1 .4 .1 – Elaboração da base cart ográfica
A elabor ação da base cart ográfica foi efet uada at ravés da com pilação das cart as t opográficas na escala 1: 50.000 ( Folha I t irapina) e na escala 1: 10.000 ( Folhas Rio Passa Cinco, Ribeirão da Lapa, Rio Monj olo Gr ande, Mor r o do Bizigueli, Jardim Ubá e Bairro I pê) , onde foi selecionada a área de est udo.
Ta be la 2 : Mat er ial c ar t ogr áfico ut ilizado
TI PO NOME ESCALA O.EXECUTOR DATA
Topográfico Rio Passa Cinco 1:10.000 I GC 1979
Topográfico Ribeirão da Lapa 1:10.000 I GC 1979
Topográfico Rio Monjolo Grande 1:10.000 I GC 1979
Topográfico Morro do Bizigueli 1:10.000 I GC 1979
Topográfico Jardim Ubá 1:10.000 I GC 1979
1 .4 .2 – Le va nt a m e nt o dos da dos de m a t a s cilia r e s por se nsor ia m e nt o r e m ot o
Nest a et apa, o pr ocedim ent o m et odológico em pr egado no m apeam ent o das m at as ciliares foi est rut urado de seguint e form a:
1 .4 .2 .1 . I nt e r pr e t a çã o de fot ogr a fia s a é r e a s
A com pilação dos m apas da veget ação ciliar foi realizada inicialm ent e a part ir da int erpret ação de fot ografias aéreas ( Tabela 3) , nas escalas 1: 25.000, 1 : 3 5 . 0 0 0 e 1: 40.000, nos anos de 1962, 1972, 1978, 1988 e 1995, ut ilizando - se est er eoscópio de espelhos.
Depois de concluída a int erpret ação das fot ografias aéreas, foi elaborada a legenda, definindo a classe “ m at a ciliar” , com base nas caract eríst icas de cor, t onalidade, t ext ura e localização da veget ação em relação à drenagem .
Dest a form a, a classe “ m at a ciliar” foi definida, por possuir cor escura e t ex t ur a r ugosa quando com par ada com as out r as classes de uso do solo.
Ta be la 3 : Mat er ial fot ogr áfico ut ilizado
NÚMERO/ FAI XA ESCALA DATA
n° 9474 a 9481 1:25.000 1962 n° 9573 a 9586 1:25.000 1962 n° 9638 a 9632 1:25.000 1962 n° 9738 a 9746 1:25.000 1962 N° 32387 a 33703 1:25.000 1972 N° 34606 a 34614 1:25.000 1972 N° 35414 a 35423 1:25.000 1972 N° 35852 a 35860 1:25.000 1972 n° 2315 a 2321 1:35.000 1978 n° 2371 a 2378 1:35.000 1978
n° 2439 a 2446 1:35.000 1978 n° 2496 a 2502 1:35.000 1978 Fx 44 A – n° 03 A 12 1:40.000 1988 Fx 45 A – n° 08 a 16 1:40.000 1988 Fx 46 A – n° 01 a 04 1:40.000 1988 Fx 46 – n° 18 a 21 1:40.000 1988 Fx 01 - n° 01 a 15 1:25.000 1996 Fx 02 - n° 01 a 15 1:25.000 1996 Fx 03 - n° 01 a 12 1:25.000 1996 1 .4 .2 .2 I nt e r pr e t a çã o da im a ge m HRV-SPOT
Par a a int er pr et ação visual das m at as ciliares, a im agem SPOT ( Tabela 4) , foi am pliada em 31 % , valor m áxim o de am pliação que a im agem perm it iu, sem perder resolução. Est e procedim ent o ocorreu com o int uit o de m elhorar a visualização da veget ação est udada.
Ta be la 4 : I m agem ut ilizada
CENA ORBI TA/ PONTO SATÉLI TE BANDA DATA
Rio Claro 2020.76 HRV-SPOT 3 1996
Out ro procedim ent o ut ilizado foi selecionar a banda m ais apropriada para int erpret ar dados de veget ação. Segundo Pereira et al. ( 1992) , a banda 3 é a m ais apropriada para est e t ipo de análise. Segundo Cr ost a ( 1992) , par a est udos de cobert ura veget al, a banda 3 possibilit a um a m elhor visualização da veget ação, pois suas feições espect rais são m ais sensíveis ao olho hum ano, possibilit ando a ident ificação das variações de t ext ura com m ais facilidade.
Mediant e as considerações acim a expost as, foi selecionada a banda 3 para efet uar a int erpret ação das m at as galerias da área de est udo , par a o ano de 1995. Dest a form a, a classe “ m at a ciliar” foi definida, na im agem SPOT, at r av és:
• da t onalidade verm elho - escuro, em decorrência da fit om assa;
• de t ext ura rugosa, provenient e da variedade de espécies veget ais com difer ent es por t es ar bór eos;
• de form at o irregular, devido ao acom panham ent o dos cursos d’água. 1 .4 . 2 .3 . Verificação e m ca m po
Co ncluída a int erpret ação visual da im agem SPOT e das fot ografias aéreas, foram efet uadas saídas de cam po que t iveram a finalidade de elim inar algum as dúvidas que não puderam ser sanadas na fase de escrit ório, devido à confusão da classe “ m at a ciliar ” com out ras cat egorias de uso das t erras, por causa do efeit o de som bra. Est e efeit o dificult ou a ident ificação de algum as m anchas de m at as ciliares, pois não perm it iu um a am pla percepção da t ext ura, não diferenciando as m at as ciliares de out r os t ipos v eget acionais com o, por ex em plo, as m at as de encost a e as capoeiras.
1 .4 .3 . Digit alização da base de dados
Est a et apa com preendeu a espacialização dos m apas de veget ação ciliar par a os cinco per íodos est udados. Assim , as fot ografias aéreas e a im agem SPOT, j á int erpret adas, foram j ust apost as form ando um m osaico, na qual insere- se a ár ea de est udo.
Após est e pr ocedim ent o, o s m apas da veget ação ciliar, foram com pilado s e escaneado s no scanner A0 ( Sum m agraphics LD 5000) do Laborat ório de inform át ica do Cent ro de Análise e Planej am ent o Am bient al ( CEAPLA – UNESP, Rio Claro) .
Os cinco m apas escaneados, r efer ent es aos anos de 1962, 1972, 1978, 1 9 8 8 e 1 9 9 5 for am expor t ado s par a o soft w ar e Aut o Cad R14, no m ódulo I NSERT, ut ilizando a função At t ach. Após est e pr ocedim ent o, o s m apas for am digit alizados ( v et or izado s) em t ela, at ravés da função Polyline, exist ent e no m ódulo de desenho dest e soft w ar e.
1 .4 .4 Correçã o e georreferencia m ent o da ba se de da dos
Nest a et apa foram feit as correções no m apa das m at as ciliares, pois segundo Crost a ( 1992) quaisquer font es de dados que sej am oriundas de fot ografias aéreas ou de im agem de sat élit e, est ão suj eit as a um a série de dist or ções espaciais, ou sej a, est es dados não possuem pr ecisão car t ogr áfica quant o ao posicionam ent o dos obj et os, superfícies ou fenôm enos r epr esent ados.
Segundo Cr ost a ( 1992) ; Chuv ielo ( 2000) ; D’alg e ( 2001) , est as dist or ções podem ocor r er devido a:
• Dist orçã o provoca da pela pla t a form a e pela rot a çã o t errest re: Est e t ipo de dist orção ocorre pela inst abilidade do sensor fot ogr áfico e pode ser separ ada em cinco com ponent es. At ravés da Figura 11 not am os que est as font es de er r os pr ov ocam m udanças na escala da im agem causando dist orções, que est ão relacionadas com a variação de alt it ude, com a velocidade e com os eixos de rot ação ( “ roll” , “ pit ch’ e “ yaw ” ) do sist em a im ageador ( Sensor es Fot ogr áficos e Sat élit es) .
Figu r a 1 1 : Dist or ções pr ov ocadas pela plat afor m a e pela r ot ação t er r est r e
• Dist orção provocada pela curva t u r a t e r r e st r e : A curvat ura da Terra acent ua a dist orção panorâm ica, ou sej a, est e efeit o causa um a com pr essão de dados m aior nas bor das da im agem , fazendo com que os dados localizados nas bor das cor r espondam a um a ex t ensão m aior do que realm ent e são, co m o podem os obser v ar na Figura 1 2 .
Figur a 1 2 : Dist or ção pr ov ocada pela cur v at ur a t er r est r e
Font e : Ch u v ielo ( 2 0 0 0 )
Est as font es de er r os pr ov ocam m udanças na escala da im agem causando dist or ções, necessit ando de cor r eções. Tais cor r eções baseiam - se no est abelecim ent o de propriedades de escala e de proj eção nos m apas digit alizados, at ravés do geo - referenciam ent o. Est a t écnica part e do princípio de que as diferenças de posicionam ent o de pont os nos m apas digit alizados possam ser est im ados e corrigidos ( D’ ALGE 2 0 0 1 ) .
Para efet uar est e procedim ent o, prim eiram ent e foi necessário est abelecer pont os de cont role ( Figura 1 3 ) , baseados em feições hom ólogas às cart as t opográficas, às fot ografias aéreas e à im agem SPOT. Após o
R14 ( AUTODESK, 1998) , onde foi efet uada a oper ação de r egist r o geom ét r ico, ut ilizando a função Rubber Sheet ing, exist ent e no m ódulo MAP.
N Rios Lagos Pontos de Controle Legenda Escala 1:100.000
Figu r a 1 3 : Mapa de localização dos pont os de cont r oles ut ilizados par a o georr efer enciam ent o
Est e procedim ent o consist iu na realização de um aj ust e da base de dados, possibilit ando o referenciam ent o da m esm a em um sist em a de pr oj eção cart ográfica, at ravés da correspondência ent re os pont os de cont role, est abelecidos no m apa digit alizado, com as coordenadas, colet adas pelo GPS. Com ist o, os conj unt os de dados r egist r ados est ar ão r efer enciados ao m esm o sist em a de coor denadas e as dist or ções de escala e de deslocam ent o
exist ent es no s m apas das m at as galerias, sendo corrigidos com um a pr ecisão de 10 m et r os.
O produt o final dest es pr ocedim ent os m et odológicos foi a elabor ação de cinco m apas, dos fr agm ent os de m at as ciliares r efer ent es aos ano s de 1 9 6 2 , 1 9 7 2 , 1 9 7 8 , 1 9 8 8 e 1 9 9 5 ( Anexo 1 , 2, 3, 4 e 5 ) .
1 .4 .5 – Orga niza çã o da ba se de da dos
A m et odologia em pregada nest a et apa, baseou- se prim eiram ent e na poligonalização dos fragm ent os de m at as ciliares, de um a form a específica, onde os fr agm ent os pr esent es nos cinco anos de est udo ( 1962, 1972, 1978, 1988 e 1995) , for am codificados individualm ent e de acor do com sua localização na rede de drenagem .
Após est e pr ocedim ent o, for am selecionados aleat or iam ent e os fr agm ent os de m at as ciliares, referent es ao ano de 1995, para avaliar os efeit os da resolução espacial ( “ grain ” ) e da ext ensão da ár ea m apeada ( “ ext ent ” ) na est im at iva da dim ensão fract al.
1 .4 .6 – Procedim ent os para avaliação da influência da resolução e da e x t e nsã o na e st im a t iva da dim e nsã o fr a ct a l
O m apa dos fr agm ent os de m at as ciliar es par a o ano de 1995, foi conv er t ido par a o for m at o r ast er no Sist em a de I nfor m ação Geogr áfica Idrisi ( EASTMAN, 1999) . Em seguida for am sim ulados nov os m apas com r esoluções de 30, 50, 100, 500 e 1. 000 m et r os ( Figur a 14 ) , ut ilizando - se a seguint e seqüência de funções: Dat a Ent ry > I nit ial, e Reform at > Rast er- Vect or Conversion .
Fragmentos Florestais
C B
A
Resolução de 1000m Resolução de 500m Resolução de 100m
D
Resolução de 50m
E
Resolução de 30m
Figu r a 1 4 : Mapas dos fr agm ent os flor est ais de m at a ciliar obt idos pela sim ulação num érica de diferent es r esoluções espaciais.
Em seguida foram calculados valores de área e perím et ro dos fragm ent os de m at as ciliares para as cinco resoluções m encionadas, utilizando - se respect ivam ent e a seqüência de funções do SI G: Analysis > Dat abase Query > Area e Analysis > Dat abase Query > Perim et er. Nest a análise foram considerados apenas fragm ent os com área superior a 10 ha. Est e procedim ent o foi ut ilizado por Silva ( 2002) na avaliação dos fragm ent os florest ais do m édio vale do Rio Paraíba do Sul.
Segundo Tabarelli et al. ( 1999) , est e procedim ent o faz se necessário , pois 10 ha ( hect ares) é área m ínim a para que um fragm ent o apresent e significat ivas variações de com plexidade de form a.
Para o cálculo da dim ensão fract al ( D) , foram ut ilizados quat r o m ét odos baseados na relação área/ perím et ro. Os t rês prim eiros m ét odos calculam a dim ensão fract al individual para cada fragm ent o florest al da paisagem , enquant o o quart o m ét odo, calcula a dim ensão fract al m édia da paisagem .
O pr im eir o m ét odo ut ilizado foi desenvolvido por Mandelbrot ( 1983) e baseia- se na r elação:
D = ln( A) / ln( P) onde: D = Dim ensão Fract al
ln ( A) = logarit m o neperiano da Área ln ( P) = logarit m o neperiano do Perím et ro
O segundo m ét odo, t am bém desenv olv ido por Mandelbr ot ( 1983) , diferencia- se do prim eiro pela inclusão de um a const ant e K. Est a const ant e é responsável pela hom ogeneização dos padrões de invariância escalar de fragm ent os, m ant endo a proporção da dim ensão fract al ent re pequenos e grandes fragm ent os.
Est e m ét odo é descrit o pela seguint e relação:
D = ln( A) / ln( P) + ln ( K)
onde: D = Dim ensão Fract al
ln ( A) = logarit m o neperiano da Área ln ( P) = logarit m o neperiano do Perím et ro K = const ant e
O valor de K foi calculado com base nas const at ações de Turner et al. ( 2001) , onde a dim ensão fract al assum e valor 2 para obj et os bidim ensionais, com o círculos e quadrados.
Um quadrado de lado
a
, possui um a área de a2 e um perím et ro de 4 a. Assim , quando subst it uím os est es valores na expressão acim a, est im am os o valor de K:
D = Ln ( A) / Ln ( P) + Ln ( K) 2 = Ln( a² ) / Ln( 4a) + Ln( K) 2Ln( a) = 2{ Ln( 4a) + Ln( K) } Ln( a) = Ln( 4a * K) 4aK = a K = ¼ ou 0,25O t erceiro m ét odo foi pr opost o por Clar k ( McGARI GAL, 1995) , é definido pela relação:
D = 2 ln ( 0 ,2 5 P) / ln( A) onde: D = Dim ensão Fract al
ln ( A) = logarit m o neperiano da Área ln ( P) = logarit m o neperiano do Perím et ro
O últ im o m ét odo, desenv olv ido por Lov ej oy ( 1982) , é definido pela ex pr essão:
D = 2 / ∝
onde: D = Dim ensão Fr act al
∝ = coeficient e angular da ret a de regressão ent re log. P e log. A. Os v alor es da dim ensão fr act al obt idos pelos m ét odos 1, 2 e 3 for am ex por t ados par a o Soft w ar e St at ist ica, onde foram efet uadas análises de variância ( ANOVA) . Segundo Zar ( 1999) , a ANOVA é ut ilizada para se est im ar
a variabilidade originada de diferent es font es de variação, perm it indo a verificação da influência do t am anho da resolução espacial na est im at iva da dim ensão fract al.
Para avaliar a influência da resolução espacial na est im at iva de D pelo m ét odo de Lov ej oy ( 1982) , for am efet uadas com par ações ent r e os v alor es de D e do coeficient e de det erm inação da regressão ( R2) . Mandelbr ot ( 1983) ; Cr essie ( 1993) ; Kr ebs ( 1994) ; e Zar ( 1999) , ar gum ent am que est es pr ocedim ent os est at íst icos podem ser ut ilizados a priori som ent e se o conj unt o de dados est udados apr esent a com por t am ent o gaussiano. Por ist o, t est es est at íst icos de norm alidade foram aplicados aos valores para se verificar t al condição. Os r esult ados podem ser obser v ados no Anex o 6 .
Além dos t est es est at íst icos de norm alidade, t ivem os a preocupação de verificar a correlação espacial ent re os valores da dim ensão fract al obt idos em difer ent es pont os do espaço. Segundo Tilm an e Kareiva ( 1997) , em ecologia, onde os dados são nor m alm ent e colet ados segundo um plano com coordenadas definidas, t orna- se m uit o im port ant e, que a configuração espacial desses dados sej a considerada.
Um dos m ais im port ant es problem as relacionados com a aplicação de est at íst ica em ecologia diz respeit o ao est udo do com por t am ent o espacial de variáveis que assum em valores para cada pont o em um a det erm inada região, com o por ex em plo, os v alor es da dim ensão fr act al dos fr agm ent os de m at as ciliares da área est udada. Segundo Landim ( 1998) , em est udos espaciais, as variáveis assum em valores definidos para cada pont o no espaço, t ant o quant o aqueles dependent es do t em po, exibem com por t am ent o com plexo par a ser analisada pelos m ét odos est at íst icos usuais. Quando se ut iliza à cham ada est at íst ica clássica na represent ação das propriedades dos valores am ost rais, presum e- se que est es sej am realizações de um a variável causal, as porções relat ivas das am ost ras são ignoradas e presum e- se que t odos os v alor es am ost rais sej am est ocást icos, ist o é, t enham a m esm a probabilidade de ser escolhidos. Na est at íst ica dit a espacial, porém , considera- se que os v alor es
aos pont os am ost r ados. Nest e cont est o, a sim ilaridade ent re valores am ost rais é quant ificada em função da dist ância ent re as am ost ras, represent ando t al relação o fundam ent o desse cam po espacial da est at íst ica aplicada.
Nest e sent ido, os valor es da dim ensão fr act al, dos fr agm ent os de m at as ciliares, apresent ariam um det erm inado grau de sem elhança dependendo da sua localização, im possibilit ando t am bém a ut ilização de m ét odos baseados na est at íst ica clássica ( ANOVA) , na avaliação da influência da resolução e da ex t ensão da ár ea m apeada na est im at iva da dim ensão fract al. Mediant e a est as const at ações, t est es est at íst icos de aut o - correlação espacial for am aplicados aos valores de D dos fragm ent os ciliares, para se verificar t al condição. Tais r esult ados podem ser obser v ados no Anex o 7 .
O m apa obt ido em r esolução de 5 0 m foi subdividido em j anelas de t am anhos progressivam ent e diferent es, correspondendo a 3 am ost ras, cont endo r espect ivam ent e os seguint es valor es em ár ea: am ost r a A - 1.212ha, am ost r a B - 6 . 3 4 5 ha e am ost r a C com 1 7 . 6 7 7 ha ( Figura 1 5 ) .
Figu r a 1 5 : Am ost r as de difer ent es ex t ensões ut ilizadas na est im at iv a de D
Após est a et apa for am efet uados os m esm os pr ocedim ent os par a avaliação est at íst ica e par a o cálculo de D, confor m e os m ét odos apr esent ados. Apenas par a o m ét odo 4 ( LOVEJOY) , for am efet uadas com par ações ent r e os valor es de D e do er r o padr ão da r egr essão ( E) .
A B C Fragmentos Florestais Extent 1 (1.212 ha) Extent 2 (6.345 ha) Extent 3 (17.677 ha)
1 .4 .7 – Evoluçã o espa ço t em pora l da dim ensã o fra ct a l da s m a t a s ciliares
A análise t em poral da dim ensão fract al das m at as ciliares foi efet uada utilizando - se t écnicas de com paração m últ ipla ent re m apas, no m ódulo Mat hem at ical Operat ors, d o Idrisi 3 2 ( EASTMAN, 1999) , at r av és da função Over lay, os m apas de v eget ação ciliar ( 1962, 1972, 1978, 1988, 1995) , for am super post os ao m apa geom or fológico da ár ea de est udo ( Ane x o 7 ) , com pilado a par t ir do m apa elabor ado por Lopes ( 2000) .
Após est a et apa foram calculados os valores de D das m at as ciliares, par a cada unidade geom or fológica, nas dat as de 1962, 1972, 1978, 1988 e 1995, ut ilizando - se o m ét odo Clar k com r esolução de 5 0m .
O m ét odo de Clar k ( m ét odo 3) , foi escolhido aleat or iam ent e em r elação aos m ét odos desenv olv idos por Madelbr ot ( m ét odos 1 e 2) . O m ét odo 4 desenvolvido por Lovej oy ( 1982) não foi ut ilizado nest a et apa da pesquisa, pois segundo as afir m ações de Fr ohn ( 1998) , as est im at ivas de D oriundas de r egr essão apr esent am pr oblem as que acarret am er r os.l
Para Frohn et al. ( 1996) e Fr ohn ( 1998) , est a ex cepcionalidade, deve- se ao fat o de que est e m ét odo é dependent e do t am anho da am ost r a. De m aneir a geral, salient a Frohn ( 1998) , que o m ét odo desenv olv ido por Lov ej oy ( 198 2 ) necessit a de um a população com m ais de vint e am ost r as.
Dest a for m a, com o o ano de 1978 apr esent a um conj unt o am ost r al pequeno, m enos de vint e am ost r as, decidim os r et ir ar o m ét odo 4 ( Lovej oy, 1 9 8 2 ) dest a et apa da pesquisa.
Após avaliar a variação espaço - t em poral da dim ensão fract al, a próxim a