Grupo Multidisciplinar de Estudos Ambientais - GEA CEP Marechal Cândido Rondon PR, Brasil. Bolsista PIBIC/CNPq

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1 Carla Michelon Ribeiro 1 Lucas Tagliari Brustolin 2 Ericson Hideki Hayakawa 3 1,2,3 Universidade Estadual do Oeste do Paraná Unioeste Colegiado de Geografia Grupo Multidisciplinar de Estudos Ambientais - GEA CEP Marechal Cândido Rondon PR, Brasil 1 Bolsista PIBIC/CNPq 2 Bolsista Ações Afirmativas Unioeste 3 Docente do Colegiado de Geografia e do Programa de Pós-Graduação em Geografia kahmichelon@hotmail.com lucastb_9@hotmail.com ericson_geo@yahoo.com.br Mapeamento da cobertura da terra na Bacia Hidrográfica do Paraná III a partir de técnicas de sensoriamento remoto INTRODUÇÃO O reconhecimento e a representação do uso e cobertura da terra sempre foram de interesse da sociedade e suas origens remonta há vários séculos. De interesse para várias áreas do conhecimento (e.g., geografia, agronomia, biologia, arquitetura), pode auxiliar principalmente no planejamento e gestão do espaço, de acordo com os interesses e peculiaridades dos objetivos de cada área. Atualmente, em território brasileiro, é possível identificar uma série de iniciativas que promovem o mapeamento sistemático do uso e cobertura da terra. Destacam-se o Programa de Cálculo do Desflorestamento da Amazônia - PRODES (INPE, 2008), o Sistema de Detecção do Desmatamento em Tempo Real na Amazônia - DETER (INPE, 2008), o CanaSat (Rudorff, et al., 2010), e o CafeSat (Moreira et al., 2008). No Brasil, esforços para identificar o uso e cobertura da terra remetem às décadas de 1930 e 1940 (IBGE, 2006). Nesse período, os objetivos consistiam na busca de informações sobre o processo de colonização ou também de reconhecer as áreas ainda desconhecidas ou pouco descritas. Nas décadas seguintes (1950 e 1960) o empenho estava voltado para contextualizar os processos produtivos existentes a partir

2 da identificação dos padrões espaciais de cobertura. A partir da década de 1970, quando os processos de classificação passaram a estar consolidados, surgiram procedimentos padronizados para o mapeamento. As possibilidades do mapeamento do uso e cobertura da terra foram significativamente melhoradas a partir da década de 1970, devido o surgimento das primeiras imagens de satélites. Com o lançamento do primeiro satélite da série Landsat, imagens provenientes dos sensores instalados nessas plataformas auxiliaram principalmente na contextualização de áreas agrícolas. Atualmente com a diversidade de imagens de satélites em suas diversas resoluções espaciais, temporais, espectrais e radiométricas, além da atualização e surgimento de novos aplicativos para o tratamento dos dados de sensoriamento remoto, novas técnicas e métodos de mapeamento continuamente são desenvolvidos. Neste contexto, a área que contempla a região que abarca a Bacia Hidrográfica do Paraná 3 (BP3) ainda carece de informações que contextualizem a atual situação do uso e cobertura da terra. Mesmo sendo uma área que engloba os municípios que mais se destacam no Estado do Paraná pelas atividades de agropecuárias, principalmente pelo desenvolvimento de culturas temporárias (principalmente plantio de soja e milho) além da suinocultura, não há estudos sistemáticos desse escopo para a área. O conhecimento desses elementos permitirá não só a contextualização do uso e cobertura da terra, como também na identificação de áreas com problemas de cunho ambiental, contribuindo assim em projetos de planejamento e gestão do uso e ocupação da terra. Esta preocupação deve-se principalmente porque as duas principais atividades (agricultura intensa e suinocultura) da área são fatores preponderantes para impactos ambientais decorrentes do uso dos agrotóxicos e rejeitos da suinocultura. A realização de estudos que visem mapear sistematicamente a área e futuramente, relacioná-los como outros indicadores como, parâmetros de qualidade da água e demais indicadores socioambientais podem indicar desajustes que estejam comprometendo a integridade ambiental da bacia. Adicionalmente, este tipo de informação é crucial para o gerenciamento das áreas afetadas pelo reservatório da Usina Hidrelétrica (UHE) de Itaipu, já que os recursos hídricos da bacia escoam diretamente no reservatório. Isto é

