REGISTRO DOI: 10.69849/revistaft/ch10202501120820
Joflábet Silvestre Bezerra
RESUMO
O trabalho teve como objetivo o mapeamento e caracterização do uso e ocupação do solo no município de Teresina-PI, utilizando técnicas de sensoriamento remoto.
Para a análise foram adquiridas as imagens aéreas do ano de 1983 e imagens de satélite de 2005 – Quick Bird e feita a classificação dos objetos dessas com cálculo de áreas pelo método de delimitação.
Para a caracterização e mapeamento foram definidas duas classes temáticas (vegetação e residencial). A escolha das classes levou em consideração elementos de maior representatividade na paisagem. Após a classificação das imagens identificou-se o percentual que cada classe temática ocupa no município. Para o processamento digital das imagens, classificação e cálculo das áreas, utilizou estereoscópio, scanner e o software ArcGis 9.3.
Portanto, o município de Teresina passou por transformações na sua paisagem. A vegetação sofreu uma significativa diminuição se transformando em edificações por consequência de do aumento de áreas de ocupação humana.
Todavia os resultados obtidos com os procedimentos realizados para esta pesquisa se mostraram eficientes para o monitoramento e acompanhamento das transformações ocorridas na paisagem. O sensoriamento remoto, acompanhado de trabalhos de campo contribui para o monitoramento das transformações na paisagem e possibilita a criação de mecanismos de auxilio no planejamento e organização do território.
Palavra Chaves: Sensoriamento Remoto, Sistema de Informações Geográficas, Uso e Ocupação do Solo.
ABSTRACT
The objective of this study was to map and characterize soil use and occupation in the city of Teresina-PI, using remote sensing techniques.
For the analysis were acquired the aerial images of the year 1983 and satellite images of 2005 – Quick Bird and made the classification of the objects of these with area calculation by the delimitation method.
Two thematic classes (vegetation and residential) were defined for the characterization and mapping. The choice of classes took into account elements of greater representativeness in the landscape. After the classification of the images, it was identified the percentage that each thematic class occupies in the municipality. For digital image processing, classification and area calculation, he used a stereoscope, scanner and ArcGis 9.3 software.
Therefore, the municipality of Teresina underwent transformations in its landscape. The vegetation suffered a significant decrease turning into buildings as a consequence of the increase of areas of human occupation.
However, the results obtained with the procedures performed for this research proved to be efficient for the monitoring and monitoring of landscape transformations. Remote sensing, accompanied by fieldwork contributes to the monitoring of landscape transformations and enables the creation of assistance mechanisms in the planning and organization of the territory.
Keywords: Remote Sensing, Geographic Information System, Land Use and Occupation.
1 INTRODUÇÃO
O fenômeno da urbanização, frequentemente, está associado à substituição de ambientes naturais ou semi-naturais, por ambientes construídos, trazendo muitas vezes grandes prejuízos ambientais e culturais. Esses prejuízos se tornam ainda mais significantes, quando o processo de ocupação do solo ocorre de forma desordenada.
Com o processo veloz de expansão urbana intensa e desordenada, as paisagens receberam uma sobrecarga de ação antrópica ao invés de valorizar seu potencial paisagístico.
Com isso surge a necessidade da utilização de gestão territorial que auxiliem os gestores públicos no processo de tomada de decisão. Citamos a geotecnologias, que possuem ferramentas de coleta, tratamento, armazenamento de informações de diversas áreas de conhecimento. Contribuindo assim, de forma importante para acompanhamento e monitoramento dessas transformações paisagísticas.
O sensoriamento remoto, dentre as diversas áreas de geotecnologias, possibilita analisar as alterações e transformações ocorridas nas superfícies ao longo do tempo. Permite ainda monitorar essas mudanças de forma estratificada em suas características e objetos sem perder a ligação com o todo. Logo essa geotecnologia, se mostrou ser um instrumento fundamental para a organização do espaço, por ser possível sua aplicação em várias áreas de conhecimento.
O presente trabalho teve por objetivo a análise do uso e ocupação do solo em 1983 e 2005 no município de Teresina-PI, utilizando técnicas de sensoriamento remoto. Para isso foram utilizadas imagens aéreas e de satélite (QuickBird), com o intuito de criar categorias de uso e ocupação do solo de acordo com a resposta espectral das áreas observadas.
O município de Teresina está situado na região centro-norte do estado do Piauí, área total de 1.381,981 Km². Sendo sua altitude média de 72 metros e com população de 847.430 habitantes segundo o IBGE 2016, conforme mostra figura 1.
Figura 1 – Localização do município de Teresina-PI
Fonte: Adpatado pelo autor.
1.1 Objetivos
O objetivo geral é mapear e caracterizar o uso e ocupação do solo do município de Teresina-PI usando técnicas de sensoriamento remoto.
Objetivos específicos
- Avaliar o grau de antropismo da paisagem.
- Identificar áreas de florestais na primeira imagem.
- Identificar áreas urbanizadas na segunda imagem.
- Realizar a análise temporal das transformações ocorridas na paisagem.
1.2 Metodologia
O trabalho trata-se de uma pesquisa qualitativa de campo e laboratorial, que trata de uma análise entre as mudanças de uso e ocupação do solo, em datas distintas, através da interpretação de duas imagens.
Para a análise foi realizado uma coleta da primeira imagem, do ano de 1983, pertencente ao Laboratório de Fotogrametria da Universidade Federal do Piauí-UFPI e outra, do ano de 2005, do arquivo pessoal do autor, situadas no município de Teresina-PI. Para melhor averiguação das mudanças em áreas definidas nessas imagens, o autor foi a campo com uso de um receptor GPS, coletar pontos e partir dessa coleta foi possível, através do uso do SIG ArcGis 9.3, georreferenciar a duas imagens para então identificar e analisar as mudanças ocorridas dentro do intervalo de tempo entre elas.
Na primeira imagem, por ser antiga e em tons de cinza, necessitou de uma aparelho estereoscópico para análise para sua interpretação. Para o georreferenciamento desta usou-se um scanner e posteriormente o SIG. Na segunda imagem, por ser mais atual e oriunda de uma foto de satélite, não se usou equipamentos, apenas o SIG para todas as etapas da análise e interpretação.
