Anais 5º Simpósio de Gestão Ambiental e Biodiversidade (21 a 23 de junho 2016)

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1 CÁLCULO DO ÍNDICE DE ARBORIZAÇÃO URBANA (ÍNDICE DE ÁREA VERDE) COMO INDICADOR DA QUALIDADE SOCIOAMBIENTAL PARA A CIDADE DE TRÊS RIOS, RJ *Raphael Fonseca de Sá Silva ¹, Sady Junior Martins da Costa de Menezes ¹, Maria Odete Alves de Souza 2, Marcelo Cid Amorim¹ (¹Instituto Três Rios/Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro - Depto de Ciências do Meio Ambiente; 2 UniFOA - Centro Universitário de Volta Redonda - Departamento de Engenharia de Produção;* raphael.fonsecca@hotmail.com) RESUMO O presente trabalho objetivou alcançar um índice de área verde urbana para as ilhas de urbanização da cidade de Três Rios- RJ. Foi utilizada a base de dados do IBGE, disponibilizada de forma gratuita, e processada pelos programas Erdas Imagine 9.2 e ArcGIS Encontrou-se um índice igual a 97,925 m 2 /hab, considerando a divisão da área coberta por vegetação classificada, pelo número de habitantes da cidade de Três Rios, segundo dados do IBGE (2010). O índice obtido revelou que as áreas urbanas de Três Rios possuem um índice de área verde expressa em m 2 /hab bastante elevado, valor esse, que ultrapassa os níveis referenciais estabelecidos pela OMS de 12 m 2 /hab e pela SBAU de 15 m 2 /hab. Concluiu-se que apesar do elevado número encontrado no resultado, é necessário um estudo com uma base de dados atual e de melhor qualidade em termos de resolução espacial e temporal, possibilitando assim realizar um trabalho mais exato, o qual fará não apenas uma análise quantitativa, mas também qualitativa das áreas verdes urbanas do município, de forma que posteriormente sejam traçadas estratégias voltadas para um melhor uso dessas áreas pela população. Palavras-chave: Geoprocessamento; Sensoriamento Remoto; Planejamento Territorial Urbano, Vegetação Urbana. INTRODUÇÃO A segunda metade do século XX se revelou como um importante período no que tange às discussões relacionadas às questões urbanas brasileiras. Isso se deu devido ao acelerado processo de transformação que as cidades brasileiras tem passado. Resultado da transição de uma economia de base agrária para uma economia industrial. A temática se revela de suma importância visto que as áreas verdes têm influencia direta na qualidade de vida das pessoas que habitam nesses locais. Lima & Amorim (2006) salientam que as áreas verdes são importantes para a qualidade ambiental das cidades, já que assumem um papel de equilíbrio entre o espaço modificado para o assentamento urbano e o meio ambiente. Diante disso, Bargos & Matias (2011) destacam que o termo mais utilizado para designar a vegetação urbana é áreas verdes. No entanto, ainda existe uma falta de consenso sobre esta terminologia. Isso se dá, dentre outras coisas visto as tentativas de comparação os variados índices de áreas verdes (IAV), obtidos por meio do emprego de diversas metodologias para diferentes cidades. Troppmair & Galina (2003) definem áreas verdes como espaços abertos com cobertura vegetal e uso diferenciado, que integram o tecido urbano e a população tem acesso. O crescimento urbano e as recentes demandas por infraestrutura, moradia, transporte e qualidade de vida em seu âmbito geral tem sido tema recorrente a partir da segunda metade do século XX. As paisagens urbanas ao longo dos anos têm se modificado de maneira acelerada. Pensando sobre o assunto Ernstson et al. (2010) destacam que as áreas verdes urbanas, tais como praças, parques, florestas urbanas, terrenos baldios, hortas e até mesmo cemitérios, tem papel relevante na sobrevivência dos ecossistemas, pode-se destacar a absorção de CO 2, manutenção da polinização, dispersão de sementes, manutenção dos predadores de herbívoros e outros processos ecológicos importantes. Pensando quão necessário é proporcionar qualidade de vida às pessoas que habitam nas cidades, salienta-se a importância das áreas verdes nas cidades, visto que essas áreas contribuem segundo Nucci (2008) com a integração do ser humano com a natureza e proporcionam dessa forma diminuição da angústia. Essa afirmação traduz que existe uma relação direta com o estado emocional e psicológico e o índice de áreas verdes de um local. A 686

