Dados do Projeto e do Proponente

CNPq – Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico

Dados do Projeto e do Proponente

Título do Projeto: Mapeamento da Sensibilidade Ambiental ao Óleo da Bacia Sedimentar Marítima de Santos

Coordenador do Projeto: Douglas Francisco Marcolino Gherardi Instituição Executora:

Edital:

MODELO ESTRUTURADO

1. Objetivos e metas

O objetivo geral deste trabalho é determinar o índice de sensibilidade ambiental ao óleo (ISL) e a elaboração das cartas de sensibilidade ambiental para derramamentos óleo (cartas SAO) da zona costeira marinha pertencente à Bacia Marítima de Santos (BMS). Para isto, foram estabelecidos os seguintes objetivos específicos:

1) Verificar a aplicabilidade das imagens da câmera CCD ( Charged Coupled Device) do satélite sino-brasileiro CBERS 2 para a geração do mapa base e determinação dos principais

ecossistemas costeiros da BMS.

2) Deteminar os Índices de Sensibilidade do Litoral (ISL) seguindo as especificações e normas técnicas para a elaboração de cartas SAO, segundo o Anexo II do edital CT-Petro/MCT/CNPq - 040/2004.

3) Elaborar as cartas de Sensibilidade Ambiental ao Óleo (SAO) nos níveis estratégico, tático e operacional, conforme as orientações contidas nos anexos I, II, III e IV do edital CT-

Petro/MCT/CNPq - 040/2004.

4) Criar um banco de dados geográficos (BDG) em um sistema de informações geográficas digital com as informações necessárias à elaboração das cartas SAO.

5) Elaborar um Atlas de Sensibilidade Ambiental ao Óleo para a BMS, conforme as instruções contidas no item 7.10 do Anexo II e no Anexo V do edital CT-Petro/MCT/CNPq - 040/2004.

2. Metodologia

2.1. Levantamento de dados na literatura técnico-científica

Cada uma das equipes colaboradoras irá recolher todas as informações disponíveis na literatura técnico-científica, necessárias para a elaboração das cartas SAO. Serão incluídas fotografias aéreas (quando disponíveis), cartas náuticas, mapas topográficos e batimétricos, mapas temáticos (geologia e geomorfologia da costa, e dinâmica sedimentar), dados referentes a recursos

biológicos e socioeconômicos, e referências bibliográficas diversas.

É sabido que muitas das informações importantes encontram-se registradas em relatórios técnicos ou outros meios de disseminação restrita. Com frequência, o acesso a informações importantes só é possivel através do contato direto com profissionais detentores de conhecimentos de certas regiões. Por isso a importância de se reunir colaboradores em diferentes instituições ao longo da BMS para permitir a recuperação de dados secundários disponíveis em instituições de pesquisa e empresas públicas e privadas com atividades realizadas nas regiões de interesse.

Para o estado de São Paulo, parte das informações sobre os recursos biológicos e

socioeconômicos estão disponibilizados nos mapas do projeto Martim Pescador, elaborados pela Secretaria do Meio Ambiente de São Paulo e no Atlas das Unidades de Conservação Ambiental do Estado de São Paulo – Parte I, elaborado pela Secretaria do Meio Ambiente de São Paulo (SMA, 1997). No primeiro, as informações sobre áreas de pesca e desembarque de pescado, recursos pesqueiros e áreas de cultivos estão representadas na escala 1:50.000 e são restritos ao litoral norte (total de 12 cartas temáticas). No segundo, as informações estão representadas em mapas na escala 1:250.000, caracterizando as principais áreas de proteção ambiental (APAs), parques estaduais, reservas biológicas, zonas de vida selvagem (ZVS), áreas de interesse científico e reservas indígenas. Há também uma base cartográfica dos principais ecossistemas costeiros foi

publicada pela Cetesb (1999). O trabalho consta do mapeamento dos ecossistemas de transição entre o mar e a terra, localizados na zona de entre-marés do Estado de São Paulo em uma escala de 1:50 000.

2.2. Elaboração das cartas-imagem a partir de imagens orbitais

A finalidade das imagens orbitais é permitir o mapeamento dos habitats costeiros, a atualização das informações cartográficas, incluindo a identificação de feições sedimentares, de recursos biológicos e socioeconômicos, e gerar a base cartográfica (Carmona et al., 2001; Gherardi e Braga, 2001; Carvalho et al., 2002; Carvalho e Gherardi, 2003; Carmona et al., 2004). As cartas- imagem são imprescindiveis para orientar os trabalhos de campo e permitir o registro acurado dos recursos biológicos e socioeconômicos a serem representados de acordo com as escalas de mapeamento estipuladas no edital.

