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UNIVERSIDADE DE SO PAULOINSTITUTO DE GEOCINCIAS
GEOPROCESSAMENTO E SENSORIAMENTO REMOTO COMOFERRAMENTAS NA GESTO AMBIENTAL DE UNIDADES DE
CONSERVAO : O CASO DA REA DE PROTEOAMBIENTAL (APA) DO CAPIVARI-MONOS, SO PAULO-SP
Luiz Roberto de Campos Jacintho
Orientador : Prof. Dr. Teodoro Isnard Ribeiro de Almeida
DISSERTAO DE MESTRADO
Programa de Ps-Graduao em Recursos Minerais e Hidrogeologia
SO PAULO2003
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"...pois a virtude dos mapas essa,exibem a redutvel disponibilidade do espao,
previnem que tudo pode acontecer nelee acontece."
Jos Saramago em Jangada de Pedra.
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Sumrio
Dedicatria iAgradecimentos iiLista de figuras iiiLista de tabelas vResumo viAbstract vii
1. Introduo 12. Objetivos 42.1. Gerais 42.2. Especficos 43. Caracterizao da rea de estudo 53.1. O Municpio de So Paulo 53.2. rea de Proteo Ambiental Municipal Capivari-Monos 73.2.1 Localizao 73.2.2 Scio-economia 93.2.3 Clima 103.2.4 Geologia 103.2.5 Relevo e Hidrografia 123.2.6 Vegetao 153.2.7 Unidades de Conservao e outras reas protegidas 163.2.8 Gesto Ambiental na APA 194. Conceituao Terica e Trabalhos Anteriores 204.1 Geoprocessamento 204.1.1 Conceituao 204.1.2 Anlise de Dados Espaciais 234.2 Sensoriamento Remoto 254.2.1 Conceituao 254.2.2 A Radiao Eletromagntica e o comportamento
espectral dos alvos 274.2.3 Processamento Digital de Imagens 334.2.3.1 Correo Geomtrica 334.2.3.2 Fuso 354.2.3.3 Operaes Aritmticas 364.2.3.4 Classificao 38
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4.2.3.5 Deteco de Mudanas 414.3 A Gesto Ambiental 424.3.1 Gesto Ambiental e Desenvolvimento Sustentvel 424.3.2 Zoneamento ambiental 444.4 reas Protegidas 484.4.1 Unidades de Conservao 484.4.2 reas de Proteo Ambiental 504.5 O Papel do Geoprocessamento na Gesto Ambiental 535. Material e Mtodos 575.1 Abordagem Proposta 575.2 Equipamentos e programas utilizados 605.3 Entrada de dados 635.3.1 Criao de banco de Dados e Modelagem 635.4 Processamento Digital de Imagens 655.4.1 Correo Geomtrica e Registro das Imagens 655.4.2 Fuso entre Bandas 655.4.3 Operaes Aritmticas 665.4.4 Segmentao e Classificao 685.4.5 Deteco de mudanas 695.5 Modelo Numrico de Terreno 715.6 Mapas Temticos 725.6.1 Uso e Cobertura do solo 725.6.2 Geomorfologia 735.6.3 Geotecnia 735.7 Anlise Espacial 735.7.1 Fragilidade do Meio Fsico 745.7.2 Tabulao cruzada 756. Resultados e discusso 766.1 Fragilidade do Meio Fsico 786.1.1 Fator geomorfologia 796.1.2 Fator Geotecnia 846.1.3 Anlise do Mapa Sntese 866.2 Desmatamento 896.3 Uso do Solo e Cobertura Vegetal 896.4 Quadro Diagnstico 987. Concluses 1018. Referncias Bibliogrficas 103
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iPara minha me, Lair, pelo colo, pela dedicaoe pelo amor, que nunca me faltaram.
Ao meu velho Caetano, simplesmente pai e exemplo.
s minhas princesas Isadora e Anahy,por existirem e brincarem comigo.
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ii
Agradeo a todos que, direta ou indiretamente, contriburam para a
concretizao desse trabalho, e de forma especial :
Ao Prof. Dr. Teodoro Isnard Ribeiro de Almeida, pela orientao e amizade,
que tornaram o caminho mais alegre.
Ao instituto de geocincias da Universidade de So Paulo, em especial ao
Departamento de Geologia Sedimentar e Ambiental, pela infra-estrutura
colocada disposio.
Secretaria Municipal do Verde e do Meio Ambiente (SVMA) da Prefeitura do
Municpio de So Paulo, pelo apoio sem o qual este trabalho no seria
possvel.
Aos membros do conselho gestor da APA do Capivari-Monos, cuja tarefa, que
compartilho, motivou a produo dessa dissertao.
Aos colegas da Prefeitura : Anita, Lcia, Letcia, Oswaldo, Agni, Rodrigo, Leda,
Ricardo, Domingos e Flvio, pelos debates e crticas, que muito auxiliaram na
conduo do trabalho.
Aos funcionrios do IGc, especialmente da Biblioteca, da Secretaria de Ps-
Graduao e do Laboratrio de Informtica Geolgica, pela cortesia e
competncia no atendimento.
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iii
Lista de Figuras
Figura 3.1- Carta Imagem da APA do Capivari-Monos. 8
Figura 3.2- Geologia da regio Sul do Municpio de So Paulo.Modificado de Rodriguez, 1988. 13
Figura 3.3- Mapa esquemtico de relevo e hidrografia. 14
Figura 3.4- Mapa das Unidades de Conservao. 18
Figura 4.1- Arquitetura de Sistemas de InformaoGeogrfica. Fonte: Cmara, 1995. 21
Figura 4.2- Imagem MSS/Landsat da regio Metropolitanade So Paulo, no ano da promulgao daLei de Proteo aos Mananciais (1976). Fonte INPE. 27
Figura 4.3- Representao esquemtica da REM:Campos eltrico e magntico e comprimentode onda em funo da direo de propagao. 28
Figura 4.4- O espectro eletromagntico. 29
Figura 4.5- Comportamento espectral de diferentes superfcies. 30
Figura 4.6- Curva de reflectncia tpica de uma folha verde. Fonte: Novo, 1989. 31
Figura 4.7- Bandas do sensor TM, em relao curva de assinatura espectralde alguns materiais (Drury, 1993). 32
Figura 4.8- Procedimentos tcnico-peracionais para o ZEE do Brasil(MMA, 2001). 47
Figura 5.1- Composies coloridas RGB 4, 5, 3. A esquerda imagensoriginais com 30 metros de resoluo espacial e a esquerda com 15 metros,resultado da fuso com a banda pan-cromtica. 67
Figura 5.2- Imagem rotulada sobreposta a umacomposio colorida R4, G5 e B3. 69
Figura 5.3- Curvas de reflectncia de alguns materiais que compemas reas urbanas e da vegetao. (modificado de Zheng et al.). 70
Figura 5.4- Composio colorida R-ETM3 (2000), G- TM3 (1991)e B- TM3 (1991), mostrando em vermelho as reasonde a urbanizao avanou sobre a vegetao. 71
Figura 6.1- Bacias e sub-bacias hidrogrficas. 77
Figura 6.2- Mapa Hipsomtrico. 80
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iv
Figura 6.3- Mapa de Declividade. 81
Figura 6.4- Imagem sombreada de relevo. 82
Figura 6.5- Mapa Geomorfolgico. 83
Figura 6.6- Mapa Geotcnico. 85
Figura 6.7- Solo muito arenoso e suscetvel eroso, na regio deCampos naturais. 87
Figura 6.8- Mapa de Fragilidade do Meio Fsico. 88
Figura 6.9- Desmatamento no Perodo 1991-2000. 92
Figura 6.10- Mapa de Uso do Solo e Cobertura Vegetal. 93
Figura 6.11- Floresta ombrfila densa montana, na sub-baciaEvangelista de Souza. Foto: Maria Lcia Bellenzani. 94
Figura 6.12- Floresta ombrfila densa alto-montana (Mata Nebular),na sub-bacia Getlio. 94
Figura 6.13- Campo de vrzea associado a plancie aluvial do rioEmbu Guau. Foto: Maria Lcia Bellenzani. 95
Figura 6.14- Campo de vrzea na regio da Cratera do Colnia.Foto: Teodoro I.R. de Almeida. 95
Figura 6.15- Ocupao urbana (Loteamento Vargem-Grande)na regio da Cratera do Colnia. 96
Figura 6.16- Ocupao rural na sub-bacia do Gramado.Foto: Maria Lcia Bellenzani. 96
6.17- Campos naturais associados mata nebular,na sub-bacia Cabeceira do Capivari. 97
6.18- Detalhe dos campos naturais e da mata nebular.Foto: Teodoro I.R. de Almeida. 97
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vLista de Quadros
Quadro 3.1- Evoluo da populao residente naregio Metropolitana e no Municpio de So Paulo,nas ltimas quatro dcadas. 5
Quadro 3.2- Distribuio da populao nas baciasHidrogrficas da APA do Capivari-Monos. 9
Quadro 3.3- Aspectos scio-econmicos dos distritos de Marsilac e Parelheiros. 10
Quadro 3.4- Unidades de Conservao na APA municipal do Capivari-Monos. 16
Quadro 4.1- Vantagens e desvantagens dos diferentes formatos de representao. 22
Quadro 4.2- Unidades de Conservao (UC) Federais no Brasil,Classificadas por categoria de uso. Situao em 03/01/2003. 49
Quadro 4.3- Relao das APAs federais sob administrao do IBAMA. 52
Quadro 5.1- Bases cartogrficas e produtos de sensoriamento utilizados. 62
Quadro 5.2- Categorias e modelos de dados no SPRING. 64
Quadro 5.3- Estrutura inicial do Bancos de Dados Geogrficos criado. 65
Quadro 6.1- Relao das bacias e sub-bacias hidrogrficasda APA do Capivari-Monos. 76
Quadro 6.2- Caractersticas das classes do mapa geomorfolgico (Figura 6.5). 79
Quadro 6.3- Caractersticas dos compartimentos doMapa Geotcnico (IPT, 1990 e PMSP, 1992). 84
Quadro 6.4- rea desmatada no perodo 1991-2000, por bacia hidrogrfica. 89
Quadro 6.5- Classes de uso do solo e cobertura vegetal,do mapa produzido atravs do processamentodigital das imagens Landsat 7 (2000). 91
Quadro 6.6- Sntese dos resultados obtidos. 100
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vi
Resumo
Um quadro diagnstico da rea de proteo Ambiental(APA) do
Capivari Monos foi elaborado com informaes produzidas atravs da
aplicao de geoprocessamento e sensoriamento remoto. Essa Unidade de
Conservao se localiza no extremo sul do municpio de So Paulo, onde ainda
existem importantes fragmentos de Mata Atlntica e mananciais hdricos
estratgicos para a Regio Metropolitana de So Paulo . Um Mapa
Geomorfolgico foi produzido com o apoio de um Modelo Numrico de Terreno.
