MAPEAMENTO DE USO DO SOLO E DEGRADAÇÃO DA COBERTURA VEGETAL DO MUNICIPIO DE SENADOR POMPEU-CE, UTILIZANDO TÉCNICAS DE CLASSIFICAÇÃO SUPERVISIONADA

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1 VI Seminário Latino Americano de Geografia Física II Seminário Ibero Americano de Geografia Física Universidade de Coimbra, Maio de 2010 MAPEAMENTO DE USO DO SOLO E DEGRADAÇÃO DA COBERTURA VEGETAL DO MUNICIPIO DE SENADOR POMPEU-CE, UTILIZANDO TÉCNICAS DE CLASSIFICAÇÃO SUPERVISIONADA RESUMO Antônia Elisangela Ximenes Aguiar¹ Daniel Dantas Moreira Gomes² Maria Lúcia Brito da Cruz³ ¹Universidade Estadual do Ceará UECE Avenida Parajana, N 1700 elisximenes@gmail.com ²Universidade Federal do Ceará UFC Pós-Graduação em Geologia dandantas@gmail.com ³Universidade Estadual do Ceará UECE Avenida Parajana, N 1700 mlbcruz@gmail.com A pesquisa cresceu e se desenvolveu no do município de Senador Pompeu localizado, mais especificamente no sertão central do Estado do Ceará, delimitando-se a área de estudo. O estudo se configura na caracterização do uso do solo e cobertura vegetal que compreendem está região do município de Senador Pompeu. A caracterização dos aspectos ambientais foi realizada dentro de uma visão integrada do ambiente natural, buscando-se ao final uma avaliação da degradação ambiental, relacionando a ocupação do município e seu entorno. No estudo buscou-se em síntese fazer uma análise de uso, avaliando causas e conseqüências da degradação ambiental do município possibilitando à realização de mapas temáticos que viabilizem de forma clara o problema, pontualizando os segmentos mais degradados, que demonstram o desrespeito à legislação vigente. A abordagem metodológica adotada para a pesquisa se configurou no estudo geossistêmico a partir das unidades geoambientais (geossistemas / geofáceis). Espera-se que o estudo feito possa dar suporte aos órgãos competentes, para realização de ações que possibilitem a gestão e planejamento do município de Senador Pompeu. 1

2 Tema 2- Expansão e democratização das novas tecnologias em Geografia Física: aplicações emergentes Palavras chaves: Sensoriamento remoto, degradação, uso do solo e cobertura vegetal. ABSTRACT The research has grown and developed in the municipality of Senador Pompeu located more specifically in the central interior of Ceará, limiting itself to the study area. The study is set in the characterization of land use and vegetation cover that is part of the municipality of Senador Pompeu. The characterization of environmental aspects was performed within an integrated vision of the natural environment, seeking to end an assessment of environmental degradation in relation to occupation of the city and its surroundings. In this study we attempted to make a synthesis of usage analysis, assessing the causes and consequences of environmental degradation of the municipality allowing the realization of thematic maps that allow the problem clearly, pontualizando segments most degraded, showing disrespect for the law. The methodological approach adopted for the research study is set in geo from geoenvironmental units (geosystems / geofacies). It is hoped that the study can support the relevant bodies to carry out actions that allow for the management and planning of the municipality of Senador Pompeu. Keywords: Remote sensing, land degradation, land use and vegetation cover 1 - INTRODUÇÃO A pesquisa cresceu e se desenvolveu no do município de Senador Pompeu localizado no sertão central do Estado do Ceará, delimitando assim a área de estudo. O estudo se configura na caracterização do uso do solo e cobertura vegetal que compreendem está região do município de Senador Pompeu. A caracterização dos aspectos ambientais foi realizada dentro de uma visão integrada do ambiente natural, buscando-se ao final uma avaliação da degradação ambiental, relacionando a ocupação do município e seu entorno. No estudo buscou-se em síntese fazer uma análise de uso, avaliando causas e conseqüências da degradação ambiental do município possibilitando à realização de mapas temáticos que viabilizem de forma clara o problema, pontualizando os segmentos mais degradados, que demonstram o desrespeito a legislação vigente. A abordagem metodológica adotada para a pesquisa se configurou no estudo geossistêmico a partir das unidades geoambientais (geossistemas / geofáceis) que 2

