Mônica Silva Mota 1 Nívea Adriana Dias Pons 2

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1 Anais XV Simpósio Brasileiro de Sensoriamento Remoto - SBSR, Curitiba, PR, Brasil, 30 de abril a 05 de maio de 2011, INPE p.4586 Uso de geoprocessamento para análise do uso e ocupação do solo em áreas de preservação permanente do munícipio de Itajubá MG Brasil Mônica Silva Mota 1 Nívea Adriana Dias Pons 2 1 Universidade Federal de Itajubá UNIFEI Instituto de Recursos Naturais Av. BPS, 1303, Itajubá - MG, Brasil monicamota17@yahoo.com.br 2 Universidade Federal de Itajubá UNIFEI Instituto de Recursos Naturais Av. BPS, 1303, Itajubá - MG, Brasil npons@unifei.edu.br Abstract. The objective of this research is the analysis of the land use and occupation in areas of permanent preservation (APP) of the urban area of Itajubá- MG- Brasil, using geoprocessing. For the study, were used orthophotos, the digital terrain model ASTER to generate the level curve and ALOS satellite image, sensor AVNIR -2, of the year 2007 for the elaboration of the map of land use and occupation. The geographic information system (GIS) used was SPRING (version 5.1.5). APP were delimited along the Rio Sapucaí, along the main tributaries of this river, on hilltops, around lakes and slopes greater than 45. According to the map of land use and occupation, it was found that over 50% of the study area is occupied by pastures, 20% for urban areas and 13% native forest. The paper presents the map of conflicting land use, in which was possible to analyze that 92% of the area occupied by the APP are with inappropriate use and that only 8% are occupied by native forest. Finally, it was proposed that the main guideline to be followed is to use the city's Master Plan, which is provided for recovery of APP and not to use these for building. Palavras-chave: remote sensing, land use, areas of permanent preservation, geographic information system, sensoriamento remoto, uso do solo, áreas de preservação permanente, sistema de informação geográfica. 1. Introdução As áreas de preservação permanente foram instituídas pelo Código Florestal Brasileiro em 1965 (Lei 4771/65), com o objetivo de proteger e preservar remanescentes florestais e diminuir a interferência do homem em áreas consideradas críticas para a preservação do meio ambiente. Em 2002, o Conselho Nacional de Meio Ambiente (CONAMA) trouxe resoluções que buscaram definir as APP, mostrando com mais clareza os parâmetros, definições e limites referentes a elas. A principal resolução é a CONAMA nº 303. Entretanto, ainda apresenta alguns pontos falhos, principalmente em relação às definições utilizadas para caracterização de áreas de preservação permanente ao longo dos rios e com relação à base dos topos de morro e montanha. Devido a isso, cada autor apresenta uma abordagem diferente, o que pode comprometer a eficácia de proteção dessas APP. O uso de Sistemas de Informação Geográfica (SIG), associados a técnicas de geoprocessamento, tem contribuído para o apoio à decisão (XAVIER-DA-SILVA e ZAIDAN, 2004). A utilização dos SIG permite a inclusão, exclusão, substituição e cruzamento de várias informações, sendo uma ferramenta de grande utilidade no monitoramento dos problemas ambientais. Especialmente para o estudo de APP, os SIG tornam-se ferramentas importantes, devido à facilidade que apresenta para delimitar alguns tipos de APP. Além disso, são essenciais para a 4586