Após a rigorosa análise e interpretação, observou-se a disparidade entre elas, decorridas das mudanças sofridas no ambiente, tanto pela forma natura, como de forma antrópica.
Ainda com uso do SIG, nas imagens foram calculadas as áreas das observações e exposição do mapeamento.
No tópico MATERIAIS E MÉTODOS a descrição de toda metodologia será tratada com maiores detalhes.
2 ESTUDO TEÓRICO
O planejamento, monitoramento e controle do processo de ocupação do solo, são extremamente importantes e devem ser auxiliados pelo levantamento sobre recursos naturais e o uso da terra. Dessa forma, se fazem indispensáveis, análises e pesquisas que objetivem o monitoramento e a caracterização do meio físico.
Segundo NOVO (1998), o sensoriamento remoto é a utilização de sensores para a aquisição de informações sobre objetos ou fenômenos sem que haja contato direto entre eles. Os sensores seriam os equipamentos capazes de coletar energia proveniente do objeto, convertê-la em sinal passível de ser registrado e apresentá-lo em forma adequada à extração de informações, e possibilita o alcance de grande quantidade de informações em um pequeno espaço de tempo e é uma ferramenta eficaz nos estudos e análises desse segmento.
Conforme MEDEIROS (1998), o geoprocessamento utiliza de técnicas matemáticas e computacionais para o tratamento da informação espacial e por meio do conjunto de ferramentas que viabilizam este processo caracteriza-se o Sistemas de Informação Geográfica (SIG), e agregado ao sensoriamento remoto, no que diz respeito a pesquisa das variações ambientais terrestres, estabelece uma aplicação prática em científico indispensável.
Para fundamentação teórica deste trabalho, foi feito uma discussão do uso e ocupação do solo, e quais as melhores técnicas de sensoriamento remoto a serem utilizadas. Com isso, buscando a partir das temáticas utilizadas por alguns autores, compreender como as novas tecnologias contribuem para a organização do espaço geográfico, auxiliando também, na tomada de decisões por parte dos gestores públicos e privados.
2.1 Uso e Ocupação do solo
As imagens de satélite são essenciais para a avaliação das áreas afetadas pelo impacto do uso do solo nos ambientes naturais.
O crescente desenvolvimento, junto a técnicas agrícolas, assim como a urbanização e o acelerado crescimento da população fazem do uso do solo um processo acentuado para a agricultura, como também para o uso urbano.
A falta de organização na ocupação urbana pode provocar o desequilíbrio dos sistemas ambientais, gerando assim ônus para o poder público e riscos às populações. Por isso torna-se indispensável organizar e planejar o desenvolvimento econômico para garantir a sustentabilidade das gerações futuras.
Segundo Lima, Rosa e Feltran (1989), o uso do solo nada mais é que a forma como o solo está sendo utilizado pelo homem. Os danos ao meio ambiente podem ser provocados por esse uso, como o assoreamento dos reservatórios e cursos d’água, erosão intensa e inundações.
Lepsch (apud ALVES; COSTA, 2007) definiu o termo ‘terra’ como sendo: […] “um segmento da superfície do globo terrestre definido no espaço e reconhecido em função de características e propriedades compreendidas pelos atributos da biosfera, que seja razoavelmente estáveis ou ciclicamente previsíveis, incluindo aquelas de atmosfera, solo, substrato geológico, hidrologia e resultado das atividades futuras e atuais humanas até o ponto que estes atributos exerçam influência significativa no uso presente ou futuro da terra pelo homem”.
Segundo Rosa (2007), o ambiente terrestre vem sofrendo grande degradação, provocado por uma visão consumidora e descartável dos recursos naturais, sem levar o seu esgotamento em consideração, poluindo o solo, o ar, a água deixando grande prejuízo para o futuro.
Esse ônus deixado hoje é o grande desafio para o chamado Desenvolvimento Sustentável, que consiste em suprir as necessidades da geração atual, sem comprometer a capacidade de atender as necessidades de futuras gerações.
O uso da terra é entendido pela forma de como o espaço está sendo ocupado pelo homem, logo surge a importância de como esse está sendo ocupado, ou seja, se é explorado respeitando as particularidades de cada região e de maneira produtiva e organizada.
Diante desse dinamismo das ações do homem, torna-se impossível de acompanhar essas alterações no solo de forma rápida e precisa, sem a utilização de novas tecnologias, como por exemplo o sensoriamento remoto, que são técnicas que possibilitam a obtenção de informações sobre alvos na superfície terrestre.
De acordo (McConnell & Moran, 2000, apud Alves, 2004) citado por AHLERT, et al 2007 a expressão “uso e cobertura do solo” é um conceito híbrido, formado por três temáticas: uso, cobertura e solo. O primeiro termo diz respeito ao que o homem constroi ou insere sobre a superfície ou como manejar o solo como agricultura, pastagens, cidades, entre outros. Enquanto o segundo se refere aos atributos físicos da superfície terrestre como florestas, campos, desertos. Por fim, o terceiro diz que o solo é a camada superficial da crosta terrestre oriundo da decomposição da rocha-matriz, sob a influência do clima e de processos físicos, químicos e biológicos, no qual os vegetais se desenvolvem.
Se alinhar esse entendimento de uso do solo pelas necessidades da sociedade ao uso do sensoriamento remoto, através de tecnologias de Sistemas de Informações Geográficas-SIG, tem-se uma importante ferramenta para o diagnóstico e planejamento das atividades antrópicas.
Ainda para Rosa (2007), é de fundamental importância que o acompanhamento e distribuição espacial do uso e ocupação do solo sejam analisados de maneira constante para o auxílio nos estudos de desenvolvimento das regiões. Por isso, as imagens analisadas de forma temporal neste trabalho, contribuirão de forma significativa para o acompanhamento das alterações sofridas no espaço por atos do homem.
De acordo com Moura (2007), os avanços das tecnologias dos Sistemas de Informações permite aos gestores uma precisão de onde e de que maneira ele deve intervir nos problemas identificados da região observada. Portanto com o uso do sensoriamento remoto alinhado ao conhecimento do território, a tomada de decisão torna-se precisa e confiável. Logo com esse conjunto de técnicas e tecnologias, será possível construir mecanismos essenciais para o planejamento.
