélites RapidEye possuem 5 metros de resolução espacial, o que está diretamente ligado ao tamanho do pixel. O pixel é considerado o menor componente de uma imagem digital, sendo que, quanto menor o seu tamanho, maior será a resolução espacial da imagem, implicando em um melhor detalhamento da superfície terrestre. Figura 2.1. Pixel: a menor informação em uma imagem. A resolução espacial é um importante parâmetro do satélite, pois determina o tamanho do menor objeto que pode ser identificado em uma imagem. A Figura 2.2 apresenta imagens de três satélites com diferentes resoluções espaciais. É possível estabelecer uma relação de comparação entre a resolução espacial e a escala de visualização da imagem. A B C Figura 2.2. Imagens de satélites com diferentes resoluções espaciais, (A) resolução espacial de 30 metros, (B) resolução espacial de 10 metros e (C) resolução espacial de 5 metros. Fonte: Adaptado de Meneses; Almeida (2012). b) Resolução temporal: os satélites RapidEye possuem resolução temporal diária. Os satélites estão em movimento e circulam entorno da Terra. Portanto, podem imagear o mesmo local uma vez por dia, durante todo o ano. 9

10 A resolução temporal é fundamental para acompanhar e detectar a evolução ou mudanças que ocorrem na superfície da Terra, principalmente para alvos dinâmicos, como culturas agrícolas, plantios florestais, expansão urbana, modificação de cursos d agua e desastres ambientais. Sendo assim, imagens de determinadas áreas podem ser obtidas em diferentes momentos, e comparados os aspectos de interesse. Por exemplo, através da análise da imagem de um município obtida em 2008 e outra em 2009, é possível detectar as mudanças na cobertura do solo. A B Figura 2.3. Exemplo de mudança da paisagem detectada em áreas de plantio entre os anos (A) 2011 e (B) c) Resolução radiométrica: os satélites RapidEye possuem resolução radiométrica de 12 bits. A resolução radiométrica está relacionada com a quantidade de níveis em que a energia refletida ou emitida pode ser armazenada. A quantização é normalmente expressa em termos de números de dígitos binários (bits). Esse valor numérico representa a intensidade (níveis de cinza) do objeto imageado (Figura 2.4). A imagem de 12 bits possui detalhes visuais melhores do que as imagens de menores resoluções radiométricas (de 8, 6, 4 e 2 bits). A imagem de 2 bits possui apenas 4 níveis de cinza, enquanto a imagem de 12 bits possui tons de cinza. Assim, quanto maior o número de bits que um sensor pode armazenar por pixel, maior será a sua capacidade de representar as diferença dos objetos localizados na superfície terrestre. 10

11 Figura 2.4. Diferença de resolução radiométrica, em área urbana. Fonte: Melo, d) Resolução espectral: os satélites RapidEye possuem resolução espectral de 5 bandas azul, verde, vermelho, Red-edge (específica para o monitoramento da vegetação) e infravermelho próximo. Cada pixel da imagem armazena informações da radiação da superfície terrestre, como já foi explicado no item 1.1 deste texto. A radiação, convertida em informação espectral, diz respeito à largura das faixas espectrais, enquanto sua captura pelo satélite está relacionada à sensibilidade do sensor em distinguir dois níveis de intensidade do sinal de retorno (energia refletida) (Novo, 1988). Cada uma dessas informações espectrais é organizada em faixas ou intervalos. Essas faixas correspondem às bandas das imagens. Quanto maior o número de bandas e menor a largura do intervalo, maior será a distinção das características dos objetos de interesse, como por exemplo, a diferenciação entre uma floresta nativa e uma floresta plantada (Figura 2.5). 11

12 Figura 2.5. Exemplo do comportamento espectral de duas feições de uma imagem Rapideye: Floresta nativa e Floresta plantada. 12

