MAPEAMENTO DO USO E COBERTURA DO SOLO DE DOIS VIZINHOS-PR NOS ANOS DE 1984 E 2011 ATRAVÉS DE IMAGENS ORBITAIS TM/LANDSAT 5

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1 MAPEAMENTO DO USO E COBERTURA DO SOLO DE DOIS VIZINHOS-PR NOS ANOS DE 1984 E 2011 ATRAVÉS DE IMAGENS ORBITAIS TM/LANDSAT 5 Ricardo Dal Agnol da Silva 1*, Aline Bernarda Debastiani 2,3, Maurício de Souza 2,3, Mosar Faria Botelho² 1 Mestrando no Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais INPE, São José dos Câmpos SP. silvard@dsr.inpe.br 2 Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Câmpus Dois Vizinhos, Paraná. aline.debastiani@gmail.com, dark_mds@hotmail.com, mosar@utfpr.edu.br 3 Aluno(a) do curso de Engenharia Florestal, bolsistas PIBIC (Fundação Araucária) e PIBIN (UTFPR) *Autor para correspondência Resumo: O uso de imagens orbitais e técnicas de processamento de imagens permitem avaliar o uso e cobertura do solo, e através de séries temporais de imagens de uma mesma área pode-se realizar essa avaliação ao longo do tempo, gerando informações importantes para a manutenção desses ambientes. No caso do município de Dois Vizinhos-PR, presente área de estudo, avaliou-se o uso e cobertura do solo nos períodos de 1984 e 2011, quantificando as áreas ocupadas por floresta, agropecuária, água e área urbana, por meio do uso de imagens do sensor TM/Landsat 5 e classificador supervisionado Maxver. Observou-se que 21,21% da área do município (8.896,41 ha) era recoberta por floresta em 2011, contra os 11,06% (4.640,22 ha) mapeados em Atribui-se esse aumento da preservação a leis ambientais, como a do SISLEG, em Apesar disso, somente 6,78% dessas florestas são áreas classificadas como floresta em ambas as datas, possíveis florestas primárias (nativas), ou seja, as demais áreas são de plantios florestais ou florestas secundárias. Com relação a agropecuária foi obtido um percentual aproximado do censo do IBGE. Portanto, a metodologia aplicada foi eficiente para o mapeamento do uso e cobertura do solo, classificando e quantificando coerentemente as áreas. Palavras-chave: Sensoriamento Remoto, máxima verossimilhança, preservação ambiental. Introdução O crescimento acelerado da população promove também o crescimento da necessidade por alimentos. Na década de 70, para suprir as exigências da crescente população, o governo incentivava o desmatamento das florestas nativas e, assim, grande parte das reservas naturais existentes foram extraídas, dando espaço para a expansão da agricultura e pecuária. Nessa época não se tinha consciência de como a supressão desses ambientes poderia afetar a vida humana. No entanto, atualmente sabe-se que as florestas têm grande importância, não só ambiental, pela preservação da biodiversidade de fauna e flora, mas para garantir a qualidade de vida humana por diversos fatores, como: manutenção do microclima, preservação dos cursos hídricos, etc. Essa pressão sobre os ambientes naturais exigiu que fossem criadas políticas que não visassem apenas a produção de alimentos e a sustentabilidade econômica do país, mas que promovessem também a sustentabilidade ambiental dos ecossistemas. Diante desse fato, a utilização de dados de sensoriamento remoto, aliado às técnicas de processamento digital de imagem e geoprocessamento, tornam-se ferramentas imprescindíveis para o levantamento do uso e cobertura do solo. Com o uso desse pacote de geotecnologias, é possível realizar mapeamentos das últimas décadas com dados de sensores orbitais como o Landsat 5, gerando informações acuradas em nível de escala de 1: sobre o uso do solo (JENSEN, 2007). Portanto, o objetivo deste trabalho é realizar o levantamento do uso e cobertura do solo através de dados de sensores remotos e classificador supervisionado Maxver para os anos de 1984 e 2011 a fim de quantificar as áreas correspondentes a cada classe de uso e verificar sua coerência com a realidade. 15 e 16 de Outubro de

