FUSÃO DE IMAGENS DO SATÉLITE ALOS E CBERS-2B COMO SUPORTE AO MAPEAMENTO E QUANTIFICAÇÃO DA ÁREA DO MANGUEZAL DO PINA PE

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1 FUSÃO DE IMAGENS DO SATÉLITE ALOS E CBERS-2B COMO SUPORTE AO MAPEAMENTO E QUANTIFICAÇÃO DA ÁREA DO MANGUEZAL DO PINA PE Marcondes Marroquim Santiago¹, Tiago Henrique de Oliveira¹, Cláudio Antônio Vieira da Silva¹, Maria Fernanda Abrantes Torres¹, Josiclêda Domiciano Galvincio¹ ¹Departamento de Ciências Geográficas Universidade Federal de Pernambuco (UFPE) Av. Acadêmica Hélio Ramos, s/n, Cidade Universitária, CEP: Recife - PE RESUMO negromarroquim@hotmail.com, thdoliveira5@gmail.com, cavs_1502@hotmail.com, daetorres@hotmail.com, josicleda@hotmail.com A utilização de imagens orbitais no processo de entendimento da evolução urbana em ambientes estuarinos se constitui numa ferramenta imprescindível para a identificação das principais fontes de impacto ambiental, como também exerce papel fundamental na tomada de decisão e, principalmente, num plano de medidas que atenuem esses impactos por meio dos órgãos reguladores do meio ambiente. Imagens de satélite de alta resolução multiespectrais fornecem boas escalas de mapeamentos, porém apresentam alto custo de aquisição. Neste contexto, a fusão de imagens pancromáticas com imagens multiespectrais, é uma alternativa viável. O grupo de modelos de fusão no domínio espectral é formado pelos processos que realizam uma transformação na imagem multiespectral, resultando num novo conjunto de bandas onde uma delas é correlacionada com a imagem pancromática. O objetivo deste artigo é realizar a fusão entre imagens multiespectrais do sensor AVNIR-2 do satélite Alos e HRC do satélite CBERS-2B através do modelo Gram-Schmidt Spectral Sharpening para mapear o manguezal do Pina - PE e quantificar a área dos tanques de carcinincultura. Inicialmente foi realizada a conversão do sistema de coordenadas da imagem do sensor HRC do satélite CBERS-2B, adquiridas gratuitamente através de acesso ao catálogo de imagens do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais INPE, do sistema SAD-69 para o sistema WGS-84. Logo após foi realizado o registro entre as imagens e, consequentemente, a fusão com as bandas multiespectrais (234) do sensor AVNIR-2 do satélite ALOS, com resolução espacial de 10m. Através da fusão, que gerou uma imagem com resolução espacial de 2,7m, foi possível dirimir possíveis dúvidas sobre determinados alvos da área, o que permitiu realizar a vetorização em escalas de 1:5 000 sem prejudicar a visualização. Através dos vetores foi possível calcular que a vegetação do manguezal do Pina abrange 256,40ha, enquanto que os tanques de carcinicultura 43.82ha.