3 VI Seminário Latino Americano de Geografia Física II Seminário Ibero Americano de Geografia Física Universidade de Coimbra, Maio de 2010 dentro do conceito estabelecido por BERTRAND (1972), refere-se à determinada porção do espaço, resultante da combinação dinâmica de elementos abióticos, bioticos e antrópicos, não apresentando uma homogeneidade fisionômica. Dentro dessa abordagem para formulação dos mapas, adotaram-se técnicas de classificação supervisionada, muito utilizadas em mapeamentos de uso e cobertura do solo, mostrando-se ideal para os estudos propostos. Segundo SILVA (2001), é preciso considerar o ambiente como um sistema, isto é, uma entidade que tenha expressão espacial, a ser modelada segundo sua viabilidade taxonômica e a distribuição territorial das classes de fenômenos nela identificados como relevantes. Com base em TRICART (1977) e adaptado por SOUZA (1994) as condições climáticas do semi-árido, são em parte responsável pelas variações da ecodinâmica da paisagem, tratadas em função dos aspectos morfogenéticos e pedogenéticos atuantes na área. Isso possibilitará definir ambientes com diferentes condições de estabilidade ou instabilidade, bem como áreas que se apresentam mais fortemente vulneráveis aos processos de degradação. A necessidade e relevância de desenvolver uma pesquisa sobre esse tema se devem à necessidade de informações sobre a degradação do bioma caatinga, o que atuará no uso racional desse recurso, mantendo a sustentabilidade do ambiente. 2 REFERENCIAL TEÓRICO E CONCEITUAL Um dos grandes desafios da atualidade está relacionado à conservação ambiental, extrair da natureza os seus recursos, sem explorá-la para além da sua capacidade de regeneração. Motivados por essa preocupação e com base nos produtos de sensoriamento remoto tornaram-se relevante alternativa, para dar suporte a esses estudos. Os Sistemas de Informação Geográfica (SIG) permitem a criação de banco de dados georreferenciados, possibilitam a integração de dados de diferentes fontes e permitem a realização de complexas análises (Andrade, 2001). A Implantação de SIG para estudos ambientais possibilita a geração de informações, servindo de suporte para tomada de decisões relacionadas ao planejamento de ações e de seu manejo. A obtenção de informações detalhadas sobre o espaço geográfico é imprescindível para as atividades de planejamento e tomada de decisões. Nesse aspecto, os mapas de cobertura da terra são indispensáveis para o planejamento e gestão dos mais diversos ambientes. 3

4 Tema 2- Expansão e democratização das novas tecnologias em Geografia Física: aplicações emergentes O método mais utilizado para a identificação das classes de uso e cobertura do solo é a classificação supervisionada, que segundo Moreira (2003), é a utilização de algoritmos para o reconhecimento do padrão espectral nas imagens sustentado nas amostras de áreas de treinamento, fornecidas ao algoritmo de classificação pelo analista. A identificação nas imagens das classes de cobertura da terra é fundamentada em critérios de interpretação espectral, que são baseados no comportamento de reflectância dos alvos (MENEZES E MADEIRA NETTO, 2001). O conhecimento do comportamento espectral de alvos é fundamental para o usuário identificar, nas composições coloridas, não somente as classes de alvos puros, mas também os alvos que apresentam misturas de reflectância de dois ou mais objetos, um outro critério também utilizado para a interpretação visual e classificação das imagens é a textura, padrão e forma espectral reflectância, que busca minimizar as imperfeições do processo de classificação. 2 LOCALIZAÇÃO E CARACTERIZAÇÃO DA ÁREA DE ESTUDO 2.1 Localização Geográfica A área de estudo é o município de Senador Pompeu que está localizado no sertão central do Estado do Ceará, á 177m de altitude, e há 231 km de Fortaleza, localizado mais especificamente nas coordenadas 5º 35' 17" latitude S e 39º 22' 18" longitude W, fazendo limite com os municípios: Norte Quixeramobim ; Sul Mombaça, Piquet Carneiro, Dep. Irapuan Pinheiro ; Leste Dep. Irapuan Pinheiro, Milhã; Oeste Pedra Branca, Mombaça, compreendendo uma área de 2.119,46 Km², delimitando-se assim a área de estudo. Abaixo na figura 2, o Mapa de Localização da Área de Estudo. 4

