ANÁLISE MULTITEMPORAL DA COBERTURA DO SOLO NA BACIA DO RIO NEGRO – MS
Camila Leonardo Mioto(1), Camila Carla Facholi Bachega(2) & Antonio Conceição
Paranhos Filho(3)
¹Aluna do curso de Engenharia Ambiental da UFMS, bolsista de Iniciação Cientifica CNPq – PIBIC Janeiro de 2009/ julho de 2009; e-mail: ea.mioto@gmail.com
²Graduada em Engenharia Ambiental pela UFMS; email: camilacfbachega@hotmail.com
³Professor Doutor da UFMS, Departamento de Hidráulica e Transportes; e-mail: paranhos@nin.ufms.br
Resumo: Realizou-se neste trabalho a delimitação e a análise multitemporal da Bacia do Rio Negro, Pantanal sul-mato-grossense, através de dados de sensoriamento remoto com o objetivo de avaliar a variação da cobertura de solo. Imagens de satélite podem ser relacionadas com a cobertura do solo através de modelos, tonalidades, texturas, formas, arranjos espaciais das atividades e localização no terreno. A análise multitemporal de uma região é um processo pelo qual se pode avaliar a variação de determinadas informações desta região ao longo do tempo. Foram utilizados dados do Shuttle Radar Topography Mission e imagens de satélite Landsat 5 TM no ano de1985 e 2007 e o método de classificação automático supervisionado, o qual foi utilizado na classificação das imagens, resultou em dados quantitativos e representativos com precisão na identificação da cobertura do solo. Com isso, verificou-se uma diminuição nas áreas de matas e aumento significativo nas áreas de pastagem e de atividades antrópicas na Bacia do Negro entre 1985 e 2007.
INTRODUÇÃO
O presente estudo envolve parte do Pantanal, uma das maiores extensões de áreas alagáveis do planeta, declarada Patrimônio Nacional pela Constituição Brasileira de 1988, sítio designado pela Convenção de Áreas Úmidas RAMSAR no ano de 1993 e Reserva da Biosfera pela UNESCO no ano de 2000 (ANA, 2004).
Em muitas atividades de planejamento e gerenciamento de recursos naturais, o conhecimento da cobertura do solo é importante em muitas atividades, sendo considerado essencial para modelar e entender o planeta como um sistema (LILLESAND et al., 2004).
A conversão de áreas para as atividades agropecuárias é apontada como a principal causa de desmatamento em todo o mundo (HOUGHTON, 1994). Historicamente, o processo de colonização e consolidação do território brasileiro tem se pautado na exploração predatória de seus recursos naturais, afetando negativamente a qualidade e a disponibilidade dos recursos hídricos, principalmente os superficiais. Vastas extensões de matas exuberantes foram simplesmente suprimidas ao longo dos séculos para dar espaço à agricultura, pecuária e mineração (RIBEIRO, 2005).
Os sistemas e técnicas de sensoriamento remoto permitem o estudo da evolução ambiental de uma região através de análises multitemporais, estabelecendo comparações de uma mesma paisagem entre dois ou mais períodos, podendo desta forma auxiliar no monitoramento ambiental da região (GRIGIO, 2003).
A comparação de dados de diferentes épocas, para uma mesma região, é conhecida como análise multitemporal. Do ponto de vista SIG (Sistema de Informação Geográfica; do inglês GIS – Geographic Information System) consiste em uma operação de overlay, ou seja, sobreposição de diferentes cartas de um mesmo local. Este tipo de trabalho permite evidenciar e caracterizar as modificações ocorridas no tipo de cobertura do solo de um determinado local (PARANHOS FILHO, 2003).
Segundo Assine (2003), o Pantanal é um dos mais importantes ecossistemas selvagens do mundo, famoso porque exibe extraordinária biodiversidade. Considerado um patrimônio da humanidade, está perdendo rapidamente seu status de uma das últimas fronteiras naturais do planeta devido à crescente mudança da sua cobertura vegetal. As principais causas são as alterações no regime de inundação, as queimadas e o desmatamento para implantação de pastagens cultivadas (PADOVANI, 2004).
Este trabalho utiliza dados SRTM que foram capturados a partir do ônibus espacial Discovery em missão elaborada pela NASA no ano de 2001. Estes dados apresentam uma
resolução de 90m para o continente sul-americano, com confiabilidade de 90% tanto vertical como horizontal (ZYL, 2001).