2 Anais XV Simpósio Brasileiro de Sensoriamento Remoto - SBSR, Curitiba, PR, Brasil, 30 de abril a 05 de maio de 2011, INPE p.4587 caracterização do uso e ocupação do solo e permitem a constante atualização do banco de dados, tornando o estudo sempre atualizado. O limite de estudo compreende a área urbana do município de Itajubá, delimitado a partir do mosaico das ortofotos. Uma grande parte das APP que contribuem para a diminuição de problemas na área urbana, tais como enchentes, erosões e deslizamentos de massa, deixam de existir em função da consolidação da área urbana. Este trabalho torna-se importante como subsídio ao planejamento urbano do município, em virtude de se delimitar as APP e analisar o uso e ocupação do solo nestas áreas. 1.1 Objetivos Tem-se como objetivo geral, a análise temporal de uso e ocupação do solo em APP. Como objetivos específicos têm-se a interpretação da legislação referente às APP e delimitação destas com auxílio das ferramentas de geoprocessamento; a elaboração de diretrizes para minimização de problemas existentes e para o futuro uso das áreas estudadas. 1.2 Área de Estudo O município de Itajubá está localizado no sul do estado de Minas Gerais, nas coordenadas 22º S e 45º W (coordenadas da sede). O município possui uma área de 290 km², sendo 219 km² de área rural e 70,70 km² de área urbana. De acordo com o censo realizado pelo IBGE (Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística) em 2006, a cidade apresenta habitantes, o equivalente a 312,65 hab/km², numa taxa anual de crescimento de 1,26% hab/ano (PREFEITURA MUNICIPAL DE ITAJUBÁ, 2010). Geomorfologicamente, a região situa-se entre as seguintes formas de relevo: relevos de degradação em planaltos dissecados com morros rebaixados, arredondados ou alongados e escarpas, denominados relevo de morros e montanhoso. No relevo de morros, predominam declividades médias a altas (acima de 15%) e amplitudes locais de 100 a 300 metros. Já no relevo montanhoso, predominam declividades médias a altas (acima de 15%) e amplitudes locais acima de 300 metros (PRIMO, 2004). Segundo Guimarães (1987) apud Prefeitura Municipal de Itajubá (2002), o clima é do tipo tropical de altitude, com temperaturas amenas durante todo o ano (média variando de 18º C a 19ºC). Segundo a classificação de Koppen, o clima é do tipo Cwb (clima temperado úmido com inverno seco e verão temperado). Os ventos predominantes são do tipo NE. A pluviosidade média é de 1490,5 mm ao ano, tendo os maiores níveis em dezembro e janeiro. O período mais seco é julho, mês em que ocorrem as mais baixas temperaturas (em torno de 16,5ºC). A vegetação presente no município de Itajubá pode ser classificada como natural e implantada. A vegetação natural é representada por densas matas tropicais de altitudes e por matas latifoliares, ocorrentes ao longo de drenagens, constituindo matas ciliares típicas, com epifíticas e sarmentosas (PRIMO, 2004). 2. Metodologia de Trabalho O primeiro passo para o desenvolvimento desta pesquisa foi a delimitação da área de estudo, área urbana do município de Itajubá- MG. As ortofotos digitais (escala 1:1000, do ano de 2000) foram a base para a elaboração do perímetro da área urbana consolidada e serviram para analisar o uso e ocupação anteriormente a data de publicação da resolução CONAMA nº 303/2002. O georreferenciamento e mosaico das ortofotos foram feitos no software Envi (versão 4.3). A seguir, foi adquirida a imagem ASTER. O sensor ASTER apresenta como um dos seus produtos, o modelo digital do terreno (MDT). Foi obtida a carta correspondente a Itajubá no site da NASA ( sendo necessário realizar uma correção 4587

