ESTUDO DA VARIABILIDADE DO NDVI DOS BAIRROS DA BACIA
HIDROGRÁFICA DO PROSA – CAMPO GRANDE/MS COMO SUPORTE
PARA AVALIAÇÃO DA QUALIDADE AMBIENTAL
Éverton Ratier de Quevedo 1; Getúlio Ezequiel da Costa Peixoto Filho 2; Paulo Tarso Sanches de Oliveira3 & Antonio Conceição Paranhos Filho4
RESUMO – Os espaços verdes das cidades são hoje áreas de extrema importância para a
qualidade de vida de quem nelas vive. Técnicas de processamento digital de imagens orbitais apresentam resultados satisfatórios com relação à distribuição da vegetação, dentre as quais podemos destacar modelos numéricos de índices de vegetação como o NDVI (Normalized Difference Vegetation Index ou Índice de Vegetação por Diferença Normalizada) que visam identificar a densidade de vegetação por meio da avaliação das respostas espectrais. Para a determinação do índice de vegetação utilizaram-se imagens do sensor CCD do satélite CBERS – 2, órbita/ponto 163/123, com datas de passagens que representassem duas estações bem definidas do ano, uma seca e outra úmida. Com o NDVI gerado a partir dessas duas cenas recortaram-se os 20 bairros contidos na Bacia Hidrográfica do Prosa por meio de AOI’S (áreas de interesse) e realizou-se uma análirealizou-se estatística para comparar os resultados obtidos. Pode-realizou-se constatar a eficiência do NDVI para análise da cobertura vegetal em áreas urbanas.
ABSTRACT – The green areas in urban areas are currently regions of extreme importance for the
quality of life in these places. Satisfactory results are obtained using techniques of digital processing of orbital images with relation to the distribution of the vegetation, amongst which we can detach numerical models of vegetation indices as the NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) in order to identify the density of vegetation through of the evaluation of the spectral answers. For the determination of the vegetation index, it was used images of sensor CCD of satellite CBERS - 2, path/row 163/123, with transposition dates that represented two definite seasons of the year, one drie and another humid. With the generated NDVI of these situations, one cut the 22 quarters contained in the Prosa Hidrographic Basin through AOI'S (areas of interest) and one realized an analysis statistics in the order to compare the results. The efficiency of the NDVI for analysis of the vegetal covering in urban areas can be evidenced.
Palavras-chave: NDVI, verde urbano, bacia hidrográfica do prosa.
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1Acadêmico de Engenharia Ambiental, Universidade Federal de Mato Grosso do Sul – UFMS. Rua Santa Lourdes, nº 29 – Bairro Tiradentes, Campo
Grande – MS. E-mail evertonrk@yahoo.com.br
2Eng. Ambiental, Universidade Católica de Brasília – UCB. Mestrando em Tecnologias Ambientais com Ênfase em Gestão de Recursos Hídricos,
Universidade Federal de Mato Grosso do Sul – UFMS. Rua Sebastião Lima, nº 667 – Bairro Monte Líbano, Campo Grande – MS. E-mail
getuliojjc@uol.com.br
3Acadêmico de Engenharia Ambiental, Universidade Federal de Mato Grosso do Sul – UFMS. Av. Afonso Pena, nº2764 – Bairro Centro, Apto 902,
Campo Grande – MS. E-mail paulotarsoms@hotmail.com
4Prof. Dr. Universidade Federal de Mato Grosso do Sul – UFMS. Departamento de Hidráulica e Transportes – CCET, Caixa Postal 549, CEP
1 – INTRODUÇÃO
Atualmente a presença de vegetação nas cidades tem sido considerada um sinônimo de qualidade de vida, ou seja, o espaço verde urbano com dimensão suficiente para produzir oxigênio, necessário à compensação de atmosferas poluídas por automóveis e fábricas, além de absorver parte do ruído provocado pelos mesmos, é essencial para que se tenha uma qualidade de vida aceitável nesses locais.
Considerando-se as alterações e influências negativas que a intensificação da edificação provoca no clima urbano, uma das importantes funções da vegetação consiste no controle do microclima. Contribuindo ainda para a sua amenização, através das suas propriedades de termorregularização, controle da umidade, controle das radiações solares, absorção de CO2 e aumento do teor em O2, proteção contra o vento, chuva, granizo e ainda proteção contra a erosão.
Dados obtidos por sensoriamento remoto são fundamentais no estudo da maioria dessas variáveis, possibilitando análises que subsidiam o processo de planejamento e gestão urbana. Existem várias técnicas de processamento de imagens que otimizam a exploração dos dados de sensores remotos como aquelas, por exemplo, referentes aos índices de vegetação (Rosemback et al. 2005).
