CAPÍTULO I O ESTUDO DA PAISAGEM E SUA DINÂMICA

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1 SUMÁRIO Resuo Abstract Lista de figuras Lista de tabelas Lista de equações pg. INTRODUÇÃO INTRODUÇÃO E JUSTIFICATIVA OBJETIVOS 9 RESUMO DOS CAPÍTULOS 2 CAPÍTULO I O ESTUDO DA PAISAGEM E SUA DINÂMICA 7. A ECOLOGIA DE PAISAGEM 7.2 A PAISAGEM SEGUNDO A ECOLOGIA DE PAISAGEM Eleentos de ua Paisage A Estrutura da Paisage e suas Priitivas Manchas Corredores Matriz Descritores da Estrutura da Paisage Discussão sobre a Aplicação dos Descritores da Estrutura da Paisage 50.3 MODELAGEM DE MUDANÇAS NA PAISAGEM Introdução Contribuição Interdisciplinar aos Modelos de Paisage Modelos de Mudanças na Paisage Modelos Segundo os Níveis de Agregação e Estrutura Modelos Segundo a Mateática Epregada Modelos Deterinísiticos e Baseados e Processos Modelos Estocásticos 78

2 .3.4 Métodos de Construção e Paraetrização de Modelos Dinâicos de Paisage Sensoriaento Reoto Aplicado à Construção de Modelos de Dinâica de Paisage Sistea de Inforações Geográficas Aplicado ao Estudo da Dinâica de Paisage Métodos de Coparação e Validação de Modelos Espaciais de Paisage 00.4 CONCLUSÃO DO CAPÍTULO 03 pg. CAPÍTULO II A ÁREA DE ESTUDO E O MODELO CONCEITUAL DA DINÂMICA DE PAISAGEM INTRODUÇÃO A ÁREA DE ESTUDO A PAISAGEM ORIGINAL HISTÓRICO DA OCUPAÇÃO DA REGIÃO A Subárea de Terra Nova A Subárea de Guarantã Os Processos de Uso do Solo por Pequenos Colonos do Ponto de Vista do Modelo de Dinâica de Paisage A Subárea de Matupá A Probleática sobre os Principais Agentes do Desataento Aazônico O Garipo OS PROCESSOS DE DEGRADAÇÃO, ABANDONO DE ÁREAS DESMATADAS E RECUPERAÇÃO FLORESTAL SOB A LUZ DO MODELO DE DINÂMICA DE PAISAGEM CONCLUSÃO DO CAPÍTULO: O MODELO DE DINÂMICA DA PAISAGEM 56 CAPÍTULO III DESENVOLVIMENTO METODOLÓGICO SENSORIAMENTO REMOTO APLICADO AO ESTUDO DA DINÂMICA DE PAISAGEM 63

3 3.. Seleção da Base de Dados Multiteporais e Definição da Legenda de Mapeaento Processaento de Iagens Aplicado à Detecção de Mudanças Registro e Mosaico de Iagens Multiteporais Algoritos de Realce de Iagens Algoritos de Classificação de Iagens Avaliação de Desepenho da Classificação Algoritos de Detecção de Mudanças Segentação de Iagens ESTRUTURAÇÃO DA BASE DE DADOS ESPACIAIS Processos de Conversão e Estruturação da Base de Dados Processaento dos Dados Cartográficos METODOLOGIA DE ANÁLISE DE MUDANÇAS DA PAISAGEM Técnica de Regressão Logística para Obtenção dos Modelos Espaciais de Transição CONCLUSÃO DO CAPÍTULO 23 pg. CAPÍTULO IV RESULTADOS DO MAPEAMENTO E DA ÁNALISE DE DINÂMICA DA PAISAGEM TAXAS E TENDÊNCIAS REGIONAIS DE MUDANÇAS NA PAISAGEM COMPARAÇÃO DA DINÂMICA DE PAISAGEM DAS SUBÁREAS USANDO-SE DE MODELO DE PROJEÇÃO DISTRIBUICIONAL MARKOVIANO MEDIDAS DA EVOLUÇÃO DA ESTRUTURA DA PAISAGEM OS MODELOS ESPACIAIS DE MUDANÇAS RESULTANTES DA APLICAÇÃO DA TÉCNICA DE REGRESSÃO LOGÍSTICA Os Modelos Obtidos para a Subárea de Guarantã Os Modelos Obtidos para a Subárea de Terra Nova Os Modelos Obtidos para a Subárea de Matupá Discussão dos Resultados CONCLUSÕES DO CAPÍTULO 253