3 Anais XV Simpósio Brasileiro de Sensoriamento Remoto - SBSR, Curitiba, PR, Brasil, 30 de abril a 05 de maio de 2011, INPE p.4588 na imagem. Para isso, utilizou-se o software ArcGis (versão 9.2). A imagem processada foi aberta no software Global Mapper (versão 11), onde foi possível a geração de curvas de nível eqüidistantes de 1 em 1 metro. Em seguida, exportou-se o arquivo em formato DXF, o qual pode ser lido pelo SIG SPRING. Foi criado o banco de dados no SIG SPRING (versão 5.1.5) e importados os dados para o projeto. Importaram-se as curvas de nível e as ortofotos digitais. A partir das ortofotos, digitalizaram-se os principais rios e lagos da área de estudo. Importou-se a imagem do satélite ALOS, sensor AVNIR-2, com data de passagem de 30 de Março de Todas as bandas da imagem ALOS foram georreferenciadas no SPRING através do comando registro com base nas ortofotos digitais. Para a elaboração do mapa de uso e ocupação do solo, primeiramente foi feito o contraste da imagem ALOS. Utilizou-se a composição 3 red 4 green e 2 blue. Segundo Santos et al. (2010), a técnica de realce de imagens melhora a qualidade visual da imagem e permite uma melhor interpretação. Foi utilizado o método linear. Em seguida, foi feita a segmentação da imagem. Segundo Venturieri & Santos (1998) apud Corte et al. (2008), a segmentação por crescimento de regiões consiste em agrupar pixels com características similares em termos tonais e texturais, formando regiões homogêneas. Ainda, foi necessário determinar a similaridade e a área. Após vários testes, o melhor par de valores foi de 19 de similaridade e 100 de área. O próximo passo consistiu na classificação supervisionada. Segundo Lopes (2005) classificar uma imagem é o processo de extração de informações em imagens para reconhecer padrões e objetos homogêneos. A aquisição de amostras deu-se através da imagem segmentada anteriormente. As classes temáticas analisadas foram: área urbana, solo exposto, vegetação nativa (ou fragmento florestal), área verde, pastagem, sombra e nuvens. A área verde se difere por apresentar textura e tonalidade diferente das demais. Após a classificação da imagem, esta foi transformada em dado matricial e em seguida foi feita a quantificação de cada classe temática através da função medida de classe. A delimitação das áreas de preservação permanente considerou: - APP ao longo dos rios: para a delimitação dessas APPs, utilizou-se o trabalho de Moni Silva (2006), no qual foi determinada a mancha de inundação para a cidade de Itajubá, considerando diferentes períodos de retorno. Admitiu-se como cheia sazonal a vazão na qual o período de retorno é de 1 ano. O valor de cota de inundação obtido foi de 840,76 m. -APP de topo de morro: para a delimitação desta APP foi necessária a elaboração do mapa de declividades como pré-requisito para a caracterização de um morro. Em seguida, utilizou-se da função extração de topos do SPRING, na qual é necessário fornecer o topo e a base do morro ou montanha. A partir das cotas, o software gera automaticamente a linha corresponde à APP. - APP de cumeada: segundo Cortizo (2007), a cumeada deve ser delimitada a partir dos limites das grandes bacias hidrográficas. Como a área de estudo está inserida dentro de uma bacia, esta APP não foi delimitada. -APP de declividade superior a 45º: para a caracterização desta APP é necessário gerar o mapa de declividade, que foi feito com base na grade retangular gerada anteriormente. Em seguida, fez-se o fatiamento da declividade, dividindo em duas classes temáticas: 0-45 e acima de 45. Foram consideradas APPs as áreas com declividade acima de 45. As demais formas de APP não foram encontradas na área de estudo. - Áreas destinadas à preservação ambiental: segundo o Plano Diretor de Itajubá (2003), as áreas situadas em cotas abaixo de 845 m devem ser mantidas preservadas ou ser utilizadas para praças ou lazer. A partir da grade retangular, gerou-se a isolinha de 845 m e fez-se o fatiamento em duas classes temáticas: cotas abaixo de 845 metros e acima de 845 metros. As 4588