13 3. MOSAICOS DE IMAGENS DE SATÉLITES O mosaico tem a finalidade de unir duas, ou mais, imagens (georreferenciadas e/ou registradas) para gerar uma cena de maior tamanho. Desta forma, este procedimento torna-se muito importante quando a área de estudo é maior do que a imagem disponibilizada pelo satélite. A Figura 3.1 exemplifica como é o procedimento de um mosaico. Figura 3.1. (a) cena Rapideye , (b) cena Rapideye e (c) mosaico equalizado das cenas (a) e (b). 4. IDENTIFICAÇÃO DAS FEIÇÕES PERTINENTES AO CADASTRO EM IMAGENS DE SATÉLITE Para realizar qualquer análise em imagens de satélite é necessário ter um conhecimento mínimo sobre os padrões das feições de uma paisagem, como por exemplo, reconhecer uma área de agricultura, remanescente florestal, urbanização, corpos d água, dentre outras. Seguem abaixo, algumas descrições dos padrões que deverão ser reconhecidos durante o Cadastro Ambiental Rural Antropização: Áreas Rurais 13 Entende-se por antropização, toda ocupação humana realizada por meio de atividades como agricultura, pecuária, construção civil, dentre outras, que alteram a cobertura natural do solo, fazendo com que a área seja considerada degradada (área que se encontra alterada em função de impacto da atividade humana, sem capacidade de regeneração natural) ou alterada (área que após o impacto ainda

14 mantém capacidade de regeneração natural) (inciso VI, art. 2º da IN do MMA nº 2/2014). Essas áreas antropizadas podem ser facilmente reconhecidas nas imagens de satélite, por apresentarem padrões com formas bem definidas, como: talhões, pivôs centrais, cores variadas, textura lisa e linhas de plantio (Figura 4.1.1). (A) (B) (C) Figura Exemplo de área de agricultura observada em imagem de satélite. Na Lei n , de 25 de maio de 2012, Art. 3, IV, foi definido o conceito de área rural consolidada como sendo a área de imóvel rural com ocupação antrópica preexistente a 22 de julho de 2008, com edificações, benfeitorias ou atividades agrossilvipastoris, admitida, neste último caso, a adoção do regime de pousio. Assim, as atividades exercidas no imóvel rural antes de 22 de julho de 2008 passam a ser consideradas consolidadas, estando sujeitas a um regime jurídico distinto. Atualmente, existe uma maior disponibilidade de imagens do satélite Landsat 5 de 2008, que podem ser utilizadas no monitoramento de remanescentes nativos, subsidiando o SICAR. Essas imagens são utilizadas para confrontar com o mapeamento mais recente, oriundo das imagens Rapideye 2011, possibilitando a obtenção de informações sobre possíveis alterações após 22 de julho de Remanescente de vegetação nativa Nesta feição, estão associados todos os tipos de remanescentes de vegetação nativa (padrões arbóreos, arbustivos e campestres), que podem ser identificados nas imagens por meio da coloração em tons de verde, e textura rugosa; apresentando maior número de pontos de sombras em função da diferença de tamanho da vegetação; bem como, pelas formas não regulares e sem indícios de alteração por ações antrópicas. Esses tipos de feições estão exemplificados na Figura

15 (A) (B) (D) (C) Figura Áreas de remanescentes florestais nativos (A, B, C), observada em imagem de satélite, e fragmentos de remanescentes de vegetação ao lado das áreas de uso antrópico (D) Corpos d água Este tipo de feição da paisagem inclui todas as classes de água, tais como: rios, lagos, lagoas, águas costeiras, canais artificiais, reservatórios, dentre outros. Estas feições podem ser reconhecidas na paisagem por conterem coloração em tons de azul e preto e formas variadas no caso de formações naturais, e formas bem definidas no caso de formações artificiais (Figura 4.3.1). 15

16 (A) (B) (C) (D) (F) (E) Figura Corpos d água observados em imagem de satélite; (A) reservatório para abastecimento/geração de energia, (B) APP de curso d água, (C) lago natural, (D) corpo d água litorâneo, (E) curso d água com largura menor que 10 m e (F) curso d água com largura maior que 100 m. 16

