DETERMINAÇÃO DE NDVI E ALBEDO DE SUPERFICIE NO MUNICIPIO DE JABOATÃO DOS GUARARAPES PE A PARTIR DE IMAGENS DO SATELITE LANDSAT 5 TM

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Martim Araújo Franca
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1 DETERMINAÇÃO DE NDVI E ALBEDO DE SUPERFICIE NO MUNICIPIO DE JABOATÃO DOS GUARARAPES PE A PARTIR DE IMAGENS DO SATELITE LANDSAT 5 TM Flora Luiza Cabral de Santana¹; Pedro Paulo Lima Silva²; Universidade Federal de Pernambuco - UFPE - Departamento de Ciências Geográficas - DCG lanamakenze@hotmail.com ¹ Universidade Federal de Pernambuco - UFPE - Departamento de Ciências Geográficas - DCG - pedropaulo.geografia@gmail.com ² RESUMO: O sensoriamento remoto é uma importante ferramenta para monitorar e gerenciar recursos naturais. As técnicas de sensoriamento remoto têm sido utilizadas para identificar os fenômenos relacionados ao calor urbano. Este trabalho tem como objetivo obter o albedo de superfície na área do município de Jaboatão dos Guararapes, com base em imagens do sensor Thematic Mapper do Landsat 5 satélite. Os dados de temperatura de superfície podem ser obtidos aplicados a um modelo matemático de conversão digitais números (ND) de temperatura (SEBAL). É apresentada uma breve discussão sobre os resultados e a importância dos dados térmicos de sensoriamento remoto em aplicações e observação das mudanças do clima urbano. Palavra-chave: Geoprocessamento; Sensoriamento Remoto; SEBAL; Temperatura; ABSTRACT: Remote sensing is an important tool to monitor and manage natural resources. The remote sensing techniques have been used to identify the phenomenon of urban heat island. This paper aims to get the surface albedo in the area of Jaboatão dos Guararapes, imagebased sensor of the Landsat 5 Thematic Mapper satellite. The surface temperature data obtained can be applied to a mathematical Model for converting digital numbers (ND) temperature (SEBAL). A brief discussion of the results and the importance of thermal data in applications of remote sensing and observation of changes in urban climate. Keyword: GIS; Remote sensing; SEBAL; Temperature; 1. INTRODUÇÃO A analise da superfície urbana tem sido importante para estudos relacionados às mudanças ambientais globais, climatologia urbana e relações entre o homem e o ambiente, também é importante para o planejamento e práticas de gestão (WENG & QUATTROCHI, 2006). Porém a falta de informações, observada em países em desenvolvimento como o Brasil, tem impulsionado o uso e aplicação de técnicas de sensoriamento remoto (IDEIÃO et al., 2008). Para estudar a temperatura urbana, suas variações e relações com características da superfície (uso e ocupação) têm sido empregadas imagens com resoluções espaciais médias tais como as

imagens termais obtidas a partir dos sensores TM / ETM + do Landsat. Atualmente as cidades concentram a maioria da população e traz este fenômeno mundial à tona.