4 pg. CAPÍTULO V O MODELO DE SIMULAÇÃO DA DINÂMICA DE PAISAGEM A BASE CONCEITUAL ALGORITMOS Cálculo das Variáveis Dinâicas Cálculo das Probabilidades Espaciais de Transição Cálculo das Taxas e Quantidades de Transição As Funções de Transição Função de Expansão de Manchas Função de Alocação Função de Foração de Manchas RESULTADOS E AVALIAÇÃO DE DESEMPENHO DISCUSSÃO DOS RESULTADOS CONCLUSÃO DO CAPÍTULO 279 PRINCIPAIS CONCLUSÕES E CONSIDERAÇÕES FINAIS 282 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 286

5 LISTA DE FIGURAS Pg. i. Localização da região de estudo no Estado do Mato Grosso 9 i.2 Estrutura de desenvolviento da tese 4. A heterogeneidade da paisage 8.2 Fatores foradores da paisage, seus atributos e relacionaentos 2.3 Heterogeneidade vertical e horizontal na paisage coo objeto de estudo da Ecologia de Paisage e seu relacionaento co o sistea de classificação proposto por ZONNEVELD (972) 28.4 Eleentos de paisage e suas anchas 29.5 Diferentes padrões de paisagens de regiões de Minas Gerais 3.6 Efeito da relação borda/interior e diversas características ecológicas 38.7 Relação entre as áreas interiores e as argens de acordo co diferentes foras e taanhos de anchas 38.8 Diferentes tipos de configuração espacial de ua paisage hipotética 4.9 Valores de diensão fractal e núero de anchas e função de diferentes taanhos de grão e iagens de ua esa paisage 45.0 Sete étodos para o cálculo da atriz de coocorrência 48. Índices de contigüidade 50.2 Modelo de Hexágonos de Cristaller 60.3 Tipos de difusão espacial 6.4 Efeito de barreira causada pela Serra do Curral, que direcionou a expansão urbana de Belo Horizonte para N e NO Ondas de difusão, vistas e perfil 64.6 Capo édio de inforação de Hägerstrand 64.7 Modelo de difusão de Hägerstrand e 5 gerações 66.8 Dados onitorados por três tipos de odelos 70.9 Exeplo de odelo e osaico Esquea de classificação dos odelos espaciais 74.2 Fluxograa e coponentes principais do odelo DELTA Mapas de projeções de desataento para os três cenários da siulação Exeplo de ajuste por últipla resoluções para ua cena de 0x0 co quatro categorias 02

6 Pg. 2. Área de Estudo Precipitação édia ensal edida pela estação de Matupá Mapa de relevo sobreado da região de estudo Mapa de Vegetação 2.5 Mapa de solos Painel dos tipos de vegetação Prieiros desataentos da região interpretados de iage MSS de Coposição colorida TM 4R5G3B georreferenciada da região de estudo - aio/ Arquitetura tradicional dos projetos de assentaento do INCRA Modelo arquitetônico do Projeto Terra Nova, baseado na hierarquia de lugares centrais e otiização de construção de estradas Dispersão fundiária a partir da divisão original dos projetos de assentaento nas subáreas de Terra Nova, Guarantã Projeto Original do INCRA de partição dos lotes rurais para a região de Guarantã Detalhe de apa ultiteporal do desataento, ostrando o avanço deste a partir da frente do lote rural Painel sobre os diferentes tipos de ocupação Distribuição fundiária na subárea de Matupá Valores édios de desataento por classe de taanho de propriedades rurais Painel sobre o garipo Extensão das áreas degradadas pelo garipo, coo interpretadas da iage TM/Landsat-5, aio de Cainhos e estados sugeridos da degradação e recuperação do ecossistea florestal e ua paisage aazônica doinada pelo uso de pastagens Estados e transições da dinâica de ua paisage aazônica de fronteira de colonização Modelo de transições e estados sugeridos da degradação e recuperação do ecossistea florestal e ua paisage aazônica Modelo siplificado da trajetória da paisage da região de estudo 59

