GEOPROCESSAMENTO. Aula 1

Transcrição

1 GEOPROCESSAMENTO Aula 1

2 Introdução Coleta de informações sobre a distribuição geográfica. Recursos minerais; Propriedades; Plantas e Animais; Estradas, ruas, caminhos; Cidades, Estados, Países... Mapas - Papel

3 Introdução Mapas - Papel Armazenamento das Informações Terra Coleta de informações (coordenadas)

4 Introdução Principais Dificuldades Lagos, Rios, drenagem... Curvas de níveln Mapas - Papel Estradas,... Uso da Terra... (Atual?) Escala ( ) Tomada de Decisões

5 Introdução Overlay Mapas - Papel (Localização Espacial + Informação) (coordenadas X, Y e Z) Tomada de Decisões (Matriz de Decisão) SATURAÇÃO COM BASES - V (a; b) CTC (a; b) MA A M B MB GRAUS DE LIMITAÇÃO MA A M B MB GEOPROCESSAMENTO

6 Introdução Tomada de Decisões Banco de Dados (X, Y e Z) SIG GEOPROCESSAMENTO

7 Breve Histórico do Geoprocessamento Anos 50 Primeira tentativa de automatizar parte do processamento de dados com características espaciais (Inglaterra e Estados Unidos) Objetivo: Reduzir os custos de produção e manutenção de mapas. Problema: precariedade da informática da época.

8 Breve Histórico do Geoprocessamento Anos 60 Primeiro SIG (Canadá) Objetivo: Programa governamental para inventário de recursos naturais. Problema: Sistema de difícil uso, não existiam monitores gráficos de alta resolução, computadores caríssimos, mão de obra altamente especializada, capacidade de armazenamento e processamento baixas, programas específicos para cada projeto (alto custo e tempo)

9 Breve Histórico do Geoprocessamento Anos 70 (Avanços) Desenvolvimento de recursos de Hardware (tornando viável desenvolvimento de sistemas comerciais). Expressão: GEOGRAPHIC INFORMATION SYSTEM Primeiros sistemas comerciais de CAD (Computer Aided Desing, ou projeto assistido por computador). Base para os primeiros sistemas de Cartografia automatizada. Desenvolvimento de fundamentos matemáticos e questões de geometria computacional voltados a Cartografia. Problema: altos custos dos sistemas, computares de grande porte (restrição do uso a grandes organizações)

10 Breve Histórico do Geoprocessamento Anos 80 (Avanços) Tecnologia do SIG acelerado processo de crescimento até os dias de hoje! Avanços na Microinformática e estabelecimento de centros de estudo sobre o assunto. EUA (1989): (NCGIA National Centre for Geographical Information and Analysis) Disciplina científica de Geoprocessamento Evolução dos computadores pessoais e sistemas gerenciadores de bancos de dados.

11 Breve Histórico do Geoprocessamento Desenvolvimento no Brasil: (UFRJ) Início dos anos 80 Prof. Jorge Xavier da Silva divulgação e formação de pessoal Vinda do Prof Roger Tomlinson (responsável pela criação do primeiro SIG Canadian Geographical Information System). Incentivo a vários grupos, tais como: UFRJ (Lab. de Geop. Dep. de Geografia) desenvolveu o SAGA (Sistema de Análise Geo- Ambiental). AeroSul aerolevantamentos: MaxiDATA (automatização de processos cartográficos) e MaxiCAD (mapeamento por computador). CPqD/TELEBRÁS (1990): desenvolvimento do SAGRE (Sistema Automatizado de Gerência de Rede Externa).