O processamento digital de imagens ETM+ Landsat para a elaboração de cartas SAO consiste em:

1) pré-processamento das imagens orbitais através da correção radiométrica e geométrica das imagens orbitais; 2) realce e filtragem das imagens incluindo o filtro de restauração (Fonseca e Mascarenhas, 1988; Fonseca et al., 1993) e filtro isotrópico; 3) seleção do triplete de bandas de máxima variância por meio da técnica de OIF (Optimum Index Factor, Chavez et al., 1982), 4) fusão digital das bandas espectrais selecionadas pelo OIF com a imagem pancromática, baseada no uso da transformação IHS (Intensity, Hue, Saturation) (Fig. 1).

Serão também usadas imagens orbitais geradas pela câmara CCD do satélite Sino-Brasileiro CBERS 2, processadas no programa SPRING (Divisão de Processamento de Imagens/INPE) e exportadas como shape files para a importação pelo programa ArcGIS. Caso necessário, poderão ser utilizadas imagens do sensor ETM+/Landsat 7 (com resolução espacial de 15 metros), imagens SPOT (com resolução espacial de 10 metros) e fotografias aéreas (com resoluções espaciais diferenciadas). A utilização de imagens IKONOS (com resolução espacial de até 1 metro) será avaliada em função das necessidades específicas de determinadas áreas.

Figura 1 - Produto ETM4, 5, 3 + Pan resultante da fusão por IHS. Desembocadura do canal da Bertioga (SP) próximo a cidade de Bertioga. É possível discriminar os mangues (A) da vegetação restante e das áreas urbanas (E). O baixo contraste da mata Atlântica (D), e

da restinga (B eC) dificulta o mapeamento. Os segmentos de praias (F) não são tão bem definidos como no produto ETM3, 2, 1 + PAN.

2.3. Coleta de dados in situ

O trabalho de campo deverá levantar a verdade terrestre para dar suporte à interpretação visual das imagens de satélite e à hierarquização dos diferentes ambientes costeiros quanto a

sensibilidade ambiental ao derramamento de óleo. As principais informações a serem obtidas in situ são referentes à largura, inclinação e grau de exposição da praia, tipo de substrato,

permeabilidade, características texturais dos sedimentos, grau de erosão, presença de manguezal, recursos biológicos sensíveis, recursos socioeconômicos e acessibilidade das praias. A coleta destes dados devidamente posicionados geograficamente por um receptor GPS (Global

Positioning System) irá ajudar a identificação dos ecossistemas costeiros nas cartas-imagem, sua delimitação precisa e o mapeamento destes para os mapas-base.

2.4. Elaboração da base cartográfica

Os mapas que irão compor a base cartográfica serão elaborados nas escalas compatíveis aos níveis estratégico, tático e operacional. Para a sua elaboração é necessário o tratamento adequado dos dados secundários e os coletados in situ, envolvendo as seguintes etapas: 1) conversão de dados secundários analógicos para o formato digital; 2) interpretação visual das imagens orbitais para a identificação e mapeamento dos temas relevantes à determinação dos índices de sensibilidade do litoral, tais como manguezais, praias, costões, rios e canais, planícies de maré, e terraços arenosos de baixa-mar. 5) identificar e delimitar as principais vias de acesso à praia, localização dos portos, centros urbanos, áreas de cultivos ou outros recursos

socioeconômicos relevantes. O mapeamento será feito a partir da edição vetorial que consiste na representação da geometria dos alvos presentes nas imagens na forma de vetores.

2.5. Determinação do ISL

O mapeamento da sensibilidade ambiental estabelece uma hierarquia da sensibilidade do litoral em função do comportamento do óleo ao interagir com um substrato. A metodologia de mapeamento do índice de sensibilidade ambiental (ISA) foi inicialmente desenvolvida pela Research Planning Inc. por solicitação da NOAA (National Oceanic and Atmospheric

Administration, E.U.A.), sendo utilizada por diversas instituições internacionais, tais como o IPIECA (1996) e a Associação Regional das Companhias de Petróleo e Gás Natural na América Latina e no Caribe – ARPEL (1997). No Brasil, o Ministério do Meio Ambiente elaborou uma normatização específica para a elaboração de cartas de sensibilidade ambiental ao óleo, sendo o índice de sensibilidade denominado ISL (Índice de Sensibilidade do Litoral) (MMA, 2002, Anexo II deste edital).

