ANÁLISE TEMPORAL DO USO E OCUPAÇÃO DO SOLO ATRAVÉS DA UTILIZAÇÃO DE GEOTECNOLOGIAS: ESTUDO DE CASO

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1 ANÁLISE TEMPORAL DO USO E OCUPAÇÃO DO SOLO ATRAVÉS DA UTILIZAÇÃO DE GEOTECNOLOGIAS: ESTUDO DE CASO TEMPORAL ANALYSIS OF THE LAND USE AND COVER USING GEOTECHNOLOGIES: CASE OF STUDY Lílian Gonçalves Mariano 1, Eliara Marin Piazza 1, Fabio Marcelo Breunig 1 1 Universidade Federal de Santa Maria/Centro de Educação Superior Norte do Rio Grande do Sul UFSM/CESNORS, Linha Sete de Setembro s/n, BR386 KM40, , Frederico Westphalen RS, lilianeanny@yahoo.com.br ; eliarapiazza@hotmail.com ; breunig@ufsm.br RESUMO O estudo do uso e ocupação do solo permite monitorar ecossistemas em diversas escalas, e com especial atenção para as áreas florestais. O trabalho objetivou avaliar as mudanças no uso e ocupação do solo, através de imagens adquiridas pelo sensor Thematic Mapper (TM) a bordo do satélite Landsat 5 nos anos de 1985, 1996 e 2010 sobre uma microbacia hidrográfica localizada no município de Frederico Westphalen, RS. Brasil. A metodologia consistiu no registro e mapeamento baseado na interpretação visual. Foram mapeadas seis classes de uso do solo, com maior destaque para a classe floresta. Por fim, obtiveram-se mapas temáticos, tabela, e gráficos para cada data. Os resultados mostraram que houve um aumento significativo da cobertura florestal na área estudada de 1985 para 1996 e um aumento suave de 1996 para Em geral, as áreas de uso agrícola foram substituidas por florestas naturais ou plantios comerciais. Apesar dos resultados indicarem uma tendência evidenciada em outros estudos verifica-se a necessidade de maiores validações. Palavras-chave: Sensoriamento remoto, TM/Landsat 5, mapeamento, vegetação, SIG. ABSTRACT The study of the land use and cover allows to monitor ecosystems at several scales, with special attention to forest areas. The study aimed to evaluate the land use and cover changes through images of the Thematic Mapper (TM) sensor onboard of the satellite Landsat 5, for the years of 1985, 1996 and 2010, in a watershed located in municipality of Frederico Westphalen, RS, Brazil. The methodology consisted by a geometric correction and mapping process based on the visual interpretation. Six classes of land use were mapped, with special attention to forest class. Finally, thematic maps, tables and graphs were obtained for each class. The results showed that the forest class present a significant increase from 1985 to 1996 and a gentle increment from 1996 to In general, the crop fields were replaced by natural forest regrow and commercial plantations. Despite our results area in agreement with a trend identified by other studies, a validation processes is necessary. Keywords: Remote sensing, TM/Landsat 5, mapping, vegetation, GIS. INTRODUÇÃO A importância do estudo de uso e cobertura do solo vem despertando interesse em toda a sociedade, pois além de monitorar os possíveis impactos ambientais, pode-se acompanhar o desenvolvimento socioeconômico de um local em varias escalas (MONTEBELO et al., 2005). As modificações do espaço geográfico, segundo Paviani (1991), acarretam em grandes impactos sobre o meio ambiente comprometendo o equilíbrio ecológico e social do planeta. Com a realização de mapeamentos de uma área objetiva-se resultados que sejam o mais próximo do real possível. Sendo o geoprocessamento e o sensoriamento remoto alguns dos artifícios mais utilizados para o 355

