universidade federal de alfenas unifal

UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALFENAS
UNIFAL-MG
ÉLIDA LOPES SOUZA ROCHA¹
FERNANDO SHINJI KAWAKUBO²
AVALIAÇÃO DA TRANSFORMAÇÃO DO USO DA TERRA NA REGIÃO
DE ALFENAS (SUL DE MINAS GERAIS) COM O USO DE IMAGENS
MULTITEMPORAIS DO SATÉLITE LANDSAT
¹ Graduando do curso de Licenciatura em Geografia pela UNIFAL-MG; [email protected]
² Professor da UNIFAL-MG; [email protected]
Realizado de 25 a 31 de julho de 2010. Porto Alegre - RS, 2010. ISBN 978-85-99907-02-3
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ALFENAS/MG
2010
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO.............................................................
3
2 OBJETIVO...................................................................
4
3 ÁREA DE ESTUDO.....................................................
4
4 FIGURA 1....................................................................
6
5 MATERIAIS.................................................................
7
6 METODOLOGIA........................................................
7
7 RESULTADOS ESPERADOS.....................................
8
8 PLANO DE EXECUÇÃO.............................................
9
9 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS...........................
9
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1 INTRODUÇÃO
O Sensoriamento Remoto se constitui basicamente na aquisição de dados
acerca de uma determinada área sem que haja necessidade de contato direto com
o objeto de estudo. Segundo Novo (1993), o Sensoriamento Remoto consiste na
utilização conjunta de modernos sensores, equipamentos para processamento dos
dados, equipamentos de transmissão, aeronaves, espaçonaves, etc, com o objetivo
de estudar o ambiente terrestre através do registro e das interações entre as
radiações eletromagnéticas e as substâncias componentes do planeta em suas
mais diversas manifestações.
Nesta linha, a referida técnica desempenha importante papel na Geografia,
sobretudo no tocante a estudos do uso da terra. O lançamento de novos sistemas
sensores e o desenvolvimento de técnicas de processamento de imagens têm
ampliado o potencial do sensoriamento remoto em inúmeras aplicações sobretudo
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em áreas da geografia.
Em geral, os dados obtidos pelos sensores remotos são imagens, sendo que
estas
normalmente necessitam de correções para proporcionar uma melhor
condição de análise e extração de informações por parte do analista. O
processamento de imagens de sensores remotos consiste basicamente, em tratar
digitalmente por meio de algorítimos computacionais, estes dados, estas
reproduções. Nesse sentido, o Processamento Digital de Imagens é , de acordo
com Crosta (1993), fornecer ferramentas para facilitar a identificação e a extração
das informações contidas nas imagens, para posterior interpretação.
Trabalhos realizados por pesquisadores do Instituto Nacional de Pesquisas
Espaciais demonstram de maneira clara a eficiência e o potencial de imagens de
sensores orbitais no estudo de áreas agrícolas. Como no caso dos trabalhos de
mapeamento da cultura da cana-de-açúcar na região centro-sul do Brasil realizados
por Rudorff et al. (2004) e Rudorff et al. (2005).
Conforme Barros et al. (2007), estimar a área plantada com café por meio de
interpretação de imagens de sensores orbitais, é mais complexo que no caso de
outras culturas como cana-de-açúcar ou soja. Isto porque as formas de manejo ao
longo do ciclo deste cultivo se diferem de propriedade para propriedade. O que leva
a uma considerável variabilidade no comportamento espectral dessa cultura.
Porém, antes da apresentação desta dificuldade, estudos como o de Moreira
et al. (2004), apresentam metodologias diferenciadas para corroborar o uso do
Sensoriamento Remoto no mapeamento deste cultivo. Como o aspecto
multi-temporal das imagens e definição de épocas mais favoráveis na identificação
das lavouras e sua distinção em relação aos outros componentes presentes na
imagem. Crosta (1992), afirma que “o processamento digital deve ser encarado
como um estágio preparatório, embora quase sempre obrigatório, da atividade de
interpretação das imagens de sensoriamento remoto.”