17 5. NOÇÕES BÁSICAS DE GEORREFERENCIAMENTO Antes de prosseguir com o processo de georreferenciamento é importante que sejam compreendidos alguns conceitos básicos, para que seja feita a correta utilização das ferramentas disponibilizadas pelo aplicativo. O georreferenciamento consiste em situar ou localizar em um mapa ou imagem qualquer tipo de informação, tornando suas coordenadas conhecidas num dado sistema de referência. Como exemplo, demarcar o perímetro de um imóvel no globo terrestre, definindo a sua forma, dimensão e localização O que é projeção geográfica? A forma irregular da Terra (geoide) sempre gerou dificuldades para os cartógrafos representá-la em papel. Sendo assim, foi necessário utilizar formas geométricas mais simples que se aproximassem da forma do geoide, como o elipsoide de revolução, onde é projetada a superfície terrestre. Outro desafio diz respeito à utilização desse elipsoide de forma a possibilitar a localização de qualquer objeto sobre a superfície da Terra. Assim, surgiram também os Sistemas de Coordenadas Geográficas, formados por linhas imaginárias denominadas meridianos (sentido Norte-Sul); e paralelos (sentido Leste-Oeste) (Figura 5.1.1). 17

18 Figura Representação da superfície da Terra. Fonte: Adaptado de IBGE (2014) ( Por meio desse sistema é possível atribuir a cada ponto da superfície terrestre um par de coordenadas geográficas, que indicam a latitude (Norte-Sul) e longitude (Leste-Oeste) do ponto (Figura 5.1.2), e medidas em graus considerando o hemisfério que se encontram (Figura 5.1.3). 18 Figura Coordenadas Geográficas. Fonte: Adaptado de IBGE (2014). ( atlasescolar.ibge.gov.br/conceitos-gerais/o-que-e-cartografia).

19 Figura Localização da capital do Brasil Brasília, no mapa conforme coordenadas geográficas especificadas. Para identificar a posição de uma determinada situação na superfície da Terra são utilizados os sistemas de referências terrestres ou geodésicos, que são associados a uma superfície que mais se aproxima da forma da Terra, e sobre a qual são desenvolvidos todos os cálculos de suas coordenadas. Essas coordenadas podem ser apresentadas em uma superfície esférica (coordenadas geodésicas) e em uma superfície plana (como as coordenadas UTM) Sistema de Coordenadas Geodésicas Esse tipo de sistema procura aproximar uma figura plana e regular (modelo 2D) a superfície esférica do planeta (modelo 3D), a qual chamamos de elipsoide, e as coordenadas referidas a ela são chamadas de latitude e longitude geodésicas. Os Sistemas de Coordenadas Geodésicas mais comuns no Brasil e aceitos no SICAR são: SIRGAS2000, WGS84, SAD69 e Córrego Alegre. 19

20 Sistema de Coordenadas Planas (UTM) As coordenadas referidas a um determinado Sistema de Referência Geodésico podem ser representadas no plano pelos componentes: Norte e Leste; sendo este, o tipo de coordenadas mais encontrado em mapeamentos. Diferentes projeções poderão ser utilizadas na confecção de mapas, sendo que no Brasil a projeção mais utilizada é a UTM (Universal Transversa de Mercator). Esse é um sistema de coordenadas baseado no plano cartesiano (eixo x,y) e usa o metro (m) como unidade de medição de distâncias e determinação da posição de um objeto. Diferentemente das Coordenadas Geodésicas, o sistema UTM, não acompanha a curvatura da Terra e por isso seus pares de coordenadas também são chamados de coordenadas planas. Os fusos do sistema UTM indicam em que parte do globo as coordenadas obtidas se localizam, uma vez que o mesmo par de coordenadas pode se repetir nos 60 fusos diferentes. Existem 60 zonas do sistema, e cada zona corresponde a uma metade do cilindro envolto ao longo de uma determinada linha de longitude, sendo cada zona de 6 graus de largura. O território brasileiro é coberto por 8 fusos no sistema UTM e as coordenadas são definidas em metros, conforme observado no Figura Figura Território brasileiro dividido em fusos no sistema UTM. Ao optar pela projeção UTM para a realização do georreferenciamento do imóvel rural no SICAR é importante observar o fuso correto onde o imóvel rural está localizado. O erro de fuso gera o deslocamento do imóvel rural que impossibilita o seu cadastro. 20

