Semana de Estudos da Engenharia Ambiental UNESP Rio Claro, SP. ISSN

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1 ANÁLISE MULTITEMPORAL DO USO E OCUPAÇÃO NA MICROBACIA DO CÓRREGO CAÇULA, MUNICIPIO DE ILHA SOLTEIRA-SP. Julio Cesar Prampero, Nelson Giovanini Junior, Vinicius Patrocollo Domingos Chiuffa, César Gustavo da Rocha Lima, José Augusto de Lollo Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho - UNESP, Ilha Solteira-SP 1. INTRODUÇÃO E OBJETIVOS À medida que o homem vai conquistando novos espaços para fincar raízes e construir sua identidade naquele lugar, ele promove mudanças na paisagem. No aspecto físico e estrutural, as edificações são prioridade, entretanto, há de se preparar todo aquele meio natural não alterado para executar suas obras, portanto, estas áreas geralmente estão compostas por vegetação, elemento da paisagem primeiramente a ser modificado na implantação dos equipamentos urbanos (PASSOS et al., 2014). O desenvolvimento das cidades ou comunidades e consequente expansão urbana se devem a busca por saúde, trabalho, educação e qualidade de vida. Cabe aos órgãos responsáveis elaborarem diretrizes para uma expansão mais controlada possível a fim de evitar danos irreparáveis tanto para a natureza quanto ao ser humano, investindo no planejamento e gestão territorial. Dessa forma, a tecnologia é grande aliada no planejamento, sobretudo as técnicas de geoprocessamento, tecnologia interdisciplinar destinada a armazenar, manipular e representar dados espacialmente referenciados, envolvendo sensoriamento remoto e os sistemas de informações geográficas (SIG). O sensoriamento remoto e geoprocessamento com aplicação das técnicas de processamento digital de imagens (PDI) constituem-se em ferramentas fundamentais para a manutenção dos registros do uso da terra ao longo do tempo (MOREIRA et al., 2005). O uso de imagens de satélite como base cartográfica é promissor devido ao baixo custo, facilidade e periodicidade de aquisição e fornecimento de importantes informações sobre mudanças no uso da terra, podendo assim, criar uma classificação do local de acordo com a necessidade, e, dessa forma, buscar, junto aos órgãos competentes, a solução de possíveis problemas pertinentes àquela região (ALTMANN et al., 2009). Os mapas que expressam as classes de uso e cobertura da terra são elaborados a partir da interpretação de imagens obtidas por sensores remotos, sendo os dados modelados e trabalhados em um Sistema de Informação Geográfica (SIG) (SANTOS, 2004). O advento dos satélites de sensoriamento remoto favorece a realização de estudos que correlacionam o uso de imagens orbitais com as propriedades físicas, químicas e biológicas dos elementos constituintes da superfície terrestre (HUETE, 1988). A utilização de imagens de satélite está em constante avanço, principalmente no acompanhamento do desmatamento, na preservação ambiental e na identificação de impactos causados pela ação humana (FLOREZANDO, 2002). Os SIGs são instrumentos vitais para a condução dos métodos de integração dos principais temas ambientais e que, utilizando operações matemáticas e métodos computacionais para o tratamento das informações, por meio de correlações espaciais, temáticas, temporais e topológicas, a capacidade de alguns desses sistemas de coletar e cruzar conjuntos de dados é quase ilimitada. Entre as principais utilizações destacam-se a produção de mapas, a análise espacial e o banco de dados geográficos, com funções de armazenamento, cruzamento e recuperação de dados (GARCIA et al., 2006; MORAES, 2000; SANTOS, 2004).

