Uso de SiG Para Análise de Adequação de Uso Agrícola das Terras. João Paulo Domingos Gonçalves 1

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1 Uso de SiG Para Análise de Adequação de Uso Agrícola das Terras João Paulo Domingos Gonçalves 1 1 Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais - INPE Caixa Postal São José dos Campos - SP, Brasil jpaulo@dsr.inpe.br Resumo: O Brasil apresenta um uso desordenado do solo, uma vez que apenas pequena porcentagem de suas áreas é protegida. Para criar uma conscientização social e ecológica em relação a este uso desordenado é preciso uma análise do uso agrícola do solo das cidades brasileiras. Por se tratar de áreas extensas, o melhor caminho de análise e o mais viável é o sensoriamento remoto aliado a técnicas de SIG, que têm demonstrado, através de técnicas distintas, grande eficácia e assim, medidas necessárias possam ser tomadas para resolução do problema e melhora na competitividade, que o país vem buscando no mercado Internacional. Neste trabalho através de técnicas de geoprocessamento, foi feita uma análise da adequação do uso agrícola do solo nos municípios de Gilbués e Monte alegre do Piauí, ambos no estado do Piauí. Demonstrando que através de um banco de dados específicos de uma região, informações podem ser cruzadas e gerar outras informações de forma rápida e eficaz. Palavras-chave: Geoprocessamento, AHP, solo, adequação. 1. Introdução Uma definição dentre as várias existentes para o que seja geoprocessamento é o de um conjunto de ciências, tecnologias e técnicas empregadas na aquisição, armazenamento, gerenciamento, manipulação, cruzamento, exibição, documentação e distribuição de dados e informações geográficas. Os principais componentes do geoprocessamento são: a base de dados geográficos, formada pela base gráfica e a base de dados descritivos, geralmente armazenado em um banco de dados, os programas computacionais, equipamentos e, principalmente, pessoas para integrar e operar tudo isso. Os mapas de aptidão agrícola das terras, quando cruzados e sobrepostos com mapas de uso atual e declividade, permitem determinar áreas com diferentes níveis de adequação de uso. Nesse sentido, o ambiente SIG torna-se uma ferramenta fundamental para tomadas de decisão na gestão ambiental, em razão da possibilidade de detecção da taxa de adequação entre aptidão agrícola e uso das terras, sendo um sistema realístico, semiautomático e não subjetivo. Dessa maneira, é possível planejar o uso das terras o que é importante no cenário agrícola atual, que busca maior competitividade bem como a conservação dos recursos naturais (Silva et al., 2008). Monceratt e Pinto (1996) utilizaram técnicas de geoprocessamento com objetivo de analisar o uso da terra nos municípios de Araras e Conchal, localizados no este do estado de São Paulo, para este fim, foi feita a interpretação de imagens TM Landsat-5 de duas datas e estas foram comparadas com o mapa de aptidão agrícola. O resultado desta fusão de informações foi um mapa-resumo no qual se detectaram as áreas que estão sendo utilizadas adequadamente ou não. 1

2 Barros et al. (2004) também delimitaram as áreas que estão tendo um uso adequado na questão agrícola no município de Maringá-Pr. Para elaboração deste trabalho foram utilizadas cartas topográficas do Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE), que serviram de base na definição dos limites da área de estudo e extração da rede de drenagem, foi utilizado também o mapa de ocupação do solo, aptidão agrícola, geologia e curvas de nível do município em questão. Como resultado observou-se que o municio de Maringá apresenta ocupação de suas terras em sua grande maioria, em acordo com a aptidão agrícola recomendada para a região Rodrigues et al. (2001) também basearam-se nas técnicas de geoprocessamento para definir ás áreas que apresentam um uso adequado do solo na bacia do Córrego Água da Madalena, afluente do Rio Pardo, região de Botucatu/Pardinho (SP), com este intuito foi efetuado o cruzamento do mapa de classes de declive com o mapa que continha as unidades de mapeamento de solo. Portanto pode-se perceber que as técnicas de geoprocessamento estão sendo utilizadas freqüentemente para definição da adequação de uso agrícola das terras, podendo-se empregá-las com o cruzamento de informações distintas, obtidas também de maneira distinta, em diversas regiões, climas e unidades de área. O objetivo deste trabalho foi analisar a adequação de uso das terras de dois municípios adjacentes, Gilbués e Monte Alegre do Piauí. De posse de informações de declividade, aptidão agrícola e de uso e ocupação do solo, foi feito o cruzamento destas informações em ambiente de SIG. 2 Materiais e Método O presente estudo foi realizado nos municípios de Gilbués e Monte Alegre do Piauí, ambos localizados no Estado do Piauí. (Figura 1). Figura 1- Localização da área de estudo 2

