Modelação geográfica de métricas de paisagem: efeito de escala e efeito de contexto.

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Modelação geográfica de métricas de paisagem: efeito de escala e efeito de contexto

Autor(es):

Duarte, Lénia; Neves, Nuno

Publicado por:

Faculdade de Letras da Universidade de Coimbra

URL

persistente:

http://hdl.handle.net/10316.2/40327

DOI:

http://dx.doi.org/10.14195/0871-1623_27_21

Accessed :

22-Jan-2021 06:06:00

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Cadernos de Geografla, N' 26127- 2007-2008 Colmbra, FLUC-pp. 255-268

Modela<;ao GeogrMica de Metricas de Paisagem

:

Efeito de Escala

e

Efeito de

Conte

x

te

Lenia Duarte

lenia_duarte-•Jhotmait.com

Nuno Neves

Um ersldade de Evora, Departamento de Planeamento Biofisico

e Pai~agisttco. ~~'(or.~.p.!

1. lntrodu~ao

A caracteriza~iiO da paisagem e um processo complexo e frequentemente subjective, uma vez que

inclui considerac;:oes esteticas, hist6ricas e culturais do

individuo. A forma dos elementos (fragmentos) que a constituem e responsavel pela sua configurac;:ao espa-cial a diferentes escalas, admitindo que a escala da paisagem refere-se nao apenas

a

dimensao da sua area

(extensao), mas tambem

a

dimensao da menor uni-dade de paisagem que pode ser visualizada (resoluc;:ao) (BRIDGE et a/, 2000). Considerando que esses elemen-tos Variam, 0 mais provavel e que OS estudos dos

processos ecol6gicos que ocorrem na paisagem possam ser afectados.

A Convenc;:ao Europeia da Paisagem, em 2000, definiu o conceito de paisagem como "uma parte do territ6rio, tal como

e

apreendida pelas populac;:6es, cujo caracter resulta da acc;:ao e da interacc;:ao de factores naturais e ou humanos". Mas a definic;:ao deste conceito e complexa.

Segundo (A IKE LA 0' ABREU et a(. (2002) a paisa-gem

e

urn sistema complexo e dinamico, que pres

su-poe a interacc;:ao e evoluc;:ao conjunta de diferentes factores naturais e culturais, determinando e sendo determi-nados pela estrutura global, de que resulta a configu-rac;:ao particular, nomeadamente quanto

a

morfologia, uso do solo, coberto vegetal, ocupac;:ao edificada e presenc;:a de agua,

a

qual corresponde um determinado caracter.

A distinc;:ao entre paisagem e espac;:o geogratico implica uma hierarquia, sendo que a paisagem e entendida como urn subconjunto definido dentro do universe referendal que e o espac;:o. Esta considerac;:ao funcional introduz no espac;:o duas caracteristicas essen-ciais: diversidade local e interconectividade

espacial (FERllAI~DES, 1991).

A noc;:ao de paisagem, como estrutura complexa, apresenta e concebe uma organizac;:ao que se reflecte

numa expressao espacial que se pode descrever como

urn mosaico num contexto de integrac;:ao e comple-mentaridade sistemica. As suas unidades agrupam-se de forma organizada, orientadas pelos padr6es de interconectividade que determinam os f\uxos e as relac;:oes, quer dos factores de cada local, quer dos fluxos que o afectam. Oeste modo, comec;:a a com-preender-se ser possivel, definir urn padriio de organi-zac;:ao e manchas funcionalmente coesas, cuja distri· buic;:ao define a globalidade do espac;:o terrestre, orga-nizando-o em paisagens (FERNANDES, 1991).

Ecologia da paisagem

A Ecologia da Paisagem constitui uma area de conhecimento, que surgiu nos anos de 1930·40, na Europa (especialmente Alemanha e Holanda), cujo enfoque inicial se baseava na percepc;:ao, no uso e no ordenamento do espac;:o de vida do homem. Tendo sido

concebida principalmente por ge6grafos, a Ecologia da Paisagem surgiu com forte influencia da Geografia Humana e da Biogeografia, preocupada em definir padr6es em macro-escala, sob a perspectiva do homem (TURNER, 2005, in PIVELLO eta(., 2006).

Nos anos de 1980, investigadores norte·ameri

-canos atribuiram urn enfoque mais biol6gico

a

Ecologia da Paisagem, com a preocupac;:ao de relacionar esses padroes espaciais com os processos eco16gicos em ambientes naturais ou modificados, percebidos por qualquer especie biol6gica e nao apenas pelo homem

(METZGER, 2001; TURNER et al., 2001; TURNER, 2005; WIENS e MOSS, 2005; in PIVELLO eta/., 2006).

Dentro desse contexto, a Ecologia da Paisagem

e

definida como uma ecologia espacialmente explicita, que estuda os padr6es da paisagem, a interacc;:ao entre manchas no interior do mosaico da paisagem, e a forma como os padr6es e as interacc;:oes mudam no tempo. Alem disso, considera o desenvolvimento e as

(4)

dinamicas da heterogeneidade e sua influencia nos processes ecol6gicos, no reconhecimento de que estes processes influenciam e sao influenciados pela interacc;:ao dina-mica entre os ecossistemas (HERNANDEZ, 2005).