12 Breve Histórico do Geoprocessamento Desenvolvimento no Brasil: (INPE) Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais 1984 DPI (Divisão de Processamento de Imagens) Objetivo: Desenvolvimento de tecnologia de geoprocessamento e SR a 1991 (SITIM/SGI) Sistema de Tratamento de Imagens / Sistema de Informações Geográficas para ambiente PC\DOS (SPRING) Sistema de Processamento de Informações Geográficas, para ambiente UNIX e MS/Windows SPRING

13 GEOPROCESSAMENTO Automatização da informação que de alguma forma está vinculada a um determinado lugar no espaço (Couvre,, 1999) O O termo Geoprocessamento denota a disciplina do conhecimento que utiliza técnicas t matemáticas ticas e computacionais para o tratamento da informação geográfica e que vem influenciando de maneira crescente as áreas de Cartografia, Recursos Naturais, Transportes, Comunicações, Energia, Planejamento Rural e Urbano,...Câmara, 2000 ) ) Se onde é importante para o seu negócio, então Geoprocessamento é a sua ferramenta de trabalho

14 GEOPROCESSAMENTO Exemplo: BANCO DE DADOS GEORREFERENCIADO Região de Piracicaba (localização espacial) Declives variáveis... ( < 15 %) Solos com baixa susceptibilidade a erosão Tiro de máquina ( > 200 m) ANÁLISE

15 GEOPROCESSAMENTO N X, Y z Análise W z z L Matriz de Decisão S z z z Cruzamento de Informações Nova Informação

16 Áreas de Colheita mecanizada 50% da área 31% da área

17 SENSORIAMENTO REMOTO + Região de Piracicaba (localização espacial) Declive variáveis... ( < 15 %) Solos com baixa susceptibilidade a erosão Tiro de máquina ( > 200 m) GPS + SIG BANCO DE DADOS GEOREFERENCIADO ANÁLISE = GEOPROCESSAMENTO

18 GEOPROCESSAMENTO Principais Ferramentas:

19 SENSORIAMENTO REMOTO

20 Sensoriamento Remoto É a ciência ou a arte de se obterem informações sobre um objeto, área ou fenômeno, através de dados coletados por aparelhos denominados sensores, que não entram em contato direto com os alvos em estudo (Crepani, 1983)

21 Aquisição/Armazenamento/Processamento Plataforma Imagens R.E.M. Sensor INPE Comp. Espectral Alvo Produtos do Sensoriamento Remoto

22 FOTOGRAFIAS AÉREASA Drenagem Cana-de-açúcar Fotointerpretação Estradas Rios Matas Nativas Reflorestamento Pastagens Culturas Área Urbana Solos

23 IMAGENS DE SATÉLITE 20/10/79 Landsat 5 TM Landsat 3 MSS Multispectral Scanning System Thematic Mapper 05/09/06

24 IMAGENS DE SATÉLITE 21/01/06 12/09/06 CBERS 2 CCD Couple Changed Device

25 IMAGENS DE SATÉLITE 11/05/05 Ikonos

26 IMAGENS DE SATÉLITE

27 IMAGENS DE SATÉLITE Ikonos CBERS 2 CCD Resolução Espacial Resolução Radiométrica Resolução Espectral Landsat 5 TM Landsat 3 MSS

28 SISTEMA DE POSICIONAMENTO GLOBAL

29 SISTEMA DE POSICIONAMENTO GLOBAL O Sistema de Posicionamento Global (GPS) é um sistema espacial de navegação, que foi desenvolvido pelo Departamento de Defesa dos EUA, que pode ser usado 24 horas por dia, em quaisquer condições meteorológicas. O objetivo inicial era para satisfazer as necessidades de usuários civis, das forças militares americanas e de seus aliados, de modo a determinar posição, velocidade e tempo, em relação a um sistema de referência definido, para qualquer ponto sobre ou próximo da superfície da Terra (Segantine, 2005)

