Universidade de São Paulo Faculdade de Filosofia, Letras e Ciências Humanas FFLCH Departamento de Geografia Mini-curso Mapeamento de APP (áreas de preservação permanente) através de técnicas de Geoprocessamento Utilização do software ArcGIS 9.3 Palestrante: Geóg. Jânio Marcos Rodrigues Ferreira Mestrando em Engenharia de Transportes EPUSP Coordenador de Cartografia da Divisão Técnica de Unidades de Conservação e Proteção da Biodiversidade e Herbário Municipal PMSP - SVMA São Paulo, Setembro de 2010
Sumário Lista de figuras... 3 Objetivo... 4 Introdução... 5 Apresentação do software de Cartografia Digital ArcGIS 9.3... 9 Exercício prático Mapeamento e definição de APP de Rios e Nascentes... 11 Exercício 01 Criação de um arquivo Shapefile no ArcCATALOG... 12 Exercício 02 Carregar arquivos cartográficos já existentes no ArcMAP... 14 Exercício 03 Usando o módulo ArcTOOLBOX para calcular a APP de 30 metros... 15 Exercício 04 Criação do layer de Nascentes através da Hidrografia... 18 Exercício 05 Edição dos layer de APPs de 30 m (rios) e 50 m (nascente)... 25 Exercício 06 Edição final... 28 Considerações finais... 32 Anexos - Base de dados digital (mídia anexa)... 33 Bibliografia... 34 2
Lista de Figuras Figura 01: Demonstração de APPs de nascente e ao longo de rios... 6 Figura 02: Apresentação do módulo ArcMAP... 9 Figura 03: Apresentação do módulo ArcCATALOG... 10 Figura 04: Apresentação do módulo ArcTOOLBOX... 10 Figura 05: Criando um arquivo shapefile no ArcCATALOG... 12 Figura 06: Criação de um arquivo shapefile no ArcCATALOG... 13 Figura 07: Inserindo dados no ArcMAP... 14 Figura 08. Usando o ArcTOOLBOX... 15 Figura 09: Escolha do arquivo de curva de nível... 16 Figura 10: Tela de cálculo das APPs de 30 metros... 17 Figura 11: Arquivo com as áreas de APPs de 30 metros... 17 Figura 12: Layer de hidrografia... 18 Figura 13: Acessando a função Feature Vertices to Point... 19 Figura 14: Criação do layer de Nascentes... 20 Figura 15: Layer de Nascente gerado... 20 Figura 16: Edição do layer de Nascente... 21 Figura 17: Layer de Nascente após edição... 22 Figura 18: Layers de curvas de nível, hidrografia, nascente e limite da bacia... 23 Figura 19: Cálculo das APPs de Nascente... 23 Figura 20: Layer das APPs de Nascente... 24 Figura 21: Edição dos layers de APPs... 25 Figura 22: Edição do layer de nascente... 26 Figura 23: Adição do layer de nascente ao layer de APPs de rios... 26 Figura 24: Detalhe da edição dos layers de APPs... 27 Figura 25: Tabela de atributos do layer de APPs, após edição... 28 Figura 26: Edição final das intersecções entre as áreas das APPs... 29 Figura 27: Layer final editado, sem as intersecções... 29 Figura 28: Arquivo final do exercício de cálculo de APPs de rio e nascente... 30 Figura 29: Visão geral da bacia hidrográfica e o resultado das áreas definidas como APPs... 31 3
Objetivo O objetivo deste material é apresentar aos alunos do curso de graduação em Geografia as possibilidades de uso de geotecnologias e cartografia digital aplicadas no mapeamento de APPs (áreas de preservação permanente). Para tanto, daremos ênfase em ferramentas disponíveis no software de geoprocessamento ArcGIS 9.3. 4
Introdução Código Florestal Lei 4771/65 O Código Florestal Brasileiro (Lei 4.771, de 15 de setembro de 1965), em consonância com as leis ambientais estaduais e municipais, estabelece as regras de uso, preservação e conservação das florestas e outras formas de vegetação, utilizando duas figuras básicas: as Áreas de Preservação Permanente (APP) e Reserva Legal (ARL). A APP e a ARL são dois conceitos importantes no planejamento ambiental, tendo em vista a obrigatoriedade dos proprietários rurais e empreendedores de demarcarem e descreverem as características dessas áreas. De acordo com o Código Florestal, entende-se por: Área de Preservação Permanente: área protegida nos termos dos arts. 2 e 3 desta Lei, coberta ou não por vegetação nativa, com a função ambiental de preservar os recursos hídricos, a paisagem, a estabilidade geológica, a biodiversidade, o fluxo gênico de fauna e flora, proteger o solo e assegurar o bem-estar das populações humanas. Reserva Legal: área localizada no interior de uma propriedade ou posse rural, excetuada a de preservação permanente, necessária ao uso sustentável dos recursos naturais, à conservação e reabilitação dos processos ecológicos, à conservação da biodiversidade e ao abrigo e proteção de fauna e flora nativas. Trataremos aqui apenas do mapeamento das categorias de APP ao longo de rios com largura menor ou igual a 10 m e de nascentes. As diretrizes para estabelecimento das APP s encontram-se descritas no artigo 2 do Código Florestal, relacionadas na tabela abaixo. 5