2 Sociedade Brasileira de Arborização Urbana (SBAU) indicou como índice mínimo para áreas verdes públicas o valor de 15 m 2 /habitante (SBAU, 1996). A Organização Mundial da Saúde (OMS) recomenda o índice mínimo de 12 m² de área verde por habitante na área urbana. Já se sabe que é muito pouco, o recomendado é de pelo menos (3) árvores ou 36 m² de área verde por cada habitante (Ache Tudo Região, 2016). Partindo da premissa que esses são dois importantes índices que identificam a qualidade ambiental de um determinado local, optou-se por ambos tendo em vista trata-se de órgãos de renome e referência na sociedade quanto às preocupações socioambientais. Por meio da análise de imagens obtidas por aerolevantamento, advindas da base de dados do IBGE Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística, sendo estas de domínio público e gratuitas objetivou-se calcular a área arborizada urbana (área verde) por habitante (m 2 /habitante) pelo computo do Índice de Arborização Urbana para a cidade de Três Rios, Estado do Rio de Janeiro, a fim de que fosse determinado o Índice de Arborização Urbana dessa cidade (todo o perímetro urbano e bairros, individualizando-os), bem como relacionar este índice como indicador da qualidade socioambiental pela análise dos valores encontrados em relação aos valores mínimos de referência da OMS e SBAU - área verde (m 2 ) por habitante. Além disso, esse trabalho proporcionou o desenvolvimento de uma metodologia eficaz e de baixo custo para uso dos órgãos públicos no município Três Rios e futuramente em todo o Brasil, utilizando ferramentas de Geoprocessamento e Sensoriamento Remoto, de forma a nortear quanto às políticas públicas de gestão territorial e ocupação do solo no que tange o desenvolvimento urbano da cidade, objetivando atender os valores mínimos de referência da OMS e SBAU. Para tanto, deseja-se também que a partir disso, haja a disseminação do uso de informações espaciais (imagens aéreas e orbitais) de domínio público e gratuito, advindas de centros de pesquisa tais como o INPE Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais e outros órgãos (IBGE, EMBRAPA, Universidades, etc) e o uso de ferramentas de Geoprocessamento e Sensoriamento Remoto para fins de análise, gerenciamento e tomada de decisão pelos órgãos públicos. A escolha da área de estudo torna-se fundamental por conter também o campus da Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro Instituto Três Rios, órgão este que propõe a pesquisa atual de forma a nortear e subsidiar futuros projetos e atividades no município de Três Rios/RJ. O município de Três Rios, localizado na região Centro-Sul Fluminense do Estado do Rio de Janeiro, tem vivenciado um acelerado processo de dinamização econômica através do renascimento do setor industrial local. O presente estudo objetivou determinar o Índice de Arborização Urbana para a cidade de Três Rios e relacionar este índice como indicador da qualidade socioambiental pela análise dos valores encontrados em relação aos valores mínimos de referência da OMS e SBAU - área verde (m 2 ) por habitante. MATERIAL E MÉTODOS O discurso do desenvolvimento sustentável suscita a necessidade da conscientização e adequação dos planos diretores dos municípios quanto à questão da preservação ou criação de áreas verdes. Partindo dessa premissa, é necessário que haja um entendimento sobre a conceituação dessas áreas, pois o ambiente urbano pode ser vislumbrado como um sistema aberto, o qual é formado por uma porção natural (meio físico e biológico) e outra antrópica (sociedade e suas atividades). Foram obtidas através do site do IBGE de forma gratuita 8 ortofotos (códigos RJ: 27151ne; 27151se; 27152ne; 27152no; 27152se; 27152so; 27161no; 27161so), no sítio para imagens aéreas ortofoto projeto_rj_escala_25mil, utilizadas nesse estudo para compor o ortomosaico trabalhado à nível da área central e bairros do município de Três Rios/RJ. A base de dados refere-se ao ano de 2006, visto ser o último ano disponibilizado gratuitamente no 687

