os impactos do uso e ocupação da terra na micro bacia hidrográfica

Inundações urbanas: os impactos do uso e ocupação da terra na micro bacia hidrográfica da
Grota Criminosa, Marabá (PA).
DOI: 10.17552/2358-7040/bag.v2n4p45-52
Luan Xavier DA SILVA; Francisco Renan da Silva REIS; José do Carmo DIAS NETO; Fernando
Alves Barros FIRMINO; Gustavo DA SILVA
INUNDAÇÕES URBANAS: OS IMPACTOS DO USO E OCUPAÇÃO DA TERRA NA
MICRO BACIA HIDROGRÁFICA DA GROTA CRIMINOSA, MARABÁ (PA).
Luan Xavier DA SILVA 1
Francisco Renan da Silva REIS2
José do Carmo DIAS NETO2
Fernando Alves Barros FIRMINO 3
Gustavo DA SILVA4
1
Estudante de Geografia, Universidade do Sul e Sudeste do Pará – UNIFESSPA – Marabá/PA, email:
[email protected]
2
Estudantes de Geografia, Universidade do Sul e Sudeste do Pará – UNIFESSPA – Marabá/PA.
3
Eng. Agrônomo, Pós-Graduando em Georreferenciamento, Geoprocessamento e Sensoriamento Remoto - Instituto de
Ensino Superiores da Amazônia – ESTÁCIO/IESAM – Belém/PA, Fone: (94) 99204-6338, e-mail:
[email protected]
4
Mestre, Professor Assistente I, Universidade do Sul e Sudeste do Pará – UNIFESSPA – Marabá/PA, e-mail:
[email protected]
Projeto PAPIM 2015
Resumo: A micro bacia hidrográfica urbana da Grota Criminosa apresenta uma forte tendência de ocorrência de
inundações devido ao seu alto grau de urbanização. A fim de entender a dinâmica de uso e ocupação da área e sua
influência com a ocorrência de inundação, objetivou-se através deste artigo elaborar a Carta de Uso e Ocupação da
Terra da Micro bacia da Grota Criminosa, Marabá (PA), onde foram mapeadas três classes, sendo elas: Vegetação, Solo
Exposto e Área Urbana. Para o estudo, foi utilizada uma imagem orbital do satélite Landsat-8, onde a caracterização das
classes foi determinada a partir do método de classificação supervisionada, técnica indicada para realizar análise do uso
da terra por meio de classificação digital. Como resultado, foram obtidos os percentuais de 19,01% para a classe
Vegetação, 23,93% para Solo Exposto e 57,06% para Área Urbana. Os resultados do estudo serão de grande
importância para as pesquisas referente ao estudo da ocorrência de enchentes na região de Marabá (PA).
Palavras-chave: Bacia Hidrográfica Urbana, Sensoriamento Remoto, Uso e Ocupação da Terra, Inundação.
URBAN FLOODING: IMPACTS OF THE USE AND OCCUPANCY OF LAND IN MICRO WATERSHED OF
GROTA CRIMINOSA, MARABÁ (PA).
Abstract: The urban watershed of Grota Criminosa has a strong tendency to occurrence of floods due to its high degree
of urbanization. In order to understand the dynamics of use and occupancy of the area and its influence on the
occurrence of flooding, the objective through this article draft the Charter of Use and Occupancy of Land Watershed
Grota Criminosa, Marabá (PA), which were mapped three classes, namely: vegetation, soil Exposed and Urban Area.
For the study, we used an image orbital satellite Landsat-8, where the characterization of classes was determined from
the supervised classification method, indicated technique to perform analysis of land use through digital classification.
As a result, the percentages were obtained from 19.01% for vegetation class, 23.93% for Solo Exposed and 57.06% for
Urban Area. The study results will be of great importance for research related to the study of the occurrence of floods in
the region of Marabá (PA).
Key words: Watershed Urban, Remote Sensing, use and occupancy of land, flood.