A Ecologia da Paisagem pretende, assim,

evi-denciar as abordagens e metodologias classi cas da

Ecologia, mas numa perspectiva de analise a escala da paisagem, entendendo-a como um todo (MACHADO,

2008).

As paisagens distinguem-se pelas relac;:oes

espa-ciais que se estabelecem entre os seus componentes, e

podem caracterizar-se tanto pela sua composic;:ao como pela sua configurac;:ao, podendo estes dois aspectos, independentemente ou em conjunto afectar

os processes ecol6gicos e os organismos. A composic;:ao refere-se a variedade e abundancia de elementos de

paisagem, independentemente da sua localizac;:ao ou colocac;:ao no mosaico paisagistico. A configurac;:ao refere-se a distribuic;:ao fisica ou as caracteristicas espaciais dos diferentes elementos que constituem a paisa gem (DUNNING eta/., 1992, in COUTO, 2004 ).

A Ecologia da Paisagem pode ser analisada con-siderando tres caracteristicas fundamentais da paisa-gem (FORMAl~ e GODROI~, 1986):

1. fstrutura -a relac;:ao espacial entre ecossistemas

distintos ou os elementos presentes na paisagem,

mais especificamente, a distribuic;:ao de energia, materiais, e especies em relac;:ao a dimensao,

forma, numero, tipo e configurac;:ao dos ecos-sistemas;

2. Fun~iio - a interacc;:ao entre os elementos espaciais, isto e, os fluxos de energia, materiais e especies entre os ecossistemas que a constituem;

3. Mudan~a -a alterac;:ao na estrutura e func;:ao

do mosaico ecol6gico ao longo do tempo.

A capacidade para quantificar a estrutura da

paisagem e um pre-requisite para 0 estudo da func;:ao e

mudanc;:a da paisagem. Par este motivo, muita enfase

tem sido dada ao desenvolvimento de metodos para quantificar a estrutura da paisagem (O'NEILL et al.,

1988; TURI·IER, 1990; TURNER e GARDNER, 1991),

sobre-tudo no que diz respeito a programas computacionais que procuram realizar a inclusao de metodos

analiti-cos personalizados e ligac;:oes faceis entre outros

pro-gramas e modelos de simulac;:ao espacial, ainda que

geralmente nao tenham as capacidades avanc;:adas de grilficos que estao presentes nos Sistemas de lnforma

-c;:ao Geogrilfica.

Na ultima decada, diversos autores como TURNER

(1989) e O'NEILL (1994) reconheceram e afirmaram que

Lenia Duarte e Nuno Neves

a avaliac;:ao da estrutura da paisagem, par aplicac;ao de metricas da paisagem e, talvez, 0 metoda de maior eficacia para a avaliac;:ao das condic;:oes ecol6gicas

locais e regionais.

Metricas de paisagem

No que respeita a caracterizac;:ao e avaliac;:ao da estrutura da paisagem, o limitado conhecimento e capacidade de apreensao do homem leva quase

sem-pre a uma abordagem simplificada da mesma. Sendo a ocupac;:ao do solo a componente da paisagem que

apresenta um conjunto de metodologias de maior

precisao para a sua caracterizac;:ao, acaba por adoptar-se indubitavelmente, de uma forma geral e comum, a ocupac;:ao do solo como a componente da paisagem atraves da qual se representa a sua estrutura (CARRAO, 2002).

E

muito vasto o conjunto de referencias biblio

-grilficas ao conceito de metricas de paisagem.

lnega-velmente predominante na literatura anglo-sax6nica, tern vindo nos ultimos anos a alargar a sua esfera de influencia a um conjunto de escolas europeias.

Metricas ou indicadores de paisagem sao

medi-das quantitativas da composic;:ao da paisagem que

permitem, dentro de urn determinado contexte de

avaliac;:ao e classificac;:ao, descrever atraves de

indica-dares de natureza numerica, componentes de um

contexte multidimensional complexo, associado a

noc;:f10 de paisagem (CARRAO, 2002).

As metricas de paisagem definem-se em duas

categorias: as que quantificam a composic;:ao do mapa

sem referenda aos atributos espaciais, ou as que quantificam a configurac;:ao espacial do mapa, reque-rendo informac;:ao espacial para os seus calculos (MCGARIGAL eta/., 1995; GUSTAFSON, 1998).

A composic;:ao e facilmente quantificada e

refere-se a caracteristicas relacionadas com a

varie-dade e abundancia de tipos de manchas no interior da paisagem. Porque a composic;:ao requer integrac;:ao em

relac;:ao a todos os tipos de manchas, uma vez que as

metricas de composic;:ao sao definidas ao nivel da paisagem. Existem muitas medidas quantitativas de composic;:ao da paisagem, incluindo a proporc;:ao da paisagem em cada tipo de mancha, riqueza,

uniformi-dade e diversidade da mancha (GUSTAFSON, 1998).

As principais medidas de composic;:ao sao: pro -porc;:ao da abundancia para cada classe; riqueza (que

corresponde ao numero de diferentes tipos de man

-cha); uniformidade (que e abundancia relativa de

diferentes tipos de mancha); e diversidade (e a

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Modelac;ao Geogrilfica de Metricas de Paisagem:

Efeito de Escala e Efeito de Contexte

de diversidade: riqueza, que se refere ao numero de classes presentes e a uniformidade). A metrica que

define 0 dominic de determinado habitat e 0 compte·

menta de uniformidade (uniformidade = 1 - dominic),

indicando a extensao em re!ac;:ao ao qua! o mapa e

dominado par uma au poucas classes (O'NEILL et al.,

1988) e tem side usado !arga·mente na investigac;:ao ecol6gica.