3 site do IBGE para download. A necessidade por informações de qualidade e precisas pressupõe a importância do uso das ortofotos tanto no meio acadêmico quanto científico. O avanço dos sistemas de fotografias digitais corroborou com o advento da integração e melhoramento dos sistemas cartográficos, possibilitando assim, a criação de mapas mais precisos. Esse pensamento pressupõe a importância das ortofotos para o contexto de informaçoes atuais. Este trabalho optou por essa tecnologia visto a disponibilização gratuita pelo site do IBGE, bem como a qualidade desse tipo de foto. Tal proposição reforça o significado e importância dessa temática para o meio acadêmico. O presente trabalho utilizará tais fotos, como ferramenta central de imagens para obtenção de mosaicos. Os dados utilizados no trabalho foram advindos das ortofotos e do Mapa Municipal de Três Rios, RJ, sendo este último em arquivo shapefile (.shp), formato este para ser usado em programa de geoprocessamento. Para o processamento dos dados foram utilizados os programas computacionais ERDAS 9.2 (fabricante ERDAS, Sensoriamento Remoto) e o ArcGIS (fabricante ESRI, Geoprocessamento) que também serão utilizados para análise, processamento e construção dos mapas temáticos. O mosaico de imagens foi confeccionado por meio do programa Erdas 9.2 e esta evidencia as zonas urbanas da cidade de Três Rios. Tal processo foi realizado para facilitar o processamento dos dados posteriormente no programa ArcGiS Inicialmente foi trabalhado o Brilho e o Contraste na Imagem para realçar as feições. Configurando-as em 3R 1G 2B que foi a melhor configuração encontrada para diferenciação dos alvos a serem classificados (Árvores, Urbanização, Pasto e Solo Exposto). Posto isso, foram criadas chaves de interpretação, as quais pretenderam diferenciar os pixels facilitando a criação de feições para o uso na Classificação Supervisionada. Salienta-se que foram criadas 3 feições, sendo elas: ÁRVORE, que se caracteriza como a feição objeto principal do objeto do estudo. Foram ainda criadas as feições de PASTO e INFRAESTRUTURA URBANA. A feição de INFRAESTRUTURA URBANA foi formada pela junção das características de pixels de SOLO EXPOSTO e URBANIZAÇÃO. As feições de pasto e infraestrutura urbana foram criadas com a finalidade de facilitar o processamento dos dados pelo classificador evidenciando de forma mais clara o objeto central do estudo que é a feição de árvore, individualizando-as nos mapas temáticos criados. Com as feições de interesse já definidas iniciou-se então o processo de coleta das amostras de treinamento para uma posterior aplicação do algoritmo de classificação. A Figura 7 mostra o resultado do trabalho de coleta de amostras evidenciado os pontos obtidos para todas as feições de interesse, destacando a forma heterogênea e espaçada que tais pontos foram coletados representando toda a área do mosaico. A Tabela 1 evidencia as amostras coletadas. Procedeu-se então, à classificação da imagem após a edição das assinaturas espectrais, sendo utilizado o método que considera a ponderação das distâncias entre médias dos níveis digitais das classes, utilizando parâmetros estatísticos, que dirão qual a probabilidade de um pixel pertencer ou não à uma determinada classe ou a outra, levando em consideração a localização do mesmo segundo a distribuição espectral da classe. Tal classificador é conhecido como MaxVer (Maximum Likelihood). Foi utilizada ferramentas que objetivaram limpar artefatos e pixels isolados que poderiam prejudicar a visualização da imagem. Tal filtragem foi utilizada para eliminar e reduzir os ruídos da classificação. Finalmente foi utilizada a ferramenta do ArcGIS (Raster to Polygon) para transformar o formato da imagem de raster para polígono (vetor), possibilitando o cálculo de cada feição apresentada. A metodologia utilizada para calcular o índice de arborização urbana utilizou o Índice de Área Verde (IAV) segundo equação (1): 688