7 Pg. 3. Exeplos de áreas e regeneração Etapas de trataento de iagens de sensoriaento reoto Curvas espectrais para os valores de radiância e níveis de cinza obtidos paras as classes teáticas discriinadas na região de estudo O odelo 3D do Tasseled Cap Iagens resultantes da transforação IVDN e Tasseled Cap Coposição colorida das bandas IVDN, Matéria Verde e Uidade, associadas, respectivaente, aos canais RGB Detalhe de iage SPOT/PAN, ostrando as anchas de regeneração florestal R), áreas de pastagens P) e atas M) Diagraas de dispersão, ostrando os loci espectrais das classes de apeaento Coparação entre coposição 4R5G3B e a áscara de vegetação Parte da iage binária resultante da classificação dos corpos d'água Esquea de verificação da conectividade usado pelo filtro de reoção de pequenas anchas Coparação dos detalhes de iagens antes a) e após b) a utilização do filtro de reoção de pequenas anchas Mapas de vegetação a) obtido via classificação de iagens b) por interpretação visual Região recé-desatada Iage segentada da Paisage da subárea de Guarantã Diagraa do processo de ontage do banco de dados cartográficos Detalhe de apas da paisage de 994 às diferentes resoluções Caadas de dados a sere usadas pelas análises espaciais de udanças para a subárea de Guarantã Caadas de dados a sere usadas pelas análises espaciais de udanças para a subárea de Guarantã (continuação) Fluxograa da etodologia de sensoriaento reoto desenvolvida para o apeaento e análise da dinâica de paisage Evolução do desataento na região de estudo Série ultiteporal da evolução das paisagens das subáreas de Guarantã e Terra Nova Série ultiteporal da evolução da paisage da subárea de Matupá 220

8 Pg. 4.4 Quantidades anuais de transições para as três subáreas Quantidades anuais de transições para toda a região Modelo de projeção distribuicional arkoviano, usando-se as atrizes de transição 9-94 para toda a região Modelos de projeção distribuicional arkoviano para as três subáreas Coparação da evolução dos índices de estrutura de paisage e cada ua das subáreas selecionadas, usando-se grão de 30 etros Esquea de aplicação da regressão logística para obtenção das P ij s do odelo espacial de udanças Mapas das probabilidades espaciais de transição obtidos pela regressão logística para a subárea de Guarantã Mapas das probabilidades espaciais de transição obtidos pela regressão logística para a subárea de Terra Nova Mapas das probabilidades espaciais de transição obtidos pela regressão logística para a subárea de Matupá Fluxograa do odelo de siulação da dinâica de paisage Projeção de u desataento hipotético, usando-se o efeito de saturação produzido pela equação n Máscara de convolução utilizada pelo operador de côputo da probabilidade da vizinhança na função de expansão Arranjos de P ij s antes a) e depois b) da convolução do operador de côputo da probabilidade da vizinhança Esquea de ordenaento e seleção usado pelo operador espacial da função de foração de anchas Índices de estrutura das paisagens siuladas obtidos para a série: Expansão = 0 00, Alocação = 00 0 e Foração = Índices de estrutura das paisagens siuladas obtidos para a série: Expansão = 0, Alocação = 0 00 e Foração = Índices de estrutura das paisagens siuladas obtidos para a série: Expansão = 0 00, Alocação = 0 e Foração = Casos extreos de utilização das funções de transições coparados à paisage observada para a subárea de Guarantã Caadas de dados geradas pela saída do prograa de siulação após oito iterações. Subárea de Guarantã 272

9 Pg. 5. Iage do tepo de peranência e coparação entre os apas das paisagens siuladas co as observadas para a subárea de Guarantã Coparação entre os apas das paisagens siuladas co as observadas da subárea de Terra Nova Coparação entre os índices de estrutura de paisage obtidos para os apas das paisagens siuladas. Valores obtidos para 20 rodadas Avaliação dos ajustes dos apas das paisagens siuladas e últiplas resoluções Paisage siulada da subárea de Guarantã para o ano de Modificação do núero e taanho das anchas e função do rearranjo de ua única célula da paisage 278

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11 LISTA DE TABELAS Pg. 2. Produção garipeira de ouro 982/995 da região de estudo Base de iagens de satélite Matriz de correlação e covariância das bandas originais TM/Landsat da cena de Matriz de correlação e covariância das bandas Tasseled Cap e IVDN cena de Matriz de Confusão Iage Classificada 994/Iage de Referência gerada pelas aostras de validação Matriz de Confusão Mapa de vegetação obtido via classificação/ aostras de validação Matriz de Confusão Mapa de vegetação obtido via classificação/ Mapa de Vegetação obtido via interpretação visual Base de apas topográficos Exeplo de codificação de variáveis de planejaento para as três classes de vegetação Matrizes de transições absolutas e relativas para a subárea de Guarantã Matrizes de transições absolutas e relativas para a subárea de Terra Nova Matrizes de transições absolutas e relativas para a subárea de Matupá Matrizes de transições absolutas e relativas para toda a região Caadas cartográficas da base de dados Guarantã: y = 0 ata ata; y= ata desatado Guarantã: y=0 desatado desatado; y= desatado regeneração Guarantã: y = 0 ata ata; y= ata desatado Guarantã: y=0 desatado desatado; y= desatado regeneração Guarantã: y=0 regeneração regeneração; y= regeneração desatado 238