3 fundamental para o conhecimento de possíveis fatores que podem desencadear problemas relacionados a impactos ambiental no lago, que prejudicaria não só as áreas de lazer, como também o funcionamento da UHE. OBJETIVOS Mapear a cobertura da terra na BP 3 a partir de dados de sensoriamento remoto, especificamente, imagens do Landsat-5, sensor Thematic Mapper (TM). LOCALIZAÇÃO DA ÁREA DO ESTUDO A denominada de Bacia Hidrográfica do Paraná III (BP III) é composta por um conjunto de bacias hidrográficas que abrangem uma área de aproximadamente km² na mesorregião Oeste do Paraná (Figura 1). Figura 1 Bacia hidrográfica do Paraná III no território brasileiro. Mosaico de imagens Landsat obtida em: < (RGB 742).

4 A BP3 limita-se a norte com a bacia do rio Piquiri, a sul com a bacia do rio Iguaçu e a oeste com o reservatório de Itaipu. Na BP III afloram rochas basálticas da Formação Serra Geral (Eocretáceo) (Nardy et al., 2002), as quais situam-se no Terceiro Planalto Paranaense (Maack,1981), abrangendo cerca de 2/3 do território do Estado do Paraná. Definidas por Santos et al. (2006) e Mineropar (2006), a área da bacia apresenta as seguintes subunidades morfoesculturais: Planalto de Campo Mourão (11 %), Planalto

5 de Umuarama (1 %), Planalto de Cascavel (23 %), Planalto de São Francisco (37 %) e planalto de Foz do Iguaçu (26 %). As planícies aluviais somam 2 %. O clima predominante na BP-III, segundo a classificação de Köppen, é do tipo Cfa, que corresponde a clima temperado chuvoso, sem a ocorrência de estação seca e moderadamente quente, com temperatura média no verão, superior a 22ºC e média no inverno inferior a 18ºC (Ayoade, 2002). Os principais rios que compõem a BP III são classificados como rios consequentes e drenam em sentido oeste, desaguando diretamente no Reservatório do lago de Itaipu. O padrão de drenagem predominante é dendrítico a sub-dendrítico. Em alguns setores apresenta padrão sub-retangular, refletindo o controle estrutural do arcabouço geológico regional. A bacia apresenta áreas com ocorrência de Latossolos e Nitossolos, que são solos profundos e bem drenados com maior estabilidade e menor suscetibilidade a processos de perda de solo. Também são encontrados solos rasos em áreas de maior declividade. Estes são setores suscetíveis a processos de erosão linear, merecendo a aplicação de práticas conservacionistas. METODOLOGIA Materiais Este trabalho pautou-se na utilização de uma imagem Landsat-5/TM (órbita/ponto 224/77) que abarca parte da BP III. A cena selecionada é datada de 15/09/2011, no período de entressafra, onde há maior presença de solo exposto. A cena foi obtida gratuitamente do catálogo de imagens do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais. Também foi obtida uma imagem do catálogo de imagens da Global Land Cover Facility GLCF ( de mesma órbita/ponto da imagem do INPE. Mosaicos Landsat obtidos em foram utilizados para reconhecimento da área. Os aplicativos utilizados foram o SPRING 5.2 e ArcGis Procedimentos