Com a aplicao de lgebra de Mapas, foram integrados os dados sobre
Geotecnia e Geomorfologia e um mapa de Fragilidade do Meio Fsico foi
elaborado. As condies de hidrografia e relevo apontaram indcios de
movimentao tectnica recente na regio. Imagens dos Satlites Landsat-5 e
Landsat-7 foram comparadas, com o emprego de tcnicas de deteco de
mudanas, para a quantificao do desmatamento no perodo entre 1991 e
2000. As imagens do satlite Landsat-7 foram classificadas, atravs do mtodo
supervisionado por regies, para produo de um mapa temtico de Uso do
Solo e Cobertura Vegetal. Os resultados foram quantificados por sub-bacias
hidrogrficas, compondo um quadro comparativo que se destina a subsidiar a
gesto ambiental da APA. Esses resultados mostram que o crescimento da
ocupao urbana se concentra na bacia da Billings, principalmente na sub-
bacia da Cratera de Colnia, onde a fragilidade do meio fsico foi considerada
muito alta.
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vii
ABSTRACT
Through the application of Geographical Information System and Remote
Sensing it was elaborated a chart diagnosis for Capivari-Monos Environmental
Protection Area. This Conservation Unit is located in the south end of So
Paulo city where important Atlantic Forest fragments and strategic water spring
still exist. With the support of a Digital Terrain Model it was produced a
Geomorphologic map. Applying Map Algebra the data on Geothecnics and
Geomorphorlogy had been integrated for mapping the fragility of physical
environment. Relief and hidrography conditions pointed indications of
neotectonic movements in this region. Employing change detection techniques
in Landsat-7 images the deforestation between 1991 and 2000 was evaluated.
A land use and land cover map was produced trough Landsat-7 image
classification ( supervised per region method). The results show that the urban
growth concentrates on the basin of Billings, mainly at the Cratera de Colnia
sub-basin where the fragility regarding to phisical environment was considered
very high.
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11. Introduo
O Homem tem percebido, muitas vezes a duras penas, a necessidade de se
identificar e obedecer aos limites impostos pela natureza.
O sucesso na mediao dos conflitos entre as demandas scio-econmicas e a
conservao ambiental, ou seja, da gesto ambiental, depende essencialmente do
conhecimento da realidade e da participao dos atores envolvidos. Isso s possvel
com a implementao de sistemas bem estruturados, onde a diviso das
responsabilidades seja bem esclarecida.
A soluo desses conflitos se encontra entre os principais desafios da
humanidade atualmente e nesse aspecto ganha importncia o ordenamento territorial,
que tem como instrumento fundamental o zoneamento ecolgico-econmico ou
zoneamento ambiental.
A despeito dos avanos tecnolgicos alcanados e da aparente disseminao da
conscincia ambiental, entendida como uma preocupao com a qualidade de vida do
homem, intimamente relacionada com a qualidade do meio em que ele vive, ainda
persistem e at crescem os problemas de poluio do ar, da gua e do solo, assim
como de desmatamento e perda de biodiversidade.
O desenvolvimento e aplicao de ferramentas adequadas gesto ambiental
tm, por isso, sido alvo de inmeros estudos e pesquisas, com destaque para a
aplicao das geotecnologias, que incluem os Sistemas de Informao Geogrfica
(SIGs) e o Sensoriamento Remoto e se encontram num estgio avanado de
desenvolvimento, permitindo grande acessibilidade de recursos, a custos
relativamente baixos.
Os SIGs tm papel relevante na gesto ambiental por facilitarem o
gerenciamento de informaes espaciais e permitirem a elaborao de diagnsticos e
prognsticos, subsidiando a tomada de decises.
J o Sensoriamento Remoto, devido rapidez e periodicidade na obteno de
dados primrios sobre a superfcie terrestre, constitu-se numa das formas mais
eficazes de monitoramento ambiental em escalas locais e globais.
O papel das geotecnologias na construo do desenvolvimento sustentvel
enfatizado inclusive na Agenda 21 (UNEP, 1992), documento elaborado durante a
conferncia das Naes Unidas para o Meio Ambiente, realizada no Rio de Janeiro em
1992.
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2Na prtica, muito tem sido feito para incorporao dessas tecnologias no
processo de gesto territorial. No Brasil, por exemplo, as diretrizes metodolgicas para
elaborao do zoneamento ecolgico-econmico dos Estados, bem como o roteiro
para gesto ambiental de reas de Proteo Ambiental, indicam a necessidade da sua
utilizao, que vem de fato acontecendo.
Diante da necessidade de proteo de reas consideradas especiais, por seus
atributos naturais, o poder pblico pode implantar as unidades de conservao
(Parques, Reservas e reas de Proteo Ambiental-APAs etc.). O Sistema Nacional
de Unidades de Conservao (SNUC), estabelece os critrios para a implantao e
gesto dessas unidades.
Dentre as diversas categorias de unidades de conservao (UCs), merece
destaque o caso das APAs, por tratarem-se de reas onde a proteo no se pauta
exclusivamente pela imposio de restries, mas pelo estabelecimento de uma gesto
participativa e pelo uso sustentvel dos recursos naturais, orientado pelo zoneamento
ambiental.
A Regio Metropolitana de So Paulo (RMSP) palco de muitos dos conflitos
anteriormente citados. Contudo, no extremo sul do municpio de So Paulo ainda
ocorre significativa extenso territorial, onde predominam reas naturais de grande
importncia para a manuteno da qualidade de vida na metrpole, entre outros
motivos por influenciar no clima local e regional, alm de proteger mananciais de gua,
essenciais para sustentao da populao paulistana.
Considerando a necessidade de preservao desta regio ainda pouco
comprometida em termos de degradao, a Prefeitura do Municpio de So Paulo
(PMSP) criou em 2002 a rea de Proteo Ambiental (APA) Municipal do Capivari-
Monos, como estratgia para a implementao de um sistema participativo de gesto
ambiental local.
Visando implementar a gesto foi criado um Conselho Gestor paritrio, com
participao de membros do setor pblico e da sociedade civil, que vem trabalhando na
elaborao do zoneamento ecolgico-econmico do territrio, com intuito de
compatibilizar o desenvolvimento econmico local e a proteo ao rico patrimnio
natural ali existente.
A aplicao de geotecnologias na integrao de dados e produo de
informaes espaciais permite a elaborao de um diagnstico atualizvel da situao
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3da APA, fundamental como subsdio para a elaborao do seu zoneamento e para a
implementao do sistema de gesto.
Ainda nesse sentido, a construo de um banco de dados geogrficos vem ao
encontro do anseio de montagem de um sistema de informaes da APA do Capivari-
Monos, que permita o intercmbio entre os diversos rgos e instituies
representados no conselho, visando a otimizao dos recursos empregados no
monitoramento, fiscalizao e educao ambiental.
Dentro desse cenrio se insere a presente dissertao, na qual so discutidas e
aplicadas tcnicas de geoprocessamento e processamento digital de imagens de
sensoriamento remoto ptico, integrando dados e produzindo informaes sobre a
fragilidade do meio fsico e a dinmica do uso do solo na regio.
Esclarecemos ainda que a PMSP, atravs da Secretaria Municipal do Verde e do
Meio Ambiente, enquanto interessada direta pelos resultados obtidos nessa
dissertao, prestou seu apoio principalmente com a aquisio das imagens de satlite,
disponibilizao de equipamento de informtica e infra-estrutura para levantamentos de
campo (veculos), assim como auxlio tcnico de profissionais de outras reas.
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42. Objetivos
2.1 Objetivos Gerais
Esta dissertao tem como objetivo geral contribuir para a gesto ambiental da
rea de Proteo Ambiental do Capivari-Monos, atravs da aplicao de tcnicas de
geoprocessamento e processamento digital de imagens de sensoriamento remoto
ptico para montagem de um Sistema de Informaes Geogrficas.
2.2 Objetivos Especficos
Organizar e compilar as informaes espaciais disponveis, construindo um bancode dados georeferenciados, com a utilizao de produtos de livre distribuio.
Aplicar diferentes tcnicas de processamento digital de imagens em dados dosatlite Landsat, para obteno de informaes sobre uso do solo e cobertura
vegetal.
Produzir uma carta atualizada de uso do solo para a regio da APA do Capivari-Monos.
Proceder uma anlise multitemporal, comparando imagens Landsat de diferentesdatas e avaliando as mudanas ocorridas no uso do solo no perodo estudado.
Elaborar um diagnstico atualizado e atualizvel da APA do Capivari-Monos,atravs da integrao de dados espaciais, com a aplicao de mtodos disponveis.
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53. Caracterizao da rea de estudo
3.1. O Municpio de So Paulo
A populao de So Paulo estava, segundo o censo do IBGE, em 10.434.000 no
ano 2000, o equivalente a pouco mais de 6% da populao brasileira (quadro 3.1)
(IBGE, 2003). Apesar da reduo nas taxas de crescimento que vem ocorrendo nos
ltimos anos, a cidade se ressente dessa enorme concentrao humana, apresentando
problemas tpicos das grandes cidades do terceiro mundo: altos ndices de poluio,
desemprego, criminalidade etc.
Quadro 3.1- Evoluo da Populao Residente na Regio Metropolitana e no Municpio
de So Paulo, nas ltimas quatro dcadas.
Populao Residente (x 1.000)1960 1970 1980 1991 2000
Brasil 70.191 93.139 119.003 146.825 169.799Estado de So Paulo 12.824 17.772 25.041 31.589 37.032Regio Metropolitana de So Paulo 4.791 8.140 12.589 15.445 17.879Municpio de So Paulo 3.783 5.825 8.493 9.646 10.434Fonte: IBGE, 2003
O crescimento acelerado da populao paulistana, principalmente nas dcadas
de 60 e 70, se deu sob uma lgica perversa, na qual os grandes contingentes
migratrios que chegavam eram obrigados a ocupar as periferias, na maioria das vezes
situadas em locais de alta fragilidade ambiental.
Nas palavras de Santos (1990): O crescimento metropolitano resulta de um
conjunto de processos sistematicamente interligados, entre os quais a integrao do
territrio, a desarticulao das economias tradicionais e dos cimentos regionais, os
novos papis da circulao no processo produtivo, o desencadeamento de grandes
correntes migratrias, paralelamente ao processo de concentrao de rendas. Esse
conjunto de processos traz s grandes cidades numerosas levas de habitantes do
campo e das cidades menores, que se instalam como podem e, via de regra, terminam
por se aglomerar nas enormes periferias desprovidas de servios e onde o custo de
vida, exceto o da habitao assim conquistada, mais caro que nas reas mais
centrais.
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6A taxa de crescimento populacional, para o municpio como um todo, vem caindo
nas dcadas de 80 (1,35%) e 90 (0,81%). Porm, quando se analisa a taxa de
crescimento por distrito o que se verifica uma forte migrao interna: enquanto alguns
distritos centrais, como o Pari, apresentam crescimento negativo de 30,4%, outros
como Parelheiros tiveram crescimento positivo de 84,9%, na dcada de 90, segundo
dados dos censos do IBGE de 1991 e 2000.
A excluso social, uma caracterstica scio-econmica marcante da cidade de
So Paulo, sendo que boa parte da populao paulistana no tem acesso s condies
bsicas de sade, educao, lazer, saneamento etc. Spozatti (2002) mostram, atravs
de indicadores scio-econmicos, que a excluso maior nos distritos perifricos.
