Programa Integrado de Monitoria Remota de
Fragmentos Florestais e
Crescimento Urbano no Rio de Janeiro
Relatório de atividades mensal
Julho/Agosto/Setembro de 2009
1. Apresentação
Em atendimento ao disposto na Cláusula 04ª, item I, do contrato nº09/08, o presente documento apresenta o relatório técnico e de acompanhamento físico e financeiro relativo às funções e atividades desenvolvidas pela equipe de execução do Programa Integrado de Monitoria Remota de Fragmentos Florestais e de Crescimento Urbano no Rio de Janeiro, realizado pela Secretaria de Estado do Ambiente (SEA) e pelo Instituto Estadual do Ambiente (INEA) em parceria com a Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro (PUC-Rio) através do Núcleo Interdisciplinar de Meio Ambiente (NIMA). As atividades aqui descritas foram realizadas durante o terceiro trimestre do projeto (julho/agosto/setembro).
2. Atividades realizadas
2.1Realização de Trabalho de Campo e Pós-processamento dos Dados
Ao longo dos meses de Julho e Agosto a equipe do INEA realizou a coleta de alguns pontos de controle na área do Maciço da Pedra Branca. . Em seguida, os pontos (dos dias 7, 8, 9, 10, 13, 14, 15, 16, 17, 21, 29 e 30 de Julho) foram pós-processados a partir do software GNSS Solutions, para que fosse possível a correção da imagem IKONOS2 de 21 de Junho de 2009.
Além da geração de relatórios gerados para cada ponto de coleta (elaborados a partir do próprio Software), também foram geradas tabelas em formato XLS (Excel) com o intuito de que a partir delas, fossem geradas os pontos para alimentar a base de dados do projeto. É valido destacar que tais tabelas foram geradas nas coordenadas latitude e longitude, assim como em UTM (Universal Transversal de Mercator), como pode ser visualizado nas Figuras 1 e 2.
Figura 1 e 2: Tabelas geradas a partir do pós-processamentos dos pontos levantados pelo INEA.
2.2 Treinamento no software Definiens
Ao longo dos dias 13 e 14 de julho, os componentes da equipe receberam um treinamento de capacitação do software Definiens Developer 7.0. Isso permitiu aos componentes um maior entendimento de como a segmentação automática de imagens propicia uma maior otimização no que concerne a classificação de cobertura da imagem analisada. Além disso, serviu para apresentar uma metodologia que tem as características adequadas e necessárias para a homogeneização dos polígonos gerados, esvaziando assim o problema referente às discrepâncias inerentes aos próprios segmentos gerados individualmente por cada operador.
Estes polígonos gerados pela segmentação da área de interesse permitiu o início do processo de classificação da imagem Ikonos de 2009.
2.3 Definição do limite das favelas do PAC
Houve também, ao longo do trimestre, discussões sobre as delimitações das favelas beneficiadas pelo PAC, já que a partir de diferentes fontes, o complexo das Favelas de Manguinhos, assim como o Complexo das Favelas do Alemão eram formados por diferentes recortes. Assim, adotou-se para fins de classificação a delimitação das favelas beneficiadas pelo PAC, segundo o Sistema de Assentamento de Baixa Renda (SABREN) - http://portalgeo.rio.rj.gov.br/sabren/index.htm.
Desta forma, selecionou-se as favelas a partir da base de dados disponíveis pelo Instituto Pereira Passos do ano de 1999. Assim, o Complexo de Manguinhos seria formado pelas favelas: Mandela de Pedra, Parque Carlos Chagas, Parque Oswaldo Cruz e Vila Turismo. Já o Complexo do Alemão seria composto pelas favelas: Itararé, Joaquim de Queiroz, Morro das Palmeiras, Morro do Adeus, Morro do Alemão, Vila Matinha, Relicário, Parque Alvorada, Nova Brasília e Mourão Filho, como demonstrado na figura 3.
Figura 3: Localização das favelas beneficiadas pelo PAC abarcadas pelo Projeto. 2.4 Segmentação e Classificação da Imagem
Com a entrega das ortoimagens novos testes de segmentação no software Definiens 7.0 foram realizadas e optou-se por adotar as seguintes segmentações: 400, 200 e 30. Estes novos parâmetros de escala tiveram como objetivo diminuir a necessidade de edição manual dos polígonos. Nas figuras 4, 5 e 6 estão apresentados os resultados das segmentações utilizadas para a classificação da imagem IKONOS de Acervo.
Figura 4: Resultado da segmentação no software Definiens 7.0 utilizando parâmetro de escala de 400.
Figura 5: Resultado da segmentação no software Definiens 7.0 utilizando parâmetro de escala de 200.