5 VI Seminário Latino Americano de Geografia Física II Seminário Ibero Americano de Geografia Física Universidade de Coimbra, Maio de 2010 Figura 1 Mapa de localização 2.2 Caracterização da Área de Estudo O município de Senador Pompeu está contido na macrorregião do sertão central do Estado do Ceará. O relevo de Senador Pompeu o caracteriza como uma depressão sertaneja, onde o relevo é fortemente dissecado, possuindo uma drenagem imperfeita, com solos de pouca profundidade, um impedimento à mecanização. A vegetação é composta por Caatinga Arbustiva Densa, Caatinga Arbustiva Aberta e Floresta Caducifólia Espinhosa. Nos solos característicos a este município estão no quadro 1 abaixo características e limitações uso dos solos dominantes da área de estudo, segundo Souza (2000). 5

6 Tema 2- Expansão e democratização das novas tecnologias em Geografia Física: aplicações emergentes SOLOS CARACTERÍSTICAS DOMINANTES LIMITAÇÕES DE USO Solos rasos, mal drenados, textura argilosa Relevo acidentado, Neossolos e fertilidade natural alta. alta susceptibilidade à erosão, pedregosidade. Rasos e profundo, textura média ou Relevo dissecado, Argissolos argilosa, moderadamente drenados, drenagem fertilidade natural média a alta. imperfeita, pouca profundidade, impedimento a mecanização. Moderadamente profundos, textura média Alta susceptibilidade Luvissolos ou argilosa, moderadamente drenados e à erosão, fertilidade natural alta. pedregosidade, pouca profundidade, impedimento a mecanização. Moderadamente profundos, textura Alta susceptibilidade Chemosssolos argilosa, bem drenados de fertilidade à erosão, natural alta. impedimento a mecanização. Quadro 1: Solos e suas características dominantes e limitações. 3 - METODOLOGIA Para a realização deste trabalho de mapeamento, buscou-se na tecnologia GIS (geographic Information System) uma metodologia que possibilitasse a identificação e caracterização das diferentes unidades de paisagem, além das conseqüências da atuação antrópica na área de estudo. O sistema de informação geográfico utilizado para o geoprocessamento das informações é o Spring 4.3, onde, a partir, da criação de um banco de dados, foram criadas categorias, tendo cada categoria seus planos de informação. 3.1 Processamento Digital das Imagens O processamento digital da imagem LandSat 5 TM foi realizado no programa SPRING 4.3, desenvolvido no Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE), no intuito de melhorar a qualidade visual da informação para a interpretação humana, e geométrica da imagem, elaborada em duas etapas independentes: préprocessamento e classificação. 6

7 VI Seminário Latino Americano de Geografia Física II Seminário Ibero Americano de Geografia Física Universidade de Coimbra, Maio de Pré-processamento Consiste na preparação dos dados da imagem digital para a classificação. Nesta fase, empregaram-se técnicas visando melhorar a qualidade dos dados, realçando a coloração da imagem, corrigindo, retificando geometricamente e registrando. No realce da imagem, os dados foram processados, buscando o melhoramento do contraste espectral e aumentando a qualidade visual. Na correção geométrica, procurou-se eliminar o deslocamento geográfico devido ao movimento do satélite e da curvatura da terra, e registrando dentro do Sistema de Projeção Universal Transversa de Mercator (UTM), no Sistema de Referência da América do Sul (SAD-69: South American Datum de 1969), o qual não é geocêntrico Classificação A classificação procurou-se rotular a imagem segundo uma denominação genérica de classes. Na categorização dos valores dos níveis de cinza foi elaborada uma classificação utilizando a segmentação da imagem, onde a imagem é dividida por regiões espectralmente homogêneas. Este procedimento utiliza a assinatura especial de cada pixel para classificar as regiões homogêneas. Segundo INPE (1995), para cada região o segmentador calcula os seguintes atributos espaciais: média, variância e textura. A agregação das regiões foi feita segundo os critérios de similaridade e de área. Essa segmentação utiliza algoritmo de crescimento de regiões, que por sua vez é uma técnica que agrupam dados, na qual somente as regiões adjacentes, espacialmente, podem ser agrupadas. Posteriormente a segmentação foi elaborada uma classificação não-supervisionada por região, utilizando um algoritmo de agrupamento, com o classificador ISOSEG, onde foi aplicado por um conjunto de regiões oriundas da segmentação. As classes foram levadas em consideração ao nível de degradação da vegetação e a reflectância de cada região, onde foram classificadas em conservada, parcialmente degradada, degradada, fortemente degradada e solo exposto, 4 RESULTADOS E CONCLUSÕES O município de Senador Pompeu encontra-se em uma área bastante vulnerável a ações antrópicas realizadas pelo homem. Além de sofrer pelas atividades agrícolas com manejo inadequado, as condições físicas são desfavoráveis, o que deixa o ambiente ainda mais susceptível a degradação. Os resultados evidenciam que uma área significativa do município está apresentando características de solos fortemente 7