12 Pg. 4. Terra Nova: y = 0 ata ata; y= ata desatado Terra Nova: y=0 desatado desatado; y= desatado regeneração Terra Nova: y = 0 ata ata; y= ata desatado Terra Nova: y=0 desatado desatado; y= desatado regeneração Terra Nova: y=0 regeneração regeneração; y= regeneração desatado Matupá: y = 0 ata ata; y= ata desatado Matupá: y=0 desatado desatado; y= desatado regeneração Matupá: y = 0 ata ata; y= ata desatado Matupá: y=0 desatado desatado; y= desatado regeneração Matupá: y=0 regeneração regeneração; y= regeneração desatado Principais variáveis e seus efeitos nos três tipos de transição Coeficientes finais das funções de cálculo das P ij s Parâetros finais do prograa de siulação 27

13 LISTA DE EQUAÇÕES Pg. P ) Mi = 44 2 π A ( ) 2* A π 2) CCR = Eixoaior 44 3) P A D/2 44 4) r i = n j = d ij j = i 45 j= 5) ai = d j= ij 45 6) H' = Piln Pi i= 7) D = ln H' 46 8) ( Hax H) Dn = Hax 9) S = 2 pi i= 0) E = i= j= 47 ln 48 Pij Pij ) D2 = 2ln + Pij ln Pij 48 i= j= 2 2) SMA = ( Pij) 49 i= j= 2 [ ] 3) = ( ) CON i j * Pij 49 n i= i= j= C ij / nj 4) Cj = ) MIJ = f ai, bj, cij

14 Pg. 6) T ij kww i j = b 66 d ij 7) X t+ = f ( X t, Yt) 73 8) ( t + ) = P n. ( t) 78 9) P ij = n ij n n j = ij 78 P P2 P3 20) P = P 2 P22 P23 P3 P32 P ) P = = HVH 80 t t = 22) P = HV H 80 0 = 23) P = H 0 0 H 80 24) Q = Pij Fij() t 8 25) ( t + ) = P f ( t) t 82 [ ] () 26) q ij =n ij /n 83 q=+ a r=+ a i X i k+ q, l+ r 27) Yk, l= q= a r= a( 2a + ) ) Pij PY ij j * = N 84 YP j ij i= 29) Pijk = Xβij + εijk 94 30) F tw p s= i= w = tw ai ai 2w 2 2 0

15 3) Ft= n w= n Fe w w= e k( w ) k( w ) Pg. 02 χ 3 5 tdd tdr t' dd t' χ dr 32) = 8 ' ' t = t = 0 rd trr t rd t rr t 60 td t t' d t' χ Desatado 33) = Re generação 60 Mata ( ) =( = t 34) xyt p( ij)( xy ) i d, r, ) 60 xy 35) Pdr P = P rd 6 Pd e i, j x, y 36) P( i, j)( x, y) = γi, j. νx, y 6 + e 37) [ a b ] i, j = c γ. ν γ 6 rxy 38) ν xy = u xy 6 t xy 39) IVDN = t4-t3/t4+t3 7 40) U = R T X + D 75 4) Brilho = t* t2* t3* t4* t5* t7* ) Matéria Verde = t* t2* t3* t4* t5* t7* ) Uidade = t* t2* t3* t4* t5* t7* _ A r 44) R 20 4

16 45) (x,y) = [(tanθ x ) 2 + (tanθ y ) 2 ] /2 202 Pg. 2 46) I x, y = n = An d 0 n e + e β + β X 47) x) = X 20 π ( β + β 0 π ( x) 48) g( x) = ln = β 0 + β X π ( x) 20 49) l( β ) = n ζ ( x i ) i= yi 50) ζ ( xi) = π( xi) [ π( x )] 5) ( ) ( ) y n [ ] ( ) i { i [ i ] ( i) [ ( i) ]} L β = ln l β = y ln π x + y ln π x i= { i [ ]} ) G = L ( ) n ( n ) + n ( n ) n ( n ) i β ln ln ln 2 53) W = β 2 SE β i 54) dn rn( K N ) = dt K 26 ( M v) 55) Taxa ata desatado = Taxaata desatado * ( P v) 26 xy ( ) xy ( ) 57) Se > ( 2 * ) / 2) i, j)( x, y ) P ( i, j )( * ( n j ) P, j)( x, y) = P( i, j)( x, y). ( ) / 2 56) ( ij)( xy ) xy ( ) ( ) p = Q ij (n* p( ij)( xy ) e + * p( ij)( xy ) a + r* p( ij)( xy ) f) 262 n j ( x, y ) ( P = senão i 264 xy