3 Segundo dados do Instituto Brasileiro de Geografia e Estatísticas IBGE e do Governo do Estado do Piauí, o município de Gilbués está localizado na microrregião do Alto Médio Gurguéia tendo como limites ao norte os municípios de Baixa Grande do Ribeiro, Bom Jesus e Santa Filomena, ao sul Barreiras do Piauí e São Gonçalo do Gurguéia, a leste Monte Alegre do Piauí e Riacho Frio, e a oeste Barreiras do Piauí, Santa Filomena e o Estado do Maranhão. A sede municipal tem as coordenadas geográficas de 9º49 55 de latitude sul e 45º20 38 de longitude oeste de Greenwich e dista cerca de 800 km da capital Teresina. A agricultura praticada no município é baseada na produção sazonal de arroz, feijão, mandioca, milho e soja. As condições climáticas do município (com altitude da sede a 481 m acima do nível do mar) apresentam temperaturas mínimas de 25ºC e máximas de 36ºC, com clima quente e semi-úmido. A precipitação pluviométrica média anual é definida no Regime Equatorial Continental, com isoietas anuais em torno de 800 a 1200 mm e período chuvoso estendendo-se de novembro-dezembro a abril-maio. Segundo dados do IBGE (Instituto Brasileiro de Geografia e Estatísticas) e do Governo do Estado do Piauí, o município de Monte Alegre do Piauí está localizado na microrregião do Alto Médio Gurguéia tendo como limites ao norte os municípios de Bom Jesus e Redenção do Gurguéia, ao sul e a oeste o município de Gilbués, e a leste Riacho Frio. A sede municipal tem as coordenadas geográficas de 9º45 14 de latitude sul e 45º18 14 de longitude oeste de Greenwich e dista cerca de 790 km de Teresina. A agricultura praticada no município é baseada na produção sazonal de arroz, cana de açúcar, feijão, mandioca, milho e soja. As condições climáticas do Município (com altitude da sede a 453 m acima do nível do mar) apresentam temperaturas mínimas de 24ºC e máximas de 36ºC, com clima quente e semi-úmido. A precipitação pluviométrica média anual (registrada, na sede, 900 mm) é definida no Regime Equatorial Continental, com isoietas anuais em torno de 800 a 1200 mm e período chuvoso estendendo-se de novembro-dezembro a abril-maio. Para elaboração deste estudo foram utilizadas informações obtidas do banco de dados geográficos dos municípios de Gilbués e Monte Alegre do Piauí, elaborado por Crepani et al (2008) e do Banco de Dados Geomorfométricos do Brasil (Topodata), através dos quais utilizando-se do Software Spring , foi possível a elaboração de diferentes mapas de fatores. Estes mapas por serem superfícies contínuas, que representam uma variação gradual da adequação de uso das terras, foi estipulada uma escala crescente de valores que vai de 0 (menos adequado) a 255 (mais adequado), baseando-se no modelo adotado por Corseuil e Campos (2007) Neste estudo, foram considerados como fatores a aptidão agrícola, o uso da terra e a declividade. Para esses fatores foram estabelecidas quatro classes de adequação de uso: alta, média, baixa e restrita. 3

4 Para a obtenção das diferentes classes de declividade existentes na região, foram utilizados dados do Banco de Dados Geomorfométricos do Brasil (Topodata), através da localização geográfica dos municípios, foram obtidas as informações referentes à declividade destes. Estes dados foram inseridos em ambientes SIG através do software Spring , e foram atribuídas quatro classes distintas de declividade (Figura 2). O diagrama OMT-G abaixo foi utilizada para nortear a execução deste trabalho, demonstrando os passos que deviam ser seguidos para obtenção dos resultados almejados. Para o fator declividade utilizou-se como critério o intervalo de classes estabelecido no sistema de avaliação da aptidão agrícola das terras, proposto por Ramalho Filho e Beek (1995). A partir 4