O objetivo geral deste trabalho é realizar a análise multitemporal da Bacia do Rio Negro, verificando as mudanças ocorridas na cobertura do solo desta área. Seguido do objetivo específico que é, através da utilização das cartas Campo Grande (IBGE, 1998, Folha SF 21, escala 1:1.000.000) e Corumbá (IBGE, 1998, Folha SE 20/21, escala 1:1.000.000) e de imagens de satélite LANDSAT de diferentes períodos, o detalhamento do limite dessa bacia.
MATERIAIS E MÉTODOS
O Rio Negro constitui uma sub-bacia do Rio Paraguai e está localizada na região central do Estado de Mato Grosso do Sul, apresentando 36.832,59 quilômetros quadrados de área de drenagem, entre as coordenadas geográficas: latitude 18°00’00” e 20°30’00”S, longitude 54°30’00” e 57°30’00”W Gr, mostrada na figura 1.
Figura 1: Localização da Bacia do Rio Negro – MS.
A classificação de imagens é o agrupamento, baseado em semelhanças espectrais, das informações temáticas que podem ser mapeadas e depois analisadas. Esses agrupamentos são então designados em um tema denominado de classe. Obtendo-se informações temáticas a
partir de informações espectrais, reduz-se o volume de dados e possibilita-se a análise das várias feições em uma imagem (STEFANES, 2005).
Este trabalho utiliza dados SRTM que foram capturados a partir do ônibus espacial Discovery em missão elaborada pela NASA no ano de 2001. Estes dados apresentam uma resolução de 90m para o continente sul-americano, com confiabilidade de 90% tanto vertical como horizontal (ZYL, 2001).
Primeiramente foram escanerizadas as cartas Campo Grande (IBGE, 1998, Folha SF 21, escala 1:1.000.000) e Corumbá (IBGE, 1998, Folha SE 20/21, escala 1:1.000.000). Em seguida as cartas foram corrigidas geometricamente e georreferenciadas no programa Erdas Imagine 9.1 (ERDAS, 2006), para se prevenir problemas como deformação do papel ou decorrentes do escâner.
Após o georreferenciamento, as cartas foram exportadas para o formato GeoTiff e vetorializadas, utilizando-se do Macromedia FreeHand 9 (MACROMEDIA, 2000), baseando-se na técnica proposta por Paranhos Filho (2000). Simultaneamente ao FreeHand foi utilizado o Avenza Mapublisher (AVENZA, 2001) que fornece ao FreeHand as potencialidades de um SIG, projetando vetores, registrando imagens, informando áreas e perímetros em um banco SIG associado.
Após a sua vetorialização, a hidrografia da bacia e as curvas de nível foram exportadas no formato de shape para o software Geomatica Focus (PCI, 2003), conforme a figura 2, onde ainda utilizando os dados topográficos do Shuttle Radar Topography Mission (SRTM), pôde ser determinado o limite da bacia.
Figura 2: Vetorialização da Bacia e das curvas de nível.
A área total da Bacia do Negro abrange quatro cenas Landsat e quatro cenas SRTM. Assim, foram utilizadas imagens do satélite Landsat 5 TM, nas bandas 1,2,3,4,5 e 7, órbita/ponto 225/73 (LANDSAT, 1985 e 2007), 225/74 (LANDSAT, 1985 e 2007), 226/73 (LANDSAT, 1985 e 2007) e 226/74 (LANDSAT, 1985 e 2007) do ano de 1985 e 2007 durante a estação seca.
No Geomatica Focus (PCI, 2003), foi elaborado um mosaico com as cenas SRTM, unindo-as em um único arquivo, facilitando o trabalho. Utilizando este mesmo software, foi montado um banco de dados contendo o mosaico das cenas SRTM, as curvas de nível e a hidrografia para poder delimitar com mais precisão e detalhamento o limite da Bacia do Rio Negro.
As imagens Landsat foram corrigidas geometricamente e georreferenciadas no Geomatica Focus (PCI, 2003) com a projeção UTM, zona 21, elipsóide WGS 84 e datum WGS 84.
Seqüencialmente, as imagens foram classificadas de modo automático supervisionado, figura 3, com dez classes, no Geomatica Focus (PCI, 2003), utilizando a legenda de cobertura do solo do IBGE - Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE, 2006). Para o treinamento do classificador automático foram utilizadas seis áreas de treinamento para cada classe.