A configura<;:ao espacia! das propriedades do

sis-tema e mais dificil de quantificar e tem como

objec-tive a descric;:ao das caracteristicas espaciais de m

an-chas individuais au as re!ac;:oes espaciais entre multi·

plas manchas. Outras metricas ava!iam as

proprieda-des de vizinhanc;:a sem referenda a manchas, usando apenas as representac;:oes do pixel.

As caracteristicas de mancha de uma paisagem inteira sao muitas vezes consideradas como um

suma-rio estatistico (par exemp!o, media, mediana,

varian-cia e distribuic;:ao da frequencia) para todas as man -chas da classe (BASKEtH e Jordan, 1995; in CARRAO, 2002).

Niveis de metricas de paisagem

As metricas de paisagem podem ser definidas

em tres niveis (Couro, 2004):

1. Metricas ao nive! da mancha sao definidas

para manchas individuais e caracterizam espacia!-mente a configurac;:ao e o contexte das manchas. Estas metricas de paisagem servem de base para outras metricas de paisagem. Algumas vezes as metricas de mancha podem ser importantes e informativas em investigac;:oes ao nivel da paisagem.

2. Metricas ao nivel da classe sao integradas em

relac;:ao a todas as manchas de um dado tipo. Essas

metricas podem ser obtidas atraves de valores medias que tenham em conta a area da mancha. Em muitas aplica<;:6es, 0 interesse principal e a quantidade e distribuic;:ao de um tipo especifico de mancha.

3. M.etricas ao nivel da paisagem sao integradas

em rela<;:ao a todos as tipos de mancha au classes em

rela'):ao a toda a paisagem. Tanto como as metricas de classe, estas metricas podem ser obtidas par simples media au podem reflectir propriedades do padrao. Em muitas aplica<;:6es, 0 primeiro interesse e 0 padrao

(i.e. composi<;:ao e configurac;:ao) da paisagem total.

As manchas formam a base de mapas categ6ricos, ou seja, associa-se um valor de um conjunto nominal

(uma classe de um mapa, por exemplo) a cada ponte do

espac;:o, de determinada regiao geogrclfica. Dependendo do metoda para obter as manchas, eles podem ser compo-sicionalmente caracterizados em termos das variaveis medidas no interior de!as. lsso pode incluir valor

n• 26127 • 200712008

media (au moda, central ou maximo) e heterogeneidade interna (varifmcia, intervale).

No entanto, em muitas aplicac;:oes, assim que as

manchas sao estabelecidas, a heterogeneidade do

interior das manchas e ignorado. As metricas de padroes da paisagem, em vez disso, focam-se na

dis-tribui<;:ao espacial das manchas. Enquanto que as

man-chas individuais possuem relativamente poucas

caracteristicas espaciais (ex. area, perfmetro e

forma), o conjunto de manchas pede ter uma varie

-dade de propriedades agregadas. Estas propriedades

dependem se a agrega<;:ao e em relac;:ao a uma simples

classe (tipo de mancha) ou multiplas classes, e se a

agregac;:ao e no interior de uma sub-regiao da

paisa-gem ou ao Iongo da paisagem (CoUTo, 2004).

2. Analise espacial e modelac;ao geografica

A Analise Espacial em ambiente de sistemas de

informac;:ao geogrclfica assenta !argamente na explorac;:ao de relac;:oes e propriedades dos dados espaciais, tendo em

conta a localizac;:ao espacial do fen6meno em estudo, ou

seja, todas as medidas estatfsticas, que revelam um certo

grau de complexidade.

A complexidade das relac;:oes espaciais e dos

cenarios constitui um desafio para a formu!a<;:ao de

mode!os que procuram a identifica<;:ao e representac;:ao de

elementos sistemicos, relac;:oes e processes.

A modelac;:ao geogrclfica, mais do que constituir um

ambiente de representac;:ao de conhecimento espacial,

pode estabelecer-se como um metoda de procura de

regularidades e padr6es, sustentando uma atitude de

explicaqdo, previsdo e replicabilidade frequentemente associada

a

abordagem cientifica e que constitui uma

acentuada transformal):aO na abordagem epistemol6gica

em que, norma!mente, integramos a Geografia (NEVES e FREIRE, 2006).

Base informativa de analise espacial

As metricas de paisagem, enquanto classificadores

quantitativos de uma dimensao interpretativa

inerente-mente qualitativa e subjectiva, ajudam a compreender a

estrutura complexa da paisagem e a forma como esta

influencia determinadas relac;:6es ecol6gicas.

A classificac;:ao de unidades no espac;:o e marcada por

uma dimensao de escala, patente na desagregac;:ao dos

dados espaciais e por uma dimensao de contexte, patente

na localizac;:ao da area de estudo. A definic;:ao destas duas

dimens6es de analise, bem como de outras variaveis de

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defini<;:ao de procedimentos standard de avalia<;:ao, funda-mentais para a normalizac;ao dos processes de classificac;ao.