2 O objetivo deste trabalho foi avaliar as mudanças de uso e ocupação do solo na microbacia hidrográfica do córrego Caçula através de análise multitemporal utilizando Sensoriamento Remoto e Sistema de Informações Geográficas. 2. MATERIAIS E MÉTODOS O estudo foi realizado na microbacia do córrego do Caçula, representada na figura 01, localizada no município de Ilha Solteira, cidade brasileira do interior do estado de São Paulo, pertencente à mesorregião de Araçatuba, localizando-se a uma latitude 20º25'58" sul e a uma longitude 51º20'33" oeste, a uma altitude de aproximadamente 335 metros do nível do mar. Tal localização, próximo ao encontro dos rios Tietê e Paraná e à divisa com o Estado do Mato Grosso do Sul, é uma das mais importantes da hidrovia Tietê-Paraná, principal meio de transporte do Mercosul. Sua população estimada em 2014 era de habitantes. Possui uma área de 659,4 km². Figura 01. Área de estudo. Fonte: INPE LandSat5 Os materiais utilizados para este trabalho foram: - Software Spring versão x86; - Imagens do satélite Landsat-5, sensor Thematic Mapper TM, nas bandas 1, 2 e 3, órbita 222, ponto 74, obtida em 30 de abril de 1995 e de 11 de maio de 2005, resolução espacial 30m x 30m, obtidas no banco de dados virtual do INPE; - Imagens do satélite Landsat-8, sensor Operational Land Imager - OLI, nas bandas 2, 3 e 4, órbita 222, ponto 74, obtida em 07 de maio de 2015, resolução espacial 30m x 30m, obtidas no banco de dados virtual do INPE; - Carta topográfica do IBGE (1965) folha SF.22-V-B-III-3 MI-2558/3, do município de Ilha Solteira - SP, resolução 1:50000.

3 Com relação a metodologia o registro das imagens de satélite foi realizado com a ferramenta registro de imagem, com base nas informações da carta topográfica do município, a fim de georreferenciar as imagens de satélite. Para o processamento digital das imagens (PDI) dos satélites Landsat-5 e Landsat-8, foram elaboradas composições coloridas falsa-cor (RGB), selecionando três bandas e atribuído a cada uma delas uma das cores primárias (vermelho verde e azul). Para o satélite Landsat5 a composição de cor utilizada foi azul para a banda 01, verde para a banda 02 e vermelho para a banda 03, e para o satélite Landsat8 azul para a banda 02, verde para a banda 03 e vermelho para a banda 04, composições estas utilizadas visando aproximar-se das cores reais. Também foi realizado ajuste do histograma para realçar o contraste visual (RODRIGUES et al. Apud SOUZA, 2012 e LEITE et al., 2012). A microbacia do córrego Caçula foi delimitada utilizando uma máscara criada no próprio Spring com a ferramenta de edição vetorial. A área de estudos foi subdividida para minimizar os possíveis erros de classificação e confusão do algoritmo de classificação, resultando em duas áreas, correspondentes a área urbanizada e a área rural da microbacia, como mostra a figura 02. Figura 02. Polígonos utilizados para subdivisão da área de estudos. Fonte: Próprio autor A aplicação de cor, contraste e o recorte com as mascaras, resultou nas imagens apresentadas na figura 03.

4 Figura 03. Áreas de estudos após aplicação de cor e contraste. 1995, 2005 e 2015 (da esquerda para a direita). Fonte: Próprio autor Para avaliar as mudanças ocorridas na área no período escolhido, foram definidas classes de uso e ocupação do solo a serem avaliadas e quantificadas através de classificação supervisionada de pixel, utilizando a ferramenta classificação de imagem. Estas áreas amostrais são utilizadas pelos algoritmos de classificação para identificar na imagem os pontos representativos das classes. As classes foram definidas de acordo com a avaliação pretendida e também respeitando a capacidade de distinção dos objetos na resolução das imagens, dentro da capacidade do observador e do potencial de classificação do Spring. Para a classificação supervisionada foram adotadas as classes: - Subdivisão urbana - Classes: Área construída (com intervenções urbanas) e área de vegetação urbana; - Subdivisão rural - Classes: Solo nu, vegetação rasteira e vegetação densa de grande porte. A classificação supervisionada das imagens foi realizada empregando o algoritmo de máxima verossimilhança (MAXVER), este método considera a ponderação das distâncias entre médias dos níveis digitais das classes, utilizando parâmetros estatísticos (LEITE et al., 2012). O limiar de aceitação foi definido em 99%, para obter os padrões de resposta espectral para classes selecionadas. Em seguida foi utilizada a função mapeamento de classes para imagem temática, para gerar uma imagem temática a partir dos dados matriciais obtidos. Com a imagem temática os pixels não classificados pelo algoritmo foram classificados manualmente. Através da função medida de classe para imagens temáticas, foram obtidas as medidas de área para cada classe (CRÓSTA, 1992; MOREIRA et al. Apud SOUZA, 2012). O índice médio de pixels bem classificados para a área urbana foi de 90% para os anos de 1995 e 2005 e 95% para o ano de 2015, para a área rural o índice foi de 95% para os anos de 1995 e 2005 e 97% para o ano de RESULTADOS E DISCUSSÃO Os mapas temáticos da área urbana presente dentro da microbacia, para os anos de 1995, 2005 e 2015, estão representados nas figuras 04, 05 e 06, respectivamente.

