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A DIVERSIDADE DA GEOGRAFIA BRASILEIRA: ESCALAS E DIMENSÕES DA ANÁLISE E DA AÇÃO
DE 9 A 12 DE OUTUBRO
USO DE GEOTECNOLOGIAS PARA IDENTIFICAÇÃO E
ESPACIALIZAÇÃO MULTI-TEMPORAL DA COBERTURA VEGETAL NO
MUNICÍPIO DE PICUÍ-PB A PARTIR DO USO DE IMAGENS TM/LANDSAT
E CCD/CBERS
JANCERLAN GOMES ROCHA1
MARCOS LEONARDO FERREIRA DOS SANTOS2
Resumo: Uma das grandes problemáticas encontradas no estado da Paraíba, é a degradação da
cobertura vegetal através do desmatamento descontrolado da caatinga nativa, pois existe um
emprego inadequado de técnicas na agricultura, na pecuária e na mineração. Nesse contexto, o
presente trabalho tem por objetivo apresentar informações georreferenciadas do município de Picuí –
localizado na Microrregião do Seridó Oriental paraibano –, bem como conhecer, identificar e
espacializar o esboço da vegetação no município através de uma análise multi-temporal (de 1968 a
2007). Foram utilizadas técnicas de Sensoriamento Remoto, utilizando especificamente o NDVI
(Normalized Difference Vegetation Index) que é um indicador sensível da quantidade e das condições
da vegetação. Como resultado, constatou-se, que o desmatamento deu-se de forma considerada no
município de Picuí ao longo dos últimos 39 anos.
Palavras-chave: Degradação, Sensoriamento Remoto, NDVI.
Abstract: One of the major problems encountered in the state of Paraiba, is the degradation of
vegetation cover through the uncontrolled deforestation of native savanna , because there is
inadequate technical employment in agriculture , livestock and mining. In this context, this work aims
at presenting georeferenced information of the municipality of Picuí - Microregion located in the
Eastern Seridó Paraiba - as well as knowing, identify and spatializing vegetation outline the
municipality through a multi -temporal analysis (1968 to 2007). Remote sensing techniques were
used, specifically using NDVI (Normalized Difference Vegetation Index), which is a sensitive indicator
of the amount and vegetation conditions. As a result, it was found that deforestation took place in a
manner deemed Picuí municipality over the past 39 years.
Key-words: Degradation, Remote sensing, NDVI.
1 – Introdução
Nos últimos anos, as pesquisas realizadas através de técnicas de
Sensoriamento Remoto sobre a degradação da cobertura vegetal no Bioma
caatinga, tornaram-se importantes instrumentos de análise nas Geociências uma
vez que são essenciais para o zoneamento da ocupação do espaço geográfico por
meio das classificações temáticas. Os estudos na região Nordeste do país, e
1
- Acadêmico do Programa de Pós-Graduação em Geografia da Universidade Federal da Paraíba. E-mail de
contato: [email protected]
2
Acadêmico do Curso de Engenharia Ambiental da Faculdade Internacional da Paraíba. E-mail de contato:
[email protected].
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principalmente nesse ecossistema, são imprescindíveis, pois esse Bioma é um dos
mais ameaçados devido ao uso inadequado e insustentável dos recursos naturais,
tornando o Sensoriamento Remoto e as geotecnologias instrumentos indispensáveis
para o planejamento e o uso dos recursos naturais em ambiente semiárido.
Assim, caracterizar e compreender a distribuição espacial constitui,
atualmente, um grande desafio para explicar questões centrais acerca do meio
ambiente em diversas áreas, seja em Geografia, Agronomia, Geologia ou Biologia.
Contudo, estudos nessas áreas têm se tornado cada vez mais comuns devido à
recente popularização das novas tecnologias de informação e outros sistemas
computacionais
gráficos
de
transformação
(internet,
computação
gráfica,
imageamento remoto e geoprocessamento, entre outros), sendo instrumentos
indispensáveis à pesquisa ambiental, propiciando, segundo Veiga e Xavier da Silva
(2004, p.186), “conhecer melhor o espaço e a sociedade que o produz e mais
refinadamente espacializar as relações entre os dois, dando subsídio à tomada de
decisão”.