2 alcance de resultados satisfatórios. Conforme (BATISTELLA, 2005), essas técnicas aliadas com Sistema de Informação Geográfica (SIG) estão sendo utilizadas em mapeamentos do uso e cobertura do solo, pois a dinâmica desse conjunto de técnicas tem papel fundamental no entendimento das transformações atuais e futuras na paisagem. Atualmente, com o desenvolvimento tecnológico há possibilidade de grandes abordagens sobre o uso e ocupação do solo. A evolução do sensoriamento remoto proporcionou uma nova realidade de aquisição de informações espaciais e o geoprocessamento admitiu as análises desses dados (OKA-FIORI et al., 2003). O uso de informações orbitais do sensor Thematic Mapper (TM) a bordo do satélite Landsat - 5, tem se intensificado à medida que suas potencialidades vêm sendo confirmadas com o alcance de resultados concretos. Diversos trabalhos realizados, (BATISTA et al., 1984 e ASSAD 1993), descrevem a utilização de dados dos sensores da série Landsat e asseguram a aquisição de informações confiáveis. Devemos lembrar ainda que o TM apresenta um acervo único de imagens de média resolução espacial que podem e devem ser utilizadas para estudos que visem compreender a dinâmica do uso e ocupação do solo de uma determinada região. A análise temporal do uso e ocupação do solo é um instrumento indispensável em estudos ambientais. Com o mapeamento de áreas pode-se adequar a extensão e distribuição de classes de ocupação do solo, analisar a interação com outras classes e constatar locais favoráveis para atividades especificas. Diante desse cenário, este trabalho objetivou avaliar as mudanças na cobertura e uso através de imagens do sensor TM/Landsat 5 dos anos de 1985, 1996 e 2010, no município de Frederico Westphalen, RS, Brasil. Além de quantificar e identificar as diferentes categorias existentes na perspectiva de um diagnóstico preliminar da qualidade ambiental, com relação à perda de habitat e fragmentação da paisagem em questão. Caracterização da Área de estudo MATERIAIS E MÉTODOS A área de estudo está localizada em sua maior parte no município de Frederico Westphalen (Figura 1), sendo que este representa o maior município da microrregião do Médio Alto Uruguai, estando localizado na região Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul (PREFEITURA MUNICIPAL, 2011). A região do Médio Alto Uruguai se caracteriza pela Floresta Estacional Decidual, de acordo com Cunha (1997), é uma das formações florestais tropicais mais importantes do Estado. A Linha Faguense onde, mais precisamente, localiza-se a área de interesse compreende uma porção do interior do município (Figura 1). Em termos de localização geográfica é uma região considerada de importância histórico-cultural. No local se encontra o parque municipal Arcângelo Busatto, conhecido popularmente como parque municipal da vila Faguense, que é um dos pontos turísticos do município. Existem ainda, na região, áreas destinadas à produção agrícola, caracterizada pela pequena propriedade e agricultura familiar, produzindo principalmente feijão, milho e soja, pratica-se também a avicultura, suinocultura, a piscicultura, e a produção de hortaliças. Imagens orbitais e processamento Para a realização do estudo foram utilizadas três imagens retiradas do sensor TM/Landsat 5, correspondentes os anos de 1985, 1996 e 2010, que foram obtidas pela internet através de download gratuito disponível na página do Instituto Nacional de Pesquisas Espacias (INPE). Como as imagens abrangiam as demais bacias da região, para delimitar a área de interese, ou seja, a bacia da Linha Faguense fez-se necessário execução do recorte do retangulo envolvente da mesma com suas coordenadas (longitude e ; latitude e ), fazendo uso do programa SPRING (CAMARA et al., 1996), também obtido gratuitamente através da página do INPE. As imagens foram registradas com base na imagem geocover 2000 com um erro médio quadrático inferior a um. 356

3 Ainda no pré-processameneto, foi aplicado o contraste nas seis bandas de cada uma das imagens. Essas imagens foram combinadas com composições coloridas para permitir à interpretação visual. Assim, distintas composições foram utilizadas para cada data. A etapa seguinte consistiu na geração dos mapas de uso e ocupação do solo propriamente ditos. Foram estabelecidas 6 classes distintas: áreas agrícolas, áreas florestais, solo exposto, palha, água e sombra. O mapeamento foi baseado na interpretação visual e na edição manual dos polígonos. Diferentes classificadores foram testados, contudo os resultados não foram satisfatório. Por fim, foi feita tabulação das medidas de cada classe, elaborados gráficos e mapas. Figura 1. Localização geográfica da área em estudo - Frederico Westphalen RS. Fonte: Missio (2003). Figure 1. Geographical location of study area - Frederico Westphalen RS. Source: Missio (2003). RESULTADO E DISCULSÃO Por meio da análise temporal das imagens orbitais do sensor TM/Landsat-5 foi possível detectar a dinâmica das classes de cobertura do solo na região de estudo. Os resultados obtidos estão sintetizados em três mapas de uso e ocupação do solo, referentes aos anos de 1985 (Figura 2), 1996 (Figura 3) e 2010 (Figura 4). Por se encontrar em zona rural, observa-se que na região a classe de maior destaque na paisagem é a área de ocupação agrícola (culturas e pastagens), considerada atividade predominante na economia local. Visto que esta classificação representa mais de 50% da área total, nos três anos de mapeamento. Pode-se também analisar nas figuras, o aumento das áreas florestais ao longo dos anos, isso se deve ao fato da legislação vigente que parte do pressuposto de conservação das florestas e de outros ecossistemas naturais. Conforme a Lei nº 4.771, de 15 de setembro de 1965, que estabelece limites de uso da propriedade rural, o proprietário tem a obrigação de manter uma parcela da vegetação nativa, a qual é considerada bem de interesse comum. 357