5 Figura 04. Mapa temático de classes para a área urbana presente dentro da microbacia, para o ano de Fonte: Próprio autor. Figura 05. Mapa temático de classes para a área urbana presente dentro da microbacia, para o ano de Fonte: Próprio autor.

6 Figura 06. Mapa temático de classes para a área urbana presente dentro da microbacia, para o ano de Fonte: Próprio autor. Os mapas temáticos da área rural presente dentro da microbacia, para os anos de 1995, 2005 e 2015, estão representados nas figuras 07, 08 e 09, respectivamente. Figura 07. Mapa temático de classes para a área rural presente dentro da microbacia, para o ano de Fonte: Próprio autor.

7 Figura 08. Mapa temático de classes para a área rural presente dentro da microbacia, para o ano de Fonte: Próprio autor. Figura 09. Mapa temático de classes para a área rural presente dentro da microbacia, para o ano de Fonte: Próprio autor.

8 A quantificação das áreas das classes analisadas e suas respectivas porcentagens, referentes à área total da microbacia, estão representadas na tabela 01. Tabela 01. Distribuição absoluta (ha) e porcentagem de redução/ampliação das classes de uso e ocupação do solo. Classes de uso e Ocupação do Solo Área ha % ha % ha % Construções 190 8, ,13 263,79 11,08 Mata ,43 351,81 14,70 787,30 33,08 Vegetação , ,27 67,50 730,71 30,70 Solo nu 110 4,70 233,62 9,73 598,50 25,14 Total , ,3 100 Através da análise dos dados obtidos, apresentados nas figuras 04 a 06 e na tabela 01, com relação à área urbana presente na microbacia, fica evidente que ao longo de 20 anos houve um aumento significativo das áreas construídas, na ordem de 38,83%. Tal fato pode ser atribuído devido a três fatores principais, sendo eles, a presença da Universidade Estadual Paulista - UNESP no município de Ilha Solteira, a construção da usina de cana-de-açúcar Santa Adélia, em Pereira Barreto, e da construção da indústria de produção de papel e celulose Eldorado na cidade de Três Lagoas. As atividades acadêmicas no Campus de Ilha Solteira iniciaram-se em 11 de abril de 1977, com os Cursos de Engenharia: Habilitações em Civil, Elétrica e Mecânica, com 30 vagas anuais em cada habilitação. Com o passar dos anos novos cursos foram criados, como o de Agronomia, pela resolução UNESP 09, de 19/03/1981, e os Cursos de Licenciaturas em Ciências Biológicas, Física e Matemática (período noturno) criados em 2001, com início dos cursos no dia 25/02/2002, com 30 vagas anuais (UNESP, 2015). Além do aumento na quantidade de cursos, foram disponibilizados maiores números de vagas, fazendo com que um maior número de estudantes viesse a residir no município, impulsionando o mercado imobiliário a construir maiores quantidades de habitações. A expansão do mercado imobiliário também foi influenciada pela construção da Usina Santa Adélia, no ano de 2004 e da indústria Eldorado, de papel e celulose de Três Lagoas-MS, pois mesmo tais empresas não estando localizadas em Ilha Solteira-SP, parte dos trabalhadores vieram a constituir residência no munícipio, devido à proximidade entre as cidades. Segundo o Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE, 2015) no ano de 1996 a população do município era de habitantes. Com a criação dos novos cursos na universidade e a construção da usina de cana-de-açúcar, a população em 2007 subiu para habitantes, ou seja, um aumento na ordem de 9,2%. Com a instalação da Eldorado nos anos consecutivos, a população no município atingiu, em 2014, um total de habitantes, se comparado este valor com o obtido em 2007, pode-se notar um crescimento na ordem de 8,52%. Assim no período em que a presente análise multitemporal foi realizada, o número de habitantes do município de Ilha Solteira-SP cresceu 17,72%. Com relação aos dados da área rural da microbacia, apresentados nas figuras 07 a 09 e na tabela 01, mudanças discrepantes podem ser observadas. Para o ano de 1995, a vegetação era