30 Diversos Tipos de Receptores

31 COMPARAÇÃO DE RECEPTORES GPS GPS SUB-MÉTRICO Método Relativo Ponto Média Desvio Padrão Variância Erro Padrão Médio X Y Z X Y Z X Y Z X Y Z P , ,13 443,22 1,17 0,89 1,71 1,37 0,80 2,93 0,28 0,21 0,40 P ,07 414,32 1,08 0,88 1,74 1,18 0,78 3,02 0,25 0,21 0,41 P , ,95 416,45 1,07 0,88 1,71 1,15 0,77 2,94 0,25 0,21 0,40 P , ,59 439,69 1,10 0,88 1,71 1,22 0,77 2,93 0,26 0,21 0,40 P , ,13 443,24 1,14 0,88 1,72 1,30 0,78 2,96 0,27 0,21 0,40 BASE , ,73 414,86 1,07 0,89 1,70 1,14 0,79 2,90 0,25 0,21 0,40 GPS NAVEGAÇÃO Método Absoluto Pontos Antena Média Desvio Padrão Variância Erro Padrão Médio X Y Z X Y Z X Y Z X Y Z P1 CA , ,05 414,49 11,99 12,44 2,17 143,77 154,67 4,72 2,75 2,85 0,49 SA , ,82 411,95 11,46 12,79 3,40 131,38 163,59 11,57 2,63 2,93 0,78 P2 CA , ,64 386,88 11,99 12,09 1,54 143,97 146,29 2,38 2,75 2,77 0,35 SA , ,14 384,75 14,21 13,04 2,23 201,92 169,98 4,96 3,26 2,99 0,51 P3 CA , ,89 388,78 11,35 12,62 1,77 128,87 159,22 3,13 2,60 2,89 0,41 SA , ,21 387,32 11,35 12,47 1,76 128,81 155,64 3,09 2,60 2,86 0,40 P4 CA , ,15 411,61 10,92 12,04 2,20 119,17 144,93 4,85 2,50 2,76 0,50 SA , ,05 409,42 11,38 12,59 2,38 129,63 150,98 5,66 2,61 2,82 0,54 P5 CA , ,90 415,49 11,88 12,48 2,42 141,11 155,87 5,84 2,72 2,86 0,55 SA , ,81 413,50 11,58 12,01 2,05 134,03 144,29 4,20 2,65 2,75 0,47

32 y P1 Sub 0,89 m ,47 m 1,17 m x y P1 Nav CA 11,99 m ,27 m 12,44 m x y P1 Nav SA 12,44 m ,91 m 11,46 m x

33 GPS Sub: ,219 m 2 GPS Nav CA: ,869 m 2 GPS Nav SA: ,978 m 2 Área Teodolito: ,769 m 2 Teodolito - GPS Sub = 47,55 m 2 Teodolito - GPS Nav CA = 3.790,10 m 2 Teodolito - GPS Nav SA = ,21 m 2 GPS SA - GPS CA = 8.999,11 m 2

34 Sistemas de Informações Geográficas

35 Sistemas de Informações Geográficas SIG - Um sistema de computadores e periféricos, ricos, programas, dados, pessoas, organizações e instituições com o propósito de coletar, armazenar, analisar e disseminar informações sobre áreas da Terra (Chrisman( Chrisman,, 1997) Um SIG pode ser definido como um conjunto poderoso de ferramentas para coletar, armazenar, recuperar sob demanda, transformar e mostrar dado espacial do mundo real (Burrough( & McDonnell,, 1998)

36 Sistemas de Informações Geográficas Sistema: indica que o SIG é feito de vários v componentes inter-relacionados relacionados e ligados com diferentes funções. Dessa maneira um SIG tem capacidade funcional para entrada de dados, manuseio, transformação, visualização, combinação, consultas, análises, modelagem e saída. Informação: pressupõe que os dados no SIG estejam organizados para produzir conhecimento útil, na forma de mapas e imagens, estatísticas, sticas, gráficos, etc. Geográfica: implica conhecimento da localização dos itens de dados, ou que eles podem ser calculados, em termos de coordenadas geográficas. (Bonham-Carter,, 1997)

37 SISTEMAS DE INFORMAÇÕES GEOGRÁFICAS Banco de dados Georreferenciados. Permite a visualização de produtos temáticos através de planos de informação (layers). Permite a manipulação, integração e geração de novos produtos georreferenciados.