Os problemas ambientais da cidade esto associados alta concentrao
populacional e ganharam dimenses extravagantes, adquirindo mesmo um aspecto de
aparente insolubilidade, face complexidade do seu equacionamento o que exige uma
ao articulada entre os trs nveis de governo (Federal, Estadual e Municipal), alm
de um amplo envolvimento da sociedade
A cidade produz 16 mil toneladas de lixo diariamente e a capacidade dos aterros
sanitrios em operao est por se esgotar, havendo pouca disponibilidade de terrenos
adequados para a instalao de novos. Mais de 5 milhes de veculos compem a frota
motorizada de So Paulo, e a sua circulao considerada a principal fonte de
poluio atmosfrica e sonora. Outro nmero impressionante: mais de um milho de
pessoas residem em rea de proteo de mananciais, comprometendo a qualidade dos
recursos hdricos, j escassos para a regio metropolitana de So Paulo.
So Paulo no conseguiu praticar a gesto do espao de forma eficiente, o que
seria essencial para a amenizao dos impactos oriundos do adensamento
populacional. O Ato n 663, de 10 de Agosto de 1934, que consolidava a legislao dezoneamento urbano, permaneceu, com muitas regulamentaes, por quase 40 anos.
S no incio da dcada de 70 surge o Plano Diretor de Desenvolvimento Integrado
(PDDI), acompanhado pela Lei de Zoneamento, que data de 1972. Com inmeras
alteraes, essa ainda a lei que ordena o parcelamento, uso e ocupao do solo no
municpio. Em 1988, na gesto de Jnio Quadros, foi institudo outro plano diretor, que
teve vigncia at 2002, quando foi aprovada a lei n 13.430, que institui o Plano DiretorEstratgico e o Sistema de Planejamento e Gesto do Desenvolvimento Urbano. A
implementao do novo plano diretor, que tem um importante vis ambiental, crucial
para reverso do atual quadro de degradao.
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73.2. rea de Proteo Ambiental Municipal do Capivari - Monos
A criao dessa unidade de conservao se deu atravs da Lei n 13.136, de 22de Maio de 2001, e sua concretizao decorreu de um processo tcnico e poltico que
merece destaque, pois mesmo antes da promulgao da lei, a importncia ambiental
da regio j era reconhecida por muitos dos moradores locais.
A ocorrncia de significativas extenses de Mata Atlntica, de mananciais de
importncia metropolitana, de reas com potencial interesse arqueolgico, bem como
um importante patrimnio cultural, representado pelas comunidades indgenas,
motivaram a iniciativa do poder pblico municipal.
De acordo com o artigo 3 da lei 13.136, a criao da APA se destina a: Promover o uso sustentado dos recursos naturais, Proteger a biodiversidade, Proteger os recursos hdricos e os remanescentes de Mata Atlntica, Proteger o patrimnio arqueolgico e cultural, Promover a melhoria da qualidade de vida das populaes, Manter o carter rural da regio e Evitar o avano da ocupao urbana.
3.2.1 Localizao
A APA do Capivari-Monos, se situa na zona sul do municpio de So Paulo, no
territrio da sub-prefeitura de Parelheiros, abrangendo todo o distrito de Marsilac e a
poro Sul do distrito de Parelheiros. Seus limites, a Leste, Oeste e Sul, coincidem com
os do municpio. J ao norte sua delimitao foi definida pelo divisor de guas do
Ribeiro Vermelho e pela presena da Cratera de Colnia (figura 3.1).
A rea protegida envolve parte das bacias hidrogrficas dos reservatrios
Guarapiranga (Oeste) e Billings (Nordeste), alm de toda a bacia dos rios Capivari e
Monos. O acesso principal se d pela Estrada de Parelheiros e Estrada da Colnia.
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93.2.2 Scio-economia
A populao da APA, calculada com base nos dados do censo de 2000 (IBGE),
de 31.068 habitantes, concentrados na poro norte do territrio, em especial na
bacia da Billings (quadro 3.2).
Quadro 3.2- Distribuio da populao nas bacias hidrogrficas da APA do Capivari-
Monos.
Bacia Populao %
Billings 21.834 79,94
Guarapiranga 2.144 13,16
Capivari-Monos 4.090 6,90
Total 31.068 100,00
Fonte: IBGE, 2000
O ncleo urbano mais significativo o loteamento Vargem Grande, localizado no
interior da Cratera de Colnia, na bacia da Billings, onde vive cerca de 50% da
populao da APA (15.540 habitantes), segundo clculos realizados com base nos
setores censitrios do IBGE. Na mesma bacia esto os bairros Pq. Nova Amrica e
Barragem, onde se observa o processo de adensamento.
O bairro de Engenheiro Marsilac, outro ncleo urbano importante na APA, uma
ocupao que se desenvolveu na poca da construo da estrada de ferro Santos-
Jundia, e hoje se configura num pequeno centro regional, com caractersticas de
cidade de interior.
Spozatti (2002) verificaram que os ndices de excluso social dos distritos de
Marsilac e Parelheiros esto entre os mais elevados do municpio de So Paulo. No
quadro 3.3 esto lanados alguns indicadores que confirmam o baixo padro scio-
econmico da regio.
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Quadro 3.3- Aspectos scio-econmicos dos distritos de Marsilac e Parelheiros.
DISTRITOIndicadores Scio-econmicosMARSILAC PARELHEIROS
% chefes de famlia s/ renda 27,29 22,37% chefes com at 2 salrios mnimos 38,93 25,53% domiclios com coleta lixo precria 29,52 4,26
% domiclios com coleta de esgoto precria 99,67 81,37% domiclios com acesso gua precria 99,05 40,72
% chefes no alfabetizados 16,56 12,10n UBS e CS* 0,00 2,00
demanda (1 equipamento de sade / 20 000 hab.)* 0,42 5,12dficit de equipamentos de sade -0,42 -3,12
% dficit em creches -100,00 -90,85% dficit educao infantil -100,00 -86,63
%dficit / supervit ensino fundamental -52,71 22,40Modificado de Spozatti, 2002.* Fonte: DEINFO - Secretaria Municipal de Planejamento do PMSP, 2000UBS- Unidade Bsica de Sade, CS- Centro de Sade
3.2.3 Clima
Tarifa e Armani (2001), no mapeamento das unidades climticas naturais do
municpio de So Paulo, distinguem duas classes de clima local para a regio da APA:
Tropical sub-ocenico super-mido do reverso do Planalto Atlntico,correspondente s bacias da Billings e Guarapiranga, onde se observa
grande influncia ocenica, elevada instabilidade, temperatura mdia entre
19,3 e 19,6C, pluviosidade total anual mdia entre 1400-1800 mm emximas dirias entre 200 e 400 mm, com nevoeiros e baixos estratos
freqentes,
Tropical ocenico super-mido da fachada oriental do Planalto Atlntico,correspondente bacia do Capivari- Monos, onde a influncia ocenica
mxima, tambm com elevada instabilidade, mas com ndices pluviomtricos
maiores (mdia total anual atingindo os 2200 mm) e maior freqncia de
nevoeiros e baixos estratos.
3.2.4 GeologiaPredominam na rea da APA rochas do Proterozico Superior, inicialmente
identificadas como da Srie Assunguy por Derby (1878 apud IPT, 1981),
posteriormente Gr. Aungui, Complexo Embu, bem como sedimentos do Tercirio e
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11
Quaternrio. No improvvel a existncia de ncleos mais antigos, encaixados no
Complexo Embu, descrito em Hasui e Sadowsky (1976) como ncleos Capivari e
Evangelista de Souza. As direes estruturais mais importantes apresentam
componente transcorrente e so paralelas falha de Cubato, com direo ENE, em
geral concordantes com a foliao metamrfica. Ocorrem ainda estruturas menores,
tambm com componente transcorrente, de direo NNE.
Esto descritas, abaixo, as distribuies e caractersticas litolgicas das trs
unidades geolgicas que ocorrem na APA , segundo Rodriguez (1998)(figura 3.2):
Sedimentos Cenozicos: esta unidade agrupa os depsitos sedimentares deidade terciria (Formao Rezende) constitudos de lamitos, arenitos e
conglomerados, que ocorrem ao norte da bacia do Guarapiranga, na borda
sul da Cratera de Colnia e nas margens do reservatrio Billings; bem como
os depsitos aluviais de idade quaternria, que ocupam a plancie do Rio
Embu Guau e o centro da Cratera de Colnia;
Sutes granticas Indiferenciadas: composto por granitos e granodioritos,ocorre isoladamente na regio do Mdio Embu Guau;
Complexo Embu: esta unidade predomina territorialmente na APA, e agrupaos gnaisses granticos e biotita-gnaisses migmatizados, localizados no
extremo sul da APA, na borda do planalto; bem como os xistos e mica-xistos,
parcialmente migmatizados que predominam na bacia do Capivari-Monos.
Nesta regio merece destaque a Cratera de Colnia, que apresenta formato
circular com dimetro de 3.640 metros e circundada por um anel externo de relevo
colinoso que se eleva at 125 m acima da plancie central, onde ocorrem depsitos
aluviais com altos teores de matria orgnica. Tal estrutura vem sendo considerada
como o testemunho do impacto de um corpo celeste (meteorito ou cometa), o que a
caracterizaria como um astroblema (Riccomini et al., 1992).
Apesar de no terem sido encontradas evidncias diretas, como feies de
metamorfismo de impacto, a hiptese de que a estrutura seja realmente um astroblema
se sobressai entre outras alternativas (Riccomini et al., 1992). Os mesmos autores
calcularam que a profundidade original da cratera seria de 900 m, que foram
preenchidos por at 436 m de sedimentos e que a idade mxima para o impacto estaria
entre 36,4 Ma e 5,2 Ma.
Observa-se notvel ausncia de correlao entre a geologia na poro sul da
APA, (tanto os contatos litolgicos entre subunidades do Complexo Embu como as
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12
estruturas rpteis) com os compartimentos do relevo (figura 3.2). Este fato, associado
mudana de curso do rio Capivari, sugere uma atuante e pouco estudada
neotectnica na rea.
3.2.5 Relevo e Hidrografia
Um fato marcante, associado ao relevo e hidrografia da APA a mudana de
curso do rio Capivari, que nasce numa regio colinosa e flui inicialmente na direo do
rio Tiet, quase que em paralelo com o rio Embu Guau, convergindo mais de 130 naaltura da estao elevatria da SABESP, onde ele passa a correr por um relevo de
morros, recebendo inmeros afluentes de pequeno porte e com a formao de rpidos
e corredeiras. Nesse trecho o rio apresenta traado sinuoso, correndo no sentido WE,
at se juntar com o rio dos Monos, quando converge para o sul e verte pela escarpa da
Serra do Mar, para desaguar no rio Branco, j no municpio de Itanham (figura 3.3).