21 Datum Datum é um modelo matemático teórico que representa a superfície da Terra. De uma forma simples, o Datum fornece um ponto de referência a partir do qual a representação gráfica dos paralelos e meridianos, e consequentemente, de todo o resto que for desenhado no mapa, estão relacionados. O Datum é importante, devido à necessidade de projetar a superfície da Terra em um plano de duas dimensões (no caso de uma carta ou mapa), mantendo os cruzamentos em ângulo reto, dos meridianos e paralelos. No SICAR, são aceitos os seguintes Datums: SIRGAS2000 (geográfico e UTM), WGS84 (geográfico e UTM), SAD69 (geográfico e UTM) e Córrego Alegre (geográfico e UTM). Os arquivos de entrada que estiverem em outras projeções e datum poderão ser convertidos para o utilizado no sistema, em softwares livres disponíveis para download, como exemplo: QGIS ( gvsig ( SPRING ( TerraView ( dentre outros 5.2. Principais instrumentos utilizados no georreferenciamento Os equipamentos eletrônicos para obtenção de medidas de posição e localização possuem algumas diferenças, tanto na forma de coleta dos dados quanto em seu processamento. Os instrumentos mais comuns em utilização são os receptores GPS e as estações totais, havendo diferenças entre a precisão destes aparelhos GPS (ou GNSS) Os receptores GPS de navegação autônoma atualmente possuem avançadas tecnologias de recepção, como a SIRF III, proporcionando um erro médio em torno de 3 metros. Trabalhando em modo absoluto, local aberto, fixo sobre o ponto observado e com recurso de valor médio ativado, é possível obter valores ligeiramente mais baixos, em torno de 2 metros. Sobre áreas cobertas por vegetação, seu erro de posicionamento poderá elevar-se para 5-10 metros ou até mais, quanto maior a densidade da vegetação e mais fechado for o dossel da floresta. Os receptores GPS de maior precisão, também chamados de geodésicos, ou topográficos, utilizam a mesma rede de satélites, mas não atuam de forma autônoma para obter maior precisão e acurácia. É necessária uma segunda fonte de dados, para que se faça um pós-processamento computacional, onde o erro de posicionamento obtido pode ficar na casa dos centímetros ou milímetros. Este erro será tanto menor, quanto maior o tempo de coleta de dados no modo estático. Um tempo de observação em torno de 60 minutos por ponto a uma distância menor que 20 km de uma base de referência precisa, poderá resultar em erros na 21

22 ordem de 5 mm na horizontal e 10 mm na vertical, permitindo calcular o azimute do vetor com precisão melhor que 1 de arco. Sua grande vantagem é a alta precisão, mas apresenta custo elevado, necessidade de capacitação do operador, baixo rendimento nos levantamentos mais precisos e obtenção de resultados somente após processamento dos dados. Sua operação sob áreas cobertas poderá ser inviabilizado, uma vez que os comprimentos de onda necessários para se obter maior precisão (L1, L2, L5), são fortemente afetados por interferências físicas Estação Total As estações totais são instrumentos capazes de coletar medidas angulares e de distância com alta precisão, pois utilizam sistema a laser e prismas óticos para leitura, coleta e armazenamento destes dados. Atuam de forma autônoma com precisão típica da ordem de 1 mm para medição de distância e 0,5 nas leituras angulares. Através desse equipamento, não é possível obter a posição (coordenadas) do objeto de interesse e nem medir altitude, mas calculam diferenças de nível precisamente com auxílio de técnicas de trigonometria. Podem trabalhar sobre áreas cobertas, pois não requerem sinais de radiofrequência para sua operação. O posicionamento do objeto mensurado dependerá do georreferenciamento via GPS de pelo menos um ponto ou vértice do levantamento executado. Deve-se observar que, qualquer que seja o instrumento ou método de medição, os resultados do mapeamento serão diretamente afetados pela escala de trabalho, podendo até mesmo equiparar os três instrumentos, caso sejam empregadas escalas superiores a 1:5.000 na produção da base de dados e mapas. 5.3 Escala cartográfica Outro importante elemento da cartografia é a escala. Esta possui grande influência na quantidade e na precisão dos detalhes mostrados (Figura 5.3.1). De maneira sucinta, define-se escala como sendo a proporção entre uma medição feita no mapa e a sua dimensão real correspondente no terreno. 22