2 imagens termais obtidas a partir dos sensores TM / ETM + do Landsat. Atualmente as cidades concentram a maioria da população e traz este fenômeno mundial à tona. Em 1960, os países mais industrializados já contavam com altos percentuais da população total morando em cidades. No Brasil, a população urbana passou de 45% do total, em 1960, para aproximadamente 75%, em 1991, e atualmente, conta com mais de 80% do total da população brasileira, morando em cidades (ZANELLA E MENDONÇA, 2000). Percebe-se que a camada de ar mais próxima ao solo é mais aquecida nas cidades do que nas áreas rurais. O albedo da superfície corresponde à razão entre as radiações de ondas curtas refletidas e incidentes. O albedo varia em função do comprimento de onda conforme a reflectância do local e é também dependente das condições de iluminação (LOPES E VALERIANO, 2007). Diante desta realidade, este trabalho tem como objetivo analisar a relação que existe entre o acréscimo de temperatura de superfície e o crescimento urbano no município de Jaboatão dos Guararapes em Pernambuco, tomando como base as técnicas do sensoriamento e investigando as possíveis alterações no clima do município. 2. METODOLOGIA 2.1. Área de estudo Para realizar esta pesquisa, utilizou-se o município de Jaboatão dos Guararapes como área de estudo, situada no estado de Pernambuco, dentro da Região Metropolitana do Recife (RMR). Localiza-se a 08º06 46 latitude sul e 35º00 54 longitude oeste e possui uma área de 257,32 km². Com um clima do tipo tropical As, com temperatura média anual de 28º C, uma população de habitantes e indica uma densidade demográfica de 2.493,06 hab./km². (IBGE, 2010). Figura 1: Mapa de localização do município de Jaboatão dos Guararapes.

3 2.2. Imagens de satélites utilizadas e Obtenções da temperatura de superfície Para se obter o albedo de superfície e NDVI, foram adquiridas duas imagens do Landsat 5 TM de ponto 214 e orbita 66 (datas) no site do Instituto Brasileiro de Pesquisas Espaciais - INPE. As imagens foram geo-referenciadas para o sistema de projeção UTM, Zona 25 Sul, Datum SAD 69 e trabalhadas nos softeware Erdas 9.3 e no AcrGis 9.3. utilizadando o SEBAL, desenvolvido por Allen et al (2005). Em seguida foi feita a calibração radiométrica, a equação utilizada é proposta por Markham e Baker (1987) em que a e b são as radiâncias espectrais mínimas e máximas, ND é a intensidade do pixel e i corresponde as bandas do satélite Landsat 5 TM (LIU 1988; SABINS, 1996; JENSEN, 2009). O NDVI também pode ser utilizado em estudos como: modelagem climática e hidrológica; detecção de mudanças climáticas, estimativas de parâmetros da vegetação; atividades agrícolas, monitoramento de secas; detecção de desmatamentos, avaliação de áreas queimadas, entre outras aplicações. O calculo do NDVI é obtido a partir da formula proposta (ROUSE 1974; TUCKER 1979; JENSEN, 2009): NDVI IV IV V V Para a obtenção do albedo de superfície o cômputo do albedo da superfície ou albedo corrigido os efeitos atmosféricos, pela equação: toa p 2 τsw onde toa é o albedo planetário, p é a da radiação solar refletida pela atmosfera, que varia entre 0,025 e 0,04, mas para o modelo SEBAL é recomendado o uso do valor de 0,03, com base em BASTIAANastiaanssen (2000) e de céu claro, pode ser obtida por (Allen et al., 2002): τ sw é a transmissividade atmosférica que para condições τ sw 0, z onde z é a altitude de cada pixel (m). Se o usuário já dispuser de um DEM da sua área de interesse, o mesmo poderá calcular a transmissividade de cada pixel, o que é recomendado para áreas com topografia muito acentuada. 3. RESULTADOS E DISCURSÃO O município de Jaboatão dos Guararapes, assim como diversas cidades do Brasil, tem crescido rapidamente e desordenadamente nas últimas décadas, sem devido planejamento. A cidade necessita de áreas verdes e já apresenta alguns problemas comuns às cidades de grande porte mesmo sendo considerada uma cidade de médio porte (aproximadamente hab.). Dentre estes problemas, variações climáticas e mudanças no regime pluviométrico podem ser observadas pela população que enfrenta em alguns dias do ano uma quantidade de chuva altamente concentrada causando desconfortos pela dificuldade de escoamento de grandes

volumes de água em um curto espaço de tempo. As imagens do NDVI demonstram uma diminuição das áreas verdes, uma redução de quase 40% frente do processo de ocupação (figura 2).