A variac;ao da escala afecta inevitavelmente a estrutura da paisagem. Portanto, espera-se que tambem condicione a quantificac;ao atraves de metri

-cas de paisagem. Assim, uma avaliac;€10 de metricas de

paisagem em diferentes enquadramentos de resolw;:ao e posicionamento, permite criar uma base compara

-tiva dos efeitos de escala e de contexte, que mais do que uma questao de classificac;ao e avaliac;ao da pai -sagem, constituem um factor determinante na maioria dos processes de analise geogrMica.

A informac;ao espacial digital base utilizada para

testar o efeito de escala e o efeito de contexte nas metricas de paisagem foi a Carta de Ocupac;ao do Solo,

produzida no ambito do Plano Municipal do Ambiente

de Vendas Novas, por uma equipa da Universidade de Evora coorde-nada pelo Prof. Doutor Joao Paulo de

Almeida Fernandes.

A produc;ao esta Carta foi baseada na

verifica-c;:ao, correcc;ao e adequac;:ao de legenda para a area do Concelho de Vendas Novas, da Carta de Ocupac;:ao do Solo (COS'90) produzida por interpretac;:ao da fotografia aerea em filme de infravermelho colorido, cobrindo todo o territ6rio de Portugal Continental, pelo Centro Nacional de lnformac;:ao GeogrMica (CNIG), com uma unidade minima de 1 ha, em 1990.

As operac;:oes de verificac;:ao e correcc;:ao foram efectuadas a partir de interpretas:ao de fotografia area,

multiespectral, com resoluc;:ao de 1 m., de 2003. carac:teristicas Gerals

TituSo

StstMNI de Projec~io

El~e de refe~c~

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Caracteristicas tecnicas da Carta de Ocupar;ao do Solo.

A area de estudo foi definida artificialmente

como urn quadrado de 100 Km2 _l_ocaliz_ando-_s_{e no}

Concelho de Vendas Novas conforme mapa de enqu

a-dramento da Figura 1.

A disponibilidade de informac;ao em formate

digital da area foi condicionante para a sua escolha. Para alem disso, o facto de apresentar caracteristicas

morfoes-truturais interessantes, transitando do Macic;:o

Hesperico para as Bacias Cenoz6icas Tejo-Sado confere

a

paisagem alguma originalidade, pelo que se considerou importante caracteriza-la no contexte deste trabalho e

na perspectiva de desenvolvimentos futuros que possam

Llinia Duarte e Nuna Neves

alargar 0 ambito deste estudo.

Avaliac;:ao de metricas de paisagem

Numa primeira fase do processo, foram geradas duas grelhas regulares de base, uma com 5 Km e outra com 1 Km, em cada quadricula.

Na grelha de 5 Km x 5 Km seleccionaram-se

qua-tro quadriculas numa area que reunia varies tipos de ocupas;ao e uso do solo. Efectuou-se o mesmo proce-dimento para a grelha 1 Km x 1 Km, considerando-se os limites da grelha anterior. Esta ops;ao permite testar e demonstrar o efeito escala dentro dos mesmos limites territoriais, os 100 Km2

•

As matrizes criadas permitem a caracterizac;:ao

integrada das classes avaliadas isoladamente no pro-grama Patch Analyst. Esta avaliac;:ao sintese cons-titui

urn incremento das possibilidades do programa, permi -tindo uma avaliac;:ao dos efeitos de escala e de con· texto numa dimensao multi-classe.

Considerando que o efeito de contexte decorre de uma alterac;:ao do posicionamento das unidades de analise, nomeadamente o posicionamento espacial dos limites de cada "celula" vectorial, uma translac;:ao desses limites implicaria uma alterac;:ao na caracteri -zac;:ao e avaliac;:ao de metricas de paisagem.

Assim, foram efectuadas duas translac;:oes recor-rendo a uma operas;ao de ajustamento espacial:

a primeira com uma orientac;:ao SW (225°) e uma distancia 707 m. (aprox. (!2/2) • 1000),

a

qual se da o nome de Grelha 1000

Contexte 1;

a segunda com uma orientac;ao SE (135°) e uma distancia 707 m. (aprox. (!2/2) * 1000), que se denomina Grelha 1000 -Contexte 2. Depois seleccionaram-se cada uma das grelhas

indi-vidualmente, para se proceder ao geoprocessamento em

uniao, de modo a limitar a carta de ocupac;:ao de solo para

cada uma das grelhas. 0 resultado e visivel na Figura 2.

Na Figura 3a esta representado o fluxograma

analitico, ou seja, todo o processo de concepc;ao e

desenvolvimento de urn modele de analise espacial para comparac;:ao de metricas de paisagem.

De seguida sao ilustrados e descritos em maior

detalhe os procedimentos analiticos e de visualizac;:ao

implementados.

0 calculo das metricas de paisagem foi efectuado

atraves do programa Patch Analyst (ELKIE et at. 1999). Este programa e uma versao modificada do FRAGSTATS, que foi

concebida para ser aplicada no software ArcView3.x (ou

superior) da ESRI. A extensao Patch Analyst calcula

estatisticas espaciais que provem de ficheiros vectoriais e de ficheiros matriciais.