Figura 6: Resultado da segmentação no software Definiens 7.0 utilizando parâmetro de escala de 30.
Após a realização da segmentação da imagem foi efetuado um corte a partir da cota 100, uma vez que as áreas classificadas correspondem àquelas acima desta cota. Esta área foi subdividida em 6 pequenas áreas para serem distribuídas aos estagiários.
A metodologia utilizada para classificação está descrita no item Produtos do relatório enquanto que os resultados preliminares estão disponíveis no site do projeto.
2.5 Adaptações à metodologia da classificação
Ao longo da classificação da cobertura da Imagem de Junho de 2009 verificou-se um pequeno problema em relação às áreas a serem classificadas. Como o projeto também se responsabilizaria pela classificação das áreas das Favelas PAC (apresentadas anteriormente), e em um primeiro momento elas não foram consideradas, realizou-se a operação de aglutinação destas favelas à área de interesse.
Subseqüente à esta operação, notou-se um segundo problema. Como as áreas das favelas do PAC não tinham quaisquer limitações em relação à altimetria (ou seja, não seriam vistoriadas apenas as áreas acima da Cota 100), toda a favela deveria ser classificada. Então, caso a favela se expandisse, como se poderia detectar a expansão para fora da área da favela? Para solucionar este problema foi estabelecido um buffer de 200 metros de largura das
embordaduras das favelas, com o intuito de se propiciar uma área na qual se pudesse identificar uma possível expansão, como demonstrado na figura 7.
Figura 7: Adaptações nas áreas das favelas beneficiadas do PAC visando a classificação de cobertura.
2.6 Verificação de Falhas na imagem Ikonos de Junho de 2009.
No ato do recebimento da imagem Ikonos, foi feita uma análise sobre possíveis falhas existentes na imagem. Em um primeiro momento verificou-se a discrepância espectral em relação a mosaicagem das imagens estéreo. No entanto, este problema já se encontra solucionado. Porém, ao longo do processo de classificação das imagens foram percebidas pequenas falhas, que foram geradas principalmente devido ao excesso de nuvens no local, contribuindo desta maneira para a geração das falhas (Figura 8).
Figura 8: Detecção das falhas encontradas nas orto-iamgens de 2009.
Em face do ocorrido, foi sugerido que as regiões de falhas nas orto-imagens, já apontadas pela equipe de interpretação, assim como “Área não-classificada”.
2.7 Informações sobre a sazonalidade
É crucial destacarmos a questão da sazonalidade em relação a “qualidade” em do imageamento realizado. De acordo com LILLESAND & KIEFER (2000) a correção da elevação do sol reflete diretamente na posição sazonal do Sol em relação a Terra, como exposto na figura abaixo (Figura 9).
Figura 9: Efeitos da mudança sazonal na mudança angular do sol (fonte: http://landsathandbook.gsfc.nasa.gov/handbook/handbook_htmls/chapter6/chapter6.html)
A importância disto está no fato de que se compararmos as imagens até então obtidas pode-se perceber o quanto esta sazonalidade pode implicar em uma maior percepção ou não dos objetos geográficos. Assim, a imagem de 2008, que foi obtida em março, se comparada com a imagem de junho de 2009, resultará em uma imagem com muito menos sombra, enquanto a de 2009, devido ao posicionamento solar, possuirá uma maior quantidade das mesmas (figura 10).
Figura 10: Comparação da quantidade de sombras existentes nas duas imagens até então trabalhadas.
2009 2008
2.8 Manutenção da Chave de Classificação
Com as diferenças existentes nas imagens trabalhadas até então (diferenças estas relativas à sazonalidade do imageamento levantado e às questões climáticas e ambientais) foi necessário o levantamento de novos exemplos das classes trabalhadas até o presente momento. Desta forma,
Afloramento rochoso (classe 1):
Textura lisa homogênea, com formas naturais irregulares. Cor nas bandas do visível: Marrom, Cinza escuro e cinza claro. Cor no infravermelho: Cinza claro à cinza escuro.
Campo (classe 2):
Textura lisa com formas irregulares. Possui vegetação rasteira/gramíneas e ausência de vegetação arbóreo-arbustiva densa, porém, com presença de diminutos remanescentes florestais e árvores/arbustos muito esparsos.
Cor nas bandas do visível: Verde musgo, verde claro, verde amarelado e amarelo. Cor no infravermelho: Vermelho claro, cinza azulado.
Solo exposto (classe 3):
Textura relacionada à geometria apresenta-se lisa, textura referente à radiometria rugosa, com forma irregular. Ausência de vegetação e aparência seca do solo.