4 Anais XV Simpósio Brasileiro de Sensoriamento Remoto - SBSR, Curitiba, PR, Brasil, 30 de abril a 05 de maio de 2011, INPE p.4589 áreas destinadas à preservação ambiental foram contabilizadas a partir da classe temática cotas abaixo de 845 m, gerada pelo fatiamento. Para todas as áreas delimitadas, utilizou-se da função medidas de classe para determinar a área ocupada pelas APP. De posse de todas as APP delimitadas, realizou-se a sobreposição dos layers para a confecção do mapa de APP. Elaborou-se o mapa com todas as APP, considerando a área urbana consolidada. Para a elaboração de mapa de uso conflitivo do solo, a partir do mapa de APP e de uso e ocupação do solo, realizou-se a sobreposição de ambos e a soma dos layers através da ferramenta Estatística de imagem por polígono do SPRING. Assim, foi possível quantificar e analisar as áreas destinadas à preservação que são impróprias para ocupação. Foram elaboradas diretrizes para uso e ocupação do solo, de acordo com os resultados obtidos, de modo a evitar ou prevenir a ocupação inadequada em APP. 3. Resultados e Discussão As imagens do satélite ALOS são úteis para o mapeamento do uso e cobertura do solo para fins de monitoramento ambiental regional e, por isso, foram utilizadas neste trabalho. Na tabela 1 são encontrados os valores das medidas de classe para cada classe temática mapeada. Pode-se perceber que a principal classe temática encontrada na área de estudo é pastagem, o que pode ser comprovado através da visualização no mapa de uso e ocupação do solo (figura 1). As APP foram delimitadas e são apresentadas na figura 2, onde fez-se a sobreposição do vetor do contorno urbano, desconsiderando as APP do seu interior. Na tabela 2 são apresentadas as áreas referentes às APP, considerando a área urbana consolidada. Analisando a tabela 2, percebe-se que a maior área de preservação é a situada ao longo do Rio Sapucaí, que apresenta aproximadamente 9% da área de estudo. Devido à área urbana consolidada, definida pelo artigo 2º, inciso XIII da Resolução CONAMA n 303/2002, esta APP apresenta a maior redução de área (45%), porém, continua sendo a que apresenta maior área dentro dos limites de estudo (aproximadamente 5%). A delimitação deste tipo de APP não é bem definida pela lei e pode diferir entre autores. A metodologia utilizada leva em conta que a cheia sazonal irá alagar até a cota estabelecida. Entretanto, a cota de 840,76 m é o valor alcançado por ocasião das vazões máximas para um período de retorno de 1 ano. Portanto, não necessariamente todas as cheias sazonais alcançaram esta cota. Seria interessante realizar um estudo mais detalhado com relação à cheia sazonal do Rio Sapucaí e seus afluentes para que a delimitação deste tipo de APP seja feita de maneira adequada. Para as APP ao redor dos lagos, foram considerados 30 metros de área de preservação, em virtude dos mesmos situarem-se em área urbana. Para as APP de declividade superior a 45º, utilizou-se o mapa de declividades. Encontraram-se apenas 4 pontos considerados APP. Estas APP foram as que apresentaram menor área (0,004 km²), apesar de aproximadamente 30% do relevo da área apresentar-se variando de forte ondulado a montanhoso. Para as APP de topo de morro, a metodologia proposta por Cortizo (2007) vai de encontro com a legislação utilizada e mostrou-se eficiente para a delimitação na área de estudo, já que, com exceção da planície do Rio Sapucaí, o restante da cidade situa-se em relevo ondulado a montanhoso. Todas as APP de topo de morro foram delimitadas, utilizando como base a depressão mais próxima ao redor do morro. Não foram encontradas montanhas na área de estudo. 4589