6 O trabalho pautou-se no cumprimento das seguintes etapas: a) correção geométrica da imagem Landsat obtida do catálogo do INPE, b) segmentação das imagens, c) classificação de imagens, e d) elaboração e edição dos mapas temáticos. A correção geométrica da imagem Landsat pautou-se na utilização da imagem obtida do GLCF como referência para correção da imagem Landsat de Selecionaram-se 20 pontos de controle distribuídos pela cena para o processo de correção geométrica. A etapa de segmentação foi efetuada como pré-requisito para a classificação nãosupervisionada. Baseou-se no método de crescimento de regiões e a partir do método exploratório, definiram-se os limiares de similaridade e área (pixels). O valor de similaridade definido foi 6 e o de área foi 15. A similaridade corresponde ao limiar de variação do nível de cinza da imagem o qual o algoritmo utilizará para definir um segmento. O valor de área refere-se ao conjunto mínimo de pixels para a obtenção de um segmento. O procedimento de classificação pautou-se na utilização do algoritmo ISOSEG. Este é um algoritmo de agrupamento de dados não-supervisionados aplicado sobre o conjunto de regiões, que por sua vez, foram caracterizadas por atributos estatísticos de média, matriz de covariância e também pela área na fase de extração de regiões (MOREIRA, 2011). É comumente utilizado para classificar regiões de uma imagem segmentada. Com a definição dos algoritmos de classificação e limiar de aceitação de 99,9%, classificaram-se as seguintes classes temáticas: vegetação arbórea, pastagem, agricultura, solo exposto, área urbana e recursos hídricos. RESULTADOS A utilização de técnicas de sensoriamento remoto para o mapeamento do uso e cobertura da terra na BP III evidenciou uma série de particularidades que contribuem para o entendimento da área (Figura 2). O mapeamento evidenciou que a classe referente a vegetação concentra-se principalmente nas margens dos corpos de água e na parte central da área do estudo. Nota-se que há vegetação em praticamente toda a extensão que margeia o reservatório de Itaipu (ver Figura 2B). Esta condição justifica-se

7 em grande parte pelos projetos desenvolvidos pela Itaipu Binacional. Nos margens dos canais de drenagens também se observam vegetação, embora a dimensão dos fragmentos seja menor. A outra área com presença significativa de vegetação encontrase na parte central da área do estudo (ver Figura 2C). Notam-se extensos fragmentos, alguns alcançando até 20 km 2 de dimensão. Figura 2 Classificação do uso e cobertura da terra em parte da BP III. Nota-se que as áreas de pastagem e fragmentos de vegetação concentram-se na parte central da área do estudo. Nas demais áreas, tem-se a maior presença de solo exposto já que a data da imagem coincide com o período de colheita e/ou preparo da terra.

8 Ressalta-se que como a classe vegetação não foi separada em vegetação nativa ou reflorestada da vegetação de silvicultura, muitos dos fragmentos observados denotam áreas de culturas de eucaliptos e pinus. Nas demais áreas, os fragmentos de vegetação quando existentes limitam-se principalmente palmente as margens dos recursos hídricos. A classe de solo exposto predomina no mapeamento. Esta condição reflete a data da imagem utilizada para o mapeamento, a qual registra o período de colheita e/ou preparo da terra para novas culturas. Contudo, como a área de estudo tem sua base agrícola fundamentada nas culturas temporárias de soja e milho, entende-se que a área de solo exposto em outros momentos, refletirá na classe agricultura. Observa-se que as

9 áreas de solo exposto encontram-se distribuídas na maior parte da área do estudo. Apenas a porção central da área do estudo possui menor presença de solo exposto. Por sua vez, a classe de pastagem destaca-se nesta região. A distinta configuração da cobertura da terra observada na BP III reflete a influência da declividade (Figura 3) na área, já que litologia e clima apresentam-se sem distinções espaciais. A maior declividade da área do estudo resulta não só na dificuldade de mecanização agrícola, como também em solos mais rasos e pedregosos. Dessa forma, nessas áreas, observam-se predominantemente a presença de pastagem e de fragmentos de vegetação. Salienta-se que estudos demonstrando a relação de declividade, tipos de solos, indicadores socioeconômicos, dentre outros estão sendo desenvolvidos pelos integrantes do Grupo Multidisciplinar de Estudos Ambientais, a fim de definir o zoneamento ecológico-econômico da BPIII. Citam-se como exemplos os trabalhos de Bade (2014) e Rocha (em desenvolvimento). Figura 3 Declividade da bacia hidrográfica do Paraná III gerada a partir do MDE SRTM. Nota-se que a parte central onde há maior declividade coincide com a área com maior presença de pastagem e de fragmentos vegetação. Por sua vez, nas áreas de menor declividade, as atividades agrícolas temporárias são mais comuns, principalmente com os cultivos de soja e milho.