Tabela 1. Largura de vegetação ciliar a ser mantida ou revegetada de acordo com largura de curso de água. LARGURA DO CURSO D ÁGUA (metros) LARGURA DA APP (metros) Menor ou igual a 10 30 De 10 a 50 50 De 50 a 200 100 De 200 a 600 200 Maior que 600 500 Nascentes 50 Figura 01: Demonstração de APPs de nascente e ao longo de rios. A figura acima apresenta as categorias de APP ao longo de rios e nascentes. Podemos perceber as diferentes larguras dessas áreas, observando as diferentes larguras do canal do rio. O art. 2 do Código Florestal define com maior detalhamento as áreas de preservação permanente e apresenta os coeficientes mínimos de preservação das florestas e demais formas de vegetação natural, relacionadas abaixo: 6
a) ao longo dos rios ou de qualquer curso d'água desde o seu nível mais alto em faixa marginal cuja largura mínima será: 1 - de 30 (trinta) metros para os cursos d'água de menos de 10 (dez) metros de largura; 2 - de 50 (cinquenta) metros para os cursos d'água que tenham de 10 (dez) a 50 (cinquenta) metros de largura; 3 - de 100 (cem) metros para os cursos d'água que tenham de 50 (cinquenta) a 200 (duzentos) metros de largura; 4 - de 200 (duzentos) metros para os cursos d'água que tenham de 200 (duzentos) a 600 (seiscentos) metros de largura; 5 - de 500 (quinhentos) metros para os cursos d'água que tenham largura superior a 600 (seiscentos) metros; b) ao redor das lagoas, lagos ou reservatórios d'água naturais ou artificiais; c) nas nascentes, ainda que intermitentes e nos chamados "olhos d'água", qualquer que seja a sua situação topográfica, num raio mínimo de 50 (cinquenta) metros de largura; d) no topo de morros, montes, montanhas e serras; e) nas encostas ou partes destas, com declividade superior a 45, equivalente a 100% na linha de maior declive; f) nas restingas, como fixadoras de dunas ou estabilizadoras de mangues; g) nas bordas dos tabuleiros ou chapadas, a partir da linha de ruptura do relevo, em faixa nunca inferior a 100 (cem) metros em projeções horizontais; h) em altitude superior a 1.800 (mil e oitocentos) metros, qualquer que seja a vegetação. i) Nas áreas metropolitanas definidas em lei. 7
No caso de áreas urbanas, sendo entendidas como as áreas compreendidas nos perímetros urbanos definidos por lei municipal e nas regiões metropolitanas e aglomerações urbanas, em todo o território abrangido, deve-se considerar as disposições dos respectivos planos diretores e leis de uso do solo municipais, respeitando os princípios e limites definidos pelo código florestal. 8
Apresentação do software de Cartografia Digital ArcGIS 9.3. Uma descrição sucinta dos módulos do software de cartografia digital ArcGIS 9.3, usado em nosso mini-curso, será apresentada a seguir. O ArcGIS 9.3 pode ser dividido em três módulos: ArcMAP, ArcCATALOG e ArcTOOLBOX. A figura 02 apresenta a tela de visualização do ArcMAP. Esse módulo é responsável por toda a parte de visualização, edição e layout de impressão de arquivos cartográficos. Através dele são acessadas diversas funções de geoprocessamento. Figura 02: Apresentação do módulo ArcMAP. A figura 03 apresenta o módulo ArcCATALOG, da família ArcGIS. Esse módulo é responsável pelo gerenciamento de arquivos cartográficos: shapefile, geodatabases, raster etc. As conexões com diretórios internos e externos são estabelecidas através dessa interface. Conexões a bancos de dados espaciais ou alfanuméricos também são executados através do ArcCATALOG. 9