1. INTRODUÇÃO
A análise e interpretação de imagens orbitais contribuem para a elaboração de mapeamentos
e monitoramentos do uso e da cobertura das terras, que por sua vez são fundamentais para conhecer
e estudar a dinâmica do ambiente. Durante o processo de interpretação e classificação das imagens
Boletim Amazônico de Geografia (ISSN: 2358-7040 - on line), Belém, v. 02, n. 04, p. 45-52.
jul./dez. 2015.
45
Inundações urbanas: os impactos do uso e ocupação da terra na micro bacia hidrográfica da
Grota Criminosa, Marabá (PA).
DOI: 10.17552/2358-7040/bag.v2n4p45-52
Luan Xavier DA SILVA; Francisco Renan da Silva REIS; José do Carmo DIAS NETO; Fernando
Alves Barros FIRMINO; Gustavo DA SILVA
de satélite, as informações sobre características regionais se tornam um dado precioso que auxiliam
na interpretação dessas imagens.
Os estudos de bacias hidrográficas utilizam as imagens orbitais para obtenção de classes de
uso e ocupação da terra. De acordo com as resoluções da imagem, é possível atingir resultados
satisfatórios na identificação dos mais diversificados elementos da composição da área. Imagens de
alta resolução, por exemplo, permitem mapear e quantificar diversas classes de uso da terra com um
nível de detalhe bastante alto (Vaeza et al., 2010).
Uma micro bacia hidrográfica é definida como sendo a área de formação natural, drenada
por um curso d’água e seus afluentes, a montante de uma seção transversal considerada, para onde
converge toda a água da área considerada (Cruciani, 1996). O exutório da Micro bacia hidrográfica
da Grota Criminosa é o Rio Itacaiunas, região na qual o escoamento superficial das águas pluviais
converge. A identificação do curso d’água e o seu exutório são importantes para o processo de
delimitação da bacia, pois as linhas divisórias são traçadas observando as curvas de nível existente.
O processo de urbanização da área em torno da micro bacia, iniciado na década de 70
através do Plano de Desenvolvimento Urbano de Marabá (PDUM), vem causando, ao longo dos
anos, uma intensa modificação na forma do uso e ocupação da terra. Para Tucci (1997), os
principais impactos provocados pela urbanização nas redes de drenagem são o aumento do
escoamento superficial, redução da evapotranspiração, redução do escoamento subterrâneo,
rebaixamento do lençol freático, aumento da produção de material sólido proveniente de
limpeza de ruas e da armazenagem inadequada do lixo pela população resultando na
deterioração da qualidade das águas superficiais e subterrâneas.
Desta forma, o objetivo deste estudo foi realizar o diagnóstico preliminar do uso e ocupação
da terra na micro bacia hidrográfica urbana da Grota Criminosa, a fim de obtermos a avaliação da
distribuição das classes presentes na área e sua influência com as inundações que ocorrem todo ano
em seu entorno.
2. MATERIAL E MÉTODOS
O estudo foi desenvolvido na micro bacia hidrográfica da Grota Criminosa, localizada na
área urbana do Município de Marabá-PA, entre as coordenadas (704996 E, 9411596 N) e (714522
E, 9406888 N) do sistema UTM (Universal Transversa de Mercator), fuso 22, ocupando uma área
de 1.092 hectares.
Boletim Amazônico de Geografia (ISSN: 2358-7040 - on line), Belém, v. 02, n. 04, p. 45-52.
jul./dez. 2015.
46
Inundações urbanas: os impactos do uso e ocupação da terra na micro bacia hidrográfica da
Grota Criminosa, Marabá (PA).
DOI: 10.17552/2358-7040/bag.v2n4p45-52
Luan Xavier DA SILVA; Francisco Renan da Silva REIS; José do Carmo DIAS NETO; Fernando
Alves Barros FIRMINO; Gustavo DA SILVA
A delimitação da bacia foi realizada com o uso da planta cadastral adquirida na prefeitura do
município de Marabá, a mesma contendo as seguintes informações: Pontos cotados e curvas de
nível para auxílio da definição do limite da bacia. Para a vetorização do limite da bacia foi utilizado
o SIG (Sistema de Informação Geográfica) Qgis 2.8.1 Wien, software livre que auxiliou na
realização do trabalho.