2 INTRODUÇÃO A utilização de imagens de Sensoriamento Remoto para os estudos ambientais tem se tornado cada vez mais comum. Os produtos do Sensoriamento Remoto orbital vêm se tornando uma importante ferramenta para as mais variadas aplicações, particularmente aquelas relacionadas com a avaliação, manejo, gerenciamento e gestão de recursos naturais, como água, solo e vegetação (Batista et al., 1998). Neste sentido as imagens de satélite com alta resolução espacial fornecem importantes informações, além de melhores escalas de trabalho, o que vem a beneficiar cada vez mais o mapeamento de extensas áreas. A utilização de imagens orbitais no processo de entendimento da evolução urbana em ambientes estuarinos se constitui numa ferramenta imprescindível para a identificação das principais fontes de impacto ambiental, como também exerce papel fundamental na tomada de decisão e, principalmente, num plano de medidas que atenuem esses impactos por meio dos órgãos reguladores do meio ambiente. Imagens de satélite de alta resolução multiespectrais fornecem boas escalas de mapeamentos, porém apresentam alto custo de aquisição. Neste contexto, a fusão de imagens pancromáticas com imagens multiespectrais, é uma alternativa viável. Recentemente imagens de satélite de alta resolução, do satélite CBERS-2B (China Brazilian Earth Resources Satellite), passaram a ser distribuídas de forma gratuita pelo Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais INPE. As imagens do sensor HRC (Câmera Pancromática de Alta Resolução) possui resolução espacial nominal de 2,7m, porém se apresentam na forma de imagem monocromática, o que vem a dificultar na identificação de determinados alvos. Contudo para melhor aproveitamento das informações produzidas por esses sensores alguns métodos de processamento de imagens têm sido propostos, como a realização das fusões entre imagens. As técnicas de fusão podem ser divididas em três grupos: as que utilizam um modelo de domínio espacial, as de domínio espectral e as que trabalham com operações algébricas. O grupo de modelos de domínio espectral é formado pelos processos que realizam uma transformação na imagem multiespectral, resultando num novo conjunto de bandas onde uma delas é correlacionada com a imagem pancromática. O objetivo deste artigo é realizar a fusão entre imagens multiespectrais do sensor AVNIR-2 do satélite Alos e HRC do satélite CBERS-2B através do modelo Gram-Schmidt Spectral Sharpening para mapear o manguezal do Pina - PE e quantificar a área dos tanques de carcinincultura para os anos de 1974 e 2008.

3 MATERIAL E MÉTODOS Para a realização deste artigo foi utilizada uma imagem do satélite CBERS-2B, do sensor HRC (Câmera Pancromática de Alta Resolução), com resolução espacial nominal de 2,7m, obtida gratuitamente através de acesso ao catalogo de imagens do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais INPE, com a do sensor AVNIR-2 do satélite ALOS, com resolução espacial de 10m realizada com as bandas multiespectrais (234).a obtenção das fotografias aéreas foi realizada através da Agencia Estadual de planejamento e Pesquisas de Pernambuco (CONDEPE-FIDEM) na escala de 1/ do ano de Modelo Gram-Schmidt O Modelo Gram-Schmidt Spectral Sharpening foi utilizado para estimar com precisão os alvos da imagem multiespectral, fazendo com que a mesma apresente a resolução espacial da imagem pancromática (Laben et al). A fusão inicia-se com a simulação de uma banda pancromática a partir das bandas multiespectrais de baixa resolução espacial. Em seqüência, uma transformação de Gram- Schmidt é aplicada à banda pancromática simulada e às bandas multiespectrais, onde a pancromática simulada é empregada como a primeira banda. Então, a primeira banda Gram-Schmidt é trocada pela banda pancromática de alta resolução e uma transformação inversa é aplicada para formar a imagem sintética de saída (RSI, 2003). Software ENVI Inicialmente é necessário que as imagens utilizadas estejam com o mesmo tamanho, por isso é realizado o recorte da imagem CCD para o mesmo tamanho da imagem HRC. Outra importante etapa a ser realizada é o registro das imagens através da aquisição de pontos de controle afim de que as imagens não apresentem deslocamentos dos alvos. Ao total foram coletados 06 pontos de controles em cada imagem HRC. Em seguida a imagem HRC com os pontos de controle é exportada, e através do método Gram-Schmidt é realizada a fusão das imagens. A imagem multiespectral obtida ao final destes processos apresenta uma resolução espacial de 2,7m. Mapa de uso e cobertura do solo Ao final do georreferenciamento e registro das fotografias aéreas e da fusão das imagens de satélite foi possível realizar a vetorização dos polígonos que veio a gerar o Mapa de uso e cobertura do solo para os anos de 1974 e Foram definidas cinco classes citadas abaixo: Mangue: esta classe foi considerada como coberta por vegetação de Mangue, na área do Parque do Manguezal, não distinguindo tipos de espécies.