9 constituída predominantemente por pastagens e arbóreas de grande porte, e pequena presença de solos expostos. Segundo dados obtidos com a Coordenadoria de Assistência Técnica Integral CATI (2015), sobre o levantamento censitário das unidades de produção agropecuária do estado de São Paulo, nos anos de 1995 a 1996, o município de Ilha Solteira-SP possuía uma área total de pastagens de ,7 hectares e uma área total destinada ao cultivo da cana-de-açúcar de 52,70 hectares. Para este mesmo levantamento efetuado nos anos de 2007 a 2008, as áreas de pastagem passaram para um total de hectares, ou seja, houve uma redução na ordem de 40,26% e a cultura da cana-deaçúcar atingiu uma área de ,8 hectares, acarretando em uma redução nas áreas ocupadas por vegetações arbóreas de maior porte (37,04%), e aumento de regiões de solo exposto (5,73%). Portanto, fica evidente, que a instalação da usina Santa Adélia, no ano de 2004, interferiu significativamente no balanço vegetativo regional. A partir do ano de 2005 até 2015, a quantidade de solos exposto cresceu 15,41%, isso provavelmente se deve ao fato da expansão das áreas que serão destinadas ao cultivo de cana-deaçúcar, sendo necessária a preparação do solo antes de se instalar a cultura. 4. CONCLUSÕES Entre os anos de 1996 e 2007, o crescimento populacional de Ilha Solteira de 9,2%, gerou uma expansão da área construída na ordem de 2,63% e entre os anos de 2007 e 2014, o crescimento populacional de 8,52%, proporcionou um aumento nas áreas construídas de 2,95% devido a expansão da Universidade e das ofertas de emprego no setor agrícola. Com relação à área rural da microbacia, foram identificadas evidentes mudanças entre os anos de 1995 a As áreas ocupadas por pastagens e vegetação arbórea reduziram 40,26% e 37,04%, respectivamente. Por outro lado, a cultura de cana-de-açúcar que ocupava 52,70 hectares, no ano de 1995, passando a ocupar uma área de ,8 hectares em A quantidade de solo exposto oriundo da agricultura da cana de açúcar aumentou 20,44% em relação aos períodos analisados. 5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ALTMANN, A. L. et al. - Evolução temporal do uso e cobertura da terra - estudo de caso no município de Teutônia - RS - Brasil. Revista Brasileira de Cartografia, nº 61/03, p , CRÓSTA, A.P. - Processamento digital de imagens de sensoriamento remoto. Campinas, SP. 170p. IG/UNICAMP, FLORENZANO, T. G. - Imagens de satélite para estudos ambientais. São Paulo: Oficina de textos, 2002, 97 p. GARCIA, J. M. P. et al., - Avaliação ambiental por geoprocessamento para delimitação e classificação de áreas de suscetibilidade a movimentos de massa na região de Itatiaia, Estado do Rio de Janeiro. Caminhos de Geografia. v. 7, n. 17, p , Fev HUETE, A. R. - Adjusting vegetation indices for soil influences. International Agrophysics. v. 4, n. 4, p , 1988.

10 IBGE Dados Estatísticos Municipais. Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística LEITE, A. C. de Souza et al. - Técnicas de sensoriamento remoto na análise temporal para a gestão territorial do município de Timon MA. IV Simpósio Brasileiro de Ciências Geodésicas e Tecnologias da Geoinformação Recife PE. p A a 09 de Maio de 2012 MORAES, L. A. F. de. - Subsídios para o gerenciamento dos recursos naturais da sub-bacia do Rio Paraná, em um trecho entre Porto São José e Jupiá. 309 p. Tese (Doutorado em Ecologia de Ambientes Aquáticos Continentais), Departamento de Biologia, Universidade Estadual de Maringá (UEM). Maringá, MOREIRA, A. M. Fundamentos do sensoriamento remoto e metodologias e aplicação. 2. ed. Viçosa: Universidade Federal de Viçosa, p. PASSOS F. S. et al., - Análise Multitemporal da Cobertura Vegetal: Estudo de Caso na Zona Urbana de Teresina Entre os Anos de! Instituto Federal do Piauí IFPI SANTOS, R. F. dos. - Planejamento Ambiental - Teoria e Prática. São Paulo: Oficina de Textos. 184 p SOUZA, A. de P. - Análise multitemporal do uso e ocupação do solo entre 1987 e 2004 na zona de expansão urbana norte de Londrina-PR, utilizando Sensoriamento Remoto (SR) e Sistema de Informações Geográficas (SIG). Semina: Ciências Agrárias, Londrina, v. 33, suplemento 1, p , 2012 UNESP Histórico Institucional da Universidade Estadual Paulista Julio de Mesquita Filho. Campus de Ilha Solteira. Disponível em