4 Onde: IAV = Índice de Áreas Verdes; AV = Somatório das Áreas Verdes; H Nº de habitantes. Tabela 1: Amostras de coletas. Feições Cor atribuída à classificação Pontos coletados Árvore Azul 150 amostras Pasto verde escuro 150 amostras Infraestrutura Urbana Amarelo 200 amostras Foi realizado no programa de Geoprocessamento, uma seleção por atributos das feições Árvores, Pasto e Infraestrutura Urbana, utilizando as seguintes ponderações abaixo, para efeito de simulação para a confecção dos resultados apresentados para os Cenários 1: somente feição de Árvore e o Cenário 2: feições de Árvore + Pasto, que estamos propondo para o perímetro urbano do município de Três Rios/RJ. Parâmetros utilizados para o qual se fez a seleção de atributos utilizando o software ArcGIS para uso na modelagem dos respectivos Cenários propostos: Feição de Árvores Foi considerado para a feição Árvore, a respectiva análise utilizando a definição de copa, ou seja, a parte superior das plantas altas. Para este estudo, vamos propor, para análise geoespacial e seleção dos atributos para a respectiva feição que a copa representa uma forma geométrica circular, utilizando como parâmetro que uma área de copa de arvore é maior ou igual a 3,14 m 2, ou seja, que tenha um diâmetro de copa de aproximadamente 2,0 metros (raio de 1,0 metro). = πr ² = 3.14* 1m²; 3.14 m² (Área Verde); < 3.14m² (Não Área Verde) (1) Feição de Pastos Foi atribuído como parâmetro para pasto toda área superior a 0.1 ha ou seja m 2. Infraestrutura Urbana Foi atribuído como parâmetro para se considerar Infraestrutura Urbana uma área superior a 12 m 2 (construído e/ou corte aterro). RESULTADOS E DISCUSSÃO Os valores referentes ao IAV reportam para uma análise realizada com a base de dados do IBGE (2006), tais valores representam um resultado superestimado. A base de dados relatada foi analisada e considerada a melhor base para se trabalhar dentre as bases disponíveis de forma gratuita na rede, porem com uma base de dados atual e com resolução espacial abaixo de 1m/pixel, os valores de IAV por métodos de classificação automatizado por programas computacionais, tenderiam a obter valores mais próximos da realidade atual da cidade, subsidiando então ações e tomadas de decisão dos gestores municipais. Após o processamento das imagens do perímetro urbano da cidade de Três rios segundo os critérios acima estabelecidos para uma análise geoespacial de forma a restringir a análise em termos de informações a serem obtidas para as áreas que contém Árvores, Pastos e 689

5 Infraestrutura Urbana, foi obtido o resultado final da classificação supervisonada, o qual pode ser observado na Figura 1, para a Área Central do Perímetro Urbano da cidade de Três Rios/RJ. Figura 1: Resultado da Classificação Supervisionada para a Área Central da cidade de Três Rios. Fonte: Laboratório de Geotecnologias GEO3R ITR/UFRRJ, As Figuras 2 a 7 apresentam os resultados da classificação supervisionada pelo classificador Maxver separadas pelos seus respectivos bairros (perímetros urbanizados) do município de Três Rios. Figura 2: Classificação Supervisionada, bairro Pilões. Fonte: Laboratório de Geotecnologias GEO3R ITR/UFRRJ,

6 Figura 3: Classificação Supervisionada, bairro Nova Niterói. Fonte: Laboratório de Geotecnologias GEO3R ITR/UFRRJ, Figura 4: Classificação Supervisionada, bairro Moura Brasil. Fonte: Laboratório de Geotecnologias GEO3R ITR/UFRRJ, Figura 5: Classificação Supervisionada, Ilha do Sola. Fonte: Laboratório de Geotecnologias GEO3R ITR/UFRRJ,

7 Figura 6: Classificação Supervisionada, Distrito de Bemposta. Fonte: Laboratório de Geotecnologias GEO3R ITR/UFRRJ, Figura 7: Classificação Supervisionada, bairro Ponto Azul. Fonte: Laboratório de Geotecnologias GEO3R ITR/UFRRJ, A imagem revela que os locais que apresentadas a cor amarela são caracteristicas de áreas caracterizadas como de INFRAESTRUTURA URBANA, o tom de verde representa as áreas de PASTO e a cor azul representa as áreas de ÁRVORE. Foi realizado o processamento dos dados visando alcançar o valor percentual de cada feição dentro das áreas citadas no estudo. Conforme identificado na Tabela 2. Após a análise e seleção de seus respectivos atributos por meio dos parametros da metodologia proposta para a classificação de árvores, foi obtido o resultado IAV segundo a equação (1) fazendo a simulação de cenários para 2 condições específicas: Cenário 1: cálculo do IAV apenas para o valor de área calculado para a feição Árvore; e Cenário 2: cálculo do IAV para os valores de áreas calculados para as feições de Árvore e Pasto. Cenário 1: Feição de Árvore: Simulando para a primeira condição de cenário, que considera como área verde urbana apenas árvores, foram obtidas feições classificadas como árvore utilizando a tabela de atributos da feição processada no software ArcGIS, um valor de área conforme somatório de ,80 m 2. Portanto, segundo a análise dos resultados obtidos na simulação do Cenário 1, o valor de ,80m 2 representa o total 692

