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Uso de Geotecnologias para monitoramento da legislação ambiental:
o Caso da APA de São Bartolomeu-DF (Brasil)
Gervásio Barbosa Soares Neto1; Adriana Panhol Bayma2; Paulo Henrique Bretanha Junker Menezes3; Karla Maria Silva de Faria4
1. Universidade Federal de Goiás (Brasil)/ Instituto de Estudos Sócio Ambientais -legeographe@gmail.com;
2. Ministério do Meio Ambiente - adriana.bayma@mma.gov.br;
3. Universidade de Brasília /Instituto de Geociências - phjunker@hotmail.com; 4. Universidade Federal de Goiás (Brasil)/ Instituto de Estudos Sócio Ambientais - karlaairam@gmail.com
Introdução
A ocupação territorial desordenada tem sido uma das principais causas da degradação ambiental que vem ocorrendo no Distrito Federal nas últimas duas décadas. Apesar de recente, a ocupação da região que hoje abriga a Capital Federal tem demonstrado sinais de uma sistemática falta de ingerência política sobre a questão urbana. Nos últimos anos a crescente pressão por áreas habitacionais se intensificou, resultando nos loteamentos irregulares, os quais estão em locais muitas vezes inadequados para adensamentos populacionais. Uma dessas áreas é a Área de Proteção Ambiental (APA) da Bacia do Rio São Bartolomeu, região que abriga 70% dos condomínios horizontais no DF, a maioria deles ocupando áreas com restrições ambientais.
APA é uma categoria de unidade de conservação do grupo de uso sustentável que tem como objetivos básicos proteger a diversidade biológica, disciplinar o processo de ocupação e assegurar a sustentabilidade do uso dos recursos naturais, sendo permitido certo grau de ocupação humana (Brasil, 2000).
A utilização de ferramentas de geoprocessamento é de extrema valia para o planejamento urbano, pois fornece informações que permitem uma melhor tomada de decisão por parte do gestor público, facilitando a aquisição e manipulação de dados de alvos de difícil acesso a campo, graças a seu caráter repetitivo e pela possibilidade de constante atualização das informações e conseqüente monitoramento de áreas, principalmente aquelas consideradas sensíveis à ação antrópica. Este trabalho faz um levantamento do uso da terra em uma área da APA da Bacia Rio São Sebastião, área considerada Zona Urbana de Uso Controlado, e, portanto, com várias restrições de
2 ocupação conforme o Plano Diretor de Ordenamento Territorial do Distrito Federal (PDOT). Para a delimitação das áreas de preservação permanente, foram utilizadas as determinações contidas na legislação específica, Código Florestal (Lei nº 4.771/65) e nas Resoluções CONAMA nº 302 e 303/2002.
O objetivo do estudo foi avaliar o grau de adequação do uso e ocupação do solo de uma área na APA da Bacia do Rio São Bartolomeu-DF em relação à legislação ambiental, avaliação feita a partir de análise de imagem SPOT do ano de 2003.
Materiais e Métodos
Área de Estudo
A APA da Bacia do Rio São Bartolomeu-DF situa-se na região centro-leste do Distrito Federal, ocupa uma área de aproximadamente 1.570 km2, o equivalente a quase um terço da área do Distrito Federal. As regiões administrativas (RS’s) abrangidas pela APA são as RA’s V – Sobradinho, VI – Planaltina, VII – Paranoá, XIV – São Sebastião e XXVII – Jardim Botânico. Apesar de a APA da Bacia do Rio São Bartolomeu ser uma unidade de conservação federal, sua gestão está sob o Poder Executivo do Distrito Federal, conforme a Lei nº 9.262/1996.
Dentro dessa APA, a jusante da represa do Lago Paranoá, constata-se a existência de um elevado número de condomínios residenciais, além das várias atividades que se desenvolvem em um local considerado particularmente sensível à perturbação humana. Delimitou-se, portanto essa área para estudos mais detalhados quanto a ocupação da área.
O polígono de estudo foi delimitado tomando-se como base a parte sul e oeste da poligonal da APA até o encontro com o Rio Paranoá, que serviu de limite norte, e como limite leste o Rio São Bartolomeu. Tem como limites as coordenadas aproximadas de 196627 e 216699E de longitude e 8253092 e 8233124N de latitude, tem aproximadamente 239,70 km2 (Figura01). As principais vias de acesso à região são as BR-251, DF-250, DF-130 e DF-001.