Figura 03: Apresentação do módulo ArcCATALOG. A figura 04 apresenta o módulo ArcTOOLBOX. Através desse módulo pode-se acessar todas as funções de geoprocessamento existentes no ArcGIS: modelagem digital de terrenos, ferramentas de análise e conversão de dados, ferramentas cartográficas, geocodificação, análise geoestatística, análise espacial, estatística espacial, entre outras ferramentas. Figura 04: Apresentação do módulo ArcTOOLBOX. 10
Exercício prático Mapeamento e definição de APP de Rios e Nascentes. Para a realização do exercício prático utilizaremos os seguintes arquivos cartográficos: ortofotos digitais do ano de 2007, recorte de uma bacia hidrográfica, recorte de hidrografia restituída de cartas EMPLASA 1:10000, recorte de curvas de nível, limite administrativo do município de São Paulo. A bacia hidrográfica usada nesse exercício localiza-se no extremo sul do município de São Paulo, na Área de Proteção Ambiental (APA) Capivari- Monos, categoria de Unidade de Conservação de Uso Sustentável. 11
Exercício 01 Criação de um arquivo Shapefile no ArcCATALOG. Iniciaremos nosso exercício com a criação de um arquivo shapefile, formato padrão usado para dados cartográficos no ArcGIS. Abra o ArcCATALOG e acesse um diretório conhecido. Clique com o botão direito na área de conteúdo - lado direito da tela - e escolha a opção New Shapefile, como na figura abaixo. Figura 05: Criando um arquivo shapefile no ArcCATALOG. Na opção Name, dê um nome para o seu arquivo e escolha uma característica (ponto, linha ou polígono) no campo Feature Type. Em seguida clique em Edit para definir um sistema de projeção e um Datum para o seu arquivo shapefile. Na tela Spatial Reference System clique na opção Select e escolha um Sistema de Coordenadas através das opções da tela Browse for Coordinate System. Clique duas vezes em Projected Coordinate Systems UTM South America e escolham o arquivo de projeção South American 1969 UTM Zone 23S. Cliquem em Add e verifiquem as características desse sistema de projeção no campo Details. Cliquem em Ok Ok. 12
Esse primeiro passo serviu para ensiná-los a criar um arquivo shapefile. A figura abaixo resume algumas etapas do que foi executado. Figura 06: Criação de um arquivo shapefile no ArcCATALOG. 13
Exercício 02 Carregar arquivos cartográficos já existentes no ArcMAP. Inicie o ArcCATALOG e o ArcMAP. Localize a pasta MINICURSO_GEO_USP\VETOR, através do ArcCATALOG. Selecione todos os arquivos e arraste para a Tabela de Conteúdo do ArcMAP. Verifique os dados que você acabou de carregar. A figura abaixo demonstra os arquivos que foram inseridos no módulo ArcMAP. Figura 07: Inserindo dados no ArcMAP. Ative o módulo ArcTOOLBOX clicando na caixa de ferramenta disponível na barra de ferramentas do ArcMAP. Nesse exercício iniciamos o trabalho com o módulo de edição e visualização de dados ArcMAP. 14
Exercício 03 Usando o módulo ArcTOOLBOX para calcular a APP de 30 metros. Iniciaremos o cálculo das APPs através do módulo ArcTOOLBOX, explorando algumas de suas ferramentas. No ArcTOOLBOX, clique na opção Analist Tools Proximity, em segiuda clique duas vezes na opção Buffer, como mostra a figura abaixo. Figura 08. Usando o ArcTOOLBOX. No campo Input Features escolha o arquivo REC_HIDRO_BACIA_UTM_SAD69_F23S, referente às curvas de nível da área de estudo. 15
Figura 09: Escolha do arquivo de curva de nível. Escolha o diretório onde será salvo o arquivo modificado, clicando na pasta ao lado do campo Output Feature Class. Dê um nome para esse novo arquivo. Ex.: APP_30_UTM_SAD69. Na opção Distance [Value or Field] Linear Unit digite 30 (faixa de 30 metros que será calculada ao longo do rio) e escolha a unidade metros. Aceite as outras opções e clique em OK. A figura abaixo demonstra essas etapas. 16
Figura 10: Tela de cálculo das APPs de 30 metros. Aparecerá uma tela de processamento de dados e, logo depois, um arquivo similar ao que está na figura XX abaixo será adicionado à Tabela de Conteúdos. Essas são as áreas referentes ao cálculo de distância de 30 metros de cada lado da hidrografia. Figura 11: Arquivo com as áreas de APPs de 30 metros. 17