2.2 Análise Espacial, Geoprocessamento e Sistemas de Informação Geográfica-SIG
Para um melhor entendimento da distribuição espacial de dados alterados por fenômenos ocorridos no espaço, em qualquer que seja sua área, saúde, geologia, agronomia, geologia, entre outras, se faz necessário o uso de Sistemas de Informação Geográfica-SIG.
Estes sistemas permitem a visualização espacial de variáveis como população de indivíduos, índices de qualidade de vida ou vendas de empresas numa região através de mapas. E além da percepção visual da distribuição espacial dos problemas, é muito útil traduzir os padrões existentes com considerações objetivas e mensuráveis. Esses problemas fazem parte da análise espacial de dados geográficos.
Figura 2: Uma aplicação de SIG
Fonte: INPE, 2006.
A análise espacial consiste em mensurar propriedades e relacionamentos, levando em consideração a localização espacial do fenômeno em estudo.
Estudos destacam o início do uso da análise espacial em meados do século XIX por John Snow. Em 1854, Londres foi acometida por várias epidemias de cólera oriundas das Índias. Pouco se sabia das causas da doença, e com uso de um mapa da cidade, destacou-se as residências dos óbitos ocasionados pelo cólera e as bombas de água que abasteciam a cidade, permitindo visualizar claramente uma destas – em Broad Street – como o epicentro da epidemia. Essa é uma situação típica onde a relação espacial entre os dados contribuiu significativamente para o avanço na compreensão do fenômeno.
Os dados em análise espacial, são distribuídos em três:
Eventos ou Padrões Pontuais – fenômenos expressos por ocorrências identificadas como pontos localizados no espaço, denominados processos pontuais, como localização de crimes, ocorrências de doenças e espécies vegetais.
Superfícies Contínuas – estimadas com base em um conjunto de amostras de campo que podem estar regularmente ou irregularmente distribuídas. Usualmente, esse tipo de dados é resultante de levantamento de recursos naturais e inclui mapas geológicos, topográficos, ecológicos, fitogeográficos e pedológicos.
Áreas com contagem e Taxas Agregadas – tratam-se de dados associados a levantamentos populacionais, como censos e estatísticas de saúde e que originalmente referem-se a indivíduos localizados em pontos específicos do espaço. Por razões de confidencialidade, esses dados são agregados em unidades de análise, usualmente delimitadas por polígonos fechados (setores censitários, zonas de endereçamento postal, municípios).
Geoprocessamento é a análise das informações geográficas e de dados georreferenciados, por meio de softwares específicos e cálculos. É, ainda, o somatório de técnicas relacionadas ao tratamento da informação espacial, e com isso, destaca-se que “o geoprocessamento é mais abrangente e representa qualquer tipo de processamento de dados georreferenciados, enquanto um SIG processa dados gráficos e não gráficos (alfanuméricos) com ênfase a análises espaciais e modelagens de superfícies”. (ROSA apud BURROUGH, 2005, p. 81).
Segundo o INPE, as atividades que o geoprocessamento está envolvido, são efetuadas por sistemas peculiares para cada tipo de aplicação. Estes sistemas são mais comumente tratados como Sistemas de Informação Geográfica (SIG).
O termo SIG é aplicado para sistemas que realizam o tratamento computacional de dados geográficos e armazenam a geometria e os atributos dos dados que estão georreferenciados, isto é, localizados na superfície terrestre e representados numa projeção cartográfica.
Em um SIG tem que conter os componentes: interface com usuário; entrada e integração de dados; funções de processamento gráfico e de imagens; visualização e plotagem; armazenamento e recuperação de dados (organizados em um banco de dados geográficos), conforme figura a seguir.
Figura 3: Arquitetura de SIG
Fonte: INPE, 2006.
Segundo Campos et al. 2004, o geoprocessamento constitui uma técnica fundamental para a manutenção de registros do uso da terra ao longo do tempo.
Silva e Zaidan (2004, p. 19) definem geoprocessamento como […] “uma tecnologia, isto é, um conjunto de conceitos, métodos e técnicas erigido em torno de um instrumental tornado disponível pela engenhosidade humana”.
2.3 Sensoriamento Remoto – SR
De acordo com estudiosos do SR, vários são os conceitos apresentados, os seus entendimentos e unificação nos darão uma melhor visão da sua importância para aplicação em vários segmentos.
Segundo Figueiredo (2005), é o processo de captação de informações dos fenômenos e feições terrestres, por meio de sensores, sem contato direto com os mesmos, associado a metodologias e técnicas de armazenamento, tratamento e análise destas informações.
Para Novo (1998), é a utilização de sensores para a aquisição de informações sobre objetos ou fenômenos sem que haja contato direto entre eles.
Já para Schowengerdt (1997), é o processo de medição de propriedades de objetos da superfície terrestre usando dados adquiridos de aeronaves e satélites.
O SR teve seu início com a invenção da câmara fotográfica, que foi o primeiro instrumento utilizado e que até hoje se utiliza para tomadas de fotos aéreas.
Seu maior desenvolvimento se deu dentro das aplicações militares. Relatos dizem que, seu uso dentro dessa organização, deu-se originalmente com uso de uma leve câmera fotográfica, com disparador automático e ajustável. Nelas eram carregados pequenos rolos de filmes e fixadas ao peito de pombos-correios que eram levados a locais estrategicamente escolhidos de modo que, na volta ao local de origem, sobrevoavam as posições inimigas, fotografando assim as áreas ocupadas por eles.
Nesse processo de evolução, os pombos foram substituídos por balões não tripulados, com várias câmeras convenientemente fixadas, que, presos por cabos, eram suspensos até uma altura suficiente, para fotografar as posições inimigas e depois puxados de volta para suas bases.
Posteriormente, os aviões foram usados como veículos para o transporte das câmeras. Dentro dessa época, destacamos na década de 60, os aviões norte-americanos de espionagem, os chamados U2. Ainda hoje eles são usados em suas versões mais modernas, que voam em uma altitude de 20.000 metros, o que dificulta o seu abate por forças inimigas. Hoje sua aplicação também é utilizada para fins civis, como em 1995, um deles foi utilizado para monitoramento de queimadas e mapeamento diversos, nas regiões Norte e Centro-Oeste do Brasil.