O ISL é traduzido em uma escala de valores entre 1 e 10, que expressam a sensibilidade relativa da costa ao impacto causado pelo contato com a mancha de óleo (Hayes e Gundlach, 1978;

Michel et al., 1978; Michel, 1998; MMA, 2002). Quanto menos sensível o ambiente, menor o seu índice. O esquema de hierarquização baseia-se na integração dos seguintes fatores:

1 – exposição relativa do ambiente à energia das ondas e maré;

2 – declividade da praia;

3 – tipo de substrato; e

4 – sensibilidade e produtividade da biota.

Todos estes fatores são usados para se determinar a sensibilidade relativa dos segmentos costeiros, sendo que a previsão do comportamento e persistência do óleo nestes segmentos depende da compreensão da dinâmica dos ambientes costeiros, e não apenas do tipo de substrato

e de sua caracterização textural. A intensidade da energia de ondas e maré na praia afeta diretamente a persistência do óleo no local contaminado. É, portanto, fundamental, que se compreenda a relação entre os processos físicos, substrato, tipo de costa, tipo de óleo, destino e efeito do óleo, e padrões de transporte de sedimentos para se definir um determinado grau de sensibilidade. A demanda de iniciativas de limpeza é determinada, em parte, pela dificuldade, de um determinado ambiente, de remover o óleo por meio de processos naturais. De maneira geral, ambientes expostos a níveis mais elevados de energia hidrodinâmica têm níveis de sensibilidade menores do que ambientes abrigados.

Os mapas de ISL devem, desta forma, representar os seguintes tipos de informações:

1 – classificação da linha de costa: hierarquizada de acordo com uma escala que considera a sensibilidade, persistência natural do óleo, e facilidade de limpeza;

2 – recursos biológicos: inclui organismos sensíveis ao óleo, vegetação aquática submersa e intermareal, e habitats; e

3 – recursos socioeconômicos – áreas onde se agregou valor e sensibilidade devido ao seu uso pelo ser humano como praias, locais onde se desenvolvam atividades turísticas, áreas protegidas, pontos de captação de água, e sítios arqueológicos.

2.6. Elaboração das cartas SAO

Para a elaboração das cartas SAO é necessário que se estruture um banco de dados geográficos (BDG) operando em um sistema de informações geográficas (SIG). Um BDG pode ser definido como um banco de dados não-convencional, estruturado dentro do ambiente operacional de um SIG, onde cada informação possui atributos descritivos e uma representação geométrica no espaço geográfico (Câmara et al., 1996). A principal função do BDG será o armazenamento, recuperação e atualização das informações espaciais e não-espaciais (dados cartográficos, imagens de satélite, distribuição e sazonalidade de recursos biológicos, localização e natureza dos recursos socioeconômicos) especificadas no termo de referência deste edital.

O BDG irá compor o sistema que gerenciará todas as informações ambientais necessárias à elaboração das cartas SAO. Cada variável irá compor um ou mais planos de informações representativos das suas variações espaciais, suas classes e seus atributos descritivos.

Carvalho (2003) criou um modelo lógico de BDG para a confecção das cartas SAO, que está estruturado, de maneira genérica, conforme descrito a seguir. Será criado um modelo de dados do tipo cadastral_ISL que conterá as linhas e polígonos referentes aos índices de sensibilidade ambiental, resultantes da operação de mosaico dos principais temas relativos aos diferentes ambientes da zona costeira. Ligada a este modelo haverá a categoria de objetos ISL_obj, pertencente ao modelo de dados do tipo objeto. Nesta categoria estarão contidos os principais atributos definidos para a caracterização do ISL, ou seja:

1) Índice de Sensibilidade do Litoral: corresponde ao ISL de cada ambiente mapeado.

2) Ambiente corresponde ao ISL: cita o tipo de ambiente, por exemplo, praia de areia grossa, costão rochoso liso, terraço arenoso de baixa-mar, etc.

3) Granulometria dos sedimentos: refere-se à granulometria do ambiente em questão.

4) Inclinação da praia: indica o grau de inclinação da face de praia.

5) Permeabilidade: expressa se o meio é impermeável, semi-permeável ou permeável, conforme o tipo de substrato.

6) Tempo de residência do óleo: indica se o tempo de residência do óleo no meio pode ser curto ou longo.

7) Procedimentos de limpeza recomendados.

8) Exposição à energia de ondas e maré.

9) Trafegabilidade.

10) Fonte de Informação, que expressa a procedência das informações, se foi obtida durante os levantamentos de campo ou por outro meio (literatura, imagens, fotos, etc). Aos polígonos e linhas referentes ao ISL foram atribuídas cores específicas, segundo as representações e simbolos indicados no Anexo II do edital, para a padronização dos mapas de sensibilidade ambiental.