Para a elaboração do estudo, foi utilizado um segmento de imagem multiespectral fusionada
de 30 metros de resolução espacial, disponibilizada pelo site do Serviço Geológico Americano USGS (United States Geological Survey), obtida pelo sensor OLI (Operational Land Imagem)
abordo do satélite norte americano Landsat 8, especializado em recursos naturais, com orbita 222 e
ponto 64, de 17/07/2015. Sendo que a mesma possui 0% de cobertura de nuvens.
Para melhor andamento do trabalho, utilizou-se como recurso o aplicativo Spectral
Transformer para realizar a fusão das imagens. Segundo MENESES et al (2012) a fusão de imagens
multiespectrais é realizada com o objetivo de aumentar sua resolução espacial, utilizando-se para
este fim uma imagem de alta resolução espacial, tal como banda pancromática, que atualmente
diversos sensores possuem. As bandas multiespectrais selecionadas para realizar a fusão foram:
banda 6 - apresenta resolução espectral de 1.560 – 1.660 µm do infravermelho médio, de cobertura
diferentes fatias do infravermelho de ondas curtas, ou SWIR. Essa banda é importante para a
definição da geologia do terreno, pois distingui melhor o solo úmido do seco e apresenta um forte
contraste na identificação de rochas; Banda 5 - apresenta resolução espectral de 0.845 – 0.885 µm
do infravermelho próximo, sendo esta parte do espectro especialmente importante para a ecologia,
pois as plantas saudáveis refletem a água em suas folhas e espalha os comprimentos de onda de
volta para o céu; Banda 4 - apresenta resolução espectral de 0.630 – 0.680 µm do vermelho, onde a
mesma tem forte absorção nos corpos de água, alta refletância na vegetação, sensibilidade a
rugosidade do dossel florestal e da morfologia do terreno; Banda 8 - Pancromática, com resolução
espectral 0.500 – 0.680 µm, banda contribui para obter uma melhor resolução espacial das demais
bandas. Todas as bandas são distribuídas com resoluções radiométricas de 12 bits, correspondendo
a 4096 níveis de cinza, porém, precisou-se fazer a transformação para 8 bits (256 níveis de cinza),
pois o software QGis versão 2.8 não suporta imagens com resolução acima de 8 bits.
Na sequência, foi efetuado o recorte da imagem através de uma máscara vetorial do limite
da bacia, com objetivos de diminuir o tamanho do arquivo e otimizar o tratamento digital da
imagem.
Boletim Amazônico de Geografia (ISSN: 2358-7040 - on line), Belém, v. 02, n. 04, p. 45-52.
jul./dez. 2015.
47
Inundações urbanas: os impactos do uso e ocupação da terra na micro bacia hidrográfica da
Grota Criminosa, Marabá (PA).
DOI: 10.17552/2358-7040/bag.v2n4p45-52
Luan Xavier DA SILVA; Francisco Renan da Silva REIS; José do Carmo DIAS NETO; Fernando
Alves Barros FIRMINO; Gustavo DA SILVA
Para a identificação das classes, foi utilizado o processo de classificação supervisionada,
pois as informações coletadas em campo possibilitaram identificar as classes de interesse através da
definição de áreas representativas na imagem. Essa técnica de classificação é realizada com base na
interpretação visual das imagens considerando os elementos textura, cor, padrão, forma e
localização. As áreas identificadas são chamadas de áreas de treinamento.
De acordo com Assis et al (2015) e Rodrigues et al (2014), a técnica de classificação
supervisionada seria a mais indicada para se realizar análise do uso e cobertura da terra por meio de
classificação automática, pois a mesma permite uma maior individualização das classes.