2 Material e Métodos A área de estudo é o município de Dois Vizinhos, localizado na região sudoeste do estado do Paraná. Sua vegetação original é classificada pelo IBGE (1992) como Floresta Estacional Semidecidual em transição com Floresta Ombrófila Mista. O relevo da área é suave-ondulado, cortado por pequenos córregos, altitude de 450 a 600 m acima do nível médio do mar. A economia rural é composta basicamente por soja, milho, e a pecuária. Foram utilizados para o mapeamento duas imagens do sensor Thematic-Mapper (TM), a bordo do satélite LANDSAT 5, com órbita/ponto 223/078, datadas de 28/08/1984 e 07/08/2011, as quais são a primeira e a última imagem disponível desse sensor para a área, respectivamente. Essas imagens foram obtidas gratuitamente do catálogo de imagens do INPE. Além disso, foi utilizada a imagem S-22-25_2000 do GEOCOVER obtida da NASA, a qual é um mosaico de imagens ortorretificadas do sensor ETM+ (LANDSAT 7). O processamento dos dados foi realizado a partir do software de processamento de imagens ENVI 4.5. Inicialmente, as bandas (1, 2, 3, 4, 5 e 7) das duas imagens TM (1984 e 2011) foram empilhadas e recortadas utilizando como base um vetor que circunda o município de Dois Vizinhos-PR. Após, as duas imagens foram registradas com base na imagem GEOCOVER, a partir da delimitação de 15 pontos homólogos nas imagens. Em seguida, foram coletadas amostras das classes temáticas de interesse em ambas as imagens: floresta, agropecuária (áreas de culturas agrícolas e pastagens para criação animal) e água. A partir dessas amostras, o classificador supervisionado por Máxima Verossimilhança pode ser aplicado para mapear toda a área de estudo. Esse classificador é baseado no cálculo da probabilidade de cada pixel da imagem estar contido dentro de uma classe amostrada previamente. A classe temática de áreas urbanas não foi obtida por classificação devido a grande confusão dessa classe com solo exposto (embutido na classe agropecuária) nas imagens orbitais. Por isso, a mancha urbana foi vetorizada sobre uma composição colorida R4G5B3 e sobreposta sobre a classificação. Foram coletadas 200 amostras de validação por classe temática a ser mapeada a partir de fotointerpretação da imagem orbital composição R4G5B3. A partir do cruzamento dessas amostras com as classificações, gerou-se a matriz de confusão, e cálculo de alguns parâmetros estatísticos como: exatidão global, índice de concordância kappa e variância kappa. Em seguida, realizado o teste estatístico do kappa (estatística Z) o qual revela, caso significativo, que a classificação possui concordância com a referência. Através do módulo Spectral Math foi realizada a álgebra de mapas para cruzamento das classificações de 1984 e 2011, gerando uma classificação da mudança de uso. Finalmente, foram quantificadas as áreas de cada classe temática nas imagens de 1984, 2011 e Mudança de uso, e gerados os mapas de cada um. No mapa de Mudança de uso, as áreas que se tornaram classes floresta e agropecuária em 2011 foram renomeadas para Novas Florestas e Expansão Agropecuária, as demais classes de mudança foram agrupadas junto das classes originais (Água e Áreas Urbanas). Por fim, os dados gerados pela classificação foram comparados com os dados do censo agropecuário do IBGE de 2006, último censo com dados disponíveis da área de estudo, para averiguar se o total da área classificada como agropecuária está coerente com a realidade de campo. Resultados e Discussão A classificação de 1984 obteve exatidão global de 95,8%, índice kappa de 0,9375 (p < 0,001) e variância kappa de 0, , já a classificação de 2011 obteve uma exatidão global de 94,0%, índice kappa de 0,91 (p < 0,001) e variância kappa de 0, Portanto, há concordância das classificações com a referência. 15 e 16 de Outubro de