Mas a grande revolução do SR aconteceu com o lançamento de satélites no início da década de 70. Embora demandam muito investimento e energia para seus lançamentos, os satélites orbitam em torno da terra por vários anos. Durante sua órbita, o consumo de energia é baixo, devido serem mantidos a alta altitude, onde não há resistência do ar e a pequena força gravitacional terrestre é equilibrada pela força centrífuga do movimento orbital do satélite.
Esses equipamentos espaciais executam um processo contínuo de tomadas de fotos, ou seja, de imagens, 24 horas por dia, durante toda sua vida útil, daí sua grande contribuição tecnológica para o SR.
As principais séries de satélites voltado para o SR são: LANDSAT, SPOT, CBERS, IKONOS e QUICKBIRD voltados para monitoramento e levantamento dos recursos naturais terrestres; e os NOAA destinados à estudos climáticos e atmosféricos, mas também usados no SR.
O sistema LANDSAT (LAND SATellite) foi desenvolvido pela NASA e iniciou suas operações em 1972. Foi o primeiro a obter de forma sistemática, imagens terrestres sinópticas de média resolução.
O sistema SPOT (Systeme Probatoire d’Observation de la Terre) foi desenvolvido pelo governo francês em 1978, juntamente com Bélgica e Suécia, e gerenciado pelo Centro Nacional de Estudos Espaciais (CNES). A principal característica dessa série é possibilitar o imageamento fora do nadir (posicionamento perpendicular à superfície terrestre a partir do satélite), com isso o sensor pode ser direcionado para os dois lados (leste e oeste), permitindo uma área maior da imagem. Esta técnica, conhecida como visada lateral, permite uma rápida capacidade de revista em áreas específicas.
O programa CBERS nasceu de uma parceria entre o Brasil e a China e seu primeiro modelo foi lançado em 1999. Se caracterizam por estarem em uma órbita síncrona com o Sol a uma altitude de 778 km, completando 14 revoluções da Terra por dia. Este tipo de órbita é tal que o satélite sempre cruza o Equador às 10h30 da manhã, hora local, provendo assim as mesmas condições de iluminação solar para tornar possível a comparação de imagens adquiridas em dias diferentes.
A série IKONOS, é um satélite de alta resolução espacial operado por empresa privada. O primeiro satélite da série (IKONOS-I) não obteve sucesso no lançamento em abril de 1999 e com isso, o projeto do IKONOS-II foi adiantado, para entrar em órbita em setembro de 1999. Foi p primeiro Satélite de Observação da Terra a oferecer imagens de alta resolução para uso comercial e além das aplicações comerciais, possui uma ampla aplicabilidade em trabalhos científicos que necessitam de dados e informações detalhadas da superfície terrestre.
Os satélites meteorológicos da série NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration), orbitam a uma altitude de 840 Km e coletam dados atmosféricos globais, especialmente sobre as regiões polares e são também heliossíncronos.
E finalmente, a série QUICKBIRD, satélites comerciais controlados pela Empresa DigitalGlobe. O primeiro satélite da série não obteve sucesso no lançamento, ocorrido no ano 2000. O segundo satélite, lançado em outubro de 2001 continua em operação e oferece imagens comerciais de alta resolução espacial. O sistema oferece dados com 61 centímetros de resolução espacial no modo pancromático e 2,4 metros no modo multiespectral em um vasto campo de visada. O satélite é capaz de realizar visadas no ângulo de imageamento, o que permite agilidade na obtenção de imagens de determinado local, além da geração de pares estereoscópicos.
O satélite QUICKBIRD é capaz de obter imagens em amplas faixas de imageamento, com cenas de 16,5 km x 16,5 km. Opera nos modos pancromático e multiespectral, nas faixas do visível e infravermelho próximo. As imagens oferecidas pelo satélite são voltadas ao uso comercial e possuem aplicações nas mais diversas áreas de interesse. Este foi o satélite que gerou a imagem estudada neste trabalho.
As máquinas fotográficas dos satélites são chamadas de sensores, que são responsáveis por captar a REM (ondas eletromagnéticas, chamadas de radiação eletromagnética) proveniente da superfície terrestre, e transformar a energia conduzida por esta e pulso eletrônico ou valor digital proporcional à sua intensidade. De acordo com a fonte da onda eletromagnética, os sensores podem ser ativos e passivos.
Quando utilizam apenas a REM natural refletida ou emitida a partir da superfície terrestre, são chamados de passivos. Neste caso, a luz solar é a principal fonte de REM.
Os sistemas ativos utilizam o REM artificial, produzido por radares instalados nos próprios satélites. Essas ondas atingem a superfície da terra onde interagem com os alvos, sendo refletidas de volta ao satélite. Este método conta com a vantagem de suas ondas produzidas atravessam as nuvens, podendo ser operados sob qualquer condição atmosférica. E com a desvantagem, de que esse processo de interação com os alvos não capta, tão detalhadamente quanto os sensores passivos, informações sobre as características físicas e químicas das feições terrestres.
Figura 4: Sistema Sensor
Fonte: Figueiredo 2005
2.4 Fotogrametria e fotointerpretação
Vindo do grego, etimologicamente, a palavra fotogrametria, significa: photon (luz), grafos (escrita) e metron (medições), logo medições executadas através de fotografias.
Segundo BRITO et al. (2007), fotogrametria é, a grosso modo, a ciência e tecnologia de se obter informação confiável por meio de imagens adquiridas por sensores.
Segundo ASP (1966), citado por TEMBA (2000), é a arte, ciência e tecnologia de obter resultados informações de confiança sobre objetos e do meio ambiente com o uso de processos de registros, medições e interpretações das imagens fotográficas e padrões de energia eletromagnética registrados.
Nesse conceito o autor divide a fotogrametria em duas grandes áreas: fotogrametria interpretativa e fotogrametria métrica.
A fotogrametria interpretativa objetiva principalmente o reconhecimento e identificação de objetos e o julgamento do seu significado, a partir de uma análise sistemática e cuidadosa das fotografias. Ao interpretá-las identifica-se os objetos e sua significância, adicionando o conceito de identificar o ambiente, porque muitos fatores críticos exigem que o processo seja mais do que simplesmente identificar objetos individualmente.