3 Figura 1 - Localização da área de estudo.
De acordo com Silva et al. (2007), essa área possui duas regiões geomorfológicas bem evidenciadas: a região de chapadas, que é caracterizada por uma topografia com declividades entre 0 e 10%, constituída pedologicamente por latossolos vermelhos álicos a latossolos vermelho-amarelos, sendo tal região utilizada para fins de agricultura e urbanização; e a região de dissecação de vale, que ocupa a maior parte da área estudada, onde predominam os cambissolos, localizados nas zonas de maior declividade (> 10%).
Inserida no Bioma Cerrado, apresenta fitofisionomias de Cerrado (sensu stricto) - vegetação de árvores baixas (4 - 6 m de altura) espaçadas, com a presença de arbustos, semi-arbustos e gramíneas no substrato inferior; Campo cerrado - árvores mais raras e maior freqüência de arbustos, gramíneas e herbáceas; Campo sujo - presença de arbustos e dominância da camada herbáceo-graminosa; Campo limpo - vegetação graminóide e herbácea abundantes, com altura de aproximadamente 1metro; Mata de galeria (mata ciliar) - localiza-se geralmente nos fundos dos vales, com altura média do estrato arbóreo entre 20 e 30m, não apresentando caducifolia durante a seca e Veredas - a paisagem apresenta a palmeira arbórea buriti (mauritia vinifera) emergente em meio ao estrato arbóreo ou herbáceo homogêneo.
4 Métodos
Processamento da Imagem e Sensoriamento Remoto
Para a elaboração do mapa de uso e ocupação foi utilizado como base de análise da imagem SPOT – 5, adquirida em 29 de abril de 2003. A cena utilizada foi obtida pelo sensor HRG e composta por três bandas (B1 0,50 - 0,59µm, B2 0,61 - 0,68µm e B3 0,78 - 0,89µm) na qual foram pré-processadas pela SPOT IMAGE, as quais incluíram a correção radiométrica e geométrica (por efemérides - datum SAD 69, projeção UTM, zona 23S).
O processamento da imagem foi realizado por meio do software Envi 4.2. O primeiro passo na manipulação da imagem foi observar o comportamento dos alvos, a fim de melhor selecionar as bandas para uma composição colorida, facilitando na análise da mesma. Assim, após selecionada a área, retângulo que englobava parte do Lago Paranoá, parte da Região Administrativa do Lago Sul, do Paranoá e de São Sebastião, além de englobar um reflorestamento de pinus e eucalipto que está fora dos limites da APA, foi feito um recorte (subsize) para facilitar os trabalhos. No entanto, pelo fato de englobar alvos que não faziam parte da área a ser analisada e também porque iria se criar mais classes a serem distinguidas durante o processo de classificação foi realizada a etapa de elaboração de máscara (mask), para que a análise estatística da área não fosse contaminada com informações desnecessárias.
Utilizando o convert map projection a partir de 100 pontos de controle (GCP) e tendo como parâmetro de conversão o método de triangulação, modificando-se o datum SAD-69 para Astro Chuá e mantendo a projeção UTM e realizando a seguinte composição de bandas: B1 – R, B2 – G e B3 – B.
A metodologia desenvolvida para classificação do mapa de uso e ocupação, utilizando o software Spring, foi subdividida nas seguintes etapas:
1 – Segmentação da área utilizando o método de crescimento de regiões, que usa uma técnicas de agrupamento de dados, na qual somente as regiões adjacentes, espacialmente, podem ser agrupadas. Usando como similaridade 30, que está baseada na distância Euclidiana dos valores médios dos níveis de cinza de cada região e área de pixel de 30, assim regiões menores que 30 pixels foram absorvidos pelas regiões adjacentes mais similares entre elas. A composição colorida da imagem foi feita seguindo a seguinte ordem: B1 – R, B2 – G e B3 – B.