A SABESP capta 1m3/s de gua no rio Capivari, atravs de um sistema de
aduo que aproveita o fraco desnvel que existe no divisor das guas entre as bacias
do Capivari e da Guarapiranga, na regio do ribeiro Vermelho
O rio dos Monos nasce bem prximo da Billings, onde existe uma barragem e o
sangradouro Preto-Monos, utilizado pela Empresa Metropolitana de guas e Energia
(EMAE), para controlar o nvel da represa. Ele corre no sentido NS, desaguando no
Capivari na regio de Evangelista de Souza.
Ao longo do rio Embu Guau, principal afluente da represa do Guarapiranga,
formam-se amplas plancies aluviais, de vital importncia para a manuteno da
qualidade desse manancial.
Na regio da APA os tributrios da Billings so o ribeiro Vermelho da Cratera, o
rio Taquacetuba e o rio Kurukutu, na divisa de So Paulo com So Bernardo. O
monitoramento realizado pela SABESP aponta que os dois primeiros so os que
apresentam maiores ndices de coliformes fecais.
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Figura 3.2- Geolologia da Regio Sul do Municpio de So Paulo.Fonte: Extrado de Rodriguez, 1998 (1:250.000 no original)
Depsitos Aluviais
Formao Rezende. Sistema de leques proximais.Predominncia de lamitos seixosos.
Gnaisses granticos e biotita-ganisses migmatizados.Subordinadamente milonticos
Xistos, Biotita-quartzo-muscovita-xistos, grandada-biotita-xistos,mica-xistos diversos, parcialmente migmatizados. Podem ocorrercorpos lenticulares de anfibolitos, quartizitose rochas clcio silicatadas.
Granitos, granodioritos, monzogranitos, granitides indiferenciados,equigranulares ou porfirides, em parte gnaissicos. Sintectnicos ePs-tectnicos.
Contato litolgico
Lineamentos morfoestruturais (provveis falhas).
Estruturas planares, com indicao do mergulho ou sub-horizontais.
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Rib. Vermelho da Cratera
Rib. Taquacetuba
Rio dos Monos
Rib. Vermelho
Morrotes
Cratera de Colnia
Morros
Fenda do Capivari
Plancies Aluviais
ColinasRio Capivari
Rio Embu Guau
Figura 3.3- Mapa esquemtico de relevo e hidrografia principal da APA do Capivari Monos
Represas
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3.2.6 Vegetao
A vegetao nativa ainda recobre boa parte do territrio da APA, onde aparecem
vrias formaes de Mata Atlntica, nos seus diferentes estgios sucessionais, com
predominncia de matas secundrias em estgio mdio e avanado.
A Floresta Ombrfila Densa Montana uma formao florestal alta, densa e
estratificada, que ocorre em manchas significativas nas escarpas da Serra do Mar e numa
rea de propriedade da SABESP, ao sul da estao elevatria Capivari. Manchas
menores desta formao ocorrem s margens do ribeiro dos Monos e do reservatrio
Billings, assim como nos limites da Cratera de Colnia;
A Mata Nebular e ou Floresta Ombrfila Densa Alto-Montana uma formao
florestal baixa, menos densa mas bastante rica em biodiversidade. Ela se encontra
normalmente associada aos campos das cristas da Serra do Mar, regio de solos pobres e
rasos, sujeita a longos perodos de neblina;
A resoluo CONAMA 10 (1994), define as caractersticas das matas secundrias
nos diferentes estgios do processo de sucesso: O estgio pioneiro apresenta fisionomia
geralmente campestre e predomnio de estratos herbceos, podendo haver estratos
arbustivos; o inicial, fisionomia que varia de savnica a florestal baixa, baixas densidade eestratificao e rvores com alturas entre 1,5 m e 8,0 m; o mdio tem fisionomia florestal,razoavelmente estratificada e densa, com rvores de 4,0 m a 12,0 m de altura enquanto o
estgio avanado apresenta fisionomia florestal fechada, altas densidade e estratificao,
tendendo a ocorrer distribuio contgua das copas e rvores de grande porte (acima de
10,0 m). Os estgios sucessionais mais avanados predominam ao Sul da rea, nas
bacias hidrogrficas dos rios Capivari e Monos, j nas bacias da Billings e Guarapiranga
(ao Norte), mais antropizadas, predominam os estgios inicial e mdio.
Nos campos naturais predominam as espcies gramneas. Eles ocupam as cristas
mais altas da Serra do Mar, associados mata Nebular, sujeitos a vrios fatores adversos
como ventos constantes, solos rasos e pobres e grandes amplitudes trmicas. J nos
campos de vrzea , que aparecem associados s plancies aluviais, predominam espciesherbceas resistentes a inundaes peridicas.
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3.2.7 Unidades de Conservao e Outras reas ProtegidasParte do Parque Estadual da Serra do Mar, representado pelo ncleo Curucutu, se
sobrepe APA (figura 3.4). Antiga Reserva Florestal do Estado, criada no incio dos anos
60, nesta rea foram feitos plantios experimentais de Pinus elliotis, com o intuito de
verificar a adaptabilidade deste tipo de reflorestamento na regio. Dentro dos limites do
parque se encontram a Mata Nebular e os Campos Naturais, sendo que a administrao
do ncleo tem buscado parcerias para a realizao de pesquisas nos campos de botnica
e geocincias.
A rea Natural Tombada da Cratera de Colnia, cujo tombamento pelo
CONDEPHAAT se deu em 1995, outra categoria de rea protegida sobreposta APA. O
que se verifica, todavia, que esse instrumento legal no tem se revelado eficaz para a
conteno da degradao dessa rea.
Existem ainda trs Reservas Indgenas Guarani : Barragem, criada pelo Decreto
Federal 94223/87; Krucutu, criada pelo Decreto Federal 94222/87 e Rio Branco, criada
pelo Decreto Federal 94224/87. A Fundao Nacional do ndio (FUNAI) iniciou
recentemente o processo para a ampliao do territrio das reservas do Krucutu e da
Barragem e, segundo tcnicos representantes dessa fundao, a ampliao ser bastante
significativa
Uma nova unidade de conservao deve ser criada, segundo proposta da prefeitura
de So Paulo. Trata-se de um parque natural municipal, na regio da Cratera de
Colnia, que visa proteger os campos de vrzea e a mata existente no local, bem como
conter a expanso do loteamento ali existente.
Quadro 3.4- Unidades de Conservao na APA Municipal do Capivari-Monos.
Unidade rea (km2) %
P.E. da Serra do Mar 43,98 17,70
Reservas indgenas 8,32 3,35
rea Tombada Cratera de Colnia 18,32 7,37
rea total de unidades de conservao * 62,84 25,00
rea total 251,35 100,00
* A Reserva Guarani Rio Branco superpe-se ao Parque Estadual da Serra do Mar
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17
Vale ressaltar que a APA est inserida na regio declarada pela UNESCO como
Reserva da Biosfera do Cinturo Verde do Municpio de So Paulo. A Reserva da Biosfera
do Cinturo Verde de So Paulo, que abrange 73 municpios, uma das quatro reas da
Amrica do Sul escolhidas para a fase inicial da Avaliao Ecossistmica do
Milnio, inventrio dos bens e servios fornecidos ao homem pelos ecossistemas da
Terra, que est sendo realizado atravs do esforo conjunto de diversas agncias da
ONU, da Fundao das Naes Unidas e de ONGs1.
A sobreposio de reas protegidas, segundo diferentes legislaes, pode gerar
conflitos e confuses. Uma ao integrada dos rgos gestores a sada para que os
esforos sejam somados no sentido da real preservao do patrimnio natural existente,
bem como da incluso social dos moradores da regio.
1 Folha de So Paulo, 29/1/2003, Cincia, p.A14.
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3.2.8. Gesto Ambiental na APA
A lei de criao da APA prev que a gesto deve ser feita de forma participativa
e democrtica, atravs de um Conselho Gestor composto por representantes do poder
pblico e da sociedade civil, atendendo ao princpio da participao paritria, ou seja,
para cada representante do poder pblico deve haver um representante da sociedade
civil.
Este conselho, ainda segundo a lei, tem carter deliberativo e, dentre as suas
atribuies mais importantes, esto a elaborao do plano de gesto da rea, a
aprovao do zoneamento ecolgico-econmico, bem como a articulao entre rgos
governamentais e sociedade civil.
A instituio do conselho se deu em agosto de 2002 e ele conta com 20
membros, sendo 10 do setor pblico (divididos entre rgos estaduais e municipais) e
10 da sociedade civil organizada (divididos entre entidades de bairro, ONGs
ambientalistas e sindicatos).
O zoneamento ecolgico-econmico (ZEE) tratado em captulo especfico na
lei de criao da APA. Nela, ficou estabelecido que o zoneamento ser institudo por lei
municipal especfica, que dever delimitar as zonas e fixar as normas que garantam a
conservao e o uso sustentvel dos recursos naturais.
Unidades territoriais com caractersticas fsicas, biolgicas e scio-econmicas
prprias devero constituir as zonas, que sero alvo de normas relativas s suas
aptides e fragilidades, havendo a preocupao de que o zoneamento da APA seja
compatvel com a legislao estadual de proteo aos mananciais.
O conselho gestor da APA encontra-se atualmente envolvido com a elaborao
do ZEE e, para isso, foi constitudo um grupo de trabalho. Nesse contexto, busca-se
contribuir, com a presente pesquisa, para a produo de informao espacial que
facilite a compreenso da realidade e subsidie o debate poltico que certamente ser
necessrio para a aprovao do ZEE.
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4. CONCEITUAO TERICA E TRABALHOS ANTERIORES4.1 Geoprocessamento
4.1.1 Conceituao
Um Sistema de Informaes Geogrficas (SIG), pode ser definido como um
sistema computacional, dotado de ferramentas para manipulao, transformao,
armazenamento, visualizao, anlise e modelagem de dados georeferenciados,
voltado para produo de informao, constituindo-se numa importante ferramenta de
suporte deciso (Star & Estes, 1990; Cmara, 1995; Bonham-Carter; 1996).
H uma ampla gama de aplicaes para os SIGs, incluindo agricultura, meio
ambiente e urbanismo, havendo, pelo menos trs maneiras, no excludentes, deles
serem utilizados (Cmara, 1995):
Como ferramenta para produo de mapas, Como suporte para anlise espacial de fenmenos e Como banco de dados geogrficos, com funes de armazenamento e
recuperao da informao espacial.
Para Star & Estes (1990), os SIGs funcionam como meio para a integrao de
dados espaciais adquiridos em tempos diferentes, e em diferentes escalas e formatos.
Esses autores expem ainda que os usurios de SIG normalmente desenvolvem
quatro atividades principais: Medio, Mapeamento, Monitoramento e Modelagem.
O desenvolvimento dos SIGs conta com a contribuio de vrias disciplinas,
dentre as quais se destacam a cartografia, o sensoriamento remoto, a informtica e a
estatstica.
Cmara (1995) lembra que a estrutura geral de um SIG composta de interface
com o usurio, entrada e integrao de dados, funes de processamento grfico e de
imagens, visualizao e plotagem, e armazenamento e recuperao de dados (Figura
4.1).