Exercício 04 Criação do layer de Nascentes através da Hidrografia. Desligue todos os layers (camadas de dados cartográficos), exceto a hidrografia REC_HIDRO_BACIA_UTM_SAD69_F23S. A figura abaixo apresenta o layer de hidrografia. Figura 12: Layer de hidrografia. 18
No ArcTOOLBOX clique em Data Management Tools, abra a caixa de ferramenta Features e clique duas vezes na ferramenta Feature Vertices to Point. A figura abaixo resume essas ações. Figura 13: Acessando a função Feature Vertices to Point. Na caixa de diálogo Features Vertices to Point no campo Input Feature, escolha o arquivo de hidrografia REC_HIDRO_BACIA_UTM_SAD69_F23S. Na opção Output Feature Class, escolha um diretório para salvar o arquivo que será gerado e dê um nome ao seu arquivo. Ex.: NASCENTE_UTM_SAD69_F23S. No campo Point Type escolha a opção Start ; esse procedimento tem a função de definir o início da linha de hidrografia para criar o ponto de nascente. Clique em OK e aguarde o processamento da operação. A figura abaixo resume essas etapas. 19
Figura 14: Criação do layer de Nascentes. A figura abaixo apresenta o arquivo de nascentes que foi gerado com base na hidrografia. Será necessário editar e apagar alguns pontos que foram criados ao longo da drenagem, devido a erros de digitalização das linhas de hidrografia. Figura 15: Layer de Nascente gerado. 20
Para editar os pontos de nascente, clique na ferramenta de edição Editor Start Editing. Na caixa Task, escolha a opção Modify Feature e, na caixa Target, escolha o arquivo de nascentes que você acabou de criar NASCENTE_UTM_SAD69_F23S. Esse procedimento define qual será o layer (camada) a ser editado. Selecione todos os pontos que não representam nascentes, ou seja, os pontos que foram criados nas junções de rios ou em vértices intermediários da linha de hidrografia. Apague esses pontos usando a tecla Delete do seu teclado. Figura 16: Edição do layer de Nascente. Clique novamente em Editor e escolha a opção Save Edits, após salvar a edição clique novamente em Editor e escolha a opção Stop Editing. Com isso, você salvará as modificações no layer de nascentes e sairá do módulo de edição. 21
Ao final da edição, o seu arquivo de hidrografia deverá ter pontos de nascente apenas no início das linhas de drenagem, como mostra a figura abaixo. Figura 17: Layer de Nascente após edição. Ligue os layers de curva de nível REC_CURVAS_NIVEL_UTM_SAD69_F23S e o limite da bacia hidrográfica REC_BACIA_APA_CM_UTM_SAD69_F23S. Faça uma análise da localização dos pontos de nascentes; tendo em vista a conformação da topografia apresentada pelas curvas de nível. A figura abaixo demonstra a tela de visualização do ArcMAP com os layers a serem analisados. 22
Figura 18: Layers de curvas de nível, hidrografia, nascente e limite da bacia. Repita o procedimento do Exercício 03 para definir a área das APPs de nascente. O cálculo deve considerar 50 metros, como definido no Código Florestal para APPs em volta de nascentes. A figura abaixo resume as operações necessárias. Figura 19: Cálculo das APPs de Nascente. 23
A figura abaixo demonstra as áreas de 50 m de raio calculadas em volta dos pontos definidos como nascente. Figura 20: Layer das APPs de Nascente. 24
Exercício 05 Edição dos layer de APPs de 30 m (rios) e 50 m (nascente). Desligue todos os layers, exceto o referente às APPs de 30 m APP_30_UTM_SAD69_F23S e o layer com as APPs de nascente APP_NASCENTE_UTM_SAD69_F23S. Repita o procedimento de edição, clicando em Editor Start Editing. Escolha o layer de APP de 30 m para ser editado, como mostra a figura abaixo. Em seguida desligue esse layer, deixando apenas o layer de APP de nascente ativo. Figura 21: Edição dos layers de APPs. 25
Selecione todas as APPs de nascente, fazendo um retângulo envolvente com o mouse. Copie e cole no layer de APP 30 m, que deverá ser ligado logo após dessa ação. As figuras abaixo demonstram esses procedimentos. Salve a edição em Save Edit e finalize a edição em Stop Editing. Figura 22: Edição do layer de nascente. Figura 23: Adição do layer de nascente ao layer de APPs de rios. 26