23 Escala: 1: a cada 1cm, 2km Escala: 1: a cada 1cm, 1km Escala: 1: a cada 1cm, 500m Figura Exemplos de diferentes escalas cartográficas de uma imagem Rapideye de Brasília. 23

24 6. APLICAÇÕES DO SISTEMA DE INFORMAÇÕES GEOGRÁFICAS AO MÓDULO DO CAR 6.1. O que é SIG? Os Sistemas de Informações Geográficas (SIG) podem ser definidos como um conjunto de ferramentas para coletar, armazenar, consultar, transformar e apresentar dados geográficos para atender às necessidades de determinada aplicação. O SIG permite visualizar, compreender, questionar e interpretar dados de muitas formas que revelam relações, padrões e tendências dos fenômenos geográficos na forma de mapas, globos, relatórios e gráficos Representação de dados espaciais Os Sistemas de Informações Geográficas simplificam a realidade ou o mundo em que vivemos, e os representam por diferentes formas: modelo matricial (raster) e vetor. Os dados vetoriais e rasters podem ser representados por diferentes tipos de arquivos, visualizados e manipulados por diversos softwares. A Tabela apresenta alguns exemplos dos formatos de arquivos vetoriais e rasters. Tabela Formatos de arquivos vetoriais e rasters comumente utilizados na representação de dados. RASTER VECTOR FORMATOS.ecw.tif.img.hdf.hdr.shp.dxf.dwg.roi.gpx.kml Cabe ressaltar que no SICAR são aceitos arquivos vetoriais nos formatos: shp, gpx e kml Raster 24 No raster (representação matricial), o espaço é representado como uma matriz, composta por colunas e linhas, onde cada célula possui: um número de linha, um número de coluna e um valor correspondente ao atributo estudado (Figura ). Nesse tipo de representação supõe-se que o espaço pode ser tratado como uma superfície plana, onde cada célula (pixel) está associada a uma porção do terreno.

25 Figura Representação do raster, onde cada cor representa um diferente valor de um atributo que denota uma classe da cobertura da terra (Adaptado LONGLEY et al., 2005). As imagens de satélite baixadas no sistema do SICAR, imagens Rapideye, se apresentam em formato raster e serão apenas visualizadas pelo cadastrante. Assim, não é necessário que as mesmas sejam modificadas ou manipuladas Vetor No modelo vetorial, consideram-se três representações gráficas: ponto, linha e polígono. O ponto é um par ordenado (x, y) de coordenadas espaciais, enquanto que as linhas são pontos conectados. O polígono, por sua vez, é uma região limitada por uma ou mais linhas poligonais conectadas, de forma que o último ponto de uma linha seja idêntico ao primeiro da próxima (Figura ). No SICAR, o formato vetorial é a maneira pela qual o cadastrante registrará as informações dos imóveis rurais no sistema. 25

26 Figura Elementos da representação vetorial: pontos, linha e polígono. Esses vetores podem ser do tipo: Ponto: representado por um vértice (coordenadas x,y) definindo a localização de objetos que não apresentem área e comprimento (X: ,595 e Y: ,221). No SICAR o ponto será utilizado somente para representar nascente(s). Linha: representada por, no mínimo, dois pontos conectados. No SICAR as linhas desenhadas irão representar cursos d água com largura menor que 10 m. Polígono: representado por, no mínimo, três pontos conectados, sendo que o primeiro vértice possui coordenadas idênticas ao do último, gerando, assim, elementos geográficos com área e perímetro. Exemplos: área do imóvel, cobertura do solo (áreas de pousio, áreas consolidadas e remanescentes de vegetação nativa), servidão administrativa (infraestrutura pública, utilidade pública ou reservatório para abastecimento/geração de energia), APP/uso restrito e reserva legal. Tabela Representação vetorial das feições do módulo de cadastro. FEIÇÕES REPRESENTAÇÃO VETORIAL Ponto Nascente. Linha Curso d água natural até 10 m. 26