5 Anais XV Simpósio Brasileiro de Sensoriamento Remoto - SBSR, Curitiba, PR, Brasil, 30 de abril a 05 de maio de 2011, INPE p.4590 Tabela 1. Medidas de classe temática para uso e ocupação. Classe temática Área (km²) Porcentagem (%) Área urbana 11,2 19,26 Solo exposto 0,57 0,98 Pastagem 33,28 57,22 Mata nativa 7,4 12,72 Área verde 4,96 8,53 Sombra 0,17 0,29 Nuvem 0,07 0,12 Água 0,51 0,88 Total 58,16 100,00 Figura 1. Uso e ocupação do solo gerado a partir do satélite ALOS. Tabela 2. Medidas de classe das APPs considerando a área urbana consolidada. Com contorno urbano Área (km²) Área (% área de estudo) Redução devido à área urbana (%) Declividade > 45 0,004 0, Lagos 0,256 0, Ao longo dos afluentes 0,542 0,932 38,766 Ao longo do Rio 2,799 4,815 44,491 Sapucaí Topo de morro 0,648 1, Total APPs 4,248 7,308 37,

6 Anais XV Simpósio Brasileiro de Sensoriamento Remoto - SBSR, Curitiba, PR, Brasil, 30 de abril a 05 de maio de 2011, INPE p.4591 Figura 2. Áreas de preservação permanente considerando o contorno urbano. Na tabela 3 são encontrados os dados referentes ao cruzamento dos planos de informação entre o uso e ocupação do solo para a data de 2007 e as APP. Tabela 3. Uso conflitivo do solo em áreas de APP. Áreas (km²) Água Área Solo Pastagem Mata Área Total urbana exposto Nativa verde Declividade > ,002 0, ,004 Ao redor dos lagos 0,042 0, , ,074 0,272 Ao longo dos 0 0,021 0,004 0,490 0, ,528 afluentes Ao longo do Rio 0,145 0,010 0,001 2,216 0,192 0,071 2,634 Sapucaí Topo de morro 0 0,017 0,019 0,577 0,129 0,070 0,813 Áreas destinadas à 0,247 1,069 0,039 5,441 0,182 0,597 7,575 preservação Total 0,435 1,184 0,063 8,815 0,518 0,811 11,826 Na figura 3 é apresentado o mapa de uso conflitivo do solo para o ano de

7 Anais XV Simpósio Brasileiro de Sensoriamento Remoto - SBSR, Curitiba, PR, Brasil, 30 de abril a 05 de maio de 2011, INPE p.4592 Figura 3. Uso conflitivo do solo no município de Itajubá para o ano de Foi considerado que mata nativa é o uso adequado das áreas de preservação permanente e as demais classes foram consideradas uso conflitivo. A partir da tabela 3, verifica-se que o principal uso das APP é a pastagem, devida principalmente às APP situadas ao longo do Rio Sapucaí. Deve-se salientar que a pastagem é considerada uso conflitivo, já que nada substitui a mata nativa, que deve ser preservada e recomposta nas áreas de preservação. Porém, as pastagens, desde que bem formadas e bem conduzidas, garantem uma boa cobertura do solo e impedem que o solo fique exposto (GALETI, 1984). O segundo principal uso das APP é mata nativa, seguida por área verde. A mata nativa é considerada o uso ideal para as APP e foi encontrada, principalmente, ao longo do Rio Sapucaí e em topos de morro. 4. Conclusões Para a delimitação de APP no Brasil, existem duas leis principais: o Código Florestal (Lei 4771/1965) que instituiu as APP e a Resolução CONAMA n 303/2002 que definiu os limites para caracterização das APP. Entretanto, existem vários pontos que ainda não estão bem definidos e existem várias metodologias para a delimitação. Este trabalho procurou definir estes pontos e aplicá-los na delimitação das APP. Ainda, utilizou-se o Plano Diretor do município para a caracterização e para fortalecer as diretrizes de ocupação do solo, proposta neste documento. Para a delimitação das APP, o uso de SIG foi importante, devido a facilidade que este apresenta em delimitar alguns tipos de APP, como os topos de morro, por exemplo. Com relação aos resultados obtidos, o mapa de uso e ocupação do solo em 2007 mostrou que mais de 50% da área de estudo está ocupada por pastagens, seguida por área urbana (20%) e mata nativa (13%). 4592