4 Figura 2. Mapa de uso e ocupação do solo de Figure 2. Map of land use and cover of Figura 3. Mapa de uso e ocupação do solo de Figure 3. Map of land use and cover of

5 Figura 4. Mapa de uso e ocupação do solo de Figure 4. Map of land use and cover of Na Figura 2 pode ser constatada uma grande porção de terra com solo exposto, isso pode ser devido à época ter como método de cultivo o plantio convencional, o qual consiste em uma operação mais grosseira, deixando o solo descoberto (EMBRAPA, 2011). Nas Figuras 3 e 4 observa-se uma diminuição dessas áreas, podendo estar relacionado ao sistema diferenciado de manejo do solo denominado plantio direto. A utilização desse plantio no lugar dos métodos convencionais tem aumentado significativamente nos últimos anos. Nele a palha e demais restos vegetais de outras culturas, são mantidos na superfície do solo, conservando este coberto. Observou-se nas Figuras 2, 3 e 4 que houve um aumento de corpos d água no decorrer dos anos, principalmente no mapa de 1996 onde surgiram novos reservatórios de água. Justificado com a implantação do polo de modernização tecnológica do Médio Alto Uruguai, onde surgiu à estação experimental de piscicultura em março de 1996 e, é distribuída em vários reservatórios e viveiros para manutenção de reprodutores de peixes e produção de alevinos (URI, s/d). Em 2010 foi verificada a exploração de uma classe anteriormente inexistente, ou seja, a classe definida como sombra. Conforme trabalho realizado por (SILVA e VIEIRA, 2007) no município de Uruçuí PI, também apresentou a classe sombra apenas em um dos anos estudados. Os mesmos autores justificam ser devido à ocorrência de nuvens no momento da obtenção das imagens, ou áreas escuras ocasionadas pela ondulação do relevo. Após a análise dos mapas, foi elaborada uma tabela mostrando as áreas das classes em hectare e Km² do uso e ocupação do solo dos referentes anos, indicados na Tabela 1. E também distribuição percentual na forma de gráfico (Figura 5). Na Figura 5 pode-se verificar que mais da metade da área total, nos três anos, é destinada a agricultura. Ao avaliar a variação temporal da floresta na Figura 5 e Tabela 1, constatou-se um balanço positivo na classe, visto que o resultado da classificação do uso e ocupação do solo mostrou um aumento gradativo nas áreas florestais, ao longo dos 25 anos analisados na microbacia, passando de 23,0% em 1985 para 31,5% da área em Sendo que o maior aumento ocorreu de 1985 para 1996, cerca de 8%. Conforme já citado anteriormente este fato pode ocorrer devido à legislação vigente. Segundo trabalho 359

6 realizado por (SOUZA et al., 2011), na bacia do Japaratuba-Mirim em Sergipe, a classe de florestas também apresentou um crescimento gradual no decorrer dos anos de estudos. Tabela 1. Distribuição das classes de uso e ocupação do solo nos anos de 1985, 1996 e Table 1. Distribution land use and cover classes in the years of 1985, 1996 and Classes de uso do solo Área Área Área Área Área (ha) Área (ha) (ha) (Km²) (Km²) (Km²) Áreas Agrícolas (plantio e pastagens) 2040,6 20, ,9 22, ,9 21,199 Áreas Florestais 888,7 8, ,2 12, ,7 12,167 Solo Exposto 662,4 6, ,6 1, ,0 2,340 Palha (vegetação seca) 233,2 2, ,7 1, ,9 2,429 Água 39,3 0,393 65,8 0,658 48,2 0,482 Sombra ,5 0,025 Área Total 3864,2 38, ,2 38, ,2 38,642 Figura 5. Gráfico da distribuição percentual das classes de uso e ocupação do solo. Figure 5. Graph of land use and cover distribution in percentage. Verificou-se também que a classe solo exposto sofreu uma redução importante nos anos considerados, uma vez que passou de 17,2% em 1985 para 4,8% em 1996 e 6,1% em 2010, corroborando com significativo aumento das áreas agrícolas e florestais. Dortzbach et al. (2011) assegura que isso pode ser devido à expansão das áreas para produção e ocupação do solo. Souza et al. (2011) afirma que é necessário levar em consideração, para cada data, o estágio do ciclo agrícola, em que a área cultivada está sendo preparada para o plantio e assim, é identificada na imagem de satélite como solo exposto. A classe palha apresentou porcentagens de 6,1% em 1985, 4,3% em 1996 e 6,3% em Essa variação talvez esteja relacionada ao método de cultivo diante a época, pois atualmente tem se adotado o método de plantio direto e cultivo mínimo, no qual permanecem sobre o solo os restos vegetais da cultura. Outro fato que pode justificar essas modificações na cobertura do solo é momento de aquisição de imagens em determinado período do ano. 360