(7)

Modelat;:ao Geogrcifica de Metricas de Paisagem:

Efeito de Escala e Efeito de Contexte

0 70000 Motars

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Figura 1

Mapa de enquadramento da area de estudo

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I

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J Fiaura 2

Esquematiza~io do processo de criac;ao da base informativa

0 -ffi

-•

FiiUrl 3

FLUXOGRAMAANALfTICO

al Fluxograma anatitko e b, processo de visuatizac;ao do percurso ~netodot6gko.

n° 26127 • 200712008

EFEITO DE ESCALA E EFEITO

DE CONTEXTO EM METRICAS DEPAISAGEM

ENC.UADRAMENTO DA MEA CE ESTUDO

e:· pso'de Inttmac'onal Datu:n Lsm font.: Plano Mundp.lll do Ambi..-«:e de: Vllt'diis

hD'J.U, 2003

Contexto1

(8)

Ll?nia Duarte e Nuno Neves

G~lhaSOOC

EE

-

EE

• Criac;:ao artificial de duas matrizes regulares de

unidades de paisagem: matriz de celulas de 5 Km e

Gml'\.alOOC matriz de celulas de 1 Km, calculadas atraves da

••

-~

·

extensao Ervectorgrid.

G(elha 1000 c:orte<to 1 • A gerac;:ao de cada um dos efeitos de contexto

l

.~

..

~,. resultou de um ajustamento espacial da matriz de

- > .

1 Km, conforme descrito anteriormente, permitindo

i

~ Grelha 1000 .oortfi~to 2 a criac;:ao de matrizes vectoriais topologicamente ~

'~··~·

identicas, mas espacialmente desfasadas.

Figura 4

Primeira fase do processo analitico

C)

• Apos a criac;:ao das grelhas, procedeu-se

a

inte r-secc;:ao dos limites com a Carta de Ocupac;:ao de

131'\.,'\olXO) :!rot"a~OOC .COS Solo.

B3-

--rn

• Esta operac;:ao efectua-se atraves de uma ope

-~ha10DJ 4af i 1Ci"X_OOS rac;:ao de geoprocessamento, tendo por base a Carta

R-

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de Ocupac;:ao de delimitac;:ao espaciat, para Solos como supecada uma rficie de corte ou das grelhas produzidas.

..... tolJCiJ ~-· ""'tl.1 oreha .oco_corr...t-Cj l_C:·i

.

---->

-·

II

.

Esta operac;:ao permitiu criar uma componente

informativa contendo as caracteristicas de

ocupa-G·d"'a L'JIJO_coN"..IJDCI....: i . ••-4:' c• .con·o:d t?._t·,;oo c;:ao de solo, referenciadas

a codificac;:ao espac

ial

· -

~

-·ill

das grethas produzidas.

Figura 5

Segunda fase do processo analitico

Figura 6

(9)

Modelac;ao Geografica de Metricas de Paisagem: n• 26127 -200712008

Efeito de Escala e Efeito de Contexto

Na Figura 7, pode-se visualizar uma tabela de metricas de paisagem gerada pelo PATCH ANALYST.

Neste estudo efectuaram-se 4 tabelas deste genero

para avaliar as celulas de cada grelha isoladamente.

justaposlr;:ao; numero medio de manchas e densidade

media de fronteiras) para cada uma das grelhas.

E

possivel

constatar, nas imagens de detalhe, as diferenr;:as quer para

o efeito de escala, quer para o efeito de contexto, que por

sua vez, se espera, influenciem a caracteriza9ao da

estru-tura complexa da paisagem.

Para a obtenr;:ao das tabelas de metricas neste estudo, as celulas de cada matriz foram consideradas como classes baseadas no c6digo de cada area ("Code

Area"), o que permitiu uma espacializar;:ao efectiva das

metricas baseadas nas unidades espaciais e nao num

atri-buto de codificar;:ao categ6rica (legenda COS por exemplo)

conforme usualmente este procedimento e implementado.

As legendas utilizadas para a representar;:ao do

indice de dispersao e de justaposir;:ao (IJI) variam de

cores frias (valores baixos) para cores quentes (valores

elevados), sendo que as celulas brancas apresentam

valores intermedios de adjacencia. Os processos de visualizar;:ao, presentes na Figura 3b,

ilustram estatisticas descritivas das metricas seleccionadas

{media e o desvio-padrao do indice de dispersao e de

0 numero de manchas e a densidade de

fronteiras sao representados por uma graduar;:ao do

claro para o escuro, como aumento dos valores.

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r; .4 C..- l I 1.,. • 101 U I. • 141 'l• A 611 ,_, ..,. t. I i ~ !.I

Figura 7

l(t t",_t..A 1CI',_1Jr l'T t. 11 O'll 4. .T lrt) 'l ·~. t 'lilt

' " tl- . , . ,.,., • -• ~~-~,. o l :J. 1 ... J_ a-,r a; ~.l .s lX' ' ,.... fO:. 1 • t • acG .a 1DD !$ ell,. 'li U•1CJ:'-) f ·~1,; !P

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•r •t"l'it J.llr1' "• 11! .zr;. 11\ 1'1 t:rl • 11 C'l h"'; tU 1.)1' fll -~ p

.1 ... )iLl J'J7t ~r.; ~ro w~ 1~ ::..., 11.. tt• ' · " ot -:c l."\.1 cu atiO , :l: ..,~ ,~

r~ w.= 1'11¥ '~' ·& t.... ' ~ t.ll 1<~' •» zz ~,, ::J'":'

'to v•.C 1)-;• 1~ ~.. l) '

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c,; ~...