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Portanto, a utilização do recurso adotado pelo trabalho proposto, em estudos
científicos se mostra vantajosa. Pois a geração de informações se dá em espaço de
tempo relativamente curto e a ferramenta apresenta ainda, vantagens no tocante ao
custo. Atualmente, instituições de pesquisa como o INPE (Instituto Nacional de
Pesquisas Espaciais) tem fornecido através da política de disseminação de dados
gratuitos, imagens e softwares sem custo ao usuário por meio da internet.
Diante disso, utilizar-se-há como base metodológica, as técnicas de
Sensoriamento Remoto associadas ás técnicas de Processamento Digital de
Imagens para analisar as transformações do uso da terra na região de Alfenas, sul
de Minas Gerais.
2 OBJETIVO
O Objetivo do estudo é avaliar a dinâmica do uso da terra na referida região,
com enfoque no cultivo de cana-de-açúcar e café, utilizando técnicas de
processamento digital de imagens de sensoriamento remoto. Para tanto, será feita
uma análise multi-temporal por meio de duas imagens de satélite, uma da década de
1980 e outra da atualidade a fim de identificar as transformações ocorridas ao longo
desse intervalo de tempo.
3 ÁREA DE ESTUDO
Situa-se no Sul do Estado de Minas Gerais (Figura 1) e pertence, conforme
classificação adotada pelo IBGE (Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística), à
mesorregião do Sudoeste Mineiro e microrregião de Furnas. Localiza-se a uma
altitude média de 840m, ocupando uma área de 849,2km² de extensão. A sede de
Alfenas, segundo as coordenadas geográficas, está a 21°25’’44’ latitude sul e
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45°56’’49’´W Plano Diretor (2007).
De acordo com o Plano Diretor (2007), o município foi primitivamente povoado
por tribos indígenas. Posteriormente, nas últimas décadas do século XVII e primeiras
do século XIX, muitas famílias migraram para a região atraídas pelos vales férteis,
buscando uma alternativa econômica promissora, representada na época pelas
atividades agropastoris.
Em 1869, de vila passou a cidade. Em 1833 o café foi introduzido nas
lavouras do município sendo o cultivo de maior destaque na região. Também eram
produzidos cana e cereais, além da criação de porcos e gados.
Na década de 1960, com a inundação de uma grande área da região em prol
da construção da Usina Hidrelétrica de Furnas, o município tem seu sistema
ferroviário desarticulado, o que acarretou uma reconfiguração do processo de
escoamento das produções mencionadas acima. A partir daí, a economia
basicamente agrícola, sofre um abalo e passa a se re-estruturar de forma mais
diversificada. A represa gerou também, crescimento urbano por meio dos migrantes
oriundos das áreas por ela alagadas, atraindo, na época, investimentos na área do
turismo.
Para finalizar, com relação ao crescimento urbano, este se deu não só pela
construção da represa e do processo de ocupação anteriormente citado, mas
também pelo potencial paralelo inerente à estruturação das instituições de ensino
superior.
No tocante à ocupação agrícola, é imprescindível adiantar que as
características
geomorfológicas constituintes da área contemplada pelo estudo,
estão intimamente ligadas às dinâmicas do uso da terra e seu histórico agrícola de
ocupação. Isso, porque elas refletem fatores pedológicos, geológicos, climáticos
entre outros, que influenciam diretamente nos tipos de cultura e técnicas inseridos na
região.
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O Plano Diretor, apresenta para a região a seguinte classificação do relevo:
suave e ondulado, com alguns vales de declividade acentuada. A área central da
cidade está situada sobre um platô divisor de águas, na direção Norte-Sul, de onde
nascem muitos córregos que permeiam ou circundam a cidade, com cotas variando
entre 780 e 800m aproximadamente. As unidades geomorfopedológicas mais
presentes são caracterizadas por colinas de topo aplainado, com rampas
expressivas, onde predominam os latossolos. Essas unidades se interligam com o
lago de Furnas, e são ocupadas por atividades agropecuárias até os limites do nível
do reservatório.