5 dessas classes foi possível inferir que as declividades abaixo de 20% são as mais adequadas para a utilização agrícola, de 20% a 45% conferem uma baixa adequação por apresentarem dificuldades para o preparo do solo e para a mecanização. Já as declividades maiores que 45% são consideradas inadequadas para essa atividade, devendo ser destinadas para outros usos (exemplo: culturas permanentes, silvicultura e áreas de preservação). Com base nesses critérios foram estabelecidas as classes de adequação de uso conforme mostra a Tabela 1. Figura 2: Classes de Declividade do Município de Gilbués e Monte Alegre do Piauí- PI. Classes de declividade (%) Valores de adequação Classes de adequação Alta Média Baixa >45 0 Restrita Fonte: Corseuil e Campos (2007) Tabela 1. Intervalos de declividade, valores e classes de adequação de uso. Foi utilizado também um mapa de aptidão agrícola dos municípios referentes ao trabalho, baseados no sistema de avaliação da aptidão agrícola das terras proposto por Ramalho Filho e Beek (1994). Os municípios de Gilbués e Monte alegre do Piauí apresentaram nove classes de aptidão conforme a Figura 3. As classes com aptidão regular para lavoura, ou seja, 2abc**-, 2(a)BC, 2(a)bc- e 2(a)bc*- foram agrupadas numa única classe e receberam o valor de 170 (média adequação de uso). Neste agrupamento não foram considerados os diferentes níveis de manejo necessários para que o solo 5

6 possua aptidão agrícola, apenas se é possível realizar essa prática. Já para as classe com aptidão para pastagem 4 (p)+ 4(p)+- foi atribuído um valor de 85 (baixa). Por fim, para classes 6 e 6+ (sem aptidão agrícola) foi dado um valor 0 (restrita). Figura 3: Aptidão agrícola do Município de Gilbués e Monte Alegre do Piauí- PI. Através do banco de dados citado acima foi elaborado um mapa de uso do solo do ano de 2006 dos municípios de Gilbués e Monte Alegre do Piauí (Figura 4) sendo que este uso foi divido em cinco categorias: Vegetação Natural, Solo Exposto, Área Urbana, Pastagens, Água e Cultivo Anual. Para o fator uso da terra utilizou-se como critério de avaliação o grau de proteção contra a erosão que cada tipo de cobertura vegetal (uso atual) proporciona ao solo (Bertoni e LombardiNeto, 1990). Desta forma, foram estabelecidas classes de adequação de uso em função da maior ou menor proteção proporcionada às terras pela cobertura vegetal. Sendo assim, para as áreas cobertas por vegetação natural, pastagem foram atribuídos os seguintes valores: 255 (alta) e 170 (média), respectivamente. As áreas com cultivo anual e solo exposto (recém plantado) foram agrupadas numa única classe e receberam o valor 85 (baixa adequação), por serem destinadas para o mesmo fim (cultivo anual), regiões que representam as áreas urbanas e massas de água, foram consideradas restritas. (Tabela 2). 6