Os índices de vegetação são modelos numéricos que visam indicar a densidade da vegetação através de razões e combinações das respostas espectrais. A utilização de “Índices de Vegetação” se deve a sua alta correlação com o índice de fitomassa verde, reduzida a uma só informação. A informação gerada está relacionada com a presença e distribuição da vegetação na área (Foresti e Hamburger, 1997).
Dentre os índices de vegetação podemos destacar o NDVI (Normalized Difference Vegetation Index ou Índice de Vegetação por Diferença Normalizada) que tem sido empregado para avaliar o vigor da vegetação, monitorar a cobertura vegetal, auxiliar na detecção de desmatamentos, avaliar áreas queimadas, dar suporte a previsão da produtividade agrícola, entre outras aplicações (CPETC, 2006).
Utilizando-se como exemplo o sensor AVHRR NOAA em superfícies como solo, asfalto e cimento, o valor de NDVI aproxima-se de zero. As superfícies vegetativas têm maior valor de NDVI, em função da maior absorção da banda 1, pela clorofila, nas folhas verdes e, da alta refletância da banda 2, em face da turgidez das folhas saudáveis. Da combinação das refletâncias dos canais do visível e do infravermelho próximo, respectivamente os canais 1 e 2, obtém-se o NDVI. O valor do NDVI varia de –1 ao +1. Os valores negativos significam perturbações de nuvens na atmosfera e próximo de zero representam solo nu ou sem vegetação. Os valores maiores que zero representam a existência de vegetação. Quanto maior esse valor significa maior incidência
do verde. Folhas verdes possuem maiores valores de NDVI e o contrário ocorre com folhas amarelas e secas (Kanazawa, 2003).
Sabendo-se da importância da avaliação da cobertura vegetal para a qualidade ambiental, apresenta-se neste trabalho a avaliação do índice de vegetação dos bairros que compõe a Bacia Hidrográfica do Prosa, que está inserida dentro dos limites da área urbana do Município de Campo Grande-MS.
2 – ASPECTOS GERAIS DA ÁREA DE ESTUDO
A Bacia do Prosa está localizada no Noroeste da Região Urbana do Município de Campo Grande (Figura 1) e possui uma área de 32,43 Km2, na qual estão contidos 20 bairros.
Seu principal curso d’água é o Prosa, que tem como afluentes os córregos Sóter e Vendas. O clima regional é classificado de úmido a sub-úmido e apresenta índice efetivo de umidade com valores anuais variando de 20 a 40% (PLANURB, 2005).
Segundo a Carta Geotécnica de Campo Grande (PLANURB, 1991) a Região Urbana do Prosa apresenta como características pedológicas e litológicas a Unidade Homogênea I, que corresponde a áreas praticamente planas, com baixa a média susceptibilidade de erosão e baixa a média permeabilidade do solo e a Unidade Homogênea II, constituída por áreas praticamente planas e suave onduladas, com alta susceptibilidade à erosão e elevada permeabilidade do solo, o que leva a formação de ravinas e voçorocas.
3 – MATERIAIS E MÉTODOS
Antes de gerar o NDVI, se fez necessário georreferenciar as imagens CBERS-2/CCD (INPE, 2005). Para tanto, utilizou-se como base uma imagem TM/LANDSAT (do acervo do Laboratório de Geoprocessamento para Aplicações Ambientais da Universidade Federal de Mato Grosso do Sul – UFMS) já georreferenciada e o programa ERDAS (ERDAS, 1997).
Nesta etapa utilizaram-se imagens do sensor CCD do satélite CBERS-2, órbita/ponto 163/123, com datas de passagens que representassem duas estações bem definidas do ano, uma seca e outra úmida, mais especificamente as bandas 3 (vermelho) e 4 (infravermelho próximo) (Tabela 1).
Tabela 1 – Dados da imagem CBERS-2.
CBERS-2/CCD 0,63 – 0,69 µm (vermelho – B 3) Bandas espectrais 0,77 – 0,89 µm (infravermelho próximo– B 4) Resolução Espacial 20 m Órbita/Ponto 163/123 19/02/2005 Data 20/08/2005
Em relação às estações do ano levou-se em consideração o quão verde ou seca se encontrava a vegetação. Na escolha dessas cenas também se adotou como requisito a ausência de coberturas de nuvens e que representassem, como mostra na Figura 2, o pico da chuva (Janeiro) e um dos meses mais secos do ano (agosto). Com essas duas cenas seria possível identificar a resposta da vegetação à precipitação em um mesmo ano.
50,00 75,00 100,00 125,00 150,00 175,00 200,00
Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out NovDez Meses m m 18,00 18,50 19,00 19,50 20,00 20,50 21,00 21,50 22,00 22,50 23,00 23,50 ºC Precipitação Temperatura
Figura 2 – Variação sazonal do climograma. Dados primários retirados de EMBRAPA (2005, apud PLANUR2005).