Deixe apenas o layer de APPs de 30 m ligado e veja que as áreas referentes às APPs de 50 m foram associadas (coladas) a esse layer. A figura abaixo mostra um detalhe do layer que acabou de ser editado. Figura 24: Detalhe da edição dos layers de APPs. 27
Exercício 06 Edição final. Abra o tabela de atributos do layer que acabamos de editar. Clique com o botão direito sobre o nome do layer e escolha a opção Open Attribute Table. Analisem a coluna BUFF_DIST, essa coluna contém as distâncias usadas no cálculo das áreas de APP. Percebam que os valores definidos no cálculo das APPs 30 e 50 m aparecem gravados nas linhas referentes a cada feição mapeada. Figura 25: Tabela de atributos do layer de APPs, após edição. Iniciaremos a edição final do arquivo tendo como objetivo reparar a sobreposição das linhas das APPs de 30 m com as APPs de 50 m. Clique em Editor Start Editing e escolha o layer de APPs como alvo a ser editado. Selecione todas as feições, clique novamente na ferramenta Editor e escolha a opção Merge e, em seguida, na caixa de diálogo Merge, clique em OK. Essa ferramenta irá recortar as intersecções entre as linhas de APP, criando um arquivo contínuo. Salve as edições desse layer e termine a edição, clicando em Editor Save Edits Stop Editing. As figuras abaixo demonstram as operações efetuadas e o resultado obtido. 28
Figura 26: Edição final das intersecções entre as áreas das APPs. Figura 27: Layer final editado, sem as intersecções. Reparem no detalhe da figura abaixo que não há mais intersecções entre linhas. Analisem as formas finais do arquivo, atentando para as áreas de APP de nascente nas extremidades. Estas se apresentam arredondadas, evidenciando o cálculo diferenciado para essas categorias. 29
Para efeito de teste, cliquem na ferramenta de medidas Measure, defina a unidade de medidas para metros e cliquem no centro da circunferência definida como APP de nascente e meçam a distância até as extremidades. O valor da distância será de aproximadamente 50 m, dependendo do detalhe de sua medida. Efetuem as mesmas medidas para distâncias ao longo dos rios; estas deverão ser de aproximadamente 30 m. Figura 28: Arquivo final do exercício de cálculo de APPs de rio e nascente. Para finalizar o exercício liguem os layers de ortofotos, limite da bacia, nascentes, curvas de nível, hidrografia e as APPs que acabaram de ser criadas. Façam uma análise da bacia, com relação à hidrografia e área de APPs. É possível fazer um comparativo entre a área da bacia e as áreas definidas como APP, o que evidenciaria o percentual a ser preservado. Ressaltamos que, para o cálculo das APPs de rios e nascente, os critérios legais apresentados no Código Florestal e nas leis ambientais municipais e estaduais posteriores devem ser respeitados integralmente. Os procedimentos apresentados nesse manual devem, necessariamente, serem 30
adequados a métodos propostos em leis ambientais específicas para a definição das APPs. A figura abaixo apresenta todos os layers usados nesse exercício. Figura 29: Visão geral da bacia hidrográfica e o resultado das áreas definidas como APPs. 31
Considerações finais Tendo em vista a complexidade da legislação ambiental no Brasil e os aspectos técnicos envolvidos nas etapas de mapeamento e representação dos elementos naturais de interesse para preservação e conservação, pretendemos aqui levantar o interesse dos futuros geógrafos que se envolverão em projetos de planejamento, gestão e licenciamento ambiental, diagnósticos sócioambientais, mapeamento e georeferenciamento de áreas rurais e urbanas. Os métodos e técnicas que integram o recente campo das geotecnologias, envolvendo receptores GPS (Global Positioning System), sensoriamento remoto orbital e aéreo, cartografia digital, geoprocessamento e análise espacial de dados cartográficos devem ser encarados pelo profissional geógrafo como um rico campo de trabalho e possibilidade de aplicação de seu conhecimento. 32
Anexos - Base de dados digital (mídia anexa) 33
Bibliografia Código Florestal Brasileiro Lei n 4771 de 13 de Setembro de 1965. Getting Started With ArcGIS ESRI PRESS 2008. 34