Dentre os métodos de fotointerpretação, destacam-se três técnicas: fotoleitura, foto-análise e foto-dedução.
A foto-leitura é uma técnica de reconhecimento direto de objetos feitos pelo homem e de características comuns do terreno. A foto-análise é a técnica de examinar objetos através da separação e distinção de suas partes componentes. Em termos de classificação de terra, o objetivo principal é o de identificar, estereoscopicamente as várias unidades do terreno e delinear todas as áreas homogêneas que identificam diferenças nas condições do solo. E por fim, a foto-dedução, que é a mais adiantada e complexa das técnicas, pois inclui todas as características da foto-leitura e ainda uma avaliação da estrutura geomorfológica da área, os processos responsáveis por sua formação e o estágio do seu desenvolvimento. Inclui também, um exame detalhado de todos os outros elementos da foto aérea e uma cuidadosa avaliação dos mesmos.
Os fatores básicos de uma interpretação, ou seja, os elementos para reconhecimento são: a forma, o tamanho, o padrão, a textura e a tonalidade.
A fotogrametria métrica consiste na feitura de medições de fotos e outras fonte de informação para determinar, de um modo geral, o posicionamento relativo de pontos. Nessa área é possível determinar, em razão de técnicas e processos correntes da fotogrametria métrica, as: distâncias, ângulos, áreas, volumes, elevações e tamanho e formas de objetos, como também desenvolver as cartas planimétricas e altimétricas, mosaicos, ortofotos e demais subprodutos das fotografias tomadas.
A propriedade que estuda esses métodos e técnicas de fotointerpretação é chamada de Estereoscopia. Segundo WOLF (1983), citado por TEMBA (2000), diariamente há atividades que mede-se inconstantemente a profundidade ou julga-se distâncias relativas de um vasto número de objetos em relação a outros. Os métodos de julgamento de profundidade podem ser classificados como estereoscópico e monoscópico.
A fotografia por aviões é um registro instantâneo dos detalhes do terreno que se determina principalmente pela distância focal da lente da câmara, pela altura do voo no momento da exposição e pelo filme e filtros usados.
Segundo TEMBA (2000), a fotografia aérea é uma perspectiva geometricamente relacionada com o tipo de câmara usada; ela pode ser ou uma fotografia vertical, tirada com o eixo da câmara apontando para baixo (ponto nadir), ou uma fotografia oblíqua, tirada com o eixo da câmara propositalmente inclinado em relação à vertical do lugar (linha de gravidade). Os fatores que afetam a imagem fotográfica podem ser divididos em dois grupos: a) influenciados pelo ser humano tais como a distância focal da lente, altura do vôo, combinações de filmes, filtros e ângulo da lente, e b) influenciados pela ação da natureza, a exemplo a cor dos objetos fotografados, posição de um objeto com respeito ao ângulo de incidência do sol, bruma atmosférica entre outros.
Acompanhando o SR e o SIG, a fotogrametria sofreu grande impacto com a tecnologia do uso dos satélites para imageamento terrestre, através da possibilidade de obtenção de imagens multiespectrais (cobrindo diversas bandas do espectro eletromagnético) e através de sensores digitais (câmeras digitais e varredores).
Segundo TEMBA (2000), nas últimas décadas, verificou-se que, a fotogrametria teve um crescimento surpreendente, seja como arte, seja como ciência, e se consolidou como instrumento fundamental para a edição de cartas em todo o mundo. Essa evolução trouxe a chamada fotogrametria digital, que é uma tecnologia de informação usada para gerar informações geométricas, radiométricas e de semântica sobre objetos no universo 3D (tridimensional) obtidas de imagens digitais 2D (planas) desses objetos. Nesta evolução os instrumentos fotogramétricos para o processo de restituição também não foi diferente, observa-se os crescimento e o declínio dos instrumentos estéreo restituidores óticos-mecânicos, a expansão da triangulação analítica, os ajustes de bloco e a ascensão dos estéreo restituidores analíticos.
Segundo HELAVA (1992) citado por TEMBA (2000), afirma que, o domínio da tecnologia do computador, as imagens rasterizadas/vetorizadas (obtidas através de scanners) e a fotogrametria analítica compreendem as três vertentes de sustentação da fotogrametria digital. Ainda segundo o autor, ocorrem alianças estratégicas da fotogrametria digital com outros segmentos, tais como o SIG e o SR. Uma vez que a fotogrametria digital pode fornecer a acurácia e a integridade métrica necessários para a edificação de suas estruturas. Os elementos fundamentais para a fotogrametria digital são: a acurácia, a estabilidade e a repetitividade do processo digital, que abrigam a precisão e a continuidade nas relações matemáticas entre o pixel (na imagem digital, que abrigam a precisão e a continuidade nas relações matemáticas entre o pixel (na imagem digital) e os correspondentes pontos no terreno que podem gerar um produto especial, único para a fotogrametria digital.
3 MATERIAIS E MÉTODOS
De acordo com Diniz (1984), as etapas essenciais para a elaboração de mapas de utilização da terra são: aquisição de fotografias aéreas e/ou imagens de satélite; definição da escala do mapa; definição da chave de identificação, ou seja, elementos que permitam a identificação do tipo de utilização da terra nas fotografias aéreas e/ou imagens de satélite e elaboração da classificação em que devem ser colocados os eventos observados nas fotografias e/ou imagens.
Segundo Demarchi; PirolI e Zimback (2011, p 241) estudar a evolução do uso do solo possibilita verificar a mudança na paisagem, através das imagens de satélite.
Para a realização deste trabalho fez-se uma pesquisa bibliográfica acerca das temáticas: uso e ocupação do solo, sensoriamento remoto, fotogrametria e fotointerpretação. Para o reconhecimento da área realizou-se visitas de campo em toda a região para auxílio na identificação das várias ocupações do solo, com apoio de carta topográfica do município. Após o reconhecimento, as imagens foram classificadas, utilizando o método de delimitação de área.
O próximo passo para a pesquisa foi a aquisição da imagem de satélite QUICKBIRD, do arquivo pessoal do arquivo pessoal do autor, datada do ano de 2005. Após, adquiriu uma imagem aérea, nº 238 de maio de 1993, da mesma área, cedida pelo Laboratório de Fotogrametria da Universidade Federal do Piauí-UFPI. Utilizou-se também um receptor GPS Garmin Etrex Venture.