Analisando a distribuição espacial do albedo da superfície é possível verificar que em um período de 21 anos há um aumento de valores termais na área observada em 80 % e ocorre principalmente a leste

4 volumes de água em um curto espaço de tempo. As imagens do NDVI demonstram uma diminuição das áreas verdes, uma redução de quase 40% frente do processo de ocupação (figura 2). Embora a cidade apresente clima bastante agradável, a arborização urbana é escassa, implantada sem nenhum planejamento voltado para o desenvolvimento sustentável. Analisando a distribuição espacial do albedo da superfície é possível verificar que em um período de 21 anos há um aumento de valores termais na área observada em 80 % e ocorre principalmente a leste (figura 3), na faixa urbana situada no litoral do município. Figura 2: NDVI estimado para o município de Jaboatão dos Guararapes nos anos de 1989, 1998 e Figura 3: Albedo de superfície estimado para o município de Jaboatão dos Guararapes nos anos de 1989, 1998 e CONCLUSÃO Comparando-se os dados obtidos do início da década de 80 (1989) com o final da mesma década (1998) e as imagens mais recentes (2010), percebe-se um nítido aumento de temperatura na região urbana. O visível crescimento de atividades antrópicas provocou um aumento nos

5 valores de albedo da superfície entre as datas analisadas. Com o mapa de NDVI (figura 2) permitiu distinguir com mais nitidez os corpos hídricos, atividades antrópicas (influência urbana) e a vegetação mais densa, o mapa de albedo que por sua vez é capaz de detectar tendências não obtidas no NDVI como variações de temperatura (figura 3). Conclui-se que uma análise conjunta do índice de vegetação NDVI e do albedo da superfície possibilita uma caracterização temporal eficaz analise de tendências ambientais de uma área. 5. AGRADECIMENTOS Agradeço a Deus e a todos que de alguma maneira tenham vindo a contribuir conosco ao longo de toda a nossa vida. 6. REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA Allen, R. G.; Allen, M.; Morse, A.; Trezza, R. A Landsat-based energy balance and evapotranspiration model in Western US water rigths regulation and planning. Irrigation and Drainage Systmes, v. 19, p , Bastiaanssen, W.G.M. SEBAL Based sensible and latent heat fluxes in the irrigated Gediz Basin, Turkey. Journal of Hydrology, v. 229, p , Huete, A. R. Adjusting vegetation indices for soil influences. International Agrophysics, v.4, n.4, p , Ideião, S.M.A; Cunha,J.E.B.L; Rufino,I.A.A.;Silva,B.B. Determinação da temperatura de superfície no estado da Paraíba a partir de imagens landsat 5 TM. II Simpósio Brasileiro de Ciências Geodésicas e Tecnologias da Geoinformação. 2008, Recife. Anais CD-ROM Jensen, J. R. Sensoriamento Remoto do Ambiente - Uma Perspectiva em Recursos Terrestres. São Paulo. Editora Parêntese 1ª Ed. / 2009 Liu, W. T. H. Aplicações de Sensoriamento Remoto. Campo Grande: Editora UNIDERP, Lopes, P.M.O.; Valeriano, D.M. Validação do albedo da superfície terrestre obtido dos dados do sensor MODIS em regiões montanhosas. In: Simpósio Brasileiro de Sensoriamento Remoto, 13, 2007, Florianópolis. Anais... Florianópolis: INPE, P Rouse, J. W.; Haas, R. H.; Scheel, J. A.; Deering, D. W.; Harlan, J. C. Monitoring the vernal advancement retrogradation of natural vegetation. Final Report Type III. Greenbelt: NASA/GSFC, 1974, 371p. Tucker, C.J. Red and photografic infrared linear combinations for monitoring vegetation. Remote Sensing of Environment, p , Weng, Q. Dengsheng, L. Schubring, J. Estimation of land surface temperature vegetation abundance relationship for urban heat island studies. Remote Sensing of Environment, v.66, n.23,p , 2004.

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