2 – Classificação adquirindo 6 classes temática: agricultura, cerrado, cerrado degradado, corpo d’água, mata galeria e solo exposto/área urbana. Houve a generalização das classes solo exposto e área urbana devido a proximidade da
5 resposta espectral e por não necessitar discernir as duas classes, pois um dos objetivos reais é identificação de áreas antropizadas. Vale ressaltar que escolha das classes, do mapa de uso e ocupação, não tiveram uma metodologia para as suas obtenções e sim analise necessária para obtenção do objetivo do presente trabalho;
3 – Classificação da imagem teve como classificador a medida da distância de Battacharya, que usa regiões para medir a separabilidade estatística entre um par de classes espectrais, medindo a distância média entra a distribuições de probabilidades de classes espectrais.
O pós-processamento foi realizado por meio do software ArcMap. Na busca de uma melhor veracidade das classes do mapa de uso, notou-se, com a ida a campo, que alguns alvos não correspondiam a suas verdadeiras unidades, ficando evidenciado nas estradas pavimentadas, que na classificação teve uma resposta próxima a corpo d’água. Com propósitos de obter o mapa com o máximo de refinamento, foi editada a tabela, com o intuito de corrigir os erros adquiridos na classificação.
Processamento de dados espaciais
Para a confecção do mapa de áreas consideradas como de preservação permanente foi utilizado ambiente SIG para manipulação dos dados, o que requereu entrada, manipulação e saída dos dados adquiridos, conforme fluxograma (Figura 2).
Figura 2 – Fluxograma de trabalho para os dados vetoriais.
Os dados vetoriais referentes às curvas de nível com eqüidistância de 5 m, aos pontos cotados e à drenagem foram obtidos em meio magnético, originadas da digitalização de cartas topográficas de 1:10.000 Sicad e georreferenciados (projeção
6 UTM, datum Chuá Astro), disponilizadas pela CODEPLAN (Companhia de Planejamento do Distrito Federal).
O primeiro passo foi a criação de um Geodatabase (ArcCatalog) para armazenar os dados de entrada e os que seriam gerados a fim de mantê-los organizados e com sistema de projeção uniforme. A vantagem em se utilizar essa ferramenta é a de ela permite que os arquivos sejam movimentados com todas as suas extensões, o que evita a perda de dados. Foi então criado um Feature Dataset para que se fizesse a correção topológica dos dados vetoriais de drenagem e de curvas de nível, a fim de eliminar quaisquer erros que pudessem interferir na geração do modelo numérico de terreno. Após a correção topológica, foi analisado o arquivo de pontos cotados, o que, num primeiro momento não apresentava nenhum problema. No entanto, ao se realizar o primeiro ensaio na geração de MNT os pontos cotados se mostraram inconsistentes com os dados de altimetria, o que fez com que se eliminassem alguns pontos considerados indesejados.
Os dados originais já corrigidos que abrangiam todo o DF foram recortados (clip) para se adequarem ao polígono da área, delimitado conforme dito anteriormente. A partir destes foram gerados modelo numérico de terreno (MNT) e mapas de declividade, por meio do software ArcGIS.
Pela incapacidade dos computadores disponíveis em processar a quantidade de dados para a geração do MNT, foi necessária a divisão da área de estudo em 12 partes que se sobrepunham em pelo menos 20%, Para tanto foram feitos clips dos dados da área para cada uma das doze partes, e gerados topogrid para cada uma delas. Após a geração dos topogrids, foi feita uma mosaico (mosaiking) de todos os arquivos, a fim de se ter um só para a área em estudo e também para se evitar que as áreas sobrepostas tivessem mais de uma informação de altimetria. O mosaico dos MNT’s tiveram seus valores de altimetria misturados (blend) para composição do resultado final a fim de ter um só valor para toda a área. Assim, foi confeccionado o mapa final com a superfície contínua com os dados altimétricos.
O MNT pode ser definido como a representação matemática de uma superfície, através das coordenadas X,Y e Z (Rocha, 2002). No presente estudo, o MDT foi gerado por meio de um método de interpolação denominado “TOPOGRID” no software ArcGIS 9.2, alimentados com os layers topográficos (pontos cotados e curvas de nível) e da rede de drenagem. Esse método interpola uma superfície contínua hidrologicamente correta, a partir de um grande número de informações topológicas. A partir do MDT
7 foi obtido o mapa de declividade (slope) com intervalos de 0 a 10%, 10 a 25%, 25 a 45%, 45 a 100% e acima de 100°.