7 Uso Atual Valores de adequação Classes de adequação Vegetação Natural 255 Alta Pastagens 170 Média Cultivo Anual e Solo Exposto 85 Baixa Água e Área Urbana 0 Restrita Fonte: Corseuil e Campos (2007) Tabela 2: Classes de adequação dos Municípios de Gilbués e Monte Alegre do Piauí- PI. Figura 4: Uso do solo do Município de Gilbués e Monte Alegre do Piauí- PI (2006). Após a padronização dos fatores, para a escala de 0 a 255, a próxima etapa consistiu em ponderar a influência de cada um no processo de avaliação da adequação de uso das terras. A ponderação foi realizada utilizando-se uma matriz de comparação pareada, onde cada célula é preenchida com um valor de julgamento que expressa a importância relativa entre pares de critérios. A definição dos valores de importância entre os critérios determina os dados de entrada na matriz e, a partir deles, são calculados os pesos ponderados dos fatores (auto vetor da matriz) e a consistência do julgamento da matriz (máximo autovalor da matriz). Desta forma, foi construída uma matriz de comparação pareada no SIG utilizando-se como base uma escala contínua de 9 pontos que traduz a importância relativa entre eles: 1/9 (Extremamente), 1/7 (fortemente), 1/5 (forte); 1/3 (pouco); 1 (igual importância); 3 (pouco); 5(forte); 7 (fortemente); 9 (extremamente). Com base nesta escala, foi elaborada a matriz de pesos, conforme mostra a Tabela 3. Depois de comparar os fatores, dois a dois, foram calculados os pesos para cada um, por meio do método AHP (Analytical Hierarchy Process - Processo de Análise Hierárquica). Esse 7

8 procedimento foi realizado por meio do SIG, o qual apresenta uma estrutura similar ao método de Saaty (1980). Além dos pesos, o programa permite calcular a razão de consistência da matriz que, segundo Saaty e Vargas (1991) deve ser menor que 0,1. A razão de consistência (RC) indica a probabilidade que as avaliações da matriz foram geradas aleatoriamente. Fatores Uso da terra Declividade Aptidão agrícola Uso da terra 1 1/3 1/7 Declividade 3 1 1/3 Aptidão agrícola Fonte: Corseuil e Campos (2007) Tabela 3: Matriz de julgamento dos fatores 3. Resultados e discussão Os pesos, calculados a partir da matriz de julgamento, para os fatores: uso da terra, declividade e aptidão agrícola foram: ; 0,243 e 0,669, respectivamente. A razão de consistência (RC) dos pesos encontrada para este estudo foi de 0,006, indicando que o julgamento apresentou consistência aceitável, ou seja, menor que 0,1 (10%). Analisando os resultados, observa-se que os fatores aptidão agrícola e declividade apresentaram pesos maiores (0,669e 0,243) em relação ao uso da terra (0.008). Estes valores refletem aqueles apresentados na Tabela 3, que expressam a importância de cada critério no processo de avaliação da adequação de uso das terras. Como resultado desta metodologia obteve-se duas imagens (Figuras 5 e 6) que representa uma superfície contínua de adequação uso agrícola das terras, no municípios de Gilbués e Monte alegre do Piauí respectivamente, com valores variando de 0 a 255. Onde 0 representa a restrição total à exploração agrícola das terras, aumentando gradativamente até 255, valor de alta adequação para o mesmo fim. Figura 5. Escala contínua de adequação de uso agrícola (0 a 255). Gilbués-PI 8

9 Figura 6. Escala contínua de adequação de uso agrícola (0 a 255). Monte Alegre do Piauí- PI Com intuito de fazer comparações entre os dois municípios em estudo, foi elaborado um mapa contendo informações destes em relação à adequação do uso do solo em relação ao uso do solo do ano de O resultado desta fusão das figuras 5 e 6 pode ser visualizado na figura7. Figura 7. Escala contínua de adequação de uso agrícola (0 a 255). Gilbués e Monte Alegre do Piauí- PI Essa imagem foi reclassificada em quatro classes (restrita, baixa, média, e alta), para uma melhor análise das áreas dos municípios que estão sendo utilizadas de maneira adequada ou não, segundo os critérios determinados para este estudo, resultando nos mapas finais de adequação de uso das terras (Figuras 8 e 9). Analisando-se a Figura 5, observa-se que, a maior parte da área apresenta valores de médio a alto grau de adequação de uso, comportamento que pode ser melhor visualizado na Figura 8, onde 9