Os dados geogrficos possuem localizao espacial (definida pelas
coordenadas geogrficas) e atributos descritivos (que podem ser representados num
banco de dados convencional), sendo que os SIGs servem para localizar esses dados
no espao, e para representar a relao espacial entre eles (Cmara, 1995).
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Figura 4.1- Arquitetura de Sistemas de Informao Geogrfica. Fonte: Cmara,1995.
Os bancos de dados geogrficos so organizados, na maioria das vezes,
segundo o modelo geo-relacional (ou arquitetura dual), que se baseia na utilizao de
um sistema de gerenciamento de banco de dados (SGBD), como Dbase e Access,
para o armazenamento, em tabelas, dos atributos dos objetos geogrficos, e arquivos
grficos separados para armazenar as representaes geomtricas desses objetos.
Em SIG, os dados espaciais so representados por pontos, linhas e polgonos,
associados a atributos que os caracterizam. Os poos artesianos de uma regio, por
exemplo, podem ser representados por pontos, cujos atributos seriam vazo mdia,
profundidade etc.
Esses dados podem ser representados ainda, em formato matricial (ou raster),
no qual o espao dividido em clulas de tamanho fixo (pixels), configurando uma
matriz; ou no formato vetorial, onde o espao geogrfico considerado de forma
contnua.
A rea do terreno representada por um pixel, numa representao matricial,
determina sua resoluo. Cada pixel referenciado por coordenadas relativas linha
e coluna da matriz (a partir da origem), e contam com um valor numrico referente ao
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atributo mapeado. As imagens digitais so exemplos de dados espaciais representados
no formato raster.
No formato vetorial, busca-se a representao mais exata possvel das
entidades geogrficas, consistindo normalmente de listas de coordenadas geogrficas
que delimitam regies ou descrevem redes. As bases plani-altimtricas digitais, so
exemplos de dados nesse formato.
Cmara (1995), apresenta uma comparao entre os diferentes formatos,
enumerando suas vantagens e desvantagens (Quadro 4.1).
Quadro 4.1- Vantagens e desvantagens dos diferentes formatos de representao.
Representao vetorial Representao matricial
Vantagens Mapa representado na resoluo
original Associar atributos a elementos
grficos Relacionamentos topolgicos Adequado para grandes escalas
(1:25.000 e maiores)
Problemas No representa fenmenos com
variao contnua no espao Simulao e modelagem mais
difcil
Vantagens Representa fenmenos variantes no
espao Simulao e modelagem mais fceis
Anlise geogrfica rpida Adequado para pequenas escalas
(1:50.000 e menores)
Problemas Espao de armazenamento utilizado Possvel perda de resoluo e Difcil associao de atributos
Segundo a abordagem proposta por Cmara (1995), os dados espaciais podem
ser enquadrados numa das categorias abaixo:
Dados Temticos: descrevem a distribuio espacial de uma feiogeogrfica, de forma qualitativa (Ex.: Carta de Declividade, Uso do Solo etc.).
Dados Cadastrais: distingue-se dos mapas temticos pois seus elementospossuem atributos, e sua representao grfica pode variar conforme a
escala (Ex.: Mapa de Municpios).
Redes: cada objeto possui localizao geogrfica exata e est associado aatributos descritivos, com informaes sobre recursos que fluem
espacialmente (Ex.: Rede de drenagem).
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23
Modelos Numricos de Terreno: denotam a representao quantitativa deuma grandeza com variao contnua no espao (Ex.: Cartas Altimtricas).
Imagens: Obtidas por Sensoriamento Remoto e armazenadas no formatoraster. Podem ser consideradas como dados primrios, de onde se pode
derivar mapas temticos (Ex.: Imagens de Satlite).
Uma vez que a maioria dos dados disponveis para a montagem de um SIG se
encontra em diferentes formatos e escalas, so necessrios procedimentos de
compatibilizao, ou seja, adaptao dos dados s caractersticas do sistema em uso.
Os procedimentos principais nessa etapa, segundo Star & Estes (1990), incluem:
Converso de formato: alterao da estrutura dos dados, de raster paravetorial (e vice-versa), intercmbio de dados entre os diferentes softwares,
bem como a digitalizao de dados disponveis em meio analgico;
Reduo e Generalizao: transformaes de escala e suavizao dedados vetoriais, agregao de classes em mapas temticos e reamostragens
em imagens digitais ;
Deteco e edio de erros: correo de erros comuns no processo dedigitalizao, tais como polgonos abertos, sobreposio de reas etc.;
Georeferenciamento: converso entre sistemas de projeo cartogrfica ereferenciamento de dados brutos; e
Interpolao: utilizao de mtodos estatsticos para modelagem numricado terreno, com base em amostras.
4.1.2 Anlise de Dados Espaciais
A combinao de dados espaciais, para extrao da informao de interesse ,
certamente, uma das principais funes dos SIGs. Para isso, so necessrios
procedimentos de manipulao e anlise.
Para Lyon & Mcarthy (1995), as tcnicas de anlise em SIG incluem anlises por
sobreposio (overlay), modelagem, buffer e redes.
O termo lgebra de mapas se refere ao conjunto de procedimentos de anlise
espacial, voltado produo de informao, atravs da aplicao de funes de
manipulao sobre um ou mais mapas. Nessa concepo, a anlise espacial tratada
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24
como um conjunto de operaes matemticas sobre mapas, que so tratados como
variveis individuais, e as funes definidas sobre elas so aplicadas de forma
homognea a todos os pontos do mapa (Barbosa et al., 1998).
As operaes, em lgebra de mapas, tem tanto um sentido matemtico como
espacial, podendo ser agrupadas em trs classes (Cmara et al., 2001):
Pontuais: o resultado um mapa com valores derivados exclusivamente dosvalores pontuais dos mapas de entrada. Um nico mapa pode ser usado
como dado de entrada, como por exemplo na definio de classes temticas
a partir de um modelo numrico de terreno; ou um conjunto deles, como no
caso de operaes booleanas2 entre mapas temticos.
Vizinhana: o resultado produzido com base nos valores da vizinhana doponto considerado. Como exemplos tm-se a filtragem espacial em imagens
digitais e o clculo de declividade em modelos numricos de terreno.
Zonais: so definidas sobre regies especficas de um mapa, com restriesfornecidas por outro mapa, como por exemplo na definio da declividade
mdia por tipo de solo, onde o clculo feito com base nos dados de um
modelo numrico de declividade, restritos para cada classe de um mapa
pedolgico.
Cmara et al. (2001) argumentam que as operaes zonais so importantes
para as aplicaes de SIG em atividades de ordenamento territorial, pois permitem a
ligao entre dados do meio fsico-bitico, com dados scio-econmicos.
Ele explica que, nos operadores zonais, uma classe temtica definida como
regio de interesse, onde so computadas funes estatsticas sobre dados de outros
mapas. Tais operadores incluem:
Mdia, mximo, mnimo e desvio padro dos valores sobre uma regioespecificada;
ndice de variedade, onde os valores do mapa de sada so computados apartir do nmero de valores diferentes no mapa de entrada.
Crepani et al. (1998) aplicaram esses operadores para elaborao de um mapa
temtico de vulnerabilidade natural eroso, numa proposta metodolgica de
zoneamento ecolgico-econmico.
2 Operaes Booleanas utilizam operadores lgicos (AND, OR, XOR, NOT), na manipulao de dados espaciais,para a verificao se uma condio pr-estabelecida verdadeira ou falsa (Lyon & McCarthy, 1995).
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Nesse caso, atravs da interpretao de imagens de satlite, foram delimitadas
unidades territoriais bsicas, que funcionaram como rea de restrio para aplicao
dos operadores de mdia zonal. Os dados de entrada foram mapas geolgico,
geomorfolgico, pedolgico e de uso do solo. A metodologia proposta, nesse caso,
ser mais discutida ao longo do texto
4.2 Sensoriamento Remoto
4.2.1 ConceituaoAs definies de sensoriamento remoto encontradas na literatura variam pouco.
Assim, se para Lillesand e Kiefer (1994) "a cincia e a arte de obter informaes
sobre um objeto, rea ou fenmeno atravs da anlise de dados obtidos por um
aparelho que no esteja em contato com o objeto, rea ou fenmeno sob investigao",
para Barret e Curtis (1992), a cincia da observao a distncia e para Novo (1992),
a utilizao de sensores para aquisio de informaes sobre objetos ou fenmenos
sem que haja contato direto entre eles".
No h questes sobre o fato da ferramenta se utilizar da radiao
eletromagntica (REM). Assim, pode-se afirmar ainda que esta cincia trata
essencialmente da interao (ou gerao) da radiao eletromagntica com os
diversos materiais ou fenmenos (Ribeiro de Almeida, 1999). Da traduo do termo
Remote Sensing surgiu o termo Sensoriamento Remoto (SR), referente cincia que,
num sentido amplo, resume os anseios do Homem pela expanso dos seus limites,
especialmente no que diz respeito observao e anlise dos fenmenos que o
cercam.
O termo tcnico em ingls Remote Sensing apareceu na comunidade cientfica
internacional apenas em 1960, segundo Barret & Curtis (1992). A rigor, entretanto, o
homem se utiliza do sensoriamento remoto desde os primrdios da espcie, pois os
olhos podem ser considerados, dentro das definies acima, como sensores remotos
atuando na faixa de comprimentos de onda do visvel. As tcnicas de representar o
observado evoluram desde toscos desenhos rupestres a detalhados e fiis desenhos a
bico de pena. Mas com o desenvolvimento da teoria da luz por Issac Newton e com a
inveno da fotografia, em 1839, pelos franceses N. Niepce, W. Talbot e L. Daguerre, o
sensoriamento remoto vai perdendo, por um lado, o subjetivismo inerente aos
desenhos e, por outro, o desconhecimento dos processos bsicos de que se utiliza.
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A primeira fotografia area de que se tem notcia foi feita em 1858, tambm na
frana, por Gasper Felix Tournachon, conhecido como "Nadar, que sobrevoava Paris a
bordo de um balo, altura de 365 m. (Novo, 1992; Lillesand and Kiefer, 1994)
O desenvolvimento da aerofotogrametria deveu-se em grande parte s
atividades militares, durante a primeira e segunda guerras mundiais e durante a guerra
fria entre os EUA e a antiga URSS. Estes pases desenvolveram os satlites espies e
com isso teve origem o SR orbital, com a incorporao de sofisticados sensores de
imageamento em plataformas orbitais e areas.
Em 1972, com o lanamento pelos EUA do ERTS-1 (Earth Resourses
Technology Satellite, posteriormente rebatizado com o nome LANDSAT 1) tiveram
incio as aplicaes no militares do SR, em princpio voltadas para pesquisas
agrcolas mas que rapidamente se estenderam geologia e ao uso e ocupao do
solo. A figura 4.2 um exemplo datado de 1976, que mostra a Regio Metropolitana de
So Paulo. Esta imagem de grande interesse para os estudos ambientais e
urbansticos da regio, como fonte de dados para anlise, entre outras coisas, da
evoluo da mancha urbana, pois o ano da sua aquisio o da promulgao da Lei
de Proteo de Mananciais, que ainda vigora.