1•

tt(; !119!~ s. q 2! ... ,.. " --"'~---!.' l&

' lsuallza~ao de uma tabela de metrlcas de paisagem relattvamente a cada celula para a grelha 1000 .

Figura 8

• • • ..,., . .. ,_...~Q_.....,..A'o>t,o4" ;.

Terceira fase do processo ana tit leo

• A intersecc;ao do COS com i!S grelhas, originou a criar;:ao de

novas tabelas de atributos para cada grelha.

• Tabelas estas, que foram exportadas para o Patch Analyst.

Foi calculado o conjunto de metricas seleccionadas,

referenciadas a informar;:ao de ocupac;ao de solo, associada a

cada celula das grelhas.

• Esta informar;:ao foi ligada temporariamente, atraves de uma

(10)

Cre:tla SO:Q_COS

EB

Gre!ha lDOJ_COS

•

Grelha 1000 Cbnttlo_..t'D l_COS

•

Crelha 1000 (})nf'R)(/n ~ _C::'l';

II

Figura 9

Du~ paaio r<ul'M'f·• de C•I'Jtda:>O c!f'

t1a£31~ nr UJ M~~~~ J-1or.~r~

\ol.t-lt.a m oe,.,.

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J;t.a:~oa u; DoJV·cu~ao-.to u~.t::~:Fo~· o.r:~1~t~C:. cu !..

..

Visualiza~iio da aptica<;ao das metricas de paisagem se(ecclonadas.

3. Analise de resultados

Neste ponte serao descritos os principios subja

-centes a caracteriza<;:ao da paisagem utilizando metricas de paisagem. Serao representados os efeitos de escala,

os efeitos de contexte e os resultados obtidos no calculo das tn?s metricas de paisagem.

0 calculo das metricas de paisagem foi efectuado atraves do programa Patch Analyst (ELKIE et at. 1999).

Este programa

e

uma versao modificada do FRAGSTATS,

que foi concebida para ser aplicada no software ArcYiew3.x (ou superior) da ESRL A extensao Patch Analyst calcula estatisticas espaciais que provem de

ficheiros vectoriais e de ficheiros matriciais.

3.1. fndice de dispersao e de justaposi<;:ao 0 indice de dispersao e de justaposic;:ao foi desen-volvido par NcGarigal e Marks (1995), pertence ao grupo de metricas de contagia e dispersao, e visa a quantifica<;:ao da

configura<;:ao da paisagem como um todo, em rela<;:ao a

disposic;:ao das classes na paisagem, incidindo

essencial-mente nas caracteristicas individuais dos elementos e das relac;:oes espaciais entre eles.

0 indice de dispersao e de justaposic;:ao refere-se ao

nivel de adjacencia dos fragmentos e leva em considera<;:ao

as classes dos fragmentos vizinhos. No case, de se ter uma

paisagem com determinada area, composta par quatro

Apos a ligac;:ao das tabelas, obtiveram-se resultados das metricas de paisagem para cada uma das grelhas representadas.

• Seguidamente a gerac;:im da tabela de

metricas, seleccionaram-se OS indicadores, que se

consideraram mais relevante na configurac;:ao da

paisagem -indice de dispersao e de justaposi<;:ao,

numero de manchas e densidade de fronteira .

Cada uma destas metricas de paisagem foi representada atraves de estatisticas descritivas

permitindo a posterior comparac;:ao com a mesma celula de outre contexto.

grandes classes distintas e um fragmento par classe, e uma segunda paisagem com a mesma area, as mesmas classes, mas com centenas de fragmentos par classe, o

indice de dispersao e justaposic;:ao sera igual. 0 mesmo nao se verifica para os valores do indice de contagia que

serao, muito diferentes. Esta diferen<;:a revela que enquanto, este ultimo medea sobreposi<;:ao ou agregas:ao dos elementos da paisagem, o primeiro medea

justaposi-s:ao desses elementos.

0 indice de contagia torna-se interessante pela

interpretas:ao intuitiva de sua probabilidade:

probabi-lidade de uma celula tomada ao acaso de pertencer a

uma dada classe; e probabilidade condicional em que,

dado que a celula pertence a uma classe, uma de suas celulas vizinhas pertence a uma outra dada classe. 0

produto

e

a probabilidade de duas celulas adjacentes, tomadas ao acaso, pertencerem as duas dadas classes.

Varia com o numero, o tamanho, a contiguidade e a

dispersao dos fragmentos da paisagem (VoLOTAO, 2006). Equas:ao para o calculo do indice de dispersao e

de justaposic;:ao (MCGARIGAL eta/., 1995):

0 indice em estudo calcula a dispersao observada

sabre a maxima dispersao possivel para um dado numero

de fragmentos da classe. Este indicador varia entre 0%

(zero par cento), quando um tipo de fragmento esta

adjacente apenas a um outre tipo, e 100% (cem per cento),

quando um tipo de fragmento e igualmente adjacente a

(11)

Modela~ao Geografica de Metricas de Paisagem: n° 26127 • 200712008

Figura 10

e;k

=

comprimento total (m) da fronteira da paisagem entre os tipos de

fragmentos i

e

k.

m

=

numero do tipo de fragmentos que existem na paisagem, incluindo os limites

da paisagem (caso haja).

i..h.l70DE fiSCAL~~. L LFI..UO 06

CONn'XTOEM~r•~ICA$0. PAI$1400-f

•

-A(Y.,...L~-~ .. ·.&.·r• •"' 4, ,.,...0 .... ~. ..,,., . ,.,. :1o f"(T~ - ... .i;.··~ ..... ' ....... ,, .. t fOf)bftiCAJ AE l<ft 1100.