10 é possível observar que as áreas determinadas como de alta adequação de uso agrícola apresentamse distribuídas na parte norte do município de gilbués, já,as de média adequação ocorrem nas porções, oeste e sul. As áreas com baixa adequação aparecem distribuídas ao longo do município de Gilbués. Figura 8. Mapa de classes de adequação de uso agrícola das terras Gilbués-PI No municipio de Monte Alegre Do Piauí, a maior parte das terras apresenta uma alta adequação do uso agrícola das terras, podendo-se afimar que estas estão distribuídas pelo município como um todo. Entretanto, as regiões com média adequação, estão localizadas principalmente na região sul da cidade, já as regiões de Monte Alegre do piauí que apresentam uma baixa adequação estão distribuídas ao longo do município, entretanto ocorrem de maneira pontual, nao representando uma grande quantindade de terras associadas a esta classe. As regiões consideradas como restritas, podem ser visualizadas principalmente no sul do município, região na qual se inserem as áreas urbanas, e os corpos d água, regiões que receberam o valor 0 na classe de adequação. A análise e comparação visual, deixa clara a discrepância em relação ao uso agrícola das terras nestes municípios. Muitas vezes, os resultados provenientes de intepretação visual, podem trazer informações iverídicas e generalistas da realiadade, para que não aconteça tal fato, pode-se utilizar técnicas de SIG, que de maneira prática e rápida efetuam estes cálculos. Deve-se ressaltar que os softwares específicos de geoprocessamento, possuem estas funções, entretanto podem apresentar variações em relação a interface e forma de utilização. 10

11 Figura 9. Mapa de classes de adequação de uso agrícola das terras. Monte Alegre do Piauí- PI A partir dos mapas de adequação de uso das terras (Figuras 8 e 9) foi possível calcular (no SIG) a área de cada classe, em valores absolutos. Com esses dados, determinou-se os valores relativos onde, Gilbués apresenta 33% altaa adequação de uso agrícola; 55% média, 11% baixa e 1% restrita. O município de Monte Alegre do Piauí, apresenta segundo os cálculos efetuados no Sig 80% alta adequação de uso agrícola; 6% média, 13% baixa e 1% restrita. Foi feita uma comparação que pode ser visualizada na Figura 10. Monte Alegre do Piauí-Pi 1% 11% 1% 13% Restrita 33% 6% Baixa 55% Média 80% Alta Gilbués- PI Restrita Baixa Média Alta Figura 10: Área relativa de adequação de uso agrícola das terras. Gilbués-PI e Monte Alegre do Piauí-PI Neste caso, o valor atribuído ao fator aptidão agrícola (0) influenciou fortemente o resultado, uma vez que, as terras ocorrentes nessa região, pertencem principalmente à classe de aptidão 2 em ambos os municípios, ou seja, aptas para uso agrícola. No entanto, pode-se perceber que o município de Monte alegre do Piauí, apresenta um maior percentual de terras com aptidão agrícola indicada para cultivo anual ou agricultura mecanizada. Entretanto, algumas dessas áreas apresentam uso adequado quanto à cobertura vegetal (vegetação nativa) e, foram classificadas como de baixa adequação de uso agrícola em função da aptidão neste local apresentar um valor 0 (restrições). As áreas de total restrição ao uso agrícola das terras (corpos d água, área urbana), independente do uso ou manejo do solo, representam 1% da área total de cada município. 11

12 4. Considerações Finais Na questão agrícola, que se apresenta nos dias atuais com importância notória, deve-se atentar para as diferentes formas de utilização da terra. Esta adequação pode influir drasticamente na produtividade e sustentabilidade de uma região específica. Para que seja possível a análise correta desta adequação, a metodologia empregada neste trabalho pode ser considerada como correta, mas não completamente abrangente. Por este motivo, pode-se dizer que novos parâmetros devem ser incluídos nesta, para aumentar a qualidade e precisão das informações obtidas pelas técnicas de SIG empregadas. As técnicas de SIG são produtoras de informações oportunas e geradores de conhecimento, a fusão do conhecimento do analista, juntamente com o conhecimento e disponibilidade de softwares adequados, permite que novas informações sejam criadas e difundidas. Esta difusão pode se apresentar de diferentes maneiras, dentre elas pode-se destacar a internet e redes específicas de trabalho. Para que seja possível esta transferência de dados, estes devem estar claramente especificados quanto suas características, forma de aquisição, escala e datum escolhido para a realização do trabalho. A transferência de informações e a conseqüente aquisição por parte de uma analista foi utilizada para realização do presente trabalho, que através de uma metodologia específica, observou que a cidade de Gilbués, não apresenta dentro de suas terras um uso adequado na questão agrícola, entretanto, a cidade de Monte Alegre do Piauí, apesar de estar próxima de Gilbués, apresenta uma adequação em praticamente todo o município. No entanto não se pode restringir a adequação do uso agrícola apenas aos fatores utilizados nesta metodologia, a disponibilidade hídrica, possibilidade de escoamento através de rodovias, presença de condições adequadas de trabalho para os agricultores, são importantes para a realização de atividade com este fim. O exemplo destas cidades, utilizadas para a realização do presente estudo demonstra que se deve atentar para as diferenças existentes entre municípios, mesmo que estes estejam próximos, demonstrando a necessidade que medidas sejam tomadas para resolução/mitigação do problema do uso indevido de terras agrícolas, que não se apresenta somente nesta região específica do Estado do Piauí, mas sim em grande parte das terras brasileiras. Portanto, novas metodologias podem e devem ser criadas para fazer a análise deste uso, não somente em regiões de interesse político e social, mas em regiões que estão distantes do foco governamental, como o nordeste e norte do país, que por não apresentar muitas vezes leis específicas para determinar quais terras podem ser utilizadas e para que fim se destinam, são utilizadas de maneira irregular e prejudicial para a população e para produtividade nacional. 12