Para o tratamento e classificação das imagens usou-se o software ArcGis 9.3, bem como para as etapas de georreferenciamento das imagens, cálculo de áreas e exposição do mapeamento.
Iniciou-se o processo de interpretação dessas, que de acordo com FLORENZANO (2000), é identificar objetos nelas representados a dar significado a esses objetos. Para isso devemos levar em consideração alguns elementos básicos como, tonalidade/cor, textura, tamanho, forma, sombra, altura, padrão e localização. Assim pode-se identificar padrões espaciais ou objetos individualizados.
Iniciou-se a interpretação das fotografias de 1983, interpretação realizada com auxílio de um estereoscópico, onde se buscou localizar os pontos de vegetação, áreas desmatadas, vegetação predominante, vegetação nativa.
Já a análise da imagem de 2005, foi realizado através de uma interpretação visual sem auxílio de estereoscópio, pelo fato de que a imagem obtida existe apenas em meio digital, mas essa interpretação foi auxiliada por uma pesquisa de campo e facilitada porque a imagem era colorida, enquanto a do ano de 1983 era em tons de cinzas. Nesta imagem observa-se um grande número de modificações no campus em relação à foto de 1983. Um aumento nas áreas edificadas no campo, construções de novos centros e ampliações de outros, construção de vias de acesso, um grande desmatamento e áreas reflorestadas.
Após a interpretação visual das imagens, transferiu-se a foto de 1983 do meio analógico para um meio digital, através da utilização de um scanner. Já de posse das imagens em meio digital tornou-se possível com auxílio de softwares específicos a obtenção de valores numéricos dessas áreas, através da reconstituição dessas imagens pelos softwares.
Para que essa reconstituição fosse verdadeira e confiável, tornou-se a fotografia georreferenciada. Para isso utilizou-se 4 (quatro) pontos de controle, sendo que estes pontos são fotos interpretáveis nas duas imagens. Estes pontos foram escolhidos por conta dessas características e por serem fáceis de se localizar nas imagens, e por existirem em cada imagem trabalhada. A obtenção dos valores das coordenadas de cada ponto foi feita com um receptor GPS de navegação e o georeferenciamento ocorreu em função destas coordenadas, através de uma translação, rotação e um fator de escala.
O próximo passo foi a classificação das imagens, que consiste na extração de informação para reconhecer padrões e objetos homogêneos com o objetivo de mapear as áreas da superfície terrestre. O resultado final de uma classificação é uma imagem ou mapa temático, onde os pixels classificados são representados por símbolos gráficos ou cores. Cada cor ou símbolo está associado a uma classe. Para o presente trabalho foram elencadas as classes a seguir: Área Urbana, Área desmatada, Área de cobertura Vegetal, Área de Mata Virgem.
MATERIAIS UTILIZADOS
- Foto aérea do ano de n° 238 maio 1983;
- Imagem de satélite do ano de 2005 QuickBird;
- Estereoscópico;
- Scanner;
- Receptor GPS Garmin Etrex Venture;
- Pesquisa de Campo;
- Softwares: Word, Excel, ArcGis 9.3
- Computador Notebook marca CCE.
Após o reconhecimento de certas feições da imagem, iniciou-se o processamento digital realce de contraste, que é a manipulação de uma imagem por computador de modo que a entrada e a saída sejam uma imagem. Este processo tem como objetivo melhorar o aspecto visual de certas feições estruturais para o analista humano e fornecer outros subsídios para a sua devida interpretação, visando a identificação de objetos, bem como a criação de padrões espaciais. De acordo com Moreira (2005), este procedimento auxilia o analista no reconhecimento de padrões espectrais de alvos nas imagens de satélite. Ainda segundo o autor, este processo procura rotular cada pixel da imagem segundo a ocupação do solo, semelhante ao que se faz na abordagem visual.
3.1 Caracterização da área de estudo
Relevo e hidrografia
O centro da cidade de Teresina localiza-se em uma depressão, e na maior parte da área do município, o relevo é bastante plano, com destaque para a região do bairro Monte Castelo (zona Sul), onde se verificam as maiores altitudes, e as adjacências dos bairros Satélite e Vila Bandeirante (ambos na zona Leste), onde existem muitos morros.
A cidade é banhada por dois grandes rios: o Parnaíba e o rio Poti, sendo o primeiro maior rio do estado do Piauí, e onde está situada a barragem de Boa Esperança, de grande potencial hídrico para agricultura, pecuária, abastecimento humano além de atividades como a piscicultura e o turismo; o segundo rio é o terceiro maior do estado e forma cânion no seu médio curso, de grande interesse ecológico, cultural e econômico na região; Drena uma grande área de clima semiárido onde predominam a caatinga e o cerrado. No seu baixo curso de clima tropical predomina a mata de cocais e as florestas estacionais, o rio se torna mais caudaloso até se encontrar com o Parnaíba que tem águas barrentas que não se mistura com as águas escuras do rio poti por longo percurso. Os dois rios encontram-se no Parque Ambiental do Encontro das Águas (zona Norte). Nas proximidades dos rios existem muitas lagoas, principalmente na área “mesopotâmica”.
Clima
O município possui clima tropical semiúmido com duas estações características: o período das chuvas (que ocorrem no verão e outono) e o período seco (que ocorre no inverno e primavera). De janeiro a maio, devido às chuvas, o clima é quente e úmido (porém, há possibilidade de ocorrer neblina nas manhãs); de junho a agosto o clima começa a ficar mais seco com noites relativamente frias; de setembro a dezembro o clima se torna mais quente e abafado, podendo começar a ocorrer algumas pancadas de chuva a partir de novembro.
Uma característica peculiar das chuvas da cidade é por serem rápidas e muito intensas, havendo vendavais, grande força das águas e trovões impressionantes. A incidência de raios também é muito comum, por isso, o local onde está situada Teresina é conhecido como Chapada do Corisco. A precipitação pluviométrica anual situa-se em torno de 1.400 mm.
Possui uma temperatura média em torno dos 27 °C, tendo mínimas de 22 °C e máximas de 34 °C. Estas oscilações são amenizadas pela contribuição dos ventos.
