MAPEAMENTO MULTITEMPORAL DO USO E OCUPAÇÃO DO SOLO DE UMA MICROBACIA EM FREDERICO WESTPHALEN - RS

MAPEAMENTO MULTITEMPORAL DO USO E OCUPAÇÃO DO SOLO DE UMA MICROBACIA EM FREDERICO WESTPHALEN - RS MULTITEMPORAL MAPPING OF THE LAND USE AND COVER OF A WATERSHED IN FREDERICO WESTPHALEN - RS Ana Paula Jung 1, Ludmilla Júlia Basso 1, Fabio Marcelo Breunig 1 1 Universidade Federal de Santa Maria - UFSM/CESNORS, Linha Sete de Setembro s/n, BR 386, Km 40, 98400-000 - Frederico Westphalen, RS, Brasil. ana_p_jung@hotmail.com; ludmilla_julia@hotmail.com; breunig@ufsm.br RESUMO Através do mapeamento do uso e ocupação do solo de uma bacia hidrográfica é possível fazer a comparação do estado da superfície em diferentes épocas. Portanto, este trabalho teve por objetivo realizar o mapeamento e a quantificação do uso e ocupação do solo da microbacia hidrográfica do Lajeado Chiquinha, localizada no município de Frederico Westphalen, RS, utilizando imagens dos anos de 1985 e 2010. Os mapas foram elaborados através da interpretação e edição manual. Foram criadas seis classes temáticas: floresta, agricultura, solo exposto, água, palha e áreas urbanas. A comparação temporal e espacial foi realizada a partir da quantificação das classes, geração de mapas e gráficos. Através do estudo pôde-se observar que as áreas de florestas existentes sofreram uma diminuição (aproximadamente 9%) e foram substituídas principalmente por áreas de agricultura. As áreas de solo exposto diminuíram enquanto que as áreas de palha e urbanas apresentaram uma expansão. Os resultados ressaltaram a importância de um planejamento para aliar a produção agrícola com a preservação das florestas e do meio ambiente como um todo. Palavras-chave: mapeamento, bacia hidrográfica, engenharia florestal, sensoriamento remoto, SIG. ABSTRACT By mapping the land use and cover of a watershed time comparisons are enabled. Therefore, this work aimed mapping and quantify the land use and cover of the watershed of river Chiquinha, located in the municipality of the Frederico Westphalen, RS, Brazil, using images from the years 1985 and 2010. The maps were created by the image interpretation and manual edition. Were created six thematic classes: forest, agriculture, bare soil, water, straw (NPV) and urban area. The temporal and spatial comparison was performed by the quantification of each cover class, elaboration of maps and graphs. Through this study we could notice that the forest areas coverage decreased (approximately 9%) and was replaced manly by agricultural areas. The bare soil also decreased, whilst straw and urban areas presented a expansion. The results highlight the importance of planning in order to combine the agricultural production with the preservation of forests areas and the environment as a whole. Keywords: mapping, watershed, forest engineering, remote sensing, GIS. INTRODUÇÃO Atualmente, as bacias hidrográficas são uma importante ferramenta de gestão e planejamento sócio-políticoeconômico e, principalmente, ambiental de uma região. A bacia hidrográfica é utilizada como unidade territorial de análise, planejamento e gerenciamento mais eficaz para caracterizar os recursos hídricos, minimizar os impactos e recuperar os transtornos ambientais tais como poluição de afluentes de rio ou diminuição da mata ciliar (SANTOS e SANTOS, 2010). Porém, ainda não é possível sentir na prática o uso da gestão de bacias hidrográficas por parte das autoridades e governantes no planejamento do uso dos recursos hídricos nos municípios da região. Isso se torna um problema preocupante do ponto de vista dos recursos naturais, considerando serem limitados em quantidade e qualidade, aliado ao uso desordenado 743