Para a pesquisa ambiental, a tecnologia de geoprocessamento destaca-se,
segundo Oliveira-Galvão e Saito (2003), como instrumento de apoio, pois propicia a
obtenção de informações de interesse a partir da integração geoespacial dos dados
e modelagem de suas interrelações. Já Xavier da Silva e Zaidan (2007) enfatiza que
o geoprocessamento é muito importante, porque se destina a tratar os problemas
ambientais levando em conta a localização, a extensão e as relações espaciais dos
fenômenos analisados, visando contribuir para a sua presente explicação e para o
acompanhamento de sua evolução passada e futura.
Tendo como base essa atual realidade mundial, este trabalho busca
conhecer, identificar e espacializar a cobertura vegetal do município de Picuí-PB, e
compreender, de forma científica, a problemática da exploração e degradação
ambiental caracterizada sob a forma de retirada da cobertura vegetal. Trata-se de
um estudo de caso que busca, através de uma análise multi-temporal (de 1968 a
2007), utilizando técnicas de Sensoriamento Remoto e Sistemas de Informação
Geográfica (SIG), gerar imagens em composição colorida, a partir do índice de
vegetação NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) para os períodos de 1984
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(TM LANDSAT) e 2007 (CBERS 2), e mapa temático do uso do solo para o ano de
1968.
2 – Metodologia
A área de estudo é o município de Picuí, localizado na região Nordeste do
Brasil, especificamente na Mesorregião da Borborema, na Microrregião do Seridó
Oriental paraibano, entre as latitudes de 6°15’00” e 6°42’00” Sul e as longitudes de
36°32’00” e 36°15’00” Oeste de Greenwich (Figura 01).
Figura 01 – Mapa de localização do município de Picuí.
Para o desenvolvimento deste trabalho, adquiriu-se, junto ao INPE (Instituto
Nacional de Pesquisas Espaciais), imagens multiespectrais e pancromática obtidas
pelo sensor CCD do satélite CBERS 2 (China–Brazil Earth Resources Satellite ou
Satélite Sino-Brasileiro de Recursos Terrestres) nas bandas 1, 2, 3, 4 e 5, com
resolução espacial de 20 metros, referentes à órbita 147 e ponto 108, com data de
passagem de 06 de abril de 2007 e cobertura de nuvens inferior a 10% para toda a
cena escolhida. Foram adquiridas também imagens multiespectrais com resolução
de 30 metros obtidas pelo sensor TM do satélite LANDSAT 5 órbita e ponto 215/065
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e 215/064 (04 de março de 1994), e as imagens multiespectrais do sensor TM do
satélite LANDSAT 4 (12 de março de 1984) órbita 215/065 e 215/064.
Além dessas imagens, foram utilizadas também as provenientes da missão
topográfica do SRTM (Shuttle Radar Topography Mission), que possuem resolução
espacial de 90 metros, compiladas da rede mundial de computadores diretamente
do endereço oficial do Serviço Geológico dos Estados Unidos (USGS), cujas
coordenadas geográficas são as latitudes de 6°44’00” e 6°03’00” Sul e as longitudes
de 36°40’00” e 36°05”00” Oeste de Greenwich. Além das imagens orbitais, foram
utilizadas as cartas topográficas da SUDENE e DSG de Cerro-Corá (SB-24-Z-B-III) e
Picuí (SB-24-Z-D-VI), na escala de 1.100.000 em meio analógico, as quais estão
vinculadas à base Cartográfica Integrada do Brasil ao Milionésimo digital – bCIMd –
produzido pelo IBGE, que articula o mapeamento sistemático nacional.
Nesse estudo utilizou-se especificamente o NDVI, que é um indicador
sensível da quantidade e das condições da vegetação. Como subsídio à realização
do trabalho, foram utilizados os softwares SPRING 4.3.3, o ArcGIS 9.2 e os
softwares de interpolação Global Mapper 9.0 (versão avaliação) e Surfer 8.0 (versão
avaliação).