Segundo dados do Instituto Nacional de Meteorologia (INMET), desde 1961 a menor temperatura já registrada em Teresina foi de 10,4 °C em 5 de setembro de 1995, e a maior atingiu 41,1 °C, em 24 de outubro de 2012. O maior acumulado de precipitação registrado em 24 horas foi de 138,2 mm em 24 de novembro de 1966. Outros grandes acumulados foram 137,6 mm em 21 de janeiro de 1967, 130,8 mm em 17 de abril de 1965, 125 mm em 27 de janeiro de 2004, 123,2 mm em 15 de novembro de 1978, 116,4 mm em 3 de abril de 1964, 109,7 mm em 16 de maio de 1979, 108 mm em 20 de abril de 2009, 106,6 mm em 21 de fevereiro de 1968, 105,3 mm em 6 de fevereiro de 1984 e 101,5 mm em 7 de fevereiro de 1983.[18] O maior acumulado mensal foi de 608,2 mm em abril de 1965. O menor índice de umidade relativa do ar ocorreu na tarde do dia 15 de outubro de 1981, de 16%.
Aspecto da vegetação
Situada numa zona de transição entre o Semiárido nordestino e a Amazônia conhecida por Meio-Norte, a vegetação de Teresina é composta pela Floresta estacional semidecidual, áreas com Cerrados e a mata de cocais, na mata de cocais tem-se Carnaúba Copernicia prunifera, Babaçu Attalea speciosa, Buriti Mauritia flexuosa, Tucum Bactris setosa, Macaúba Acrocomia aculeata, Pati Syagrus e outras; a floresta estacional que é um tipo de floresta em que boa parte das árvores perdem as folhas no período seco e de outras que se mantém verdes o ano todo. As principais espécies encontradas são Angico Branco (Albizia niopoides), Cajazeira Spondias mombin, Fava de Arara (Martiodendron mediterraneum), Pitombeira Talisia esculenta, Ipê-Amarelo Handroanthus vellosoi, Pau d’arco Amarelo Handroanthus serratifolius, Ipê Roxo Handroanthus impetiginosus, Jacarandá (Swartzia oblata), Gonçalo Alves Astronium fraxinifolium, Jatobá Hymenaea courbaril, Cedro Cedrela fissilis, Aroeira Myracrodruon urundeuva, Caneleiro Cenostigma macrophyllum, Pau-de-Rato Fabaceae, Canafistula Cassia ferruginea, Violeta Machaerium villosum, Tuturubá Pouteria bullata, Louro Pardo Cordia trichotoma, Podoí Copaifera langsdorfii, Sapucaia Lecythis pisonis, Chichá Sterculia striata, Quina-Quina (Aspidosperma discolor) e muitas outras árvores de pequeno, médio e grande porte. A fauna corresponde ao conjunto de animais nativos de uma região. São encontrados alguns animais que conseguem sobreviver nas áreas que ainda estão preservadas, onde os maiores riscos a sua sobrevivência são a alteração do habitat natural, o desmatamento, a agricultura, a pecuária, a caça de animais silvestres e as queimadas que ocorrem na vegetação. Nas florestas e cerrados do município são encontrados a Cotia Dasyprocta aguti, o Xexéu Cacicus cela, o Sábia Turdus rufiventris, o Bem-Te-Vi Pitangus sulphuratus, Alma-de-Gato Piaya cayana, o Porco-do-Mato Tayassu pecari, o Macaco Prego Cebus apella, o Soim Callithrix jacchus e o Quandu Coendou prehensilis. Na região do município de Teresina há também remanescentes de Mata Atlântica, o que dá a paisagem uma cobertura florestal rica e muito variada.
Desenvolvimento do município
A origem de Teresina é ligada diretamente ao Rio Poti. O primeiro proprietário foi o seu sargento-mor Antonio Coelho Teixeira, cuja sesmaria foi confirmada, em Lisboa, no dia 1 de julho de 1744. Às margens desse rio havia um povoado, que depois seria elevado à condição de Nova Vila (do Poti ou Poti velho). Essencialmente formada por pescadores e pequenos comerciantes, era cortada por uma estrada que ligava Oeiras, então capital da Província do Piauí, a Parnaíba, um dos mais prósperos centros do atual Estado. Ainda por volta de 1740, o Pe. Romualdo da Silva Bezerra possuía sesmaria na Região das Aldeias Altas, isto é, na Região Norte da Capitania.
Uma das primeiras construções de Teresina foi a Igreja de Nossa Senhora do Amparo, localizada no Centro da Capital, o que mostra a verdadeira devoção religiosa do povo da antiga vila. A cidade já nasceu, ou seja, foi fundada, em 1852, com o objetivo de tornar-se capital da Província do Piauí, totalmente planejada pelo Conselheiro José Antônio Saraiva, sendo, portanto, oficialmente a primeira capital planejada do Brasil. A construção faz parte da atual Praça Marechal Deodoro, onde na fundação da cidade concentrava toda a esfera política do estado, com o prédio da Justiça Federal e do Palácio do Governo (Atual museu do Piauí) e também destacava-se como centro econômico, com a inauguração do mercado velho.
E em 16 de agosto de 1852, houve a transferência da capital da Província do Piauí de Oeiras para Teresina.
O nome da cidade remete a imperatriz Teresa Cristina Maria de Bourbon, que teria intermediado com o imperador Dom Pedro II a ideia de mudança da capital, e em sua homenagem deu-se o nome da cidade, que é a contração (mistura) das palavras Teresa e Cristina. Tornada capital, Teresina passou por um crescimento bastante acentuado, aumentando de 49 para cerca de 8 mil habitantes em duas décadas. Essa foi a primeira cidade do Brasil construída em traçado geométrico. Ela não nasceu de forma espontânea, mas de modo artificial. Saraiva, pessoalmente, tomou as primeiras providências: planejou tudo, juntamente com o mestre-de-obras português João Isidoro França, com o cuidado de estabelecer logradouros em linhas paralelas, simetricamente dispostas, todas partindo do Rio Parnaíba, rumo ao Rio Poti, principais fontes de água da cidade, até hoje.