Recursos Biológicos: no mapeamento dos recursos biológicos presentes na área de estudo serão incluídas representações espaciais de habitats e áreas de ocorrência de organismos

sensíveis.Todas estas informações serão obtidas através de dados de literatura e durante o levantamento de campo, e implementadas no BDG através do modelo de dados cadastral. Para isso, estas informações serão digitalizadas através de cursor em tela, sendo representadas por pontos quando a ocorrência do recurso for pontual, ou polígonos quando o recurso ocorre como uma superfície. Quando o recurso ocorre na área toda, ou sem uma localização precisa, a

informação será representada no mapa através de um ícone localizado no canto inferior direito do mapa, identificando a presença do recurso (por exemplo, a presença de cetáceos e peixes). Isto evita a repetição desnecessária de ícones ao longo do mapa, pois esta redundância tende a poluir a representação cartográfica do ISL. Ao modelo de dados cadastral de recursos biológicos

Rec_Bio estará associada a categoria de objetos RecBio_obj, com os seguintes atributos:

a) grupo ao qual a(s) espécie(s) pertence(m), b) subgrupo ao qual a(s) espécie(s) pertence(m), c) numero do subgrupo correspondente no mapa, d) concentração, e

e) fonte de informação.

Em adição à informação geográfica, os atributos (quando existentes e disponíveis) relacionados a cada grupo de recurso biológico incluídos no banco de dados serão descritos em uma tabela do modelo de dados não-espacial (modelo convencional). No mínimo, seis tabelas não-espaciais deverão ser implementadas, dos seguintes grupos: aves (tabela Aves), mamíferos marinhos (tabela Mam_Mar), répteis/anfíbios (tabela Répteis), peixes (tabela Peixes), e invertebrados (tabela Inverteb). Os atributos das tabelas não-espaciais serão: a) grupo, b) subgrupo, c) espécie, d) família, e) habitat, f) situação da espécie na lista de espécies ameaçadas de extinção, g)

sazonalidade das espécies, h) ocorrência, i) concentração, j) numero correspondente ao ícone no mapa, l) fonte de informação. No SIG, as tabelas não-espaciais de recursos biológicos poderão ser ligadas à tabela de objetos “RecBio_obj” utilizando um atributo comum às duas tabelas.

Recursos socioeconômicos: a representação dos recursos socioeconômicos será implementada através da digitalização de pontos, linhas e polígonos, de acordo com a sua natureza. O modelo de dados cadastral Rec_Soc deverá conter os objetos relacionados ao uso recreacional (parques, praias), atividades econômicas (pesca artesanal, pesca comercial, captação de água), etc. A este modelo de dados estará associada a categoria de objetos “RecSoc_obj”, com os seguintes atributos: a) Tipo de recurso, b) recurso, c) local, d) número correspondente ao ícone no mapa, e) contato (pessoa ou empresa responsável pelo recurso), e f) fonte da informação.

Os acessos serão representados em ambos os modelos de dados temático e cadastral (“acessos_cad”). Ao modelo cadastral “acessos_cad” será associada a categoria de objetos

“acessos_obj”. Durante a aquisição de dados in situ serão mapeados os acessos e suas

características, como tipo (municipal, estadual ou federal), pavimentação, condições de transito, etc. Estas características serão implementadas na categoria de objetos “acessos_obj” como atributos, e associadas aos acessos do modelo cadastral. Assim, serão definidos os seguintes atributos para esta categoria: a) estrada; b) local ao qual a estrada dá acesso; c) existência ou não de pavimento na estrada; d) condições de trafegabilidade; e) fonte da informação.

Para as cartas estratégicas, a estrutura do BDG apresentada acima será adaptada para receber as informações contidas no Anexo III do presente edital, de forma a oferecer o mesmo nível de funcionalidade, isto é, consulta, representação e atualização. A Figura 2 ilustra um exemplo de carta SAO produzida para a bacia Potiguar (Carvalho, 2003), a partir da metodologia acima.

Figura 2 – Exemplo do mapa de sensibilidade ambiental ao derramamento de óleo, da região do Rio Jaguaribe (CE), mostrando o ISL 3A/3B (praias de areia fina a média) em azul, o ISL 7 (planície de maré exposta) em amarelo, em laranja e marrom os ISLs 9A (planície de maré abrigada) e 10D (manguezal), respectivamente. Os recursos biológicos e socioeconômicos estão representados pelos ícones.