Tambm na dcada de 70 acontecia no Brasil o projeto RADAM (Radar na
Amaznia), numa iniciativa do Departamento Nacional de Produo Mineral (DNPM).
Nele, radares de visada lateral (SLAR- Side Looking Airborne Radar) foram utilizados
para o imageamento do territrio, propiciando o conhecimento da geologia,
fitogeografia e pedologia, em especial da regio amaznica, at ento praticamente
desconhecida em termos de recursos naturais (DNPM, 2003).
De fato, as tecnologias avanaram com muita velocidade no final do sculo 20,
contando-se hoje com sensores de altas resolues espacial e espectral. Como
exemplo de tais avanos podemos citar o satlite Ikonos, lanado em 1999 e que
produz imagens com resoluo espacial de at 1m e o Hyperion (experimental, mas em
atividade) com 224 bandas entre 350 e 2500nm.
Finalizando este breve histrico, citamos um trecho da apostila do Prof. Teodoro
I. R. de Almeida, do Instituto de Geocincias da USP: "...Pois bem, a humanidade
comeou a se preocupar extensivamente com a preservao do meio ambiente em
algum momento do fim da dcada de 1960, talvez como reflexo do curioso cruzamento
do simptico movimento "hippie" com o avano tecnolgico. Esse tema compe uma
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27
excelente razo para se investir pesadamente no sensoriamento remoto, aplicando-o
no mais morte, mas vida".
Figura 4.2- Imagem MSS/Landsat da regio Metropolitana de So Paulo, no ano da
promulgao da Lei de Proteo aos Mananciais (1976). Fonte INPE.
4.2.2 A radiao eletromagntica (REM) e o comportamento espectral dealvos
A REM pode ser considerada como energia pura, na forma de um campo
magntico perpendicular a um campo eltrico, que oscilam perpendicularmente
direo de propagao da onda, de modo que o campo magntico gera um campo
eltrico e vice-versa (Figura 4.3).
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Figura 4.3- Representao esquemtica da REM: Campos eltrico e magntico
e comprimento de onda em funo da direo de propagao.
O parmetro mais importante da REM para o sensoriamento remoto ptico o
seu comprimento de onda (). Entre as vrias propriedades da REM, a teoria deMaxwell mostra a relao inversa entre a energia contida em um fton, e o
comprimento de onda da radiao, segundo a frmula:
Onde: Q= energia
h= 6,626 * 10-34 (Constante de Planck)
C=3 * 108 (Velocidade da luz)
= comprimento de onda.Isto implica em haver menos energia na radiao no infra-vermelho termal que
no visvel, por exemplo, o que explica as menores resolues espaciais em imagens
obtidas na banda termal, em relao s obtidas na faixa do visvel.
O espectro eletromagntico subdividido em faixas, representando regies que
possuem caractersticas peculiares em termos dos processos fsicos, geradores de
energia em cada faixa, ou dos mecanismos fsicos de deteco desta energia. O SR se
utiliza de pequenos intervalos de comprimento de onda, correspondentes a janelas
atmosfricas, ou seja, intervalos de comprimento de onda em que a atmosfera
apresenta elevada transparncia. Assim o SR obtm imagens entre o ultra-violeta (no
Q=h *c /
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29
usuais pois nessa faixa a atmosfera muito opaca) e o infravermelho ondas curtas
(entre 350 e 2500 nm), nas regies do infravermelho termal (ou mdio e distante) e das
microondas. As principais faixas do espectro eletromagntico esto representadas na
figura 4.4.
Figura 4.4- O espectro eletromagntico
A REM, ao incidir em uma superfcie, interage com ela de diferentes formas,
podendo ser refletida, absorvida ou transmitida. Assim, pode-se definir pelo princpio da
conservao de energia, trs conceitos fundamentais em SR:
Absortncia (): percentagem da energia radiante (num comprimentode onda ) que incide sobre uma dada superfcie e absorvida porela. A REM na faixa do vermelho e do azul, por exemplo, absorvida
pela clorofila dos vegetais, no processo de fotossntese.
Reflectncia ():percentagem da energia incidente que refletida.Grandeza normalmente detectada pelos sensores e que compem as
imagens em SR.
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Transmitncia ():percentagem da energia incidente que penetraatravs da superfcie estudada.
As caractersticas fsicas e qumicas dos materiais que compem a superfcie
analisada, determinaro o seu comportamento espectral, ou seja, como ele se
comporta ao longo do espectro eletromagntico, absorvendo, transmitindo ou refletindo
a energia incidente, nos diferentes comprimentos de onda (Figura 4.5).
Figura 4.5- Comportamento espectral de diferentes superfcies.
Ribeiro de Almeida (1999), salienta que o SR tem enorme vocao para a
aplicao em estudos de vegetao, principalmente porque as folhas tm um
comportamento espectral muito definido nas faixas do visvel (VIS) do infravermelho
prximo (NIR) e ondas curtas (SWIR), com numerosos estudos presentes na literatura
sobre o tema, tanto em espectrometria de reflexo como em aplicaes de
sensoriamento remoto.
Guyot (1988), examina detalhadamente tal comportamento, diferenciando-o nas
trs regies citadas: VIS, onde se destaca a influncia dos pigmentos foliares utilizados
para fotossntese (especialmente clorofila a e b, assim como os carotenides), com
baixos ndices de reflectncia, em torno de 10% para uma folha sadia de trigo, devido
aos picos de absoro de REM nesta faixa ; NIR, com maior participao da morfologia
foliar, com reflectncia perto de 45% para a mesma folha e finalmente SWIR, onde o
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31
teor de gua influencia notadamente a reflectncia, habitualmente entre 20 e 35%
(Figura 4.6).
Figura 4.6- Curva de reflectncia tpica de uma folha verde. FONTE: Novo(1992)
Para a obteno dos dados relativos interao da REM com os materiais e/ou
fenmenos de interesse so necessrios sensores, que podem ser classificados em
funo da sua fonte de energia ou do produto que resulta da sua utilizao
Os sensores passivos no possuem uma fonte prpria de radiao e medem a
radiao solar refletida ou a radiao emitida pelos alvos. J os sensores ativos
possuem fonte prpria de radiao eletromagntica, trabalhando em faixas restritas do
espectro das microondas (RADAR). Radimetros e espectrorradimetros so sensores
que produzem informao na forma de grficos e assinaturas espectrais no sendo
imageadores. Eles so aplicados no estudo do comportamento espectral de alvos,
enquanto os Imageadores fornecem informaes sobre a variao espacial da resposta
espectral da superfcie observada.
Nesta pesquisa foram utilizadas imagens dos sensores passivos TM e ETM+,
respectivamente dos satlites LANDSAT 5 e 7, que atuam no VIS, NIR, SWIR e
infravermelho termal (TIR). Estes sensores aliam tanto uma grande disponibilidade de
imagens sobre todo o planeta como um conjunto equilibrado de bandas no espectro
refletido (figura 4.7) que cobre as principais feies espectrais caractersticas da
vegetao, permitindo diferenciar entre variedades de coberturas vegetais, tornando-
os importantes ferramentas em estudos ambientais.
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32
Da mesma forma, as respostas de solo exposto e demais feies antrpicas so
diferenciadas das coberturas vegetais, o que, aliado repetitividade das imagens,
permite visualizar evolutivamente o uso e a ocupao do solo.
Figura 4.7- Bandas do sensor TM, em relao curva de assinatura espectral dealguns materiais (Drury, 1993).
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4.2.3 Processamento Digital de Imagens
O Processamento Digital de Imagens (PDI) se caracteriza por grande
diversidade de tcnicas destinadas a facilitar a extrao de informaes contidas em
uma imagem. Dentre as numerosas tcnicas, aborda-se aqui apenas as que sero
tratadas nos captulos subseqentes. Acrescente-se que a quantidade de informaes
em uma imagem muito maior do que a que o olho humano pode perceber, implicando
na necessidade de process-las, traduzindo as informaes para o intrprete ou
extraindo das imagens apenas a parte essencial para os fins determinados (Crosta,
1992).
Pode-se dividir as tcnicas de PDI em atividades de pr-processamento e de
processamento. Enquanto o pr-processamento prepara a imagem, adequando-a do
ponto de vista geomtrico, radiomtrico e minorando os efeitos atmosfricos, os
mtodos de processamento realaro o comportamento espectral ou textural de um
objeto ou fenmeno. As classificaes enquadram-se num grupo diferenciado dentre as
tcnicas de PDI, permitindo classificar uma imagem em temas, gerando mapas
temticos. A fuso de bandas espectrais com uma banda pancromtica de melhor
resoluo espacial, como vem sendo feito com as imagens ETM+, tambm pode ser
considerado um pr-processamento.
4.2.3.1 Correo geomtrica
A correo geomtrica ou georeferenciamento, realizada com o objetivo de
eliminar distores e conferir maior preciso cartogrfica s imagens, tratando-se de
uma operao necessria para se fazer a integrao de uma imagem base de dados
existente num SIG.
As distores decorrem de fatores como: rotao e curvatura da terra, taxa de
varredura e campo de visada do sensor, variaes de altitude e velocidade da
plataforma (Lillesand e Kiefer, 1994).
O processo de correo geomtrica envolve, segundo Crosta (1992), as
seguintes etapas:
A. Determinao da relao entre o sistema de coordenadas do mapa e da
imagem;
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B. Estabelecimento de um conjunto de pontos definindo os centros dos
pixels na imagem corrigida, conjunto esse que define um grid com as
propriedades cartogrficas do mapa de referncia;
C. Clculo dos nmeros digitais (DN's) dos pixels na imagem corrigida, por
interpolao dos DN's dos pixels da imagem original.
A forma mais usual para o clculo da relao entre os sistemas de coordenadas
da imagem e do mapa a transformao baseada em pontos de controle no terreno.
Os pontos de controle so feies bem definidas, como interseo de estradas
ou drenagens, pistas de aeroportos etc. que possam ser localizadas precisamente
tanto na imagem quanto no mapa disponvel.
A determinao dos parmetros da transformao polinomial selecionada feita
atravs da resoluo de um sistema de equaes. Para que esse sistema de equaes
possa ser montado as coordenadas dos pontos de controle devem ser conhecidas
tanto no referencial da imagem como no sistema de referncia. As coordenadas de
imagem (linha, coluna) so obtidas quando o usurio clica sobre a feio na imagem.
As coordenadas de referncia so usualmente obtidas atravs de mapas
confiveis que contenham as feies usadas como pontos de controle, via mesa
digitalizadora ou bases cartogrficas digitais, bem como via GPS.
Os mtodos mais comuns para a interpolao dos DN's e reamostragem das
imagens so:
vizinho mais prximo: transfere o DN do pixel da imagem original que temmaior proximidade com o pixel da imagem corrigida. o mtodo mais
simples e rpido, mas forma uma imagem visualmente ruim, embora seja a
que menos altera a informao radiomtrica e por isso deve ser utilizada
quando a imagem for ser processada para realce de respostas espectrais.
bilinear : o DN do pixel da imagem corrigida calculado pela mdiaponderada dos quatro pixels de maior proximidade. Forma imagem com
melhor qualidade visual, apresentando a desvantagem de alterar o DN
original;
convoluo cbica: o DN calculado com base numa mdia dos dezesseispixels mais prximos. o mtodo que apresenta melhor resultado visual,
porm demanda mais tempo de processamento, dada a sua complexidade
(Crosta, 1992).