A metodologia de trabalho foi dividida em duas fases, a do processamento
dos documentos cartográficos em meio analógico e a do tratamento de imagens
orbitais.
A primeira foi a confecção do mapa para o ano de 1968, no qual as cartas
topográficas em meio analógico - folhas de Cerro-Corá (SB-24-Z-B-III) e Picuí (SB24-Z-D-VI) -, que originalmente apresentavam coordenadas atreladas ao DATUM
geodésico de Córrego Alegre (1970+1972), foram convertidas para SAD69, através
do aplicativo desktop ProGriD, criado pelo Instituto Brasileiro de Geografia e
Estatística (IBGE). A conversão das cartas topográficas de meio analógico para a
forma digital foi realizada por meio do processo de rasterização ou digitalização
automática via scanner – scanner CONTEX CHAMELEON G600 tamanho A0, com
resolução de até 1200 dpi’s (dots per inch). Dessa forma, as cartas de 1:25.000 em
meio
analógico,
que
foram
digitalizadas
a
1200
dpi’s,
possuem
agora,
individualmente, 1200 x 1200 pixels (picture elements) em uma polegada quadrada,
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o que implica, em termos cartográficos, que esse valor está abaixo do erro gráfico
(acuidade visual) de 0,2 mm, sendo, portanto, teoricamente compatível.
Após a obtenção da imagem rasterizada, a mesma foi transferida para um
computador e importada para o SIG ArcGIS 9.2 no formato “*.tiff” de modo que
pudesse ser editada. Após essa transformação, foi desenvolvida a fase de
georreferenciamento da imagem através dos pontos de controle. Posteriormente foi
desenvolvido o procedimento de mosaicagem entre as duas cartas topográficas. Em
seguida, ocorreu a extração das informações gráficas (hidrografia, estradas etc.),
através do processo de vetorização, onde a imagem “*.tiff” foi segmentada em
linhas, pontos e polígonos. Nas Figura 02 e 03 é visto o resultado do processo de
edição dos geodados para os elementos espaciais de Caatinga Macega, culturas e
rodovias.
Na fase de processamento da imagem, utilizou-se a técnica de manipulação
de contraste para as imagens orbitais dos seguintes sensores: para o sensor CCD
do CBERS 2 (imagem de 2007), aplicou-se a operação de contraste do tipo
logaritmo para as bandas 2 e 3 e raiz quadrada para a banda 4; para o sensor TM
do LANDSAT 5 (imagem de 1984), aplicou-se a operação de contraste do tipo
Mínimo Quadrado para as bandas 2 e 3; e para a banda 4, utilizou-se a de Raiz
Quadrada.
A fase seguinte foi a da geração das imagens de NDVI para os anos de 1984
e 2007, através das operações aritméticas com a seguinte equação: NDVI = [(banda
4 – banda 3) *ganho / (banda 4 + banda 3)] + offset (2). Na fase posterior, foi
realizado o processo de segmentação, em que a imagem de 2007 foi separada em
regiões. Logo em seguida foi desenvolvida a classificação supervisionada da
mesma, a qual culminou com a transformação da imagem classificada (categoria
imagem) para um mapa temático raster (categoria temática).
Para a extração da delimitação das áreas de cobertura vegetal na imagem de
2007, adotou-se a composição colorida 3R 4G 2B, a partir da qual foi gerada uma
classificação de imagens do tipo não-supervisionada, em que o classificador
utilizado foi K médias, através do qual se pode estimar o valor central de cada pixel,
rotulados como pertencentes às classes ou níveis de desertificação em relação à
condicionante de cobertura vegetal. Essa classificação não-supervisionada resultou
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nos seguintes temas: culturas, caatinga arbustiva arbórea aberta, caatinga arbustiva
arbórea fechada, caatinga arbórea fechada e água.