Figura 3: Metodologia aplicada às imagens de satélite (PARANHOS FILHO, 2000). No Geomatica Focus (PCI, 2003) as áreas de treinamento são definidas a partir da criação de um layer para o Training Channel (canal de treinamento), onde as amostras são coletadas, e outro para Output Channel (canal de saída).
A classificação supervisionada redivide a imagem em classes baseadas nas respostas espectrais selecionadas e fornecidas ao sistema pelo usuário. O método estatístico de máxima verossimilhança é utilizado para classificar cada pixel da imagem de acordo com sua máxima semelhança com uma das classes de respostas espectrais pré-definidas (PARANHOS FILHO, 2000).
RESULTADOS E DISCUSSÃO
O primeiro resultado obtido com o processamento das cartas e dos dados altimétricos SRTM foi a delimitação da bacia do Rio Negro, figura 4. Sendo sua área de 36.832,59 quilômetros quadrados e seu perímetro de 933,78 quilômetros.
Figura 4: Limite da Bacia do Rio Negro.
A figura 5 mostra a cobertura do solo da Bacia do Rio Negro, resultado da classificação automática supervisionada das imagens 225/73, 225/74, 226/73 e 226/74 dos anos de 1985 e 2007 da Bacia do Negro. A partir destas classificações foram obtidas as porcentagens referentes a cada tipo de cobertura de solo presente na região, representadas nos Gráficos 1 e 2.
Gráfico 1: Dados das quantificações de suas assinaturas espectrais em relação à cobertura de solo da imagem Landsat 5 (sensor TM) do ano de 1985.
Gráfico 2: Dados das quantificações de suas assinaturas espectrais em relação à cobertura de solo da imagem Landsat 5 (sensor TM) do ano de 2007.
Figura 6: Reclassificação da imagem em áreas naturais e antropizadas, para 1985 e 2007. A figura 6 apresenta a reclassificação das imagens considerando as áreas naturais e áreas antropizadas. Os gráficos 3 e 4 quantificam o aumento nas áreas antropizadas e naturais da Bacia do Negro e demonstram a diminuição das áreas naturais. No ano de 1985, as áreas nativas correspondiam 65% da total, enquanto em 2007 passou a ser de 51% da área total. Em 1985, 33% da área da bacia se apresentava antropizada e em 2007 esta área passou a corresponder 49% da área total indicando assim um desmatamento na área da bacia.
Gráfico 3: quantificação da diferença entre a ocupação da região por cobertura antrópica e por cobertura natural no ano de 1985.
Gráfico 4: quantificação da diferença entre a ocupação da região por cobertura antrópica e por cobertura natural no ano de 2007.
Existem várias causas para o aumento desta área de pastagem no Pantanal. No período entre 1962 até 1974, período considerado atípico de anos secos, a pecuária alcançou níveis recordes de produção devido à maior disponibilidade de pastagens nativas. A partir de 1974, houve o retorno do período de cheias plurianuais, porém em proporções maiores que o período anterior a 1962, também considerado de cheias (GALDINO, 1995).
Segundo Garcia (1981) a diminuição drástica no efetivo bovino entre 1970 e 1980, devido à redução na disponibilidade de pastagens nativas, levou muitos pecuaristas a desmatar áreas de cordilheiras (áreas mais altas do terreno que não inundam na época das cheias) para implantação de pastagens cultivadas exóticas, como a braquiária.
Outra causa que explica o aumento do desmatamento no Pantanal para implantação de pastagens cultivadas é a disponibilidade marcadamente sazonal de pastagens nativas, tanto em termos de quantidade quanto de qualidade (SILVA et al., 1993).
CONCLUSÃO
A partir da análise multitemporal da área da Bacia do Rio Negro foram mostradas as mudanças na cobertura do solo entre os anos de 1985 e 2007, demonstrando que houve um
aumento na participação de coberturas antrópicas e uma diminuição nas áreas com florestas e cerrados.
O desmatamento na Bacia do Rio Negro representa uma ameaça ao ecossistema pantaneiro, pois aumenta a chance de ocorrer erosão no terreno, causando deposição de sedimento nas depressões da planície, alterando os padrões de fluxo da água e também reduzindo o número de espécies da fauna e flora do local.
A diminuição das áreas naturais da Bacia do Rio Negro afeta também o turismo que é realizado na área e faz com que aos poucos a pecuária se torne algo corriqueiro, como ocorre em outras regiões do Brasil, cujas características e a biodiversidade são bem diferentes do Pantanal.
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