Cor nas bandas do visível: Marrom claro, marrom avermelhado, amarelo, Marrom alaranjada, Amarelo alaranjada.
Cor no infravermelho: não utilizado por confundir com campo e área edificada. Vegetação (classe 4):
Textura rugosa com formas naturais heterogêneas, principalmente caracterizadas por vegetação arbórea, mas também com presença de vegetação herbáceo-arbustiva. Em algumas áreas percebe-se a presença de embaúbas (Cecropia spp.)
Cor nas bandas do visível: Verde escuro, verde claro. Cor no infravermelho: Vermelho à vermelho escuro. Sombra (classe 5):
Textura lisa com forma irregular.
Cor nas bandas do visível: Preto, cinza escuro e cinza. Cor no infravermelho: não utilizado.
Corpo d’água (classe 6):
Textura lisa com forma natural irregular.
Cor nas bandas do visível: Azul escuro, Preto, Verde, Marrom. Cor no infravermelho: não utilizado.
Área edificada (classe 7):
Edificada “não consolidada”1: Formas assimétricas e descontínuas. Textura rugosa com formas
artificiais heterogêneas. Construções com cobertura de cerâmica (marrom avermelhado) e cobertura de lajes e amianto (branco a cinza), edificações de grande porte com cobertura em lajes (branco a cinza) e ocupações irregulares cobertas com lajes e amianto (branco a cinza). Edificada “consolidada”2: Formas retangulares e quadradas com organização contínua. Textura
lisa com formas artificiais homogêneas. Construções com cobertura de cerâmica (marrom avermelhado) e cobertura de lajes e amianto (branco a cinza), edificações de grande porte com cobertura em lajes (branco a cinza) e ocupações irregulares cobertas com lajes e amianto (branco a cinza).
Cor nas bandas do visível: Branco, Cinza, Cinza esbranquiçado, Vermelho, Marrom, Cor Alaranjada.
Cor no infravermelho: Cinza-azulado e Branco-azulado. Nuvem (classe 9)
Textura lisa com forma natural irregular. Cor nas bandas do visível: Branco. Cor no infravermelho: não utilizado.
1O conceito de edificação não consolidada o conceito de Área Urbana Não Consolidada que foi
estabelecido no Mapeamento do uso das terras e cobertura vegetal do Município do Rio de Janeiro - SMAC, 2001- e se refere às áreas com ocupação humana esparsa, seja por estarem em processo de ocupação ou ainda por serem áreas onde incidem limitações físicas ou legais para o processo de ocupação urbana. Inclui, ainda, áreas com concentração de pequenas propriedades com atividade agropecuária e de chácaras para lazer. (http://portalgeo.rio.rj.gov.br/protocolo/Indicadores_capitulos/%5B44IA_Glossario_Anexos_Indic e_Bibliografia%5D.pdf)
2 O conceito de edificação consolidada está baseado no conceito de área urbana consolidada está no art. 2º, XIII, da Resolução nº 303/2002 do CONAMA
(http://www.ipef.br/legislacao/conama302.asp)
V - Área Urbana Consolidada: aquela que atende aos seguintes critérios: a) definição legal pelo poder público;
b) existência de, no mínimo, quatro dos seguintes equipamentos de infra-estrutura urbana: 1. malha viária com canalização de águas pluviais,
2. rede de abastecimento de água; 3. rede de esgoto;
4. distribuição de energia elétrica e iluminação pública; 5. recolhimento de resíduos sólidos urbanos;
6. tratamento de resíduos sólidos urbanos; e
Classes
Amostra
Afloramento Rochoso
Campo
Solo Exposto
Sombra
Água
Área Edificada
Nuvem
OBS1: Todos os segmentos que agruparem 2 ou mais classes serão rotulados como “Não Classificados”. OBS2: Na legenda final, as classes sombra e nuvem serão consideradas não classificadas.
2.9 Teste da Metodologia
Para verificar a coerência da expansão (ou não) das áreas edificadas, estipulou-se uma área teste para verificar se a metodologia da classificação das duas imagens se faz pertinente. Desta maneira, selecionou-se a área demonstrada na figura abaixo (Figura 11).
Figura 11: Área teste para validação da Metodologia utilizada e levantada até o presente momento.
2.10 Finalização da Classificação
No período em questão foi finalizada a classificação da imagem de 2009 referente à área de acervo da imagem de 2008. Contudo, esta classificação ainda necessita de uma validação para que assim se possa transferir aquilo que está sendo feito em relação à área teste, para toda a área de interesse.
Referências Bibliográficas
Lillesand, T.M.; Kiefer, R.W. 2000. Remote sensing and image interpretation. Nova Iorque: John Wiley and Sons. 736 p.