3 – Resultados
A utilização ampla e variada das terras do município, para exploração
agrícola, pecuária e mineral, resulta no esgotamento dos recursos florestais. Esses
fatores podem estar gerando, juntamente com as condições climáticas, como citado
no capítulo anterior, uma diminuição progressiva na economia local e na qualidade
de vida da população.
Para tentar solucionar a lacuna de informações sobre os desmatamentos no
município, através do uso das tecnologias da geoinformação, foi possível mensurar,
a partir de uma análise multitemporal, as áreas que mais sofrem com as ações
antrópicas. Dessa forma, a partir do mapa temático gerado de 1968 pode-se iniciar o
processo comparativo dos desmatamentos para o município de Picuí. Nesse
contexto, as áreas de uso do solo para o ano de 1968 no município de Picuí eram,
conforme mostra a Figura 02, compostas de: Caatinga/Macega cuja área era de
49.661,50 ha; Cultura com 16.858,84 ha; Rodovias com 268,25 ha; e açudes com
275,3585 ha.
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Figura 02 e 03: Mapa de uso do solo para o ano de 1968 e 2007 do município de Picuí-PB
No mapa de uso do solo, verifica-se uma concentração da produção agrícola
nas áreas planas do município com solos dos grandes grupos do tipo Regossolo e
Argissolo e suas respectivas associações conforme o relevo, presentes a Sudeste e
a Nordeste, nas proximidades dos municípios de Baraúnas e de Nova Floresta.
As áreas que apresentam uma vegetação mais bem conservada do tipo
densa encontram-se na porção circundante do capeamento sedimentar do antigo
Complexo da Serra dos Martins - região Norte/Oeste de Picuí. Nessa área ainda
encontra-se preservada a Caatinga Arbórea Fechada. Na parte central predomina
um relevo com formas aguçadas do tipo ondulado e ondulado com substrato de
biotita, xisto e afloramentos. Nessa área predomina a Caatinga Hiperxerófila do tipo
Arbustiva Arbórea Aberta com solos Neossolo Litólicos.
Cruzando os mapas de superfície 3D (Figura 04) com os de NDVI (Figuras 05
e
06),
entende-se
como
ocorre
a
influência
dos
aspectos
geológicos,
geomorfológicos, pedológicos e o clima regional sobre a tipologia florestal. Na Figura
04, observa-se a distinção dos aspectos geomorfológicos do município, através do
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diferenciado topográfico, gerado a partir do processo interpolação e de matização de
cores.
Figura 04: Mapa de Superfície 3D do município de Picuí-PB
Para melhor analisar a distribuição e a quantificação da vegetação natural
foram utilizadas imagens em nível de cinza e de composição colorida a partir do
índice de vegetação NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) para os
períodos de 1984 (TM LANDSAT) e 2007 (CCD/CBERS 2), para melhor evidenciar o
desmatamento no município de Picuí. Os índices de vegetação medem a
reflectância nas faixas espectrais do visível e infravermelho próximo do espectro
eletromagnético para achar um valor aproximado da quantidade de vegetação
existente em uma região, percorrendo a imagem pixel por pixel.
Os índices são calculados usando as bandas que mais representem a
vegetação, como, por exemplo, as bandas da faixa do visível (variações entre o
vermelho, o azul e o verde) que são pouco reflexivas na vegetação, e a da região do
infravermelho próximo, que é bastante reflexiva. Os índices de vegetação ressaltam
diferenças existentes entre o solo e a vegetação, além de sintetizar informações de
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duas bandas espectrais em apenas uma. O NDVI é um indicador sensível da
quantidade e das condições da vegetação.
Geraram-se as Imagens Índice de Vegetação (NDVI), através da opção
Operações Aritméticas do SPRING, equação: NDVI = [(banda 4 – banda 3) *ganho /
(banda 4 + banda 3)] + offset (2)
Nas imagens NDVI, os níveis de cinza mais claro expressam valores que
representam altos índices de vegetação, enquanto os níveis de cinza mais escuro
representam baixos índices de vegetação com níveis de cinza próximos a zero.