13 5. Referências Bibliográficas BARROS, Z.X.; TORNERO, M.T.; STIPP, N.A.F.; CARDOSO, L.G.; POLLO, R.A. Estudo da adequação de uso do solo, no município de Maringá PR, utilizando-se de geoprocessamento. Engenharia Agrícola, Jaboticabal, v. 24, n. 2, p , BERTONI, J.; LOMBARDI NETO, F. Conservação do solo. São Paulo: Ícone, p. CORSEUIL W. C.; CAMPOS. S. Análise de adequação do uso das terras por meio de técnicas de geoprocessamento e de análise de multicritérios. In: SIMPÓSIO BRASILEIRO DE SENSORIAMENTO REMOTO, 4, 2007, Florianópolis. Atas... Florianópolis: Instituto Nacional de Pesquisa Espaciais-INPE / Sociedade de Especialistas Latino-Americanos em Sensoriamento Remoto-SELPER, 2007, CD-ROM. MENEZES, M. D. de; CURI, N.; MARQUES, J. J.; MELLO, C. R. de; ARAÚJO, A. R. de. Levantamento pedológico e sistema de informações geográficas na avaliação do uso das terras em sub-bacia hidrográfica de Minas Gerais. Ciência e Agrotecnologia, Lavras, v.33, n.6, p , nov./dez., MONCERATT, A.E. & PINTO, S.A.F. Caracterização e adequação do uso da terra utilizando técnicas de sensoriamento remoto e sistemas de informação geográfica. In: SIMPÓSIO BRASILEIRO DE SENSORIAMENTO REMOTO, 8, 1996, Salvador. Atas... Salvador: Instituto Nacional de Pesquisa Espaciais-INPE / Sociedade de Especialistas Latino-Americanos em Sensoriamento Remoto-SELPER, 1996, CD-ROM. RAMALHO FILHO, A.; BEEK, K.J. Sistema de avaliação da aptidão agrícola das terras. 3.ed. Rio de Janeiro: EMBRAPA-CNPS, p. RODRIGUES et al. UTILIZAÇÃO DE SISTEMA DE INFORMAÇÃO GEOGRÁFICA NA AVALIAÇÃO DO USO DA TERRA EM BOTUCATU (SP) Revista Brasileiras de Ciência do Solo, 25: , 2001 SILVA, F. M. da; SOUZA, Z. M. de; FIGUEIREDO, C. A. P. de; VIEIRA, L. H. de S.; OLIVEIRA, E. de. Variabilidade espacial de atributos químicos e produtividade da cultura do café em duas safras agrícolas. Ciência e Agrotecnologia, Lavras, v.32, n.1, p , jan./fev., 2008 SAATY, T. L. The analytical hierarchy process: planning, priority setting, resource allocation. New York: McGraw-Hill, p. SAATY, T. L; VARGAS, L. G. Prediction. Projection and forecasting. Kluwer Academic Publishers, Boston, MA, USA p 13