38 ESTRUTURA DE UM SIG N X, Y z Drenagem W S z z z z z L Estradas Solos Declividade Uso do solo Produtividade

39 Estudo de Caso GEOPROCESSAMENTO NO PLANEJAMENTO AMBIENTAL DA MICROBACIA HIDROGRÁFICA DO CÓRREGO DO CEVEIRO

40 Planejamento POR QUE SE FAZ? DEGRADAÇÃO FÍSICAF DEGRADAÇÃO QUÍMICA DEGRADAÇÃO BIOLÓGICA

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44 EROSÃO SIMULADA Vs. PRODUTIVIDADE DO MILHO

45 Produtividade

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47 Planejamento OBJETIVO Impacto Ambiental Custo Produtividade

48 Planejamento COMO SE FAZ? SISTEMA DE AVALIAÇÃO DA APTIDÃO AGRÍCOLA DAS TERRAS (RAMALHO FILHO et al. 1983) SITEMA DE CAPACIDADE DE USO (LEPSCH et al. 1991) Matrizes de Decisões SISTEMA DE ANÁLISE AMBIENTAL PARA PLANEJAMENTO AGRÍCOLA (KOFFLER et al. 1992)

49 COMO SE FAZ? Cruzamento de Informações Levantamento Pedológico - Análises Químicas - Análises Físicas Mapas Planialtimétricos - Declividade Uso atual - Trabalho de Campo (GPS) - Fotografias Aéreas - Imagem Satélite GEOPROCESSAMENTO

50 ESTUDO DE CASO: Microbacia Hidrográfica do Ceveiro

51 LOCALIZAÇÃO Artemis Piracicaba

52 MICROBACIA HIDROGRAFICA DO CEVEIRO ha São Pedro - Piracicaba Artemis

53 CRONOLOGIA DO USO DA TERRA FOTOGRAFIAS AÉREAS Fotointerpretação do uso da terra Digitalização SIG

54 Fotointerpretação do uso da terra Obtendo uma carta temática tica (Uso da Terra) FX : FX : FX : t w t w z w z A B A B C B C

55 Fotointerpretação do uso da terra Obtendo uma carta temática tica (Uso da Terra) FX FX : : FX : t t w z A A B B C

56 Fotointerpretação do uso da terra Obtendo uma carta temática (Uso da Terra) Fotointerpretação FX FX : : FX tt 11 AA ww w zz BBB C C 1:35.000

57 ELABORAÇÃO DE CARTAS Obtendo uma carta temática (uso da terra) Entrada de Dados SIG - Registro N FX FX : : FX t Pontos de controle Área Registro SIG Área

58 N Uso 1962 Área urbana Cana-de-açúcar Cultura anual Cultura perene Mata Ciliar m (ha) 2,60 318,24 633,44 1,88 126,92 Pasto Pasto sujo Reflorestamento Mata (ha) 289,72 288,92 283,60 45,08

59 N Uso 1965 Área urbana Cana-de-açúcar Cultura anual Mata Ciliar Pasto m (ha) 8,32 151,68 835,72 202,24 281,88 Pasto sujo Reflorestamento Mata (ha) 247,28 230,88 32,40

60 N Uso 1978 Área urbana Cana-de-açúcar Cultura anual Mata Ciliar Pasto m (ha) 11,44 524,48 226,64 76,24 558,56 Pasto sujo Reflorestamento Mata Represa (ha) 282,20 267,96 31,24 11,64

61 N Uso m Área urbana Cana-de-açúcar Cultura anual Mata Ciliar Pasto (ha) 36, ,64 2,96 91,28 96,40 Pasto sujo Reflorestamento Mata Represa (ha) 181,24 120,12 134,08 5,52

62 c.anual cana c.perene mata ciliar pasto pasto sujo reflorest. mata área urbana represa

63 CONCLUSÕES A cana-de-açúcar foi a principal responsável pela diminuição das culturas anuais na microbacia, em decorrência dos incentivos governamentais (Próalcool). A expansão da cana-de-açúcar foi desordenada, levando em consideração aspectos econômicos e não a aptidão das terras. A represa da Vila de Artêmis diminuiu sua área em 50%, em decorrência da alta suscetibilidade a erosão dos solos PV e Li, com o cultivo da cana-de-açúcar, o que veio a promover o impacto ambiental na Microbacia Hidrográfica de Ceveiro. O aumento nas áreas de mata e manutenção das matas ciliares mostra que a lei n o 4771/br de foi obedecida.