destes por parte da população. Ao longo do tempo o homem vem se utilizando dos recursos hídricos sem a preocupação de ver nestes um bem finito (NASCIMENTO e VILLAÇA, 2008). Problemas ambientais relacionados à disponibilidade de recursos hídricos estão fortemente evidenciados na região do Médio Alto Uruguai através da diminuição acentuada das águas dos rios em períodos de estiagem, enchentes em períodos chuvosos. Ainda, destaca-se a poluição dos rios devido a algumas atividades agrícolas praticadas na região. Estes problemas ambientais estão estritamente interligados à diminuição das áreas de floresta na região. Através do mapeamento do uso e ocupação do solo de uma bacia ou microbacia hidrográfica é possível se obter informações dos impactos das atividades humanas sobre os recursos naturais da região, podendo-se fazer a comparação do estado da superfície em diferentes épocas. A análise do uso e ocupação do solo, mediante informações de Sensoriamento Remoto, constitui uma técnica de grande utilidade ao planejamento e administração da ocupação ordenada e racional do meio físico, além de possibilitar avaliar e monitorar a preservação de áreas de vegetação natural (SILVA e VIEIRA, 2007). Talvez o principal fator que dificulte a aplicação prática do gerenciamento das bacias hidrográficas de uma determinada região, seja a falta de informações e estudos referentes a estas áreas, de forma a caracterizá-las qualitativa e quantitativamente. Neste contexto, um mapeamento que demonstre a variação do uso e ocupação do solo de uma região ao longo do tempo seria uma ótima ferramenta para subsidiar a tomada de decisões no gerenciamento dos recursos naturais. Diante do que foi mencionado, pode-se perceber que é de suma importância agrupar informações dessa natureza, de maneira que os resultados venham a contribuir para um melhor planejamento e gestão dos recursos naturais da microbacia hidrográfica. Deste modo, utilizando técnicas de sensoriamento remoto e sistemas de informações geográficas (SIG), este trabalho teve por objetivo realizar o mapeamento e a quantificação do uso e ocupação do solo da Microbacia Hidrográfica do Lajeado Chiquinha, no município de Frederico Westphalen, RS, realizando a análise temporal e espacial de imagens do satélite Landsat 5 TM para os anos de 1985 e 2010. METODOLOGIA DE ESTUDO A área estudada, microbacia do Lajeado Chiquinha, localiza-se na região do Médio Alto Uruguai, situada ao norte do estado do Rio Grande do Sul, no município de Frederico Westphalen, e faz parte da sub-bacia do Rio da Várzea, pertencente à Bacia Hidrográfica do Rio Uruguai (Figura 1). A microbacia encontra-se sob coordenadas geográficas entre 27º19 5 e 27º22 57 de latitude sul e 53º24 43 e 53º18 12 de longitude oeste, possui área de aproximadamente 79,714 km². O município de Frederico Westphalen possui relevo de patamares estruturais, com topografia suavemente ondulada e altitudes que variam de 300 a 600 metros (GIOVENARDI et al., 2008). Figura 1. Localização da área de estudo. Fonte: Adaptado de Meyer (2008). Figure 1. Localization of the study area. Source: Adapted from Meyer (2008). A região do Médio Alto Uruguai pertence ao Bioma Mata Atlântica e apresenta cobertura florestal do tipo Floresta Estacional Decidual (KLEIN, 1983). Na microbacia do Lajeado Chiquinha os cursos d água escoam 744

no sentido Oeste - Norte, a nascente principal do Lajeado está localizada na zona urbana de Frederico Westphalen e a sua foz no Rio da Várzea. Para realizar o mapeamento multitemporal do uso e ocupação do solo da microbacia do Lajeado Chiquinha foi utilizado um banco de dados pré-existente no laboratório de Geoprocessamento e Sensoriamento Remoto (LGSR) da Universidade Federal de Santa Maria (UFSM), do Campus de Frederico Westphalen (Centro de Ensino Superior do Norte do RS - CESNORS), que continham imagens dos anos de 1985 e 2010, capturadas pelo satélite Landsat 5 TM com data de passagem em 14 de julho de 1985 e 8 de novembro de 2010. Estas imagens foram obtidas através do site do INPE. As imagens contidas no banco de dados Forma registradas utilizando em relação a base Geocover 2000, com um erro médio quadrático inferior a um. O software computacional utilizado para a entrada, processamento e análise dos dados foi o SPRING, versão 5.1.8. Já a geração de layout dos mapas foi efetuada no módulo Scarta do Spring. O primeiro procedimento realizado neste programa foi o realce de contraste (ajuste linear), com o objetivo de melhorar a qualidade das imagens e facilitar a interpretação dos alvos. O sensor TM do satélite Landsat fornece dados em 7 bandas espectrais. Porém, para realizar as composições sintéticas coloridas verdadeiras das imagens de 1985 e 2010, foram utilizados apenas três bandas - TM1, TM2 e TM3 -, correspondentes às faixas espectrais do visível, e com resolução espacial de 30 metros. Foi efetuado o recorte do plano de informação da imagem da região do Médio Alto Uruguai para se trabalhar somente com a microbacia do Lajeado Chiquinha. O mapeamento das imagens foi realizado através da ferramenta edição vetorial e para tal criaram-se classes temáticas para associá-las às de uso e ocupação do solo, sendo elas definidas como: Floresta, Agricultura, Solo, Urbana, Palha, Água e Sombra. Para classificar os pixels das imagens utilizou-se o seguinte método: Área de agricultura: regiões da imagem que possuíam tonalidades em verde claro, ausentes de outras colorações na mesma área; Área urbana: regiões da imagem onde se apresentavam padrões de coloração cinza, azul e branca. Essas regiões se caracterizam por serem possuidoras de grande brilho e grande heterogeneidade de textura e coloração se comparadas com as demais áreas; Solo: regiões nas quais a coloração possuía tonalidades marrons, sendo características da presença de solo exposto na área; Florestas: regiões na imagem com a presença de coloração verde escura, sendo áreas homogêneas em relação à coloração e textura, as quais não apresentavam outras tonalidades de cor. Palha: regiões da imagem possuidoras de coloração amarela beirando o branco, possuindo também grande brilho na imagem. Após a interpretação visual da imagem e vetorização das classes de uso e ocupação do solo, foi realizada a comparação temporal e espacial das imagens da microbacia, através da geração de mapas e gráficos. RESULTADOS E DISCUSSÕES A partir da edição das classes definidas foi possível gerar os mapas de uso e ocupação do solo da microbacia do Lajeado Chiquinha para os anos de 1985 e 2010. A Figura 2 apresenta o mapa de uso e ocupação do solo no ano de 1985 e a Figura 3 mostra o uso e ocupação do solo no ano de 2010. Ao comparar visualmente os mapas, é possível verificar que ao longo do tempo houve uma diminuição dos fragmentos florestais na porção norte e noroeste da área de estudo. Em contrapartida, pode-se observar que ocorreu um aumento significativo dos fragmentos florestais nas demais regiões da microbacia, contrariando a tendência de desmatamento praticada na região do Médio Alto Uruguai, que ocorre de modo geral. 745

Figura 2. Mapa do Uso e Ocupação do Solo da microbacia do Lajeado Chiquinha para o ano de 1985. Figure 2. Map of the land use and cover of the watershed of river Chiquinha, for 1985. Figura 3. Mapa do uso e ocupação do solo da microbacia do Lajeado Chiquinha para o ano de 2010. Figure 3. Map of the land use and cover of the watershed of river Chiquinha, for 2010. 746

Ao estudar a fundo a microbacia através de cartas topográficas, nota-se que nas regiões onde os fragmentos florestais cresceram, competem a áreas de encosta com alto grau de declividade. Locais que apresentam encostas muito íngremes impossibilitam a prática agrícola mecanizada (TRENTIN et al., 2005), sendo assim abandonadas. Este fato explica parcialmente a maior quantidade de floresta em 2010 nestes locais. Apesar disso, a microbacia do Lajeando Chiquinha demonstra intensa utilização agrícola, representadas pelas áreas em verde claro na imagem, pertencente à classe Agricultura. Em relação à classe Urbana, com o aumento de sua área do ano de 1985 a 2010, simultaneamente ocorreu a diminuição em número e dimensão dos pequenos fragmentos da classe Floresta presentes neste meio. No mapa de uso e ocupação