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4.2.3.2 Fuso
Segundo Liu (2000), a resoluo espacial e a resoluo espectral so fatores
inversamente proporcionais para sensores ticos. Para uma dada taxa sinal/rudo, uma
resoluo espectral maior (bandas mais estreitas) s pode ser obtida custa de uma
resoluo espacial menor.
Vrias tcnicas de fuso de imagens so utilizadas para a integrao das
qualidades espectrais e espaciais dos dados gerados por sensores diferentes, visando
a produo de imagens que combinem tais qualidades (Crosta, 1992; Chavez et al.,
1991; Liu, 2000).
So exemplos desse tipo de aplicao a fuso entre imagens pancromticas
como a do Satellite Pour l'Observation de la Terre (SPOT), que tem 10 metros de
resoluo espacial, e as imagens multiespectrais do mesmo satlite (20 metros de
resoluo espacial), ou ainda com as imagens multiespectrais do Landsat-5 (30 metros
de resoluo). Como o sensor ETM+, do Landsat-7, tambm possui uma banda
pancromtica, com 15 metros de resoluo, a tcnica tambm se aplica fuso dessas
imagens com as multiespectrais, que apresentam 30 metros de resoluo no visvel e
no infra-vermelho refletido e 60 metros no infra-vermelho termal .
Idealmente o mtodo escolhido deve preservar as qualidades radiomtricas das
imagens multiespectrais. A distino espectral das feies nas imagens originais deve
permanecer inalterada, com o aprimoramento da definio dos seus contornos
(Garguet-Duport, 1997).
Grosso modo, as tcnicas para fuso de imagens podem ser classificadas em
duas categorias:
A primeira corresponde s tcnicas baseadas na transformao HSI (Hue,Saturation, Intensity ou Matiz, Saturao e Intensidade) de Haidn et al.,
(1982), que consistem de trs etapas: transformao de uma composio
colorida RGB, com bandas multiespectrais, para os componentes HSI;
substituio do componente intensidade por uma imagem pancromtica de
maior resoluo; reverso dos componentes HSI para RGB.
Os resultados alcanados com estes procedimentos apresentam boa
qualidade geomtrica, mas a informao radiomtrica fortemente
distorcida.
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A segunda rene as tcnicas que se baseiam no isolamento dasinformaes espectral e espacial e no seu tratamento em separado durante
o processo de fuso. Os mtodos pertencentes a esta categoria permitem a
extrao de certas estruturas geomtricas da imagem de maior resoluo, e
sua insero nas imagens de menor resoluo, de tal forma que as imagens
multiespectrais tm sua resoluo aumentada, exclusivamente devido a
informao espacial contida na imagem de alta resoluo, sem influncia da
informao espectral (Garguet-Duport, 1997).
So exemplos de mtodos pertencentes a esta categoria o desenvolvido por
Chavez et al. (1991), denominado "High Pass Filter Method", bem como o
desenvolvido por Liu (2000), denominado "Smoothing Filter-Based Intensity
Modulation.
A grande vantagem desses mtodos est no aumento da resoluo espacial
das imagens multiespectrais, com a preservao de grande parte de suas
propriedades radiomtricas.
4.2.3.3 Operaes aritmticas
Operaes aritmticas entre duas ou mais bandas multiespectrais de uma
mesma rea geogrfica, previamente georeferenciadas, so amplamente utilizadas em
processamento digital de imagens, com o objetivo de realar determinadas feies e
combinar a informao contida em diferentes bandas, reduzindo a dimensionalidade
dos dados originais (Crosta, 1992).
Realiza-se a operao pixel a pixel, atravs de uma regra matemtica definida,
tendo como resultado uma imagem representando a combinao das bandas originais.
De longe, a razo de bandas a operao mais comum, tratando-se de uma
operao no-linear, que necessita de re-escalonamento dos resultados para o
intervalo entre 0 e 255, e que se presta ao realce das diferenas espectrais entre um
par de bandas (Crosta, 1992).
Essa operao limitada em imagens que apresentam rudo eletrnico, pois ele
tende a ser exagerado quando da sua aplicao. A presena do espalhamento
atmosfrico, que varia de acordo com o comprimento de onda, tambm interfere na sua
aplicao, resultando em valores de nvel de cinza que no representam a diferena de
reflectncia entre os alvos. Outra limitao corresponde presena de feies que
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apresentam caractersticas espectrais semelhantes, porm com diferentes
intensidades. Nesse caso, na imagem resultante estas feies no so distintas,
embora o fossem nas imagens originais (Crosta, 1992; Novo, 1992).
Uma caracterstica positiva das imagens resultantes da razo de bandas a
ausncia de sombreamento topogrfico, pois tais operaes minimizam as diferenas
nas condies de iluminao de uma cena.
O motivo que justifica a ampla aplicao dessa operao aritmtica, todavia, a
sua capacidade de realar imensamente determinadas feies da curva de assinatura
espectral de alguns alvos (Crosta, 1992).
Para isso, as bandas devem ser selecionadas com base na assinatura espectral
dos alvos que se pretende realar, cobrindo os picos de absoro/reflexo e as
mudanas de inclinao da curva.
No caso da vegetao, a mais notvel feio espectral o "red edge", caracterizado
pela inflexo no espectro de folhas verdes, na transio entre o visvel e o
infravermelho prximo, como descrito por Horler (1983). Esta feio ocasionada por
um pico de absoro na regio de 690nm, devido clorofila e um pico de reflexo na
regio do infra-vermelho prximo (a partir de 740nm, aproximadamente), devido
estrutura foliar e transparncia dos pigmentos foliares (Curran, 1989). Na figura 4.6
nota-se a aptido das bandas TM3 e TM4 para realce desta feio espectral.
Com base nessa feio foram desenvolvidos os diversos ndices de vegetao,
como o "Vegetation Index" (VI), de Tucker (1977), que utiliza uma razo simples entre
bandas referentes ao infra-vermelho prximo e o vermelho. O ndice de vegetao
ainda mais utilizado o "Normalized Difference Vegetation Index" (NDVI), que minora a
influncia da variao na iluminao. Posteriormente diversos ndices foram
desenvolvidos mantendo entretanto a base de informao espectral, segundo o
conceito de Pearson e Miller (1972). O NDVI calculado atravs da seguinte frmula:
Onde: NDVI= "Normalized Difference Vegetation Index",
NIR = Banda referente ao Infra-vermelho prximo,
R = Banda referente ao Vermelho.
NDVI=NIR-R / NIR+R
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Vrios autores tm constatado uma forte correlao entre esses ndices e alguns
parmetros relativos vegetao como biomassa, atividade fotossinttica,
produtividade e ndice de rea foliar (Colwell, 1974; Hatfield et al., 1984; Asrar et al.,
1984; Sellers, 1985) (apud Huete, 1988). Teillet et al. (1997), argumentam ainda que
tais ndices se tornaram uma das fontes primrias de informao para o monitoramento
das condies da vegetao e das mudanas na cobertura vegetal.
Diversos outros pesquisadores, todavia, vm apresentando restries a seu uso
como ndice de rea foliar ou biomassa (Sellers, 1985; Sader et al., 1989) ou de teor de
clorofilas (Datt, 1998; Gitelson & Merzlyak, 1997) ou na correta discriminao das
espcies e de modificaes devidas s condies do meio ou do estado de sade dos
vegetais (Chamard et al., 1993; Ribeiro de Almeida, 2000).
Outras feies da curva espectral da vegetao, bastante exploradas na escolha
de bandas para diviso, so os picos de absoro da gua intra-foliar, na regio do
infra-vermelho mdio (bandas TM5 e TM7 do Landsat). Assim, a razo entre as bandas
TM4 e TM5 informa do contedo em gua foliar, segundo o conceito apresentado em
Thomas et al. (1971). Esta razo tem grande eficincia como indicador de stress
hdrico em culturas, bem como na distino de determinadas coberturas, como na
discriminao de reas reflorestadas com Pinus sp. Ribeiro de Almeida e Fromard
(2000) denominaram esta razo de ndice de Umidade, pelo fato da gua foliar estar
intrinsicamente ligada disponibilidade hdrica.
Diversas razes de bandas esto citadas na literatura, como em Ribeiro de
Almeida e Souza Filho (2000), destacando diferentes compostos foliares. Em imagens
TM e ETM+ Landsat, a banda 1 abrange uma ampla feio da absoro de clorofila b,
enquanto a banda 3 abrange feies das clorofilas a e b. Uma razo TM3/TM1, assim,
diferenciar coberturas em que a proporo daquelas clorofilas for diferente, como
parece ocorrer em coberturas florestais, mais estabilizadas, e vegetao de vrzea.
4.2.3.4 Classificao
A classificao digital o processo voltado extrao de informao das
imagens de sensoriamento remoto, para o reconhecimento de padres e produo de
mapas temticos. Segundo Crosta (1992), ela diz respeito associao de cada pixel
da imagem a um "rtulo", descrevendo um objeto real. Dessa forma, os DN's de cada
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pixel, so associados a um tipo de cobertura do terreno ( gua, tipo de vegetao, tipo
de solo ou de rocha etc.).
A classificao se baseia em mtodos estatsticos de reconhecimento de
padres. Seguindo regras da teoria da probabilidade e atravs de parmetros de
agrupamento previamente definidos, os atributos espectrais de um dado pixel so
identificados e classificados (Walsh et al., 1998).
As tcnicas de classificao de imagens podem ser divididas em dois grupos
principais:
Classificao supervisionada: os atributos espectrais de um dado pixel socomparados com aqueles relativos a uma rea de treinamento, definida pelo
usurio, com base no conhecimento da realidade terrestre.
Classificao No-Supervisionada: o reconhecimento de padres realizadoautomaticamente, atravs da anlise de todos os pixels que compem a
imagem e da identificao de agrupamentos ("clusters"), que so utilizados
como rea de treinamento (Crosta, 1992).
Tcnicas hbridas so tambm empregadas com freqncia. Nelas utiliza-se
uma classificao no-supervisionada como passo inicial e os agrupamentos
separados automaticamente podem ser utilizados, no passo subsequente, como reas
de treinamento numa classificao supervisionada.
A classificao por regies um procedimento alternativo classificao pixel a
pixel, onde alm da mdia e da varincia dos DN's, outros parmetros como forma,
tamanho e contexto podem ser utilizados (Belaid et al., apud Pereira 1996).
A seleo das bandas a serem empregadas na classificao um passo
importante do processo, pois a utilizao de bandas muito correlacionadas pode
comprometer a eficincia do classificador. Essa eficincia pode ser aprimorada com a
incluso de imagens geradas da razo entre bandas originais na composio do
conjunto de bandas a serem classificadas (Miguel-Ayanz & Biging, 1997; Watson &
Wilcock, 2001).