27 Linha/Polígono Infraestrutura pública; Utilidade pública. Polígono Área do imóvel; Área consolidada; Remanescente de vegetação nativa; Área de pousio; Reservatório para abastecimento ou geração energia; Área de uso restrito para declividade 25 a 45; Área de uso restrito região pantaneira; Curso d água natural 10 a 50 m; Curso d água natural 50 a 200 m; Curso d água natural 200 a 600 m; Lago ou lagoa natural; Reservatório artificial decorrente de barramento ou represamento de cursos d água naturais; Manguezais; Restinga; Vereda; Área com altitude maior que 1800 m; Área com declividade maior que 45; Borda chapada; Área de topo de morro; Reserva legal proposta; Reserva legal averbada; Reserva legal aprovada e não averbada. A Figura apresenta um exemplo dos vetores que podem ser utilizados no cadastro para identificar cada feição no imóvel rural. 27

28 Figura Exemplos de feições representadas na etapa GEO do SICAR com representação vetorial: ponto (nascente), linha (curso d água menor que 10m) e polígono (limite do imóvel) Entrada de dados vetoriais no SIG do modulo de cadastro do SICAR Existem três maneiras de inserir os dados vetoriais no modulo de cadastro do SICAR, sendo elas: importação de um arquivo vetorial, memorial descritivo e delimitação das feições com base nas imagens de satélite georreferenciadas disponíveis no módulo de cadastro Importação de arquivo vetorial O SICAR aceita a entrada de arquivos no formato shapefile (.shp),.kml e.gpx (Figura ), que são gerados por meio de programas de SIG. Esses formatos podem representar as várias feições já citadas anteriormente. 28

29 Figura Tela de importação dos arquivos no SICAR. É importante ressaltar que o arquivo shapefile é composto por outros arquivos auxiliares como:.shp,.shx,.dbf e.prj ; e, no momento da importação, todos devem ser compactados em um único arquivo.zip. O arquivo.gpx é proveniente do GPS e o Datum está relacionado com a configuração do equipamento, conforme já comentado anteriormente. Para integrar esses dados no SICAR, o equipamento deve ser configurado com os Datums mencionados anteriormente. Já o arquivo kml é obtido no Google Earth e, o Datum utilizado por esse software é o WGS Inserção de vértice de polígono manualmente (Memorial descritivo) O SICAR aceita a inserção manual dos vértices de um polígono obtidos em levantamentos realizados em campo, como acontece, por exemplo, em um memorial descritivo. Como o próprio nome já diz o memorial descritivo é a caracterização de todas as informações levantadas em campo na forma de texto, como perímetro do imóvel e da Reserva Legal. A Figura , apresenta um exemplo de memorial descritivo, contendo informações dos vértices e suas coordenadas, azimutes, distâncias entre um vértice e outro, bem como a área total da Reserva Legal. 29

30 Figura Modelo de um memorial descritivo. O sistema inicia a delimitação da feição de interesse, como a área de um imóvel, com a inclusão de um ponto de amarração, que é a vinculação de um ponto ao alinhamento, utilizando um referencial ou sistema de coordenadas conhecidas. A partir desse primeiro ponto, podem ser adicionados outros pontos georreferenciados ou o azimute e a distância do próximo ponto, até que a feição seja representada corretamente Delimitações das feições com base nas imagens de satélite georreferenciadas 30 Uma das formas de georreferenciar as informações ambientais do cadastro é por meio da delimitação manual das feições (desenho), utilizando como referencia as imagens de satélite disponíveis. Para isso, o cadastrante deverá conhecer os limites do imóvel e localizalo na imagem. Feito isso, utiliza-se a ferramenta de desenho para traçar essas feições. Esse método de georreferenciamento é, entre todas as opções, o menos preciso devido a escala das imagens ser de 1:50.000, diferindo da escala de visualização no módulo de cadastro de 1: Nesta situação, cada 1(um) centímetro na imagem corresponde a 50 (cinquenta) metros na sua escala de delimitação. Na realidade, ao utilizar essa ferramenta, o cadastrante deverá ser cuidadoso ao delimitar as feições, pois um erro no desenho irá gerar uma grande imprecisão no cadastro do imóvel. Outro fator importante nessa forma de entrada de dados é a exatidão posicional de uma imagem, que pode ser definida pelo Padrão de Exatidão Cartográfico PEC, determinando a proximidade de um objeto em uma imagem (mapa/carta) em relação à posição verdadeira no terreno. O PEC teve sua regulamentação no Decreto nº de 20 de Junho de 1984, no qual foi estabelecido que as cartas devem obedecer ao critério técnico