10 CONCLUSÃO A aplicação de técnicas de sensoriamento remoto para o mapeamento do uso e cobertura da terra na BP III evidenciou particularidades existentes sobre a distribuição das culturas agrícolas na área. Embora com as mesmas condições litológicas e de clima, nota-se que a mesorregião oeste não apresenta a cultura temporária (milho e soja) como predominante na área. Observa-se que na parte central da área do estudo encontra-se a maior presença de fragmentos de floresta, sendo que alguns alcançam até 20 km 2 de dimensão. Na parte central também há uma mudança significativa do tipo de cobertura

11 predominante, pois enquanto nas demais áreas tem-se solo exposto, que por sua vez é utilizado para as culturas temporárias, na parte central predomina a cobertura por pastagem. Esta condição é causada pela declividade da área, que inviabiliza a mecanização, impossibilitando o uso para fins de culturas temporárias. Dessa forma, tem-se o predomínio da pastagem. Ressalta-se também que a classe vegetação engloba tanto a vegetação nativa/reflorestada, como também as áreas de silvicultura. REFERÊNCIAS AYOADE, J. O. Introdução à climatologia para os trópicos. 8ª ed. Rio de Janeiro: Bertrand Brasil, p. BADE, M. R. Definição e caracterização de unidades de paisagem das bacias hidrográficas do Paraná III (Brasil/Paraguai) Dissertação (Mestrado) Programa de Pós-Graduação em Geografia. Universidade Estadual do Oeste do Paraná, Campus Marechal Cândido Rondon. Intituto Brasileiro De Geografia e Estatistica (IBGE). Manual Técnico de Uso da Terra. Manual Técnico em Geociências número ed. Divisão de Geociências. Rio de Janeiro, p. MAACK, R. Geografia Física do Paraná. 2. Ed. Rio de Janeiro: J. Olimpio, p. MINEROPAR. Atlas geomorfológico do Estado do Paraná. Escala 1: p. MOREIRA, M. A.; BARROS, M. A.; FARIA, V. G. C.; ADAMI, M. Uso da geotecnologia para monitorar a cafeicultura brasileira Fase II São Paulo e Minas Gerais. In: XIII SIMPOSIO LATINOAMERICANO DE PERCEPCION REMOTA Y SISTEMAS DE INFORMACION ESPACIAL, 2008, Havana. SELPER. Havana: SELPER-Cuba, v. CD-ROM. MOREIRA, M. A. Fundamentos do Sensoriamento Remoto e metodologias de aplicação. 4ª Ed. Viçosa-MG: Editora UFV, p. NARDY, A. J. R.; OLIVEIRA, M. A. F.; BETANCOURT, R. H. S.; VERDUGO, D. R. H; MACHADO, F. B. Geologia e estratigrafia da Formação Serra Geral. Revista Geociências, São Paulo, 21(1/2): 15-32, 2002.

12 RUDORFF, B. F. T.; AGUIAR, D. A.; SILVA, W. F.; SUGAWARA, L. M.; ADAMI, M.; MOREIRA, M. A. Studies on the Rapid Expansion of Sugarcane for Ethanol Production in São Paulo State (Brazil) Using Landsat Data. Remote Sensing. v. 2, n. 4, p , SANTOS, L. J. C.; OKA-FIORI, C.; CANALI, N. E.; FIORI, A. P.; SILVEIRA, C. T.; SILVA, J. M. F.; ROSS, J. L. S. Mapeamento geomorfológico do estado do Paraná. Revista Brasileira de Geomorfologia, v. 7 n. 2, p. 3-12, 2006.