CONTEKIOL•I f'IETRICAS DE.

PAJSAOEN

•

• -

-_

..

_.

.._

_.

.

-... ~ ..

.

, ~

.

.lS.ualiza~;ao dos efeitos de esc ala e dos efeltos de contexto para a 1-nedia e desvio-padrio do indice de dispersao e de justaposicao.

250

- - - -

- -

- - - -

-1 5 9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49 53 57 61 65 69 73 77 81 85 89 93 97

1 S 9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49 53 57 61 65 69 73 77 81 85 89 S3 97

• \l'latriz de base Skm • \l'latriz de base 1km • Contexto 1 Cortexto2

Tabela 2

Resultados obtidos da rnedia 1grafico superior) e do de.io-padrao (gratico inferior; para o indice de dispersao e de justaposi~ao, para cada \D e para todas as grelhas de analise.

(12)

3. Z. Numero de manchas

0 numero das manchas nao representa uma medida explicitamente espacial, mas pode-se considerar, que um

indicador de natureza directa e simples que representa a

configura~ao da paisagem. Este indicador permite que se ordene por grau de fragmentac;:ao, heterogeneidade de fragmentos, ou outros aspectos relacionados aos fra-gmentos na paisagem.

Equac;:ao para o calculo do numero de manchas (McGARIGAL eta!., 1995):

n1 = numero de fragmentos que existem na paisagem do tipo i.

Como se pode constatar na Figura 11, ao alte-rarmos a escala de analise, a media de numero de manchas diminui substancialmente para cada quadri-cula, comparando as duas grelhas de ba.se.

Equac;:ao para o calculo do indice de densidade de fronteiras (MCGARIGAL IT AL., 1995.

Matriz de 5 km Leyerda: Efeito do esc.h Matriz de 1 km

E

e.,

ED -· -1 _A- (11)000} _•

L~nia Duarte e Nuno Neves

e1k = Comprimento total (m) de orla na

paisagem envolvendo tipos de manchas

i; incluindo os limites da paisagem e

segmentos envolvidos no tipo de

mancha i.

A= Area total da paisagem (m1 ).

Esta metrica e uma medida da geometria fractal

da paisagem urn numero decimal que traduz a ocupa~ao da paisagem.pelos seus elementos, estimado pela regressao da area dos elementos da paisagem em

oposic;:ao ao seu perimetro. De uma forma geral, elementos de formas complexas sao aqueles cuja

razao perimetro/area e bastante elevada, enquanto OS de forma simples sao aqueles que apresentam uma baixa razao (CARRAO, 2002).

A Dimensao Fractal e um indicador largamente utilizado para medic;:oes, simulac;:oes e como ferramenta

analitica nas ciencias geograticas (FROHN, 1998; in CARRAO,

2002). Alem disso, foi tambem utilizado para caracterizar acomplexidade da paisagem (O'NEILL etal., 1988).

EFEITO DE ESCALA E EFEITO DE

CONTEXTO EM METRICAS DE

PAISA GEM

NUMERO MED/0 DE MAN ':HAS PARA 0 EFE/TO DE ESCALA E EFE/Tv DE COHTEXTO

Leg••da:

NUmere :t rrumcho~s

Efeito de conte <to 1 Efeito de contex to 2

•

E..rsoide International D~m L';boa

Figura 11

(13)

Modelas;ao Geografica de Metricas de Paisagem: n• 26127 -2007/2008

--- --- ---~

so

40 30 I 20 10 0 1

s

9 13 17 21 2s 29 33 37 41 as 49 5.3 57 61 65 69 73 77 81 85 89 93 97

• Matriz de ba~c Skm • M.1triz de base lkm • Cont<:'(tO 1 Contexte 2

Tabela 3

Resultados obtidos da media do indlce de numero de mancnas, para cada 10 e para todas as grelhas de analise

Matriz de 5 km

Efeito de esca'1

Matri. de 1 , m Figura 1 Z Legend a: C'ensidade de Fronlei'as

8

'-7 1-e --9 -~- , , Efeito de c:mte•to 2

EFEITO DE ESCALA E EFEITO DE

CONTEXTO EM METFUCAS DE

PAISAGEM

•

DENS/0-lDE MtOIA DE FR'JNTE!RAS PARA 0 EFElTO

DE ESCALA 1: EFElTO DE CO/ffEXTO

Elips6ide lnternacional

·H ,. ll ~ ... ~ !-} a·-n u-·: ~

..

.

"t -1: Datum Lisboa

~isualiza~ao dos efeitos de escala e dos efeitos de contexto para a densidade media de fronteiras.

-

- -

--,

200 150

5 ~ 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49 53 57 61 65 69 73 77 81 85 89 93 97

• 1\ l~tr! de base Sk='l • M.tri7 de base lkra • Conte .:to 1 Contexte 2

Tabela 4

Resultados obtidos para a media do indice de densidade de fronteiras, para cada 10 e para todas as grelhas de analise.

i

I

i

(14)

4. Nota final e desenvolvimentos futuros

Na ultima decada, diversos autores como TURilER

(1989) e O'NEILL (1994) reconheceram e afirmaram que

a avaliac;:im da estrutura da paisagem, por aplicac;:ao de

metricas de paisagem e, talvez, 0 metodo de maior eficacia

para a avaliac;:ao das condic;:6es ecol6gicas locais e regionais.