8 de área verde urbana em todo o perímetro urbano da cidade de Três Rios RJ. Esse valor dividido pelo número total de habitantes de Três Rios que é de hab. (IBGE, 2010), apresenta como resultado do IAV um total de 97,925 m 2 /hab. O índice obtido ultrapassa os valores mínimos de referência recomendados pela OMS e SBAU, que são de 12m 2 /hab. e 15m 2 /hab, respectivamente. Tabela 2: Área de cada feição em hectare (ha). Feição Área em m 2 Área em Percentual hectares Árvore ,80 758, % Pasto , , % Infraestrutura ,84 523, % Urbana TOTAL , , % Cenário 2: Feição de Árvore + Feição de Pasto: Posteriormente foi realizada uma nova simulação, que considerou em conjunto as feições de Árvore e Pasto, as quais somadas as feições encontradas de Árvore segundo o Cenário 1 e as feições de Pasto de feições pela tabela de atributos processadas no software ArcGIS, obtem-se um valor que somado as duas feições totaliza uma área de ,29 m 2. Aplicando este valor à divisão pelo número total de habitantes verifica-se um resultado ainda maior do que na primeira simulação realizada para o Cenário 1, obtendo um valor total de 230,596 m 2 /hab. CONCLUSÃO Os valores para os cenários encontrados, Cenário 1 de 97,925 m 2 /hab e o Cenário 2 de 230, 596 m 2 /hab para a cidade de Três Rios, caracterizado por Cenário 1: feição de Árvore; Cenário 2: somatório das feições de Árvore e Pasto, revelou que o município está enquadrado dentro dos valores mínimos de referência para o Índice de Área Verde IAV - estabelecidos pela OMS de 12 m 2 /hab e SBAU de 15 m 2 /hab. Estes são dados quantitativos utilizados nesta comparação. Apesar das interferências significativas na paisagem urbana, as quais estão atreladas aos prejuízos à biodiversidade e comprometimento da qualidade de vida das pessoas, a cidade de Três Rios possui um índice que revela, ainda que de maneira quantitativa, que o município segundo os valores de IAV encontrados em comparação com os valores mínimos de referência OMS e SBAU mantém uma quantidade de área verde significativa para à população. O resultado obtido foi satisfatório, pois revelou que o município de Três Rios possui valores significativos de vegetação urbana. Posto isso, destacase apenas quão importante é o também o estudo qualitativo dessas áreas, a fim de conhecer o real estado dessa vegetação, bem como a percepção da população sobre essas áreas. 693

9 AGRADECIMENTOS Ao National Counsel of Technological and Scientific Development, vinculado ao Ministério Da Ciência, Tecnologia E Inovação Do Brasil, à bolsa de Iniciação cientifica concedida para SILVA, R.F.S. proporcionando uma experiencia na vicencia como pesquisador. REFERÊNCIAS Artigo ortofoto: a imagem que é um mapa. Revista Eletronica Mundo Geo, Disponível em< Acesso em 20 de mai Bargos, D. C.; Matias, L. F Áreas verdes urbanas: um estudo de revisão e proposta conceitual. REVSBAU, Piracicaba SP, v.6, n.3, p. Ernstson, H.; Barthel, S.; Andersson, E Scale-crossing brokers and network governance of urban ecosystem services: The case of Stockholm. Ecology and Society, v.15, 28 p. IBGE Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística censo Disponível em: < Acesso em 01 mai Lima, V.; Amorim, M. C. da C. T A importância das áreas verdes para a qualidade ambiental das cidades. Revista Formação. nº13, p Disponível em: < Acesso em 05 abr Nucci, J. C.. Qualidade ambiental e adensamento urbano: um estudo de ecologia e planejamento da paisagem aplicado ao distrito de Santa Cecília (MSP). 2ª ed. Curitiba: O Autor, p. Disponível em: Acesso em: 24 fev