Esses valores baixos correspondem a alvos urbanos, área construída, solo exposto
ou água. Nesse contexto, a Figura 05 demonstra o comportamento da vegetação
para o ano de 1984 com base no NDVI.
Nas áreas claras, ou seja, nos índices próximos a 1,0, a vegetação está
conservada e apresenta um porte florestal mais denso do tipo Arbóreo. As áreas que
apresentam mais áreas verdes no mapa de NDVI de 1984 são as que estão
localizadas na porção Nordeste do município, uma vez que é uma região que possui
um tipo de solo e um clima típico de áreas sedimentares. Essa vegetação fica nas
encostas do capeamento sedimentar do antigo Complexo das Serras dos Martins.
Na parte mais ao centro do mapa, percebe-se uma zona de ruptura estrutural
que separa os compartimentos rochosos ou unidades litoestratigráficos do substrato
picuiense. Esse mesmo modelado influencia diretamente na composição florestal,
pois a cobertura vegetal predominante nesse setor é do tipo Caatinga Arbustiva
Arbórea Aberta, caracterizada por mirrados indivíduos separados entre si.
Conforme o mapa de NDVI para o ano de 1984, pode-se constatar que
existem grandes áreas de vegetação natural de grande porte. Os índices nessas
regiões chegam a ultrapassar 0,5 de NDVI. Desses índices, boa parte dos
elementos geográficos encontra-se nas encostas de serras. Já no mapa de NDVI,
confeccionado para o ano de 2007 (Figura 06), observa-se a perda de cobertura
vegetal em boa parte do município, principalmente a do tipo de Caatinga Arbórea
Fechada, devido aos desmatamentos sucessivos. Por outro lado ocorre um aumento
nos outros tipos de vegetação de Caatinga, ou seja, a Arbustiva Arbórea Aberta e a
Arbustiva Arbórea Fechada, pois a frequência de números de pixels aumentou
substancialmente em relação a 1984.
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Figura 05 e 06: Mapas de NDVI para o ano de 1984 e 2007 do município de Picuí-PB
As Figuras 07 e 08 demonstram, através da composição sintética colorida 3
(Red), 4 (Green) e 2 (Blue), para os anos de 1984 e 2007, respectivamente, a
diminuição progressiva da cobertura vegetal no município de Picuí.
As perdas de florestais foram substanciais principalmente na tipologia da
vegetação de Caatinga Arbórea Fechada. Provavelmente a retirada da madeira deuse de forma indiscriminada sem a devida licença ambiental dos órgãos ambientais.
As áreas mais afetadas foram as encostas de serras. O desmatamento
criminoso deu-se em diversos pontos do município, como na serra dos Brandões,
Carrapateira e Saco de Dentro – parte ao norte do município, na fronteira com o
Estado do Rio Grande do Norte –, nas cercanias dos sítios de Batentes e Saco do
Salgado – na parte mais a Sudoeste e nas proximidades da serra do Gravatá, Boi
Morto, Malhada da Catingueira, Lajedo Grande, Logradouro dentre outros – na
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região mais a Oeste. As Figuras 07 e 08 evidenciam, através de uma composição
colorida ajustada, esses desmatamentos.
1984
2007
Figuras 07 e 08: Composição Sintética 3 (Red), 4 (Green) e 2 (Blue) do município de Picuí
Enfim, constatou-se, através do NDVI, que o desmatamento deu-se de forma
considerada no município de Picuí ao longo desses 39 anos. Acredita-se, conforme
enfoque a seguir, que o resultado disso se deve à retirada da madeira para a
comercialização. Dessa forma, conforme levantamento de campo e dados
secundários, pode-se enfatizar que a derrubada contínua de mata nativa, as
queimadas, o manejo incorreto do solo e a prática da mineração estão aos poucos
desencadeando processos erosivos em vários pontos do município.