3. Descrição dos Grupos proponentes

Equipe mínima (o restante da equipe e suas responsabilidades encontran- se listadas no formulário eletrônico)

Coordenador e instituição executora: Dr. Douglas Francisco Marcolino Gherardi, Divisão de Sensoriamento Remoto/INPE (SP). Graduado em Oceanologia Geológica pela Universidade do Rio Grande (1986), Departamento de Oceanologia, Rio Grande, RS. Ph.D. em Geologia pelo Department of Geology, Royal Holloway University of London, Egham, UK (1996). O coordenador é responsável por um convênio de cooperação técnico-científica firmado entre o Ministério da Ciência e Tecnologia, por intermédio do INPE, e a Oceansat (atualmente OceansatPEG) desde 2001, conforme documentação anexa (enviada junto com os documentos comprobatórios de experiência da equipe completa).

Profissional de nível superior I: Marcus Polette, Universidade do Vale do Itajaí , Centro de Ciências Tecnológicas da Terra e do Mar , Oceanografia - UNIVALI. Graduado em Oceanologia Biológica e Geografia, Departamento de Oceanologia e Geografia, pela Universidade do Rio Grande, Rio Grande, RS.(1989, 1987). Mestre em Ecologia e Recursos Naturais, Universidade Federal de São Carlos, UFSCAR, Sao Carlos (1993). Doutor em Ecologia e Recursos Naturais. Universidade Federal de São Carlos, UFSCAR, Sao Carlos (1997).

Profissional de nível superior II: Dr. Dieter Carl Ernst Heino Muehe. Instituto de Geociências (IGEO), Universidade Federal do Rio de Janeiro - UFRJ, Cidade UniversitáriaIlha do Fundão - RJ.

Graduado em Geografia com especialização em Geomorfologia. Universidade do Brasil (atual Universidade Federal do Rio de Janeiro, 1965). Mestre em Geografia pelo Instituto de Geociências da Universidade Federal do Rio de Janeiro (1975). Doutor em Ciências (Dr. rer. nat.) pela Universidade de Kiel, República Federal da Alemanha (1982).

Profissional de nível superior III: Dr. Mauricio Almeida Noernberg. Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências da Terra , Centro de Estudos do Mar - UFPR. Graduado em Oceanologia pela Universidade do Rio Grande, Departamento de Oceanologia, Rio Grande, RS (1988). Mestre em Sensoriamento Remoto pela Divisão de Sensoriamento Remoto, INPE (1996). Doutor em Geologia Ambiental pela Universidade Federal do Paraná (2001).

Profissional de nível superior IV: Dra. Silvia Maria Sartor. Centro Universitário Monte Serrat , Instituto Oceanográfico de Santos - UNIMONTE

.

4. Resultados esperados

1) Criação de um BDG para a BMS em ambiente de SIG, que armazene, organize e permita a atualização de todas as informações necessárias à geração das cartas SAO nos níveis estratégico, tático e operacional.

2) Geração de uma carta SAO estratégica (escala 1:850.000), onze cartas SAO táticas (escala 1:150.000) e nove cartas SAO operacionais (escala mínima de 1:50.000) para a BMS.

3) Produção de um atlas de Sensibilidade Ambiental ao Óleo em papel e em meio digital para a BMS.

4) Um banco de dados digital contendo as fotografias de campo organizadas, incluindo legenda com local, data, fonte e descrição fisiográfica da paisagem fotografada.

5. Cronograma de execução

Meses

Fases 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Atividades Responsabiliade Duração

1 Levantamento dos dados

pretéritos Igeo/USP/Univali/CEM/OPEG 3 meses

2 Aquisição das imagens orbitais e

geração de cartas-imagem Inpe/ OPEG 2 meses

3 Trabalho de campo Igeo/USP/Univali/CEM 1 mês

4 Processamento dos dados de

campo Igeo/Inpe/USP/Univali/CEM 1 mês

5 Geração de mapa base OPEG 2 meses

6 Determinação dos índices de

sensibilidade do litoral (ISL) Inpe/ Igeo 1 mês 7 Geração do banco de dados

geográficos OPEG 2 meses

8 Elaboração das cartas SAO Inpe/OPEG 3 meses

9 Revisão das cartas SAO INPE 2 meses

10 Elaboração de textos OPEG/INPE com o apoio de

Igeo/Univali/CEM/USP 2 meses

11 Impressão do Atlas INPE/GRAFICA EXTERNA 1 mês

12 Finalização do Banco de Dados OPEG/INPE 2 meses

6. Referências bibliográficas

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Carvalho, M. (2003) Mapeamento da sensibilidade ambiental ao impacto por óleo de um segmento da costa entre os estados do Rio Grande do Norte e Ceará utilizando imagens ETM+/Landsat 7 e geoprocessamento. São José dos Campos. (INPE- 9876-TDI/872). Dissertação (Mestrado em Sensoriamento Remoto) – Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais, 253 p.

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