Utilizou-se neste trabalho o NDVI que é definido por: R NIR R NIR NDVI
ρ
ρ
ρ
ρ
+ − =Onde: ρNIR – reflectância no infravermelho próximo;
ρR – reflectância no vermelho.
Segundo LIU et al. (1991, apud GURGEL et al. 2003), para a maioria das regiões, a maior correlação entre o NDVI e a quantidade de precipitação ocorre quando se compara o NDVI com a precipitação do mês anterior.
Com base nessa avaliação determinou-se que as melhores cenas para o mês mais úmido e mais seco, em termos de vegetação, seriam respectivamente do mês de fevereiro (19/02/2005) e de agosto (20/08/2005).
A partir da escolha das cenas, georreferenciou-se as imagens CBERS-2/CCD (INPE, 2005) a partir de uma imagem LANDSAT-TM5, logo em seguida gerando-se o NDVI de cada cena (Figura 3).
Com o NDVI gerado a partir dessas duas cenas recortaram-se os 20 bairros contidos na Bacia Hidrográfica do Prosa por meio de AOI’S (areas of interest) e realizou-se análise estatística para comparar os resultados obtidos a partir da interpretação dos valores de NDVI para cada bairro.
4 – RESULTADOS E DISCUSSÕES
Observou-se com a geração do NDVI, que os níveis de cinza mais claros expressam valores que representam altos índices de vegetação em termos de volume de fitomassa, enquanto níveis de cinza mais escuros representam baixos índices de vegetação, com níveis de cinza próximo à zero. Estes valores correspondem a alvos urbanos como o asfalto, concreto e telhas, que possuem uma área de absorção na faixa do infravermelho próximo, como pode ser observado na Figura 4.
Esse fato pode ser comprovado quando compara-se dois bairros distintos, o Centro e o Jardim Veraneio. O bairro do Centro possui uma alta densidade populacional e é marcado por áreas pavimentadas, construídas e impermeabilizadas. O Jardim Veraneio possui uma unidade de conservação, o Parque Estadual do Prosa e o Parque das Nações Indígenas. Esse bairro é marcado ainda, por baixos níveis de densidade populacional, impermeabilização do solo e de áreas pavimentadas e construídas.
Figura 4 – Índice de Vegetação dos Bairros Jardim Veraneio e Centro.
Pode-se constatar que a média dos valores de NDVI para o mês mais seco foi de aproximadamente 0,24 e do mês mais úmido foi de aproximadamente 0,29. Observou-se que houve certa homogeneidade do Índice de Vegetação para os bairros da Bacia Hidrográfica do Prosa (Tabela 2).
Tabela 2 – Valores de NDVI dos bairros da bacia do Prosa para os meses úmido e seco
NDVI dos Bairros da Bacia do Prosa
Mês de Fevereiro (úmido) 19/02/2005 Bairros Média D.P Mín Máx Autonomista 0,38 0,12 0,18 0,59 Bela Vista 0,33 0,19 0,00 0,67 Carandá 0,30 0,17 0,00 0,60 Carvalho 0,23 0,14 0,00 0,47 Centro 0,28 0,16 0,00 0,56 Chác. Cahoeira 0,32 0,18 0,00 0,64 Chác.Poderes 0,32 0,18 0,00 0,63 Estrela Dalva 0,30 0,17 0,00 0,60 Glória 0,24 0,14 0,00 0,49 Itanhagá 0,31 0,18 0,00 0,63 Jd.dos estados 0,30 0,17 0,00 0,60 Margarida 0,30 0,18 0,00 0,60 Mata Jacinto 0,30 0,17 0,00 0,60 Monte Libano 0,24 0,14 0,00 0,49 Noroeste 0,32 0,19 0,00 0,64 Sta Fé 0,27 0,16 0,00 0,55 São Bento 0,26 0,15 0,00 0,53 São Lorenço 0,29 0,17 0,00 0,59 Tiradentes 0,30 0,17 0,00 0,60 Veraneio 0,32 0,19 -0,02 0,65 Média 0,29 0,166 0,00 0,59 Mês de Agosto (seco) 20/08/2005 Bairros Média D.P Mín Máx Autonomista 0,26 0,15 0,00 0,51 Bela Vista 0,28 0,16 0,00 0,56 Carandá 0,26 0,15 0,00 0,52 Carvalho 0,18 0,10 0,00 0,35 Centro 0,22 0,13 0,00 0,45 Chác. Cahoeira 0,25 0,14 0,00 0,49 Chác.Poderes 0,28 0,16 0,00 0,56 Estrela Dalva 0,25 0,15 0,00 0,51 Glória 0,18 0,11 0,00 0,37 Itanhagá 0,25 0,15 0,00 0,51 Jd.dos estados 0,22 0,13 0,00 0,44 Margarida 0,25 0,14 0,00 0,49 Mata Jacinto 0,25 0,15 0,00 0,51 Monte Libano 0,16 0,10 0,00 0,33 Noroeste 0,29 0,17 0,00 0,58 Sta Fé 0,22 0,12 0,00 0,43 São Bento 0,20 0,12 0,00 0,41 São Lorenço 0,23 0,12 0,00 0,47 Tiradentes 0,24 0,14 0,00 0,47 Veraneio 0,28 0,17 -0,01 0,57 Média 0,24 0,14 0,00 0,48