7 CONCLUSÕES Os resultados mostraram que houve um contínuo aumento da cobertura florestal de 1985 para 2010, possivelmente motivado pelo abandono de áreas agrícolas e pelo maior rigor na aplicação da legislação ambiental. Ocorreu uma diminuição significativa do solo exposto em consequência do aumento de áreas agrícolas e florestais. Permitiram ainda a constatação de que em 1996 ocorreu um aumento da classe água em função de que naquele período obteve-se o desenvolvimento da atividade de piscicultura. Contudo, estudos mais detalhados são necessários para validar as tendências identificadas no presente trabalho. Este estudo mostrou que as informações de Sensoriamento Remoto, aliadas as técnicas de geoprocessamento são de grande proveito ao planejamento e administração da ocupação ordenada e racional do meio físico, além de permitir a avaliação e monitoramento de áreas. Visto que a análise temporal do uso e ocupação do solo é um instrumento indispensável em estudos ambientais, pois serve de subsídio para premeditar o uso e manejo dos recursos naturais de uma determinada região. REFERÊNCIAS ASSAD, E.D.; SANO, E.E. Sistemas de informações geográficas aplicadas na agricultura. Planaltina: EMBRAPA - CPAC, p. BATISTA, G.T. et al. Desenvolvimento e Teste de um Sistema de Fiscalização das Operações de Crédito Agrícola ao Nível de Município e de Propriedades Agrícolas Utilizando Técnicas de Sensoriamento Remoto. São José dos Campos. (INPE-3239-RPE/462), BATISTELLA, M. Contribuições para a classificação e monitoramento do uso e cobertura das terras na Amazônia. XII Simpósio Brasileiro de Sensoriamento Remoto. Goiânia. p , CÂMARA, G. et al. Spring: Integrating remote sensing and gis by object-oriented data modelling. Computers & Graphics, v. 20, n. 3, p , maio CUNHA, G.C. Aspectos da Ciclagem de nutrientes em diferentes fases sucessionais de uma Floresta Estacional do Rio Grande do Sul. Piracicaba: Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz. Dissertação (Mestrado em Engenharia Florestal), p. 86, DORTZBACH, D. et al. Avaliação temporal do uso e ocupação do solo na microbacia Ribeirão Gustavo, município de Massaranduba, SC. Anais XV Simpósio Brasileiro de Sensoriamento Remoto - SBSR, Curitiba, PR, Brasil, 30 de abril a 05 de maio de 2011, INPE, p Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (EMBRAPA ). Produção Manejo do solo e adubação Sistema de Manejo do Solo Plantio Convencional. Brasília DF MISSIO, E. Proposta conceitual de zoneamento ecológico - econômico para o município de Frederico Westphalen RS Dissertação (Doutorado em Ciências Ecologia e Recursos Naturais) Universidade Federal de São Carlos. São Carlos - SP, MONTEBELO, L. A. et al. Relação entre uso e cobertura do solo e risco de erosão nas áreas de preservação permanente na bacia do ribeirão dos Marins, Piracicaba-SP. XII Simpósio Brasileiro de Sensoriamento Remoto, Goiânia. XII Simpósio Brasileiro de Sensoriamento Remoto, p , OKAI-FIORI, C.; FIORI, A.P.; HASUI, Y. Dinâmica da ocupação do solo na bacia do Rio Itiquira, Mato Grosso, Brasil. Revista RA E GA, Curitiba, n. 7, p , PAVIANI, A. A conquista da cidade. Brasília: Editora Universidade de Brasília, p ,

8 Prefeitura Municipal de Frederico Westphalen Nossa cidade, dados sociais e estatísticos. Disponível em: Acesso em: 05/06/2012. SILVA, W.S.; VIEIRA, V. C. B. Evolução multitemporal do uso e cobertura do solo no município de Uruçuí PI. II Congresso de Pesquisas e Inovação da Rede Norte Nordeste de Educação Tecnológica. João Pessoa PB SOUZA, A.M.B. et al. Utilização de Geotecnologias na Variação Temporal do Uso do Solo da Bacia do Japaratuba-Mirim em Sergipe. IV Encontro de Recursos Hídricos em Sergipe Aracaju - SE. Universidade Regional Integrada do Alto Uruguai e das Missões (URI). s/d. Disponível em: Acesso em: 07/06/