No ano de 1860, a nova capital já contava com uma área urbanizada de um quilômetro de extensão na direção norte-sul, com os seguintes confrontos: de um lado o largo do quartel do Batalhão (atual Estádio Lindolfo Monteiro) e do outro o “Barrocão” (atual Avenida José dos Santos e Silva). Na direção leste-oeste o desenvolvimento não ganhou a mesma intensidade. Tomando-se como base o lado do Parnaíba, as ruas findava a algumas dezenas de metros acima das duas principais praças, a da Constituição, atual Praça Marechal Deodoro da Fonseca (que anteriormente também denominou-se Praça do Palácio e Largo do Amparo), e a do Largo do Saraiva (atualmente Praça Saraiva). Para o lado do Poti, nem todas as ruas chegavam ao rio. A Rua Grande, atual Rua Álvaro Mendes, uma das principais ruas da nova capital, teve um papel significativo no desenvolvimento da nova cidade.
Teresina é conhecida por Cidade Verde, codinome dado pelo escritor maranhense Coelho Neto, em virtude de ter ruas e avenidas entremeadas de árvores. É um município em fase de crescimento e, atualmente, possui uma área de 1.673 km² e uma população de 800 mil habitantes. É uma das mais prósperas cidades brasileiras, destacando-se atualmente no setor de eventos, congressos, indústria têxtil, com uma Justiça trabalhista célere e centro médico da região.
Teresina foi a primeira capital do Brasil especificamente planejada para substituir outra já existente; as outras são Aracaju (1855), Belo Horizonte (1894), Goiânia (1933), Brasília (1960), e Palmas (1989). Todavia, convém ressaltar, que os núcleos fundacionais das cidades de Salvador (1549), São Luís (1612) e Recife (Mauritsstadt – 1637) também foram projetados. Ainda assim, os traçados de Salvador e Mauritsstadt tinham uma malha reticulada flexível e tais cidades não foram projetadas para substituir outras capitais já existentes.
Nos primeiros anos após a sua fundação, Teresina experimentou um crescimento – principalmente, populacional e estrutural – em um ritmo bem acelerado. A população passou de 49 habitantes a um número próximo de 20 mil, em apenas 20 anos. O principal motivo do desenvolvimento acelerado é a extração da borracha de maniçoba e da cera de carnaúba. Teresina também começou a ganhar postura estrutural de uma capital. Além da entrega da Igreja Matriz de Nossa Senhora do Amparo, ainda no mesmo ano da fundação da cidade, Teresina ganhou o teatro “Santa Teresinha” em 1858. Em 1867, a Igreja de Nossa Senhora das Dores – depois elevada a Catedral – é concluída e, no mesmo ano, a cidade ganhou seu primeiro sistema de iluminação pública, dispondo de seis combustores de querosene sobre postes de madeira, ampliado em 1882. Em 1886, é inaugurada a Igreja de São Benedito.
Entre 1937 e 1941, ocorreram uma série de incêndios clandestinos para expandir as áreas nobres da cidade. Esses incêndios atingiram barracos e desabrigaram centenas de pessoas. Ao longo dos anos, a cidade se recuperou, e iniciou uma constante expansão para o leste.
4 RESULTADOS E DISCUSSÕES
Apresenta-se aqui como resultado, os valores numéricos das áreas analisadas em cada imagem.
Para foto de 1983
Área da imagem: 1.410,43 ha
Área verde, com predominância de palmeiras de babaçu e é composta toda de vegetação nativa: 404,3 ha
Para imagem de 2005
Área da Imagem: 952,86 ha
Área urbana: 792,11 ha
Área verde com vegetação nativa: 4,12 ha
Área de cobertura vegetal: 79,75 ha
Área desmatada: 76,75 ha
Em função dos valores encontrados pode-se determinar que no ano de 1983 o a foto aérea possuía 28,66% de área verde e em 2005 a área verde passou a constituir 8,8% de toda a área (este cálculo foi efetivado em relação da área total de 952,86 ha).
A área verde existente em 1983 era toda ela de vegetação nativa com predominância de babaçu, enquanto a área verde de 2005 é constituída de residências.
Apresenta-se ainda que durante esse intervalo de tempo a área sofreu um desmatamento de 44% de toda sua área verde, este desmatamento pode ter sido causado principalmente por mudanças na vegetação e por construções ocorridas.
Conforme os mapas, tabela e gráfico a seguir:
Figura 5 – Imagem aérea do ano de 1983
Fonte: Adaptado pelo autor
Figura 6 – Mapa de uso e ocupação do solo do ano de 1983
Fonte: Adaptado pelo autor
Figura 7 – Imagem de satélite do ano de 2005
Fonte: Adaptado pelo autor
Figura 8 – Mapa de uso e ocupação do solo do ano de 2005
Fonte: Adaptado pelo autor
Tabela 1: Comparação entre as áreas de residência e de vegetação.
Fonte: Adaptada pelo autor.
Figura 9: Gráfico de comparativo entre áreas de residência e vegetação.
Fonte: Adaptada pelo autor.
A tabela e o gráfico mostram um decréscimo da área ocupada pela classe vegetação, de 28,66% para 8,8% da área de estudo. Contrariamente, a área ocupada pela classe residencial aumentou consideravelmente entre as datas estudadas de 67,41% para 83,13%.
5 CONCLUSÕES
A utilização das técnicas de processamento digital de imagem permitiu a detecção e quantificação das mudanças ocorridas na cobertura da terra na zona sul do município de Teresina-PI durante o período proposto. A escolha das imagens de satélite assim como os softwares utilizados mostrou-se eficiente para a elaboração do mapa de uso do solo da área estudada e a avaliação da área ocupada com cada categoria.
Os resultados mostraram que no ano de 2005 ocorreu uma diminuição significativa da área total em relação ao ano de 1983, por consequência do aumento das áreas de ocupação humana. Permitiu ainda a constatação de que grande parte da classe vegetação em 1983 foi convertida em construções de casas e prédios comerciais.
Esta pesquisa mostrou que o monitoramento do uso e ocupação do solo com a utilização das tecnologias é eficaz e de extrema importância. Também de grande valia governamental de subsídio às medidas mitigatórias, no intuito da preservação das áreas de vegetação nativa que estão sofrendo com o processo acelerado de degradação pelo uso intensivo e desordenado do uso do solo.
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