8 Anais XV Simpósio Brasileiro de Sensoriamento Remoto - SBSR, Curitiba, PR, Brasil, 30 de abril a 05 de maio de 2011, INPE p.4593 As APP delimitadas foram: ao longo do Rio Sapucaí, ao longo dos afluentes, ao redor dos lagos, topos de morro e declividade superior a 45. Obteve-se que as APP representam 7% da área de estudo e que o principal tipo situa-se ao longo do Rio Sapucaí. Esta, entretanto, sofre uma redução de 45%, devido à área urbana consolidada. O mapa de uso conflitivo do solo apresentou 92% de uso inadequado das APP. Somente 8% estão ocupados por mata nativa. De acordo com o plano diretor do município, 13% da área de estudo devem ser destinados a preservação. Entretanto, 37% está localizado dentro do perímetro urbano. O plano diretor ainda incentiva o plantio de espécies nativas e a recomposição de APP, além de prever que novos empreendimentos não sejam realizados em áreas de preservação permanente. Cabe as autoridades implementar e fiscalizar essa lei. Como principal diretriz de uso e ocupação, deve-se seguir o plano diretor do município, atualizando-o, sempre que necessário. Além disso, devem-se respeitar APP e evitar que sejam liberadas obras nestas áreas. De posse dos dados obtidos, torna-se nítida a importância da manutenção e restauração das APP, principalmente em locais onde ainda não existe ocupação antrópica, de modo que as APP auxiliem na prevenção dos problemas ocasionados pelo mau uso do solo. Agradecimentos Ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico- CNPQ, pelo apoio financeiro a pesquisa em que foram geradas as informações base utilizadas neste projeto. Referências Bibliográficas BRASIL, Decreto lei nº 4771, de 15 de Setembro de Institui o Novo Código Florestal e dá outras providências. Diário Oficial da União- DOU de 16 de Setembro de Brasília, BRASIL, Conselho Nacional de Meio Ambiente (2002b). Resolução nº 303, de 20 de Março de Dispõe sobre parâmetros, definições e limites de áreas de preservação permanente. Diário Oficial da União- DOU n 90 de 13 de Maio de Brasília, CORTE, A. P. D. DLUGOSZ, F. L., CENTENO, J. A. S., Testes de limiares para a segmentação de imagens spot-5 visando a detecção de plantios florestais. Rev. Acad., Ciênc. Agrár. Ambient., Curitiba, v. 6, n. 2, p , abr./jun CORTIZO, S. Topo de morro na Resolução CONAMA n Disponível em: < po_de_morro.pdf>. Acesso em: 12 Jul ERSDAC (Earth Remote Sensing Data Analysis Center). Features of ASTER G-DEM Disponível em: < Acesso em: 21 Jul GALETI, P. A., Práticas de controle à erosão. Campinas: Instituto Campineiro de Ensino Agrícola, LOPES, E. S. S, Tutorial 10 aulas Spring 4.2. Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais, Disponível em < >. Acesso em 15 Ago MENDES, C. A. B., CIRILO, J. A. Geoprocessamento em Recursos Hídricos: Princípios, integração e aplicação. Porto Alegre: ABRH, MONI SILVA, A. P., Elaboração de manchas de inundação para o município de Itajubá MG, utilizando SIG Dissertação (mestrado). Universidade Federal de Itajubá. Itajubá, NASA (National Aeronautics and Space Administration). Shuttle Radar Topography Mission (SRTM) Disponível em: < Acesso em: 20 Jul PREFEITURA MUNICIPAL DE ITAJUBÁ. Atlas Escolar Histórico e Geográfico do município de Itajubá. Belo Horizonte: Ed. Didata, PREFEITURA MUNICIPAL DE ITAJUBÁ. Plano diretor do município de Itajubá MG PREFEITURA MUNICIPAL DE ITAJUBÁ. Disponível em: < Acesso em 20 Set PRIMO, K. R., Estudo hidrogeoquímico da sub-bacia do Ribeirão de José Pereira, município de Itajubá, estado de Minas Gerais f. Trabalho de conclusão de curso, Instituto de Recursos Naturais, Universidade Federal de Itajubá, Itajubá, SANTOS, A. R., PELUZIO, T. M. O., SAITO, N. S., SPRING 5.2.1: Passo a passo: Aplicações práticas. Alegre: CAUFES, XAVIER-DA-SILVA, J., ZAIDAN, R. T., (Org.), Geoprocessamento e análise ambiental: aplicações. Rio de Janeiro: Bertrand Brasil, p