do solo da imagem de 1985 é notável uma porção de área classificada como Solo, mais ao nordeste do mapa. No entanto, esta mesma área quando visualizada pelo mapa de 2010 é classificada como Palha. Uma explicação plausível para isso estaria no fato de que a imagem de 1985 foi capturada pelo satélite em meados de julho, época de entressafra, onde as áreas foram recém colhidas ou plantadas, expondo mais o solo e produzindo uma coloração marrom no pixel. Já a imagem de 2010 foi obtida no mês de novembro, época em que se observa na região resíduos da palha de culturas de inverno como o trigo, após a sua colheita, que apresenta nesse período coloração amarelada. No período entre 1985 a 2010 houve uma mudança do método de cultivo convencional para o cultivo mínimo e/ou plantio direto. Assim, a quantidade de palha tende a aumentar. Na Figura 4 pode-se visualizar a distribuição percentual das classes mapeadas conforme o uso e ocupação do solo referente aos anos de 1985 e 2010. Conforme a Figura 4, pode-se ter uma referência gráfica e numérica do percentual ocupado pelas diferentes classes em ambas as épocas avaliadas. A classe agricultura foi a que deteve a maior parte da área da microbacia hidrográfica em estudo no ano de 2010, apresentando um percentual de 59,5% do total. Em segundo lugar aparece a classe floresta com 27,2%. Em seguida destacamse a classe urbana com 6,6%; solo com 3,5% e palha com 3%. As classes Água e Sombra não foram observadas nas imagens estudadas. Ainda analisando o gráfico é possível observar que, em geral, as áreas de floresta diminuíram cerca de 9,42% de 1985 para 2010, dando espaço aos diversos cultivos agrícolas praticados na região, representados pelas classes agricultura, solo e palha. A classe agricultura apresentou um acréscimo de 5,45% do ano de 1985 até 2010, assim como as classes solo e palha, que obtiveram pequeno acréscimo de 0,95% e 2,31%, respectivamente. Figura 4. Distribuição das classes de uso e ocupação do solo para os anos de 1985 e 2010. Figure 4. Distribution of the classes of land use and cover for the years of 1985 and 2010. 747

Fica evidente nessa figura que a floresta deu lugar às áreas agrícolas, o que pode incorrer em aumento dos problemas ambientais. Esse resultado é bastante interessante quando analisado no contexto de outras bacias hidrográficas que contorna a área de estudo. De forma contrária aos resultados encontrados, outras áreas têm apresentado um aumento da cobertura florestal de 1985 para 2010. Assim, verifica-se que estudos devem sempre ser conduzidos ao nível local (bacias hidrográficas). Além disso, essa grande variabilidade coloca-se como um desafio para os órgãos de gestão. A classe urbana também obteve um pequeno aumento, cerca de 0,7% de 1985 para 2010, conforme o gráfico da Figura 4. O município de Frederico Westphalen no ano de 1985 possuía, em média, uma população de 27.434 habitantes (FAMURS, 2012). Já o Censo realizado no ano de 2010 mostra que a população cresceu para 28.805 habitantes (IBGE, 2012). Portanto, a área ocupada pela classe urbana aumentou do ano de 1985 para 2010, expandindo-se para dentro das áreas representadas pela classe Agricultura. Na região do Médio e Alto Uruguai existem importantes remanescentes da Mata Atlântica. Porém, estão em processo de desmatamento, principalmente em florestas ripárias. Outros problemas ambientais são verificados na região tais como: atividade agrícola sem utilização de práticas de conservação dos solos; uso indiscriminado de agrotóxicos; e descarga de dejetos de aves e suínos nos cursos d água (FEPAM, 2012). Portanto, análises como esta realizada sobre a microbacia do Lajeado Chiquinha são de fundamental importância para se tomar decisões em relação às atividades praticadas na região, principalmente sobre as mais impactantes e poluidoras do meio ambiente. CONSIDERAÇÕES FINAIS O mapeamento de uso e ocupação do solo é um importante aliado para as políticas públicas e para a população em geral, pois