Após todo o processamento e correção das imagens, puderam-se identificar três classes de
uso e cobertura da terra, sendo elas: Vegetação, Solo Exposto e Área Urbana. Estas estão
caracterizadas conforme Tabela 1. Com as classes definidas e as amostras coletadas, foram gerados
os polígonos e transformados em arquivo do tipo vetor (shapefile), tendo suas áreas calculadas
através do Software livre Qgis Wien versão 2.8.1.
Tabela 1. Descrição das classes de uso e ocupação da terra utilizadas.
Tipologia – Descrição
Fotografia Ilustrativa
Vegetação: Conjunto de determinadas espécies
de plantas da região, sendo determinada pelo
clima.
Solo Exposto: Área onde a vegetação foi
retirada para uso antrópico. Em alguns lugares,
pode-se observar um avançado estágio de
degradação.
Área Urbana: Determinada área modificada
para suprir as necessitas do homem, onde são
antropizadas
de
diversas
formas.
A
concentração populacional contribui para o
adensamento de arruamentos, casas, prédios e
outros equipamentos públicos.
Boletim Amazônico de Geografia (ISSN: 2358-7040 - on line), Belém, v. 02, n. 04, p. 45-52.
jul./dez. 2015.
48
Inundações urbanas: os impactos do uso e ocupação da terra na micro bacia hidrográfica da
Grota Criminosa, Marabá (PA).
DOI: 10.17552/2358-7040/bag.v2n4p45-52
Luan Xavier DA SILVA; Francisco Renan da Silva REIS; José do Carmo DIAS NETO; Fernando
Alves Barros FIRMINO; Gustavo DA SILVA
Ao final, foi realizado o levantamento de campo a fim de validar os resultados obtidos,
identificando, descrevendo e fotografando em campo as classes para associá-las com a imagem de
satélite. Após todo o trabalho de interpretação, coleta de amostras, vetorização das classes e
checagem dos dados, foi possível obter o mapa final de uso e ocupação da terra, com suas
respectivas áreas e percentuais.
3. RESULTADOS E DISCUSSÃO
A classificação das imagens fusionadas resultou no mapeamento de 03 (três) classes de
cobertura da terra (Vegetação, Solo Exposto e Área Urbana). O mapa de uso e ocupação da terra
está apresentado conforme Figura 1.
Figura 1. Mapa de uso e ocupação da micro bacia hidrográfica da Grota Criminosa.
De acordo com os resultados apresentados na Tabela 02, a vegetação é a classe de menor
destaque na classificação supervisionada, porém não menos importante entre as mapeadas. Esta
ocupa uma área de 207.60 ha (19,01%) e abrange áreas residuais de florestas secundárias urbanas,
mata ciliar e áreas verdes existentes na cidade. A área composta por floresta corresponde à floresta
Boletim Amazônico de Geografia (ISSN: 2358-7040 - on line), Belém, v. 02, n. 04, p. 45-52.
jul./dez. 2015.
49
Inundações urbanas: os impactos do uso e ocupação da terra na micro bacia hidrográfica da
Grota Criminosa, Marabá (PA).
DOI: 10.17552/2358-7040/bag.v2n4p45-52
Luan Xavier DA SILVA; Francisco Renan da Silva REIS; José do Carmo DIAS NETO; Fernando
Alves Barros FIRMINO; Gustavo DA SILVA
urbana mais densa que esta localizada em área militar. Por se tratar de uma área de preservação,
essa cobertura vegetal confere proteção ao solo contra o impacto direto das gotas de chuva,
diminuindo a velocidade de escoamento superficial e favorecendo a infiltração de água no solo.
50
Tabela 2. Classes de uso e ocupação da terra e respectivas áreas em ha e em percentuais para o ano de 2015
na Bacia da Grota Criminosa.