64 ?????? PLANEJAMENTO DO USO DA TERRA

65 Mapa de Solo Químicos Físicos Mapa Planialtimétrico Declividades Cruzamento de Informações Uso Preferencial X Uso Atual Intensidade de Uso

66 N m Solos da Microbacia (ha) PV PVpp PE/TE/TEP Li 617,88 223,52 64,44 903,16 Cb Hi + Al Área Urbana 97,28 39,96 39,16

67 m Mapa de Declividade Área ha 0-2% 339,00 2-5% 154, % 469,64 Área ha 10-20% 854,20 > 20% 130,12 Área Urbana 39,16

68 (ha) % Ciclo curto 638,93 32,00 Ciclo longo 689,81 34,65 Pastagem 495,33 24, m Uso Preferencial (ha) % Silvicultura 130,17 6,54 Área urbana 36,16 2,00

69 N Uso m Área urbana Cana-de-açúcar Cultura anual Mata Ciliar Pasto (ha) 36, ,64 2,96 91,28 96,40 Pasto sujo Reflorestamento Mata Represa (ha) 181,24 120,12 134,08 5,52

70 m Intensidade de Uso da Terra (ha) % Adequado 536,28 27,00 Sub-utilizado 958,20 48,00 (ha) % Excessivo 456,76 23,00 Área urbana 39,16 2,00

71 CONCLUSÕES Através da utilização dos dados relacionados a intensidade de uso, notou-se que apenas 27 % da área da MHC estava sendo utilizada adequadamente e que 48 % estava sendo utilizada abaixo de seu potencial e 23 % excessivamente com sérios riscos de degradação dos solos. As principais distorções quanto ao uso da terra foram devidas a cultura da cana-de-açúcar que invadiu áreas destinadas a cultura anual e pastagem, concorrendo a sérios riscos de erosão e desequilíbrio ambiental.

72 PERDAS DE SOLOS NA MICROBACIA Equação Universal de Perdas de Solo (EUPS) A = R. K. L. S. C. P A= perda média anual de solo por unidade de área, t/ha; R= fator erosividade das chuvas K= fator erodibilidade do solo L= fator comprimento de encosta S= fator grau do declive C= fator uso e manejo P= fator práticas conservacionistas. SIG

73 Fator (R) X Fator (LS) X Fator (K) X Fator (C) X Fator (P) Perda t/ha (Tolerância)

74 m Mapa de Tolerância de Perdas de Solos, 1995 Níveis Tolerável 1 vez a tolerância 5 vezes a tolerância 10 vezes a tolerância Área ha 648,60 138,00 474,20 240,00 Níveis > 10 vezes a tolerância Área Urbana Represa Área ha 240,00 39,16 5,52

75 Tolerável 1vez a tolerância 5 vezes a tolerância 10 vezes a tolerância > 10 vezes a tolerância

76 CONCLUSÕES A cultura anual, nos anos de 1962 e 1965, apresentavam perdas de solo em níveis > 10 vezes a tolerância. Em 1978, com o aumento da cana-de-açúcar, ocorreu uma diminuição dos níveis de tolerância (> 10 vezes), porem um aumento dos níveis de 5 e 10 vezes a tolerância. A cana-de-açúcar, apesar de apresentarem níveis de tolerância menores quando comparadas a cultura anual, associadas a alta erodibilidade dos solos PV e Li, promoveram o assoreamento da represa da Vila de Artemis.

77 Sem Planejamento Com Planejamento

78 Avanços Tecnológicos 1944 Mark I (18 x 2 m) 70 t / 800 km 1946 ENIVAC 30 t / op/s 1948 UNIVAC Uso pessoal

79 Avanços Tecnológicos Informática Novas metodologias de pesquisa Sensoriamento Remoto Sistema de Posicionamento Global (GPS) Sistemas de Informações Geograficas (SIG) Agricultura de Precisão

80 Passado

81 Presente

82 Endereços Interessantes: