Quantificação do comportamento da linha de costa da Ilha da Torotama, Rio Grande - RS, a partir de geotecnologias e técnicas de sensoriamento remoto
Karine Bastos Leal¹* Tainã Costa Peres¹ Miguel da Guia Albuquerque¹ Jean Marcel de Almeida Espinoza¹
1- Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Rio Grande do Sul – IFRS. Câmpus Rio Grande. Eng. Alfredo Huch, 475. Rio Grande – RS.
karinebleal@gmail.com; peres.taina@yahoo.com.br; migueldaguia@gmail.com; jean.espinoza@riogrande.ifrs.edu.br
Abstract. The coastal erosion process is one of the major problems currently faced by both coastal cities and the
estuarine regions. These are environments which are vulnerable to natural morphodynamic factors and anthropic interventions. Given the above, this paper intended to quantify the drift rate of the coastline of Torotama Island, Rio Grande - RS, in a period of 37 years by using remote sensing techniques. The methodology adopted in this paper was the one proposed by Smith & Cromley (2012). The work consisted not only in a cartographic database of aerial photographs of 1975 and a Quickbird satellite image of the year 2009, but also in mosaicking, registration, scanning the shoreline, creating base polygons and calculations of the erosion process variation in area, obtained from the application of The Change Polygon Method. It was possible to establish the locations with higher and lower susceptibility to the erosion process, respectively. In 37 years retreat rates of 0,27 m/year were evidenced, totaling a value of approximately 10 meters for the period.From the above the present paper besides bringing up the relevance of an environmental monitoring of estuarine islands due to the importance and fragility of these environments, it also shows the applicability of remote sensing techniques to the erosion study.
Keywords: Estuarine Island, Coastal erosion, Remote sensing, Change Polygon Method. Ilhas Estuarinas,
1. Introdução
As zonas costeiras e estuarinas são consideradas estreitas faixas de contato da atmosfera, da terra e da água (Viles e Spencer, 1995 apud Widmer, 2009). Esses ambientes são extremamente dinâmicos, e além de estarem sob o efeito de inúmeras condicionantes climáticas, estão vulneráveis a ações de nível antrópico. Estudos realizados pelo Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas – IPCC vem demonstrando que, essas zonas estão se adaptando permanentemente as mudanças oceanográficas e meteorológicas. Qualquer mudança no balanço sedimentar desses ambientes poderá afetar o equilíbrio dinâmico dos mesmos.
Diferentes tipos de costa reagem diferentemente às mudanças climáticas e as intervenções humanas. Quando essas alterações ocorrem no balanço sedimentar do ambiente ou na estabilidade da linha de costa, é estabelecida uma condição de erosão. Muehe (1996) apud Savi (2007) define erosão como sendo a retirada de sedimentos do ambiente, sendo que seu processo inverso é a acresção. Segundo Muehe (2001), os efeitos erosivos, em escala multitemporal, podem alterar sensivelmente a configuração da linha de costa. A partir do exposto, o presente trabalho procurou quantificar, em área, as taxas de erosão/acresção da linha de costa de parte da Ilha da Torotama (Saco do Boto), situada no município de Rio Grande – RS (Figura 1). Está localizada no complexo estuarino da Lagoa dos Patos, possuindo, aproximadamente, 40km de largura. A ilha é, também, caracterizada pela presença de pescadores e agricultores, os quais habitam principalmente o entorno de suas margens.
A relevância deste estudo firma-se no fato do município de Rio Grande, juntamente com suas ilhas, serem considerados os de maior vulnerabilidade costeira no país (IBGE, 2011). Desta forma, o interesse no comportamento das margens da Ilha da Torotama, em termos dinâmicos, responde a atual conjuntura ambiental, bem como firma as técnicas de sensoriamento remoto como uma alternativa viável, barata e acurada para o monitoramento da dinâmica ambiental.
2. Metodologia de Trabalho
Para o desenvolvimento desse estudo foi utilizada a metodologia proposta por Smith & Cromley (2012). A base de dados, para a elaboração deste trabalho, consistiu em cenas de fotografias aéreas do ano de 1975, adquiridas junto a Agência da Lagoa Mirim, Pelotas - RS, e cenas do satélite Quickbird referente à data de 14 de outubro de 2009, obtidas através do
software Google Earth. Os passos metodológicos podem ser observados no fluxograma
(Figura 2).
Figura 2: Fluxograma da metodologia empregada.
2.1 Mosaico
Os sensores remotos nem sempre são capazes de imagear toda a área de estudo desejada. Sendo assim, esta etapa consistiu em unir cenas orbitais, gerando uma única imagem raster. Para este trabalho, se fez necessária a coleta de várias cenas da imagem de 2009, disponibilizadas pelo Google Earth, garantindo a precisão e acurácia dos resultados. Não foi preciso realizar esta etapa para a fotografia aérea, visto que o estudo abrangeu uma única cena. O mosaico foi gerado no software Envi5 com o comando Mosaicking.
2.2 Registro
Esta etapa consiste basicamente, em alinhar geometricamente imagens ou fotografias aéreas de diferentes datas e/ou sensores, porém da mesma área de estudo. Garantindo assim, uma maior precisão na análise multitemporal e na integração dos dados.
Foram identificados 20 pontos em comuns entre o mosaico e a fotografia aérea, sendo que este serviu de base para o registro da fotografia. O registro foi feito no software Envi5, com a ferramenta Registration, no módulo de imagem para imagem. O erro total (RMS) foi de 11,56m.
2.3 Vetorização da Linha de Costa
Imagem Quickbird 2009
Fotografia aérea 1975
Aquisição e correção das cenas
Mosaicagem e/ou registro
Vetorização da linha de costa
Aplicação do modelo Polígono de mudança
limite entre terra e água. Este processo foi digitalizado em tela, com a extensão do tipo
shapefile, onde foram geradas linhas para a delimitação da costa, das imagens trabalhadas.
Este procedimento foi realizado no software Envi5, com a ferramenta ROI Tool.
2.4 Criação dos Polígonos Base
Após a digitalização da linha de costa, para que pudesse ser realizado o cálculo de erosão/acresção costeira, foi necessário traçar duas linhas de fechamento, isto é, dois transectos ortogonais a linha de costa, delimitando a área de estudo. Como imagem base, para delimitação dos mesmos, foi utilizada a cena da aerofotografia de 1975, visto que está era a menor cena trabalhada. O processo foi feito no software ArcGis 10, com o comando Data
Manegement Tools – Features, transformando shapes de linhas em polígonos. 2.3 Aplicação do Modelo para o Cálculo da Deriva de Linha de Costa
Para realização dos mapeamentos voltados à análise das taxas de variação da linha de costa foi utilizado um modelo desenvolvido no software Erdas Imagine 9.1, o qual foi baseado no método do Polígono de Mudança (Smith and Cromley, 2012). O método aplicado (Figura 3) considera às áreas ao invés de valores pontuais, no cálculo dos percentuais de erosão ao longo da linha de costa estuarina. Como saídas para o modelo, foram obtidas duas imagens binárias: uma imagem de erosão e outra de acresção. Em cada uma destas imagens, os pixels brancos (com contador digital igual a 255) representaram, respectivamente, a erosão e a acresção observadas para o período estudado. A partir da compilação dos dados de diferentes épocas foram elaborados mapas temáticos de representação das áreas de erosão/acresção e da Ilha da Torotama.
Figura 3: Representação do método do polígono de mudança.
3. Resultados e Discussões
As taxas dos valores erodidos e acrescidos são resultantes de uma subtração dos vetores gerados da linha de costa, entre os anos de 1975 e 2009. Conforme consta na tabela 1 a área total erodida, no decorrer desses 37 anos alcança o valor de 173910m², e área total acrescida de 19870m². Sendo a diferença desses valores igual a 15040m², o que representa a mudança na deriva da linha de costa.
Tabela 1: Estatísticas do método do polígono de mudança para a área de estudo Anos 1975-2009 Perímetro da linha (m) Deslocamento no período (m) Taxa de deslocamento anual (m/ano) Desvio Padrão (m) Área erodida(m²)=> 173910 18938,152 9,183050173 -0,27 ±0,06 Área acrescida(m²)=> 19870 18938,152 1,049204801 +0,03 ±0,0022 Área Saldo 154040 - - -0,24 ±0,06
A figura 4 representa a taxa de área erodida e acrescida anualmente na região, onde foi possível observar o saldo negativo no balanço sedimentas da ilha, causa da erosão predominante.
Figura 4: Taxas de erosão e acresção para ilha da Torotama.
Os dados obtidos evidenciam uma intensificação dos processos erosivos em comparação aos acrescidos (Figura 5). Este fato demonstra-se por uma taxa de erosão nove vezes mais intensa do que aquela observada para acresção. Isto trás como consequências a redução da área útil da ilha, a perda das zonas de praia (transformadas em escarpas) e a redução das áreas de marismas, necessários para o abrigo e reprodução dos peixes e outros animais.
0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30
Figura 5: Resultado do modelo de erosão/acresção da linha de costa entre 1975 e 2009 para ilha da Torotama.
4. Conclusão
O presente trabalho traz a tona à relevância de um monitoramento ambiental das ilhas estuarinas, devido à importância e fragilidade destes ambientes. Para tanto, o sensoriamento remoto firma-se como aliado importante para aquisição e manipulação dinâmica destas informações, trazendo uma visão sistêmica para esta problemática. Neste âmbito, o método do polígono de mudança e os dados orbitais de imageamento por satélite mostram-se importantes para o controle, entendimento e monitoramento da dinâmica das ilhas estuarinas e para a estimativa dos impactos observados por suas mudanças.
Agradecimentos
Ao Instituto Federal de educação, ciência e Tecnologia do Rio Grande do Sul – campus Rio Grande, pelo apoio logístico e pela concessão da bolsa de iniciação científica (edital de fomento interno IFRS 007/2011).
Referências
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Widmer, W. M. A Importância da Abordagem Experimental para o Progresso da Gestão Costeira Integrada. Paraná. Revista da Gestão Costeira Integrada. v. 9, n. 1, p. 7-16.2009.