Área Ocupada
Classes
ha
%
Vegetação
207.60
19.01
Solo Exposto
261.25
23.93
Área Urbana
622.97
57.06
Total
1092
100
A mata ciliar que, por lei deveria proteger toda a margem do córrego, ocorre apenas em uma
pequena parte a oeste da área da bacia. Essa situação reflete a grande área impermeável dentro da
área urbana de Marabá e o qual reflete a ocorrência de inundações no período chuvoso. As
pequenas parcelas de vegetação distribuídas ao longo da área da bacia correspondem às praças,
canteiros entre vias que apresentam exemplares de árvores diversas e contribuem para a redução da
temperatura local e para alimentação do lençol freático. A urbanização, através das ações
antrópicas, ajuda a reduzir essa cobertura vegetal, por isso às atuais áreas verdes exercem papel
fundamental no equilíbrio do meio ambiente em Marabá.
A classe Solo Exposto apresentou uma área de 261.25 ha, sendo distribuída em vários
trechos ao longo da Bacia (em alguns locais representando também a vegetação rasteira),
representando 23,93% da área total de estudo. Essa área antropizada pelo processo de expansão
urbana tem um baixo índice de infiltração de águas pluviais, devido a compactação do solo,
aumentando o nível de escoamento superficial, o que provoca alagamento onde a declividade é mais
baixa.
Vale ressaltar a importância da vegetação para proteger o solo do impacto direto das gotas
de chuvas, diminuindo a velocidade do escoamento superficial melhorando também a infiltração.
Uma vez que a vegetação foi retirada deixando o solo desnudo, exposto a ações intempéries, no que
depender da declividade, pode provocar a erosão também pondo em riscos habitantes
circunvizinhos.
A área Urbana totaliza 57,06% da micro bacia hidrográfica, ocupando 622,97 ha, na qual
representa a malha urbanizada do local de estudo, sendo elas: ruas, calçadas e casas. A região da
Boletim Amazônico de Geografia (ISSN: 2358-7040 - on line), Belém, v. 02, n. 04, p. 45-52.
jul./dez. 2015.
Inundações urbanas: os impactos do uso e ocupação da terra na micro bacia hidrográfica da
Grota Criminosa, Marabá (PA).
DOI: 10.17552/2358-7040/bag.v2n4p45-52
Luan Xavier DA SILVA; Francisco Renan da Silva REIS; José do Carmo DIAS NETO; Fernando
Alves Barros FIRMINO; Gustavo DA SILVA
Nova Marabá, núcleo urbano onde está inserido o córrego da Grota Criminosa, foi criada através de
um projeto do governo federal que decidiu transferir a população da Marabá Pioneira, em
decorrência das enchentes, para esse novo local, através do Plano de Desenvolvimento Urbano de
Marabá - PDUM (RAIOL, 2010).
Apesar desse plano de desenvolvimento, nota-se que esse núcleo urbano possui um baixo
índice de organização e pouca efetividade de planos públicos no que diz respeito ao
desenvolvimento sanitário e o desenvolvimento de projetos para drenagens efetivas, pois é bastante
comum ocorrer, durante o período chuvoso, a condução das águas pluviais para as áreas
impermeabilizadas, como ruas ou calçadas, na qual possuem um alto índice de escoamento
superficial devido a declividade do relevo. Com isso, as áreas com menor declividade e
impermeabilizadas, por não possuir um sistema de drenagem bem estruturado, acaba sofrendo com
a enchente, inundação e alagamentos, originado da grande quantidade de água da chuva acumulada
pelo desnível do terreno.
Analisando os resultados percentuais encontrados, a micro bacia hidrográfica da grota
criminosa apresenta alta densidade urbana, principalmente se levarmos em consideração o grau de
urbanização da área (57,06%). A crescente impermeabilização do solo, devido à construção civil e
ao asfaltamento viário, contribui para a diminuição da infiltração da água e aumento do escoamento
superficial. Como a água por escoamento superficial circula com maior velocidade, há uma
contribuição da água da chuva para elevar o nível das enchentes de forma mais rápida.
Os resultados deste trabalho servirão como subsidio de pesquisas hidrológicas e de gestão de
recursos hídricos na área de estudo. As informações do uso e ocupação da terra da micro bacia
hidrográfica da Grota Criminosa serão utilizadas na pesquisa referente ao estudo da ocorrência de
enchentes na região de Marabá (PA), sendo atualmente realizadas no Laboratório de Cartografia e
Análise de Bacias Hidrográficas da Universidade do Sul e Sudeste do Pará - UNIFESSPA.