Os bairros que apresentaram os maiores valores de NDVI foram aqueles que possuem menor intensidade de interferência humana, com presença de áreas verdes como parques, Áreas de Preservação Permanente (APP) entre outros, como por exemplo, o Bairro Bela Vista (NDVI médio 0,33 para o mês chuvoso, e 0,28 no mês seco), o Bairro Autonomista (NDVI médio 0,38 para o mês chuvoso, e 0,26 no mês seco) e o Bairro Jardim Veraneio (NDVI médio 0,32 para o mês chuvoso, e 0,28 no mês seco) (Figura 5 e 6). -0,10 0,00 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80 Aut ono mis ta Be la V ista Ca rand á Ca rval ho Cen tro Ch ác. Cah oeir a Ch ác.P oder es Est rela Da lva Gló ria Itan hag á Jd.d os esta dos Ma rga rida Ma ta J aci nto Mon te L iba no No roe ste Sta Fé Sã o B ento Sao Lo ren ço Tirad ent es Ve rane io Mé dia Bairros N D V I Mín Máx Média Figura 5 – Distribuição do NDVI dos bairros da Bacia do Prosa para o mês mais chuvoso.
-0,10 0,00 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 Au ton om ista Be la V ista Car an dá Car valh o Cen tro Chá c. C ah oei ra Chá c.P od ere s Es tre la D alva Gló ria Ita nha gá Jd. dos es tad os Ma rga rida Ma ta J aci nto Mo nte Lib ano No roe ste Sta Fé Sã o B ento Sa o L ore nço Tir ad ente s Ve ran eio Mé dia Bairros N D V I Mín Máx Média Figura 6 – Distribuição do NDVI dos bairros da Bacia do Prosa para o mês mais seco. Alguns bairros da região central de Campo Grande pertencentes à Bacia Hidrográfica do Prosa, como o Bairro do Centro e Bairro Vila Carvalho apresentaram valores menores de NDVI, sendo suas médias para o mês mais úmido, respectivamente, 0,28 e 0,23. Para o mês mais seco os bairros do Centro e Carvalho apresentaram NDVI de, respectivamente, 0,22 e 0,18. Essa variação pode ser atribuída ao fato desses dois bairros apresentarem um alto índice de impermeabilização do solo.
Já no Bairro Veraneio, observou-se que os valores minímos do NDVI, tanto na estação úmida quanto na seca, são negativos. Esses valores indicam a presença de corpo d’água, nesse caso o espelho d’água do Lago do Parque das Nações Indígenas.
De acordo com PARANAGUÁ et al. (2003, apud ROSEMBACK et al. 2005), em ambientes construídos (espaços intra-urbanos), as áreas de cobertura vegetal constituem um importante indicador de sustentabilidade, pois garantem áreas permeáveis, reduzem a poluição atmosférica, contribuem para a regularização do microclima urbano, aumentam a circulação do ar, retêm até 70% da poeira em suspensão e, se bem projetadas, constituem espaços de lazer. Adotando-se esse princípio, pode-se inferir que bairros como o Bairro Monte Líbano, Carvalho e Glória possuem uma menor qualidade ambiental e que, por usa vez, bairros como o Bairro Bela Vista, Autonomista e Veraneio apresentam uma melhor qualidade ambiental.
5 – CONCLUSÕES
Pode-se constatar a eficiência do NDVI, calculado com imagens as CBERS-2/CCD, para análise do índice de vegetação em áreas urbanas, visto que, os valores obtidos pelo mesmo, através das respostas espectrais oriundas da superfície terrestre, são condizentes com a realidade desses locais, ou seja, os bairros em que o NDVI foi próximo a zero possuem alto índice de impermeabilização do solo. Já nos locais com vegetação exuberante a resposta obtida por esse índice foram valores mais elevados, e por fim, aonde possuía espelho d’água o NDVI apresentou valores negativos.
Esse trabalho é apenas parte de um estudo mais complexo que é a Avaliação da Qualidade e dos Impactos Ambientais Urbanos da Região Urbana o Prosa, o qual abrange diversos temas, tais como, qualidade de água, problemas relacionados com o uso e ocupação do solo e avaliação do sistema clima urbano. Os dados de NDVI obtidos serão relacionados com os dados do comportamento térmico da Região Urbana do Prosa.
6 – BIBLIOGRAFIA
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