As metricas de paisagem sao uma tentativa de

mensurar a complexidade do sistema que, no entanto

se podera considerar limitada em virtude de nao ser

inteiramente possivel capturar de uma forma normal

i-zada os seus elementos caracterizadores, mas

interes-sante enquanto ponto de partida para novos processes

de avaliac;:ao da estrutura da paisagem e a sua muta·

c;:ao ao Iongo do tempo.

Os processes de modela<;:ao geogrMica desenvol·

vidos neste estudo permitiram o estabelecimento de

uma base informativa de suporte a processes de analise

espacial em que foi possivel: analisar os diferentes tipos

de metricas da paisagem e a sua representac;:ao

espacial na area de estudo; e avaliar o efeito de

escala e o efeito do contexte nas metricas de paisa·

gem seleccionadas.

Este estudo possibilitou constatar, representar e

quantificar as variac;:oes das metricas de paisagem:

indice de dispersao e justaposic;:ao, numero de

man-chas e densidade de fronteiras, para o efeito de escala

e para o efeito de contexte e os impactos inerentes na

caracterizac;:ao e avaliac;:ao da paisagem.

0 .3000 Metros

!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

Figura 13

Os resultados alcanc;:ados demonstram claramente

que a variac;:ao da escala afecta inevitavelmente a estru·

tura da paisagem e, portanto, tambem condiciona a

quantificac;:ao de metricas de paisagem. Assim, uma

avalias:ao de metricas de paisagem em diferentes

enqua-dramentos de resolu<;:ao e posicionamento, permite criar

uma base comparativa dos efeitos de escala e de contexte, que mais do que uma questao de classificas:ao e avalia<;:ao

da paisagem, constituem um factor determinante na

maioria dos processes de analise geogrMica.

Considerando que o efeito de contexte decorre

de uma alterac;:ao do posicionamento das unidades de

analise, nomeadamente o posicionamento espacial dos

limites de cada "celula" vectorial, uma translac;:ao

desses limites implica uma alterac;:ao na caracterizac;:ao

e avaliac;:ao de metricas de paisagem.

Considerando que urn dos desenvolvimentos futu

-res que se afiguram mais interessantes assenta na procura

de explicac;:oes para as variac;:oes das metricas decorren· tes do efeito de contexte, foi testada uma nova forma

de visualizac;:ao dos resultados, tentando identificar

padroes de comportamento das metricas utilizadas

conforme a sua deslocac;:ao ou alterac;:ao de contexte.

Assim, foi desenvolvido um processo de visuali

-zac;:ao em que foi quantificada a diferenc;:a de valores

entre dois cenarios ou contexte para uma das metricas

utilizadas - media do indice de dispersao e de justapo·

si<;:ao -e representada a orienta<;:ao do mapa/diferenc;:a

segundo um modelo de orientac;:ao de en costas classico.

EFEITO DE ESCALA E EFEITO DE CONTEXTO EM METRICAS DE

PAISAGEM

ORIENrAt;J!o E DIRECt;lio DO FWXO 0 ~ DIFERENCA

DO iND!CE DE DISPERSJ!O E DE JUSTAOOSlt;J!O PARA EF£1TO DE CONTO<TC 2 Oritt:*;ket~l".4tlfl~'*"'t·

.-.-

.

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~~!U!!N!iC} ~,!!s-67~) e..t·.,·.e.-;$1 ~ .. ~ .. ,;;$'1'.<) ' - - ··"'1'$..-:0::.:')1 Sor....,... :::S.: .. l't \I~UU· ... ~• Ner'.!llloU&~!<l.r!ll

'"'

""'

Elips6idelnternacianal O""m Lisboa

Fonta: Plano Mlr.ldp.~l do Ambient:e d. Vend&s NDYas, 2003

(15)

Modelac;ao Geografica de Metricas de Paisagem:

A ilustrac;:iio do mapa/ diferenc;:a at raves das

cores associadas a cada uma das 8 direcc;:oes principais

foi complementada por uma representac;:iio de vecto·

res direccionais, naturalmente referente a cada

direc-c;:iio presente em cada celula.

0 processo de ilustrac;:iio desenvolvido constitui

uma primeira aproximac;:iio na busca de possiveis

variaveis derivadas associadas ao comportamento das

metricas em func;:iio da alterac;:iio posicional das

unida-des de caracterizac;:iio ou efeito de contexte.

Considera·se que esta abordagem permitira

identificar factores ou variaveis influentes no efeito de

contexte e contribuir para o desenvolvimento de

metodos que permitam a sua normalizac;:iio e conse·

quente possibilidade de realizac;:iio de analises verda·

deiramente comparaveis na avaliac;:iio e caracterizac;:iio da paisagem.

Considera·se ainda, que o aperfeic;:oamento dos

metodos desenvolvidos e sua aplicac;:iio a outras metri·

cas de caracterizac;:iio de paisagem se afiguram muito

importantes para uma melhor caracterizac;:iio quantita-tiva e qualitativa do sistema paisagem.

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