4 Corpos Hídricos: nesta classe foram considerados todos os rios presentes na área. Banco de areia: nesta classe foram consideradas as áreas que apresentavam banco de areia. Tanques de Carcinicultura: nesta classe foram considerados os alvos identificados, tanto na imagem como na fotografia aérea. Resultados e discussão Dentre os diversos instrumentos de análise do espaço geográfico, as técnicas de sensoriamento remoto constituem uma ferramenta de interpretação do uso da Terra, ao longo do tempo. Assim, utilizou-se a técnica de fusão para avaliar a dinâmica espaço-temporal de alguns alvos, entre eles: vegetação de mangue, atividades de carcinicultura e solo exposto, num intervalo de 34 anos, no Parque dos Manguezais, Bairro do Pina, em Recife-PE (Figura 1). Figura 1: Mapas resultantes das fotografias aéreas de 1974 (Fidem) e da Fusão HRC/ALOS de De acordo com a interpretação dos mapas foi possível observar uma redução do solo exposto, mais especificamente os bancos de areia, em detrimento à expansão da vegetação de mangue e um incremento na área ocupada por tanques de carcinicultura (Figura 1). Através da vetorização foi possível quantificar as áreas, em hectare, das classes analisadas (Figura 2).

5 Área Quantificada no Ano de 1974 e 2008 Área em Hectare(ha) Carcinicultura Solo Exposto Mangue Ano ,82 14,53 256,4 Ano ,19 132,32 132,84 Uso da Terra Figura 2: Quantificação das áreas de Carcinicultura, Solo Exposto e Mangue nos anos de 1974 e No ano de 1974 a vegetação do manguezal do Pina abrangia uma área de 132,84ha e em 2008 a mesma apresentou 256,40ha, o que correspondeu a um aumento de 123,56 em 34 anos (Figura 2). É importante ressaltar a alta capacidade de regeneração deste tipo de vegetação, o que justificou a sua expansão sobre as áreas de solo exposto, aliada, também, ao rigoroso esquema de proteção ambiental que a Marinha mantém neste manguezal, o que tem contribuído para a sua preservação. Apesar do aumento da área de mangue, observou-se uma ampliação da área ocupada por tanques de carcinicultura, mais especificamente na Ilha de Deus (Figura 3). Enquanto em 1974 os tanques de carcinicultura ocupavam 20,19ha, em 2008 foram totalizados 43.82ha, correspondendo a um incremento de 23,63ha no período considerado (Figura 2).

6 Figura 3: Mapa resultante da fusão HRC/ALOS com a expansão do cultivo de Carcinicultura. A prática da carcinicultura tem sido responsável pela degradação de extensas áreas de manguezal no Nordeste brasileiro. Além disto, a espécie cultivada é o Litopenaeus vannamei (Boone, 1931), espécie exótica em águas brasileiras, originária do Oceano Pacífico Oriental. A partir de 2000, exemplares de L. vannamei começaram a ser capturados em ambiente natural em vários estados do Nordeste, fato explicado pelo incremento do cultivo desta espécie a partir da década de 90 (SANTOS, 2005). Segundo Schaeffer-Novelli (1989), a carcinicultura está em 16 lugar entre as atividades que depredam o manguezal. Conclusões Através da fusão, que gerou uma imagem com resolução espacial de 2,7m, foi possível dirimir possíveis dúvidas sobre determinados alvos da área, o que permitiu realizar a vetorização em escalas de 1:5 000 sem prejudicar a visualização. Portanto, com a técnica de sensoriamento remoto foi possível realizar um estudo espaço-temporal da dinâmica do uso e ocupação do solo no manguezal do Pina e quantificar sua área, em hectare, sendo de suma importância para o monitoramento REFERÊNCIAS Batista, G. T.; Almeida, S. E. Índice de vegetação versus precipitação na Amazônia. Simpósio Brasileiro de Sensoriamento Remoto. Santos- SP. Setembro, Anais. São José dos Campos, INPE, (CD-ROM). Laben et al., Process for Enhancing the Spatial Resolution of Multispectral Imagery Using Pan-Sharpening, US Patent 6,011,875. RSI (Research Systems, Inc). ENVI User sguide. ENVI Version 4.5 September, SANTOS, M. C. F. A prática da carcinicultura de Litopenaeus vannamei (Boone, 1931) (Crustácea, Decapoda, Penaeidae) e suas implicações no Nordeste do Brasil. Boletim. Técnico-Científico do CEPENE, Tamandaré, v. 13, n.2, p , SCHAEFFER-NOVELLI, Y. Perfil dos ecossistemas litorâneos brasileiros, com especial ênfase sobre o ecossistema manguezal. Publicação Especial do Instituto Oceanográfico da Universidade de São Paulo, n. 7, p. 1-16, 1989.