auxiliam na visualização da situação da cobertura do solo da região em estudo e permitem a tomada de decisões para um melhor planejamento do uso do solo e conservação do ambiente. Na microbacia do Lajeado Chiquinha, as áreas de floresta diminuíram cerca de 9%, o que de certa forma serve de alerta para a situação da cobertura vegetal em toda a região do Médio Alto Uruguai do norte do Rio Grande do Sul, pois os remanescentes de floresta ali existente devem ser preservados por pertencer ao Bioma Mata Atlântica, o qual já foi altamente destruído. Os fragmentos de floresta cresceram entre os anos de 1985 e 2010 nos locais que possuíam grande declividade, pois se tratavam de áreas impróprias para o cultivo agrícola mecanizado. Contudo, a microbacia do Lajeando Chiquinha demonstra intensa utilização agrícola e, de modo geral, as áreas de floresta foram reduzidas ao longo do tempo. Novos estudos devem ser realizados tendo por base imagens de melhor resolução espacial para validar os resultados obtidos. Análises realizadas com o auxílio do geoprocessamento que visem obter dados sobre a situação das diversas regiões do estado são de suma importância, e devem ser elaborados de modo que seja possível conhecer as realidades existentes e para que se possa tomar decisões objetivando um melhor aproveitamento das áreas destinadas a produção e aliá-las à preservação do ambiente. REFERÊNCIAS Federação das Associações de Municípios do Rio Grande do Sul (FAMURS). Portal Municipal: Demografia, População Total de Frederico Westphalen. Porto Alegre - RS, 2012. Disponível em: <http://www.portalmunicipal.org.br/entidades/famurs/demografia/mu_dem_pop_total.asp?iident=5523&iid Mun=100143160>. Acesso em: 07 jun., 2012. Fundação Estadual de Proteção Ambiental (FEPAM). QUALIDADE AMBIENTAL: Região Hidrográfica do Uruguai. Disponível em: <http://www.fepam.rs.gov.br/qualidade/uruguai.asp>. Acesso em: 7 jun., 2012. Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE). Dados do Censo 2010: Rio Grande do Sul. 2012. Disponível em: <http://www.censo2010.ibge.gov.br/dados_divulgados/index.php?uf=43>. Acesso em: 07 jun., 2012. 748

KLEIN, R.M. Aspectos fitofisionômicos da floresta estacional na fralda da Serra Geral (RS). In: XXXIV CONGRESSO NACIONAL DE BOTÂNICA, 1983. Porto Alegre. Anais do XXXIV Congresso Nacional de Botânica, Porto Alegre, 1983. p. 73-110. LANZA, D.S. et al. Mapeamento temporal do Uso e Cobertura do Solo das microbacias contribuintes com a represa de Ibirité-MG utilizando imagens de alta resolução. In: XV SIMPÓSIO BRASILEIRO DE SENSORIAMENTO REMOTO - SBSR, 2011. Curitiba. Anais do XV Simpósio Brasileiro de Sensoriamento Remoto - SBSR, Curitiba, INPE, 2011. p.6270. MEYER, E.A. Estrutura do Estrato Regenerante e Impacto do Corte Seletivo de Árvores Sobre a Regeneração Natural em uma Floresta Estacional Decidual. Santa Maria - RS, 2008. Disponível em: <http://www.ipef.br/servicos/teses/arquivos/meyer,ea.pdf>. Acesso em: 07 jun., 2012. NASCIMENTO, W.M.; VILLAÇA, M.G. Bacias Hidrográficas: Planejamento e Gerenciamento. Revista Eletrônica da Associação dos Geógrafos Brasileiros, Nº 7, ano 5, 2008. SANTOS, A.L.C.; SANTOS, F. dos. Mapeamento das Classes de Uso e Cobertura do Solo da Bacia Hidrográfica do Rio Vaza-Barris, Sergipe. Saber Acadêmico, n º 10, 2010. SILVA, W.S.; VIEIRA, V.C.B. Evolução Multitemporal do Uso e Cobertura do Solo no Município de Uruçuí-PI. In: II CONGRESSO DE PESQUISA E INOVAÇÃO DA REDE NORTE NORDESTE DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA, 2007. Anais do II Congresso de Pesquisa e Inovação da Rede Norte Nordeste de Educação Tecnológica, João Pessoa, 2007. TRENTIN, G. et al. Utilização de imagem CBERS -2 na análise do uso da terra no município de Severiano de Almeida/RS. Universidade Federal de Santa Maria - UFSM. In: XII Simpósio Brasileiro de Sensoriamento Remoto, 2005. Goiânia. Anais do XII Simpósio Brasileiro de Sensoriamento Remoto, Goiânia, Brasil, 16-21 abril 2005, INPE, p. 1123-1125. 749