Brondizio et al. (1996), utilizaram a classificao de imagens TM para o
mapeamento do uso do solo e da cobertura vegetal na regio da Ilha de Maraj, em
combinao com levantamentos florsticos, para o aprimoramento da preciso dos
resultados.
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Foody & Hill (1996), utilizaram o mesmo procedimento para a identificao de
diferentes tipos de floresta tropical, na Amaznia Peruana, concluindo que informaes
contextuais, bem como dados auxiliares podem contribuir para a soluo dos erros de
classificao.
Mausel et al. (1993) estudaram as caractersticas espectrais da vegetao em
sucesso, na regio de Altamira, no Estado do Par, analisando extensivas
informaes de campo e comparando-as com dados do Landsat-5 (excluindo a banda
1).
Neste caso, eles observaram que:
A vegetao em estgio inicial de sucesso apresenta maior reflectncianas bandas 5 e 7 e menor na banda 4, quando comparada com vegetao em estgios
mdio e avanado;
A resposta espectral da vegetao em estgio intermedirio similar davegetao em estgio inicial para a regio do visvel (TM2 e 3), porm com maiores
valores quando se aplica a razo verde/vermelho (TM2/TM3);
J a vegetao em estgio avanado de regenerao apresenta osvalores mais baixos de reflectncia para as bandas 2, 3, 5 e 7. Para a banda 4, sua
resposta espectral um pouco mais baixa que a da vegetao em estgio
intermedirio.
Pereira (1996), empregou SR e SIG, numa rea prxima a Marab, PA, para o
mapeamento de florestas em diferentes estgios de regenerao, empregando a
classificao supervisionada por regies. Como resultado, ele constatou que 57% das
reas desflorestadas na regio, estavam ocupadas por pasto limpo e 22% por
capoeiras. Ele conclui ainda, que necessria a anlise de uma seqncia temporal de
imagens, para o aprofundamento no estudo da sucesso secundria.
De fato, um grande nmero de estudos vem sendo realizado, com aplicao de
classificao de imagens, para avaliao da dinmica do uso do solo em regies de
floresta tropical ( Foody et al., 1996; Sader et. al., 1989; Moraes et al., 1998; Garcia &
Alvarez, 1994; Sohn et al., 1999). Em geral as recomendaes indicam a necessidade
de um rigoroso controle de campo e a utilizao de dados auxiliares, tais como
fotografias areas e modelos digitais de terreno (Hutchinson, 1982; Ma et al., 2001).
A classificao configura-se pois, numa importante ferramenta para a integrao
dos dados de sensoriamento remoto em sistemas de informao geogrfica. Contudo,
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sua aplicao demanda cautela: por representar uma simplificao da realidade,
essencial a confrontao dos resultados obtidos com fotos areas, mapas temticos
existentes e checagem area e terrestre, bem como sua edio, para apresentao do
produto final.
4.2.3.5 Deteco de Mudanas
Dada a repetitividade com que as imagens de satlite so adquiridas, possvel
a anlise da extenso e do tipo de mudanas no uso do solo atravs do sensoriamento
remoto. Uma srie de processamentos pode ser implementada no sentido de
reconhecer alteraes ocorridas na paisagem de uma regio, num dado perodo de
tempo. Dentre tais alteraes, podem ser citados o desmatamento, a expanso urbana
e as variaes sazonais da vegetao (Ridd & Liu, 1998).
Inicialmente as imagens devem ser co-registradas, ou georeferenciadas numa
mesma projeo cartogrfica e, dependendo do processo utilizado, elas devem passar
por uma correo atmosfrica (Song et al., 2001).
A subtrao entre bandas de diferentes datas a tcnica mais simples. A
anlise do histograma da imagem resultante dessa operao permite a verificao das
mudanas ocorridas, pois o mesmo apresenta distribuio normal, e os pixels que se
agrupam em torno do seu pico representam as regies onde no ocorreram mudanas,
ao passo que os demais representam regies onde tais mudanas ocorreram (Crosta,
1992; Hayes & Sader, 2001).
A subtrao pode ser feita entre bandas originais, ou mesmo entre aquelas
geradas da aplicao dos ndices de vegetao. Contudo, essa operao demanda
uma equalizao dos histogramas das imagens, antes da sua aplicao (Crosta, 1992;
Song et al. 2001; Collins & Woodcock, 1996).
A composio colorida com bandas espectrais de diferentes datas, um mtodo
qualitativo, onde a fotointerpretao da imagem resultante facilitada, em decorrncia
do realce das diferenas espectrais entre os pixels que representam alteraes no uso
do solo (Walsh et al., 1998).
Imagens de datas distintas tambm podem compor o conjunto de bandas usado
como dados de entrada num processo de classificao. Nesse caso, ocorre a
identificao e mapeamento dos grupos de pixels relacionados com as mudanas
eventualmente ocorridas. Song et al. (2001) afirmam que essa tcnica dispensa
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correes atmosfricas, pois os padres de comparao (reas de treinamento), so
escolhidos sobre os mesmos dados.
Outra tcnica bastante aplicada trata da anlise por componentes principais, na
qual as mudanas so identificadas por representarem informao no correlacionada,
entre as bandas utilizadas. Assim, a informao relativa s mudanas devem se
concentrar nas componentes maiores (Collins & Woodcock, 1996).
4.3 A GESTO AMBIENTAL4.3.1 Gesto Ambiental e Desenvolvimento Sustentvel
O avano tecnolgico alcanado pelo Homem durante o sculo XX, tem sido
acompanhado de mudanas significativas na paisagem natural, gerando preocupaes
relativas qualidade do ambiente. A perda de biodiversidade, com a extino de
inmeras espcies; as mudanas climticas e o escasseamento dos recursos hdricos
so alguns exemplos dos efeitos provocados pela ao antrpica.
A preocupao com a qualidade ambiental, por este motivo, tornou-se objeto de
inmeras reunies internacionais, como as conferncias das Naes Unidas para o
Meio Ambiente de Estocolmo em 1972 e do Rio de Janeiro em 1992 e a Rio+10, de
Johanesburgo em 2002.
Neste contexto, surgiram conceitos como o do Desenvolvimento Sustentvel:
aquele que satisfaz as necessidades do presente sem comprometer a possibilidade
das geraes futuras satisfazerem as suas" (CNUMAD, 1988); e da Gesto Ambiental:
"ao centrada na tomada de deciso, mediando conflitos inerentes ao uso dos
recursos naturais para atender s demandas scio-econmicas e conservao
ambiental" (Bezerra , 1996).
O documento Agenda 21 (UNEP, 1992), aprovado durante a reunio do Rio de
Janeiro, reflete esta preocupao. O captulo 10 (Abordagem integrada para o
planejamento e gesto de recursos terrestres) salienta que "a expanso das demandas
para sustentao da populao humana e das atividades econmicas determina um
aumento da presso sobre os recursos terrestres, criando conflitos e resultando na
explorao predatria destes recursos. Com o objetivo de atender s demandas das
futuras geraes, essencial que tais conflitos sejam resolvidos agora, o que somente
ser possvel com a gesto integrada do uso da terra".
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Na Declarao de Johanesburgo para o Desenvolvimento Sustentvel (UN,
2002), est reconhecido que a degradao ambiental continua e que mais do que
nunca o mundo apresenta disparidades scio-econmicas extremas. Todavia, so
mantidos os compromissos com o desenvolvimento sustentvel, que deve ser
concebido, segundo o mesmo documento, sobre trs pilares: desenvolvimento
econmico, desenvolvimento social e proteo ambiental.
Bellenzani (2000) sugere que, em sntese, a gesto patrimonial do meio
ambiente consiste em:
1. Uma posio tica, referenciada pela preocupao com o longo prazo e com
a vontade de preservar a liberdade de escolha das geraes futuras;
2. Um conjunto de instrumentos de anlise cientfica, tomados de emprstimo
economia, ecologia, sociologia e s outras cincias, aplicados a uma determinada
realidade;
3. Concretizao de novos procedimentos de gesto dos recursos e dos meios
naturais, por meio de negociao entre os diferentes atores sociais envolvidos.
O desafio imposto exige a formulao de polticas pblicas que possibilitem a
explorao das potencialidades oferecidas pelo vertiginoso avano tecnolgico
alcanado pela humanidade e a integrao efetiva dos atores que intervm no
processo de gesto dos recursos (Montgolfier & Natali, apud Bellenzani, 2000).
Ribeiro de Almeida et al. (1999), lembram que apesar dos esforos institucionais
para a implantao de uma poltica ambiental no Brasil, o que se verifica que muitas
vezes ela no sai do papel, pois os governos agem de forma conservadora e
compartimentada, desvinculando o meio ambiente das questes scio-econmicas.
Alguns exemplos podem ser citados, como a Lei de Proteo de Mananciais da
Regio Metropolitana de So Paulo (RMSP), promulgada em 1976 e a prpria Poltica
Nacional de Meio Ambiente (PNMA), promulgada em 1981.
A primeira, que estabelecia parmetros rgidos de uso e ocupao do solo para
as bacias hidrogrficas dos reservatrios de abastecimento da RMSP, no conseguiu
deter a ocupao predatria dessas reas, principalmente por estar desvinculada das
polticas sociais e econmicas (Scrates et al., 1985).
Visando reverter o quadro de degradao dos mananciais, incorporando o
conceito de desenvolvimento sustentvel e de gesto ambiental participativa, foram
promulgadas as Leis Estaduais N 7.663/1991, que estabelece a Poltica Estadual de
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44
Recursos Hdricos e N 9.866/1997, que estabelece uma nova Poltica de Proteo aosMananciais do Estado de So Paulo.
Com relao PNMA, o que chama a ateno o fato de alguns de seus
instrumentos, de relevante importncia ainda no terem sido implementados por
completo, como o caso do Zoneamento Ambiental. Tambm nesse caso, mesmo com
grande atraso, surgem medidas institucionais voltadas para a implementao do
instrumento citado.
De fato, as novas polticas ambientais brasileiras tm incorporado o conceito de
desenvolvimento sustentvel, procurando a harmonizao dos fatores econmicos,
ecolgicos e sociais. Do discurso prtica, entretanto, deve-se admitir que h ainda
um mundo por ser construdo, embora existam exemplos, que podem e devem ser
seguidos, de aes efetivas nesse sentido.
4.3.2 Zoneamento Ambiental
O ordenamento territorial um importante instrumento de gesto ambiental, que
deve ser aplicado dentro dos princpios do desenvolvimento sustentvel e o seu
sucesso depende de uma ao poltica, centrada na participao social.
Tal ordenamento exige, como tpico indispensvel, segundo Ribeiro de Almeida
et al. (1999), o conhecimento do espao geogrfico e das alternativas de
sustentabilidade social, econmica e ecolgica; num processo de zoneamento
eocolgico-econmico.
Ross (1994), argumenta que o zoneamento ambiental deve se basear na
compreenso das caractersticas do meio ambiente, nele includo o meio natural e o
scio-econmico, bem como da sua dinmica, buscando a integrao de diferentes
disciplinas.
Nos dizeres do mesmo autor: "As propos