No que se refere à detecção das características atuais da vegetação local, a
imagem passou por um processamento que envolveu as fases de préprocessamento, realce, análise das imagens e descrição. A partir dessas técnicas
foram geradas as informações sobre o uso do solo, graças às tonalidades que
indicaram basicamente a quantidade de exposição do solo e o estágio e vigor das
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culturas. As tipologias florestais foram geradas a partir de uma classificação não
supervisionada com base no NDVI, que, por sua vez, correspondeu, após diversas
checagens de campo, à verdadeira identidade das formas reais do terreno.
Na Figura 08, pode-se observar a espacialização do Uso do Solo do
município de Picuí para o ano de 2007.
Ao comparar as Figuras 02 e 08, podemos observar que as áreas de
exploração agrícola ao longo dos 39 anos sempre se mantiveram situadas
principalmente no Complexo da Serra dos Martins – parte Nordeste – e nas
proximidades do limite com o município de Baraúnas – na parte Sudoeste. Ao
analisar as Figuras 07 e 08, pode-se constatar que a concentração da vegetação
arbórea no município de Picuí sempre se deu na borda do Complexo da Serra dos
Martins.
Enfim, para esta pesquisa ambiental, as geotecnologias destacaram-se como
instrumentos de apoio imprescindível, pois proporcionaram a obtenção de
informações de interesse a partir da integração geoespacial dos dados.
4 – Conclusões
Com base no trabalho realizado, concluiu-se que:
As geotecnologias utilizadas neste trabalho mostraram-se adequadas para a
avaliação do quadro geográfico considerando-se os recursos ambientais;
A partir dos dados orbitais, do processamento digital de imagens e das
técnicas de geoprocessamento aliados ao trabalho de campo, foi possível fomentar
as análises de forma eficaz e ágil, produzindo informações quantitativas e diversos
mapas temáticos.
A metodologia utilizada apresentou vantagens para identificar e determinar as
principais ações de exploração e de degradação que afetam a área de estudo, e
mostrou-se bastante eficaz nos estudos de degradação ambiental;
A situação ambiental do município é bastante preocupante, pois a criação
extensiva do ramo pecuário, a derrubada contínua da cobertura vegetal, as
queimadas, o manejo incorreto do solo e a exploração mineral estão, juntamente
com o clima, condicionando e alimentando o avanço da degradação ambiental no
município, que, em algumas áreas, apresenta um grau elevado, uma vez que já
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existem sérios problemas de erosão tanto na época seca quanto no período
chuvoso, com a formação de sulcos, ravinas e até voçorocas;
Ao término do estudo, espera-se que o mapeamento, a espacialização dos
elementos geográficos, a quantificação das áreas com cobertura vegetal e a
caracterização dos meios de ação antrópica, desenvolvidos na região, possam
orientar os órgãos governamentais ou privados locais para a necessidade do uso
sustentável do Bioma Caatinga, pois se trata de um dos mais diversos ecossistemas
que são sensivelmente vulneráveis à ação antrópica.
Espera-se que tais representações sejam orientativas para a tomada de
decisões por parte dos gestores municipais e estaduais, e que sirvam de incentivo
para os pesquisadores desenvolver ações nesse ambiente repleto de uma
diversidade de espécies florestais e silvestres.
5 – Referências
OLIVEIRA-GALVÃO, A. L. C. de & SAITO, C. H. Mapeamento sobre desertificação
no Brasil: uma análise comparativa. Brasil Florestal. Brasília-DF, n. 77, 2003.
ROCHA, Jancerlan G. A Desertificação no município de Picuí-PB. Monografia de
Graduação em Geografia. João Pessoa: UFPB, 2007.
VEIGA, T. C. & XAVIER-DA-SILVA, J. Geoprocessamento Aplicado à
Desertificação de Áreas Potenciais para Atividades Turísticas: o caso do
município de Macaé. In: Geoprocessamento & Análise Ambiental – Aplicações. Rio
de Janeiro: Bertrand Brasil, 2007.
XAVIER DA SILVA, J. & ZAIDAN, RICARDO TAVARES. Geoprocesssamento e
Análise Ambiental. Bertrand Brasil. 2ª Edição. Rio de Janeiro, 2007.
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