4. CONCLUSÕES
O método de classificação supervisionada mostrou ser de grande utilidade quando se faz
necessário realizar um diagnóstico preliminar do uso e cobertura da terra de uma determinada área,
pois, ao atribuir amostras de treinamento na imagem conseguem-se agrupar as características
espectrais de cada amostra em uma única classe.
Boletim Amazônico de Geografia (ISSN: 2358-7040 - on line), Belém, v. 02, n. 04, p. 45-52.
jul./dez. 2015.
51
Inundações urbanas: os impactos do uso e ocupação da terra na micro bacia hidrográfica da
Grota Criminosa, Marabá (PA).
DOI: 10.17552/2358-7040/bag.v2n4p45-52
Luan Xavier DA SILVA; Francisco Renan da Silva REIS; José do Carmo DIAS NETO; Fernando
Alves Barros FIRMINO; Gustavo DA SILVA
As classes de uso e ocupação da terra definidas no estudo da bacia hidrográfica em questão
estão bastante relacionadas ao processo de compactação do solo e urbanização da região, uma vez
que estes apresentam um alto índice de impermeabilização na área da bacia hidrográfica.
Conforme os dados de uso e ocupação da terra, podemos constatar que a classe de área
urbana é predominante na micro bacia da Grota Criminosa em função da alta densidade
demográfica presente no seu entorno,
sendo a maioria de sua área ocupada por edificações
habitacionais, comerciais e de serviços.
Esta situação provoca grandes impactos negativos na vida e saúde da população local, já que
esta área é frequentemente atingida por fortes chuvas que, devido à falta do escoamento, acabam
causando enchentes. A falta de sarjetas, meios-fios e pavimentação só piora esse quadro e a falta de
sistema de coleta e tratamento de esgoto também contribui para que a população continue
despejando o lixo diretamente no canal da bacia, fazendo da mesma uma fonte de esgoto pluvial.
5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
ASSIS, T.; MARTINS, E. S.; COUTO JUNIOR, A. F. A cobertura da terra da bacia
hidrográfica do rio Maranhão condicionada pelas unidades geomorfológicas. Anais XVII
Simpósio Brasileiro de Sensoriamento Remoto - SBSR, João Pessoa-PB, Brasil, 25 a 29 de abril de
2015, INPE.
CRUCIANI, D. E. Hidrologia. Piracicaba-SP: Centro Acadêmico Luiz De Queiroz- ESALQ/USP,
1996. v. 1. 143 p.
MENESES, P. R.; ALMEIDA, T. Introdução ao processamento de imagens de sensoriamento
remoto. Brasília: UNB, 2012.
NASA, Landsat Science, www.http://landsat.gsfc.nasa.gov/.com.br > Acesso em: 08 Set. 2015.
RAIOL, J. A. Perspectivas para o meio ambiente urbano: GEO Marabá. Belém, Pará. 2010. 136 p.
RODRIGUES, M. T.; et al. Comparação entre classificadores não-supervisionados e
supervisionados em bacias hidrográficas por meio de imagem de satélite Landsat. In: XI
Congresso Nacional de Meio Ambiente de Poços de Caldas, Poço de Caldas, Minas Gerais. 2014. 9
p.
TUCCI, C. E. M. Plano diretor de drenagem urbana: princípios e concepção. Revista
Brasileira de Recursos Hídricos, v. 2, n. 2, p. 5 – 12 jul./dez. 1997.
VAEZA, R. F.; et al. Uso e Ocupação do Solo em Bacia Hidrográfica Urbana a Partir de
Imagens Orbitais de Alta Resolução. In: Revista Floresta e Ambiente. Irati, Paraná. 2010; 17 (1) :
23-29 p.
Boletim Amazônico de Geografia (ISSN: 2358-7040 - on line), Belém, v. 02, n. 04, p. 45-52.
jul./dez. 2015.
52