A principal utilização do MNT nesse estudo é que foi possível a delimitação de feições de declividade das quais se puderam extrair aquelas consideradas como de preservação permanente, ou seja, as que se apresentam com declividade superior a 100%.
Resultados e Discussões
A partir da classificação realizada na imagem de satélite, foi obtida uma imagem do uso e ocupação da terra (Figura 3), sumarizada na tabela 1 que demonstra a equabilidade entre as áreas antrópicas e as naturais.
Figura 3 – Mapa de Uso da área de estudo.
As classes antropizadas (“Solo Exposto/Área Urbana”, “Cerrado Degradado” e “Agricultura”), que perfazem um conjunto de classes de uso cuja ação humana está diretamente relacionada, ou seja, são atividades em que a vegetação original não se encontra mais em seu estado natural, ou seja, houve perturbação na paisagem, em uma área tida como de preservação permanente, em que todas as atividades sofrem restrições e que correspondem a quase metade da área total de estudo.
As classes de vegetação natural, representadas pelas classes de “Cerrado” e “Mata de Galeria” correspondem quase 50% da área. A classe de “Corpo d’água” obteve 11ha, menos de 1% de área ocupada (Tabela 1).
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Tabela 1 – Quantificação do uso da área de estudo
Classe Área (ha) % Solo Exposto/Área Urbana 7.339 30,6 3 Agricultura 2.144 8,95 Cerrado Degradado 2.491 10,3 9 Cerrado 7.505 31,3 2 Mata de Galeria 4.474 18,6 7 Corpo d’água 11 0,05 Total 23.964 100
O cruzamento do mapa de uso com os mapas de delimitação de APP: borda de chapada (Figura 4), cursos d’água e nascente (Figura 5), declividade acima de 100% (Figura 6) e topos de morro (Figura 7) permitiram a constatação de que a classe “Solo Exposto/Área Urbana” ocupou em área de APP o equivalente a 34,46% da área protegida, a classe “Agricultura” ocupou 3,66% e “Cerrado Degradado”, 7,52%. Assim, as atividades antrópicas em área de APP corresponderam a 45,66% da área, o que significa quase metade das áreas consideradas como de preservação permanente têm
sofrido com ações que afetam diretamente sua estabilidade ecológica. Para o conjunto de classes que evidenciam a ação humana a que mais é
representativa em termos de ocupação em área de preservação permananente é a”Solo exposto/Área Urbana”, ou seja, aquela em que a intervenção humana é a mais direta e evidente.
9 Figura 4 – Mapa de ocupação de borda de
chapada
Figura 5 – Mapa de ocupação de curso d’água e nascente.
Figura 6 – Mapa de ocupação de declividade acima de 100%.
Figura 7 – Mapa de ocupação de topo de morro.
Conclusões
O presente trabalho fez uma avaliação do uso e cobertura da terra em um área da APA da Bacia do Rio São Bartolomeu, que abriga um grande número de condomínios residenciais, e que portanto, apresenta um desafio à gestão urbana no DF. Utilizando-se das ferramentas de geoprocessamento, pôde-Utilizando-se chegar à conclusão de que quaUtilizando-se a metade da área de preservação permanentes da aérea escolhida para estudo apresenta algum grau de degradação, demonstrado pelo mapa de uso feito a partir da imagem de satélite SPOT.
Pode-se concluir que a metodologia utilizada foi bem sucedida, na medida em que a definição das classes conseguiu distinguir bem os alvos. Além disso, a escolha da imagem do sensor SPOT foi importante para a melhor definição dos alvos, o que foi
10 determinante para uma delimitação mais acurada de áreas de preservação permanente junto aos cursos d’água, por exemplo.
Assim, de acordo com a avaliação do grau de adequação da área de estudo escolhida à legislação ambiental, mais especificamente à que restringe o uso nas áreas de preservação permanente, foi possível evidenciar que se a fiscalização e monitoramento de áreas sensíveis à ação humana fossem mais eficazes e sistemáticas, certamente o grau de degradação destas não seria tão alto. O emprego de ferramentas de geoprocessamento para o monitoramento de áreas se mostraria, assim, de grande valia.
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