3 Observa-se na Tabela 1 que em 1984 a agropecuária detinha cerca de 86% da área do município, enquanto que as florestas ocupavam somente 11%. No decorrer de 27 anos, em 2011, a área do município passa a ser ocupada em 75% por agropecuária e 21% por florestas, ou seja, um aumento de 10% nas áreas de floresta. Esse aumento nas áreas de floresta pode estar relacionado à implantação das políticas ambientais, como o Sistema de Manutenção, Recuperação e Proteção da Reserva Florestal Legal e Áreas de Preservação Permanente (SISLEG), regulamentado no Decreto nº 387 de A área florestada, em hectares, no município passou de aproximadamente para ha, um aumento absoluto de aproximadamente ha de floresta. Na Figura 1 nota-se a diferença entre os anos de 1984 e 2011 há muito mais áreas verdes atualmente. Com relação à área ocupada pela agropecuária, observou-se um decréscimo de ha para ha, aproximadamente 11,5%. Segundo o censo agropecuário do IBGE (2006), no ano de 2006 havia ha de culturas agrícolas e ha de pastagens destinados a pecuária e criação de outros animais. O somatório dos dois usos equivale a ha ocupados pela agropecuária, estimados pelo IBGE, valor este que está próximo do valor obtido pelo presente estudo para a data de 2011, de ha. É evidente que existe uma decorrelação temporal de 5 anos envolvida, porém, como a estimativa do IBGE também não é totalmente precisa, considerase que a estimativa por meio do Sensoriamento Remoto de 2011 está coerente com a realidade. Com relação à área urbana do município, essa praticamente dobrou de 1984 para 2011, passando de 574 para 1067 ha ocupados. Algumas explicações pra esse crescimento da mancha urbana podem ser o crescimento da indústria de alimentos SADIA, hoje chamada de Brasil Foods S/A, instalada no município desde meados da década de 60, e a implantação de várias facções de indústria têxtil no município mais recentemente, os quais foram grandes atrativos para pessoas da região a virem se instalar no município. Concomitantemente, a população de Dois Vizinhos passou de para habitantes nesses 27 anos (IBGE, 2010). Na Tabela 2 pode-se observar em cada linha a área resultante do cruzamento das classes temáticas de 1984 com Apesar do percentual de florestas ter aumentado nesse período, apenas 2.883,78 ha ou 6,87% das florestas que existem no município em 2011 são anteriores a 1984, ou seja, possuem mais de 27 anos de idade. Isto é, apenas 6,87% dessas florestas têm chance de serem, de fato, florestas primárias (que não foram suprimidas pelo homem). Entretanto, há a possibilidade de parte dessas áreas terem sido suprimidas após 1984 e restituídas alguns anos antes de 2011, aparecendo na imagem como florestas novamente. O restante das florestas existentes foi apresentada na Figura 2 como Novas Florestas, que são áreas de plantios florestais e florestas secundárias. Na mesma figura pode-se observar as áreas de expansão agropecuária, as quais eram predominantemente áreas de floresta que foram suprimidas e que em 2011 tem seu uso como agropecuário, somando um total de 1.737,36 ha ou 4,14% de florestas que tornaram-se áreas de agropecuária. Conclusão Conclui-se que o mapeamento realizado por meio de imagens orbitais mostrou-se coerente com a realidade e vem trazer novas informações para a gestão do município, mesmo que seja somente um estudo prévio. Para estudos futuros, pretende-se estudar essa dinâmica do uso em períodos intermediários a 1984 e 2011, de 3 em 3 anos, e identificar se as áreas de novas florestas aqui observadas estão relacionadas com as áreas de APP previstas no código florestal, principalmente as relacionadas com a declividade áreas impróprias para culturas agrícolas pelo sistema mecanizado. 15 e 16 de Outubro de

4 Agradecimentos À CAPES pela concessão da bolsa de mestrado e à Fundação Araucária e UTFPR pela concessão das bolsas de Iniciação Científica. Referências IBGE - Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística. Manual técnico da vegetação brasileira. Séries Manuais técnicos em geociências. Rio de Janeiro, RJ, Censo agropecuário Rio de Janeiro: IBGE, Censo demográfico Rio de Janeiro: IBGE, JENSEN, J.R. Remote Sensing of the Environment: an Earth Resource Perspective. v.2, p , Tabela 1. Áreas ocupadas pelo uso e cobertura do solo nos anos de 1984, 2011 e diferença entre os dois anos Diferença ( ) Classe temática Área (ha) Área (%) Área (ha) Área (%) Área (ha) Área (%) Floresta 4.640,22 11, ,41 21, ,19 10,15 Agropecuária ,99 86, ,82 75, ,17-11,54 Água 386,01 0,92 479,70 1,14 93,69 0,22 Área urbana 574,38 1, ,67 2,54 493,29 1,18 Total ,60 100, ,60 100,00 0,00 0,00 Tabela 2. Áreas ocupadas por cada mudança no uso e cobertura do solo de 1984 para Classe 1984 Classe 2011 Área (ha) Área (%) Área por Classe (%) Agropecuária Agropecuária ,81 70,95 Água Agropecuária 4,95 0,01 Floresta Agropecuária 1.737,36 4,14 75,11 Área urbana Agropecuária 2,70 0,01 Água Água 380,79 0,91 Agropecuária Água 97,65 0,23 Floresta Água 1,26 0,00 1,14 Área urbana Água 0,00 0,00 Floresta Floresta 2.883,78 6,87 Agropecuária Floresta 6.009,30 14,32 Água Floresta 0,27 0,00 21,21 Área urbana Floresta 3,06 0,01 Área urbana Área urbana 568,62 1,36 Agropecuária Área urbana 481,23 1,15 Água Área urbana 0,00 0,00 2,54 Floresta Área urbana 17,82 0,04 Total ,60 100,00 100,00 15 e 16 de Outubro de

5 Figura 1. Mapa do uso e cobertura no solo de 1984 (esquerda) e 2011 (direita). Figura 2. Mapa do uso e cobertura do solo de 2011 e suas mudanças desde Universidade Tecnológica Federal do Paraná Câmpus DV 15 e 16 de Outubro de 2012 Recursos Florestais e Engenharia Florestal 212