8 Tema 2- Expansão e democratização das novas tecnologias em Geografia Física: aplicações emergentes degradados, isso decorre das características físicas da área, aliado aos processos de retirada da madeira, tornando o solo mais susceptível a degradação. No quadro 2 abaixo, pode-se ver em números expansão de cada classe criada na classificação. Vegetacao Perimetro km² Area km² Conservada 4869,347 81,99 Degradada 10899,25 160,11 Fortemente Degradada 7980, ,62 Parcialmente Degradada 13069,7 187,12 Solo Exposto 5413,902 64,624 Água 372, ,29573 Tabela 1: Dados numéricos dos níveis de degradação do Município de Senador Pompeu Abaixo na figura 2, pode-se observar a carta imagem utilizada para a classificação e logo em seguida a figura 3, o mapa dos níveis de degradação ambiental no Município de Senador Pompeu, provenientes das ações antrópicas sucessivas. Figura 2: Carta imagem de Senador Pompeu e sua drenagem 8

9 VI Seminário Latino Americano de Geografia Física II Seminário Ibero Americano de Geografia Física Universidade de Coimbra, Maio de 2010 Figura 2: Mapa dos Níveis de Degradação da Vegetação. O geoprocessamento se mostra uma técnica ideal para estudos ambientais por ter um baixo custo, possibilitar acesso a um grande número de informações e permitir monitoramento em tempo real de qualquer área. Apesar da área está localizada no ambiente de relevo dissecado, apresenta uma maior área classificada como parcialmente degradada, representada por solos do tipo neossolos e os luvissolos degradados que são mais rasos com exposição da rocha na maioria dos casos. As consideradas como conservadas são também as mais vulneráveis pois concentram-se sobre os argissolos com alta suscetibilidade aos processos erosivos tendo em vista a sua localização nas áreas mais elevadas A menor área apresentada na tabela 01, diz respeito aos solos expostos, que tanto estão relacionados à ausência total da cobertura vegetal com áreas preparadas para o plantio, tal fato não pode ser totalmente constatado, tendo em vista a passagem da imagem. 9

10 Tema 2- Expansão e democratização das novas tecnologias em Geografia Física: aplicações emergentes 5 BIBLIOGRAFIA BERTRAND, G. Paisagem e Geografia Física Global: Esboço Metodológico. Caderno de Ciências da Terra. USP. São Paulo, CAVALCANTE, E. G. Sustentabilidade do desenvolvimento: fundamentos teóricos e metodológicos do novo paradigma. Recife: UFPE, 150p CHISTOFFOLETTI, A. Meio ambiente e urbanização tropical. In: Santos, M. et al. (Org) Natureza e sociedade de hoje. Uma leitura geográfica. São Paulo: ED Hucitec, LIMA. L. C; MORAIS, J. O. de; SOUSA, M. J. N. Compartimentação territorial e gestão regional do Ceará. Ed. FUNECE: Fortaleza, INPE. Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais. Relatório de Atividades São José dos Campos, SP: INPE MOREIRA, Alves Maurício. Tratamentos de dados digitais. In:. Fundamentos de Sensoriamento Remoto e Metodologias de Aplicação. Universidade Federal de Viçosa: Editora da UFV, SOUZA, M. J. N. Contribuição ao estudo das unidades morfoestruturais do Estado do Ceará. In SILVA, Paulo Roberto Ferreira Gomes da. Indicadores ambientais do Complexo Hídrico Maceió/Papicú. Fortaleza-CE Mestrado em Desenvolvimento e Meio Ambiente- Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2003 TRICART, J. Ecodinâmica. Rio de Janeiro, FIBGE-SOPREN