Nesta linha, Alfenas é uma cidade cujas áreas adjacentes são propícias ao
cultivo de café em curvas de nível, posto que apresenta em toda a sua
circunvizinhança um relevo de morros. Não podendo, por isso, negligenciar também,
a forte presença de colinas; possibilitando o plantio de cana, tanto nestas áreas
suavemente elevadas porém de menor declive, como
nos fundos de vales
formados pelos morros outrora citados.
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Figura 1. Localização do Município de Alfenas. Fonte: ALAGO, 2006.
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4 MATERIAIS

Cartas topográficas na escala 1: 50 000;

Aparelho de Posicionamento GPS;

Mapas temáticos da região;

Imagens do satélite Landsat-5.

Câmera fotográfica.
5 METODOLOGIA
Para realizar o mapeamento da dinâmica do uso da terra, será feita uma
leitura de cenas por meio de duas imagens obtidas gratuitamente no site do INPE
(www.inpe.br): uma da década de 1980 e outra do período atual. As imagens serão
processadas e analisadas com o software ILWIS do ITC da Holanda.
A princípio, para introduzir nas imagens precisão cartográfica, elas precisam
ser corrigidas segundo um sistema de coordenadas. Para tanto, serão trabalhadas
com a técnica de Correção Geométrica, que consiste na transformação da imagem
por meio da relação entre ela e uma base cartográfica fazendo-a assumir as
propriedades de escala e projeção da base. No caso presente, a imagem da data
atual será corrigida em relação à carta topográfica de escala 1: 50 000 com o
método de transformação baseado em pontos de controle; no qual os pontos da
carta são identificados na imagem, e o sistema transfere as coordenadas da primeira
para a segunda. Em seguida, a cena da década de 1980 será corrigida
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geometricamente por registro de imagens feito entre ela e a atual, já corrigida. O
propósito é obter uma perfeita coincidência em relação a localização no terreno.
Feito isto, para que o olho do analista possa identificar melhor as nuances de
tons de cinza, estes serão espalhados no histograma da imagem; sendo necessário
para tal, a aplicação de realce do tipo aumento linear de contraste. Outras técnicas
de realce, como composições coloridas RGB (filtros coloridos red, green e blue)
serão empregadas para apoiar a visualização e consequente extração de
informações.
Com base nas atividades de campo, os diferentes componentes da cena
serão classificados por meio de um procedimento que se divide em várias etapas.
Na primeira fase, amostras são imputados no sistema. Em seguida, estas amostras
serão analisadas para verificar a representatividade dos pixels em relação às
classes de uso da terra pré-estabelecidas. Na terceira etapa, será feita a
classificação propriamente dita, na qual serão testados vários algoritmos
classificatórios. A última etapa consistirá na correção manual, com base nas
informações de campo (mediante o auxilio dos dados coletados com GPS) a fim de
eliminar os possíveis erros gerados pelos classificadores.
Após a correção, os mapas serão analisados individualmente e comparados
entre si (comparação de pós-classificação) para verificar as transformações
ocorridas ao longo do tempo. O processo será feito de maneira visual e por meio de
uma tabela de transformação do uso. Nessa tabela, as classes do mapa da década
de 1980 serão posicionadas ao longo das colunas e as classes do mapa atual ao
longo das linhas. Os valores contidos na diagonal principal dessa coluna
representarão os pixels nos quais não ocorreram mudanças e os pixels fora da
diagonal, as mudanças.
6 RESULTADOS ESPERADOS
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A perspectiva é de que haja um aumento nas áreas destinadas ao plantio de
cana-de-açúcar e que este aumento tenha sido em áreas que outrora eram
destinadas ao cultivo de gêneros alimentícios; sobretudo de café, além de áreas de
pastagem.
Projeta-se este tipo de reconfiguração do uso da terra na área selecionada,
com base em inúmeras constatações, tanto relacionadas à diminuição da área
destinada ao plantio de café observada no Sul de Minas, como nas tendências
comerciais que impulsionam a produção da cana-de-açúcar no Brasil.