31 de não apresentar erro superior ao estabelecido das Instruções Reguladoras das Normas Técnicas da Cartografia Brasileira. Esse indicador estatístico de dispersão indica que 90% dos pontos definidos em uma carta, não apresentarão erro superior ao definido pelo PEC, e também para pontos isolados de altitude que serão obtidos através de interpolação de curvas de nível. No SICAR foi definida a classe A, assim sendo, o valor para o PEC Planimétrico é de 0,5 mm x escala, e para o erro padrão é de 0,3 mm por Escala, no qual a escala foi definida como 1: De acordo com essa escala o PEC Planimétrico seria de 2,5 m e o erro padrão seria de 1,5 m. Ou seja, 90% dos pontos devem ter valores menores que os mencionados anteriormente. 31

32 REFERÊNCIAS ANDERSON, P. S.. Princípios de cartografia básica. Rio de Janeiro: IBGE, BUITEN H., J., CLEVERS J., G., P., W.. Land Observation by Remote Sensing: Theory and Applications. Gordon and Breach Science Publishers, Amsterdam. 1996p BURROUGH, P.A.; MCDONNELL, R. A. Principles of Geographical Information Systems. Oxford University Press. New York p. CARVALHO, L. M. T. Sistemas de informações geográficas e sensoriamento remoto dos recursos florestais. Universidade Federal de Lavras UFLA. Lavras, CCRS - Canada Centre for Remote Sensing. Tutorial: Fundamentals of Remote Sensing. Disponível em: < Acesso em: 26 mar CURTARELLI, M. P. et al.avaliação da dinâmica temporal da evaporação no reservatório de Itumbiara, GO, utilizando dados obtidos por sensoriamento remoto. Rev. Ambient. Água, Taubaté, v. 8, n. 1, Apr ESRI - Environmental Systems Research Institute. Understanding GIS. Disponível em:< Acesso em: 28 mar FIGUEIREDO, D. Conceitos básicos de sensoriamento remoto. Instituto de Pesquisas Espaciais INPE. Set p. IBGE Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística. Geociências. Disponível em: < Acesso em: 03 abril INPE Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais. Cartilhas Didáticas. Disponível em: < didaticas.php>. Acesso em: 04 abril JENSEN, J. R., 2005, Introductory Digital Image Processing: A Remote Sensing Perspective, 3rd Edition, Upper Saddle River: Prentice-Hall, 526 p. LONGLEY et al.. Geographical Information Systems and Science 2nd Edition. British Library, Ltd p. MATHEUS, R. B. Ciência e Informação. Disponível em: blogspot.com.br/2013/07/como-funciona-e-para-que-serve-o.html. Acesso em: 28 março MATHIEU, M.A.; MELLO, N.A. Gestão ambiental urbana, diferente em cidades planejadas? O caso de três cidades brasileiras. Confins, n MENESES, P. R.; ALMEIDA, T. Introdução ao processamento de imagens de sensoriamento remoto. Universidade de Brasília-UnB; CNPq p. MORAES, E. C. ; FLORENZANO, T. C. ; SANTOS, M.C. ; SAUSEN, T.M. V Curso de Uso de Sensoriamento Remoto no Estudo do Meio Ambiente. São José dos Campos. INPE,

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