Para ilustrar a tendência ao aumento da força produtiva canavieira, basta
observar os dados apresentados por Carvalho (2008): 85% do etanol brasileiro é
consumido no mercado interno. Contribuem para isso dois fatores: o aumento de
23% para 25% na proporção de álcool anidro na gasolina "C" (gasolina com mistura
de etanol) em julho de 2007 e a expansão dos veículos "flex fuel", os quais
representam na atualidade 90% das vendas de carros novos.
Quanto à substituição das áreas destinadas a atividades agrícolas pelo plantio
de cana, podemos citar o capítulo 3 do livro Sugarcane Ethanol: Contributions to
Climate Change Mitigation and the Environment (2008) (Etanol de Cana-de-Açúcar:
Contribuições para a Mitigação de Mudanças Climáticas e o Meio Ambiente), da
Wageningen Academic Publishers, revela que, em Minas Gerais, no ano de 2007,
78% da expansão da cana ocorreu em terras com atividades agrícolas, e 21% se
deu em pastagens. No ano seguinte, 65% do avanço da cana ocorreu sobre a
agricultura e 34% sobre pastos.
Diante dos dados apresentados, o café vêm perdendo espaço em relação à
cana- de-açúcar, dentro de uma dinâmica gradativa em que aponta a consolidação
das áreas destinadas ao plantio deste concomitante à perda de áreas destinadas
àquele.
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7 PLANO DE EXECUÇÃO
Julho
Agosto
Setembro
Outubro
Revisão Bibliográfica
x
x
x
x
Correção Geométrica
x
Realce
x
x
Classificação
x
Comparação das
x
x
x
classificações
Relatório Final
x
8 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
BARROS, M.A.; Moreira, M.A; Rudorff, B.F.T.; Faria, V.G.C. Mapeamento de
Áreas Cafeeiras em imagens de Sensores Orbitais: estudo de caso em Aguanil, Boa
Esperança, Campo Belo e Cristais-MG como suporte a estudos regionais. Anais
XIII Simpósio Brasileiro de Sensoriamento Remoto, Florianópolis, Brasil,
21-26 abril 2007, INPE, p. 59-66.
CARVALHO, Horácio M. de. A ameaça à soberania nacional pela expansão
do complexo agroquímico a partir da cana de açúcar e do etanol. São Paulo,
17-11-2008.
CRÓSTA, A.P. Processamento digital de imagens de sensoriamento
remoto. IG; UNICAMP, 1993.
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Sugarcane Ethanol: Contributions to Climate Change Mitigation and the
Environment (2008) (Etanol de Cana-de-Açúcar: Contribuições para a
de Mudanças Climáticas e o Meio Ambiente), da Wageningen
Mitigação
Academic
Publishers.
FURNAS, Associação Lago de. Plano Diretor de Alfenas – Leitura técnica.
Alfenas, ALAGO, p.189, 2006.
MOREIRA, M.A.; Adami, M.; Rudorff, B.F.T. Análise Espectral e Temporal da
Cultura do Café em imagens Landsat. Pesquisa Agropecuária Brasileira,
Brasília, v. 39, p. 223-231,2004.
NOVO, E. M. M. L. Sensoriamento Remoto. 2 ed. São Paulo: Edgard,
1993.
MUNICIPAL, Prefeitura. Plano Diretor. Leitura Técnica.
Rudorff, B.F.T.; Berka, L.M.S.; Moreira, M.; Duarte, V.; Rosa, V. Estimativa de
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Meio de Imagens de Satélites e Técnicas de Geoprocessamento: ano safra
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Rudorff, B.F.T.; Berka, L.M.S.; Moreira, M.A.M.; Duarte, V.; Xavier,A.C.; Rosa,
V.G.C.; Shimabukuro, Y.E. Imagens de Satélite no Mapeamento e Estimativa de
Área de Cana-de-Açúcar em São Paulo: ano safra 2003/04. Revista de
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