Aplicação dos SIG em operações de prevenção e combate a fogos florestais

Texto

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APLICAÇÃO DOS SIG EM OPERAÇÕES DE PREVENÇÃO E

COMBATE A FOGOS FLORESTAIS

Tese de Doutoramento em Ciências Agronómicas e Florestais

Ana Rita Paçó Calvão

Trabalho efetuado sob a orientação de:

Professor Doutor José Tadeu Marques Aranha

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APLICAÇÃO DOS SIG EM OPERAÇÕES DE PREVENÇÃO E

COMBATE A FOGOS FLORESTAIS

Tese de Doutoramento em Ciências Agronómicas e Florestais

Ana Rita Paçó Calvão

Trabalho efetuado sob a orientação de:

Professor Doutor José Tadeu Marques Aranha

Composição do Júri:

Professor Doutor Vicente de Seixas e Sousa (Presidente)

Professor Doutor José Alberto Álvares Pereira Gonçalves

Professor Doutor Paulo Alexandre Martins Fernandes

Professor Doutor Pedro da Costa Brito Cabral

Professora Doutora Maria Joana Afonso Pereira Fernandes

Professor Doutor José Tadeu Marques Aranha

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Este trabalho foi expressamente elaborado como

dissertação original para efeito de obtenção do grau

de Doutor em Ciências Agronómicas e Florestais,

sendo apresentado na Universidade de

Trás-os-Montes e Alto Douro.

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“Quando se tem um filho o

coração começa a crescer. É um

facto. Só assim é possível guardar

um amor tão grande, tão

poderoso e tão incondicional”.

(Filipa Fonseca Silva)

Às minhas filhas Maria Margarida

e Maria Rita, fontes da minha

inspiração e motivação, e ao meu

marido, por eu saber que não

caminho sozinha

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O percurso foi longo e difícil, mas sempre orientado com excelência e repleto de apoio e carinho daqueles que me querem bem.

Ao Professor Doutor José Aranha, a quem devo a total confiança depositada. Foi um trabalho de desafios constantes, mas o seu estímulo, exigência e amizade permitiram que eu realizasse este percurso com convicção. A ele agradeço, por isso, todo o conhecimento, paciência e disponibilidade intermináveis que me transmitiu ao longo deste tempo e que seguramente extrapolaram o seu papel de orientador.

Ao meu marido, por me acompanhar incondicionalmente há 22 anos. Com ele partilho a família, a profissão, o tempo, o espaço, a vida! A ele agradeço toda a tolerância e apoio, no dia-a-dia e no percurso longo e árduo da realização deste trabalho.

À Universidade de Aveiro, pela atribuição da equiparação a bolseira durante dois anos letivos, os quais pode dedicar em exclusivo à realização desta tese.

Ao Professor Doutor Estima de Oliveira, anterior Diretor da Escola Superior de Tecnologia de Águeda, pelo seu empenho para que me fosse atribuída a equiparação a bolseira por parte da Universidade de Aveiro e por todo o seu apoio.

Ao Professor Doutor Gonçalo Paiva Dias, Diretor da Escola Superior de Tecnologia de Águeda, pelo seu apoio e compreensão.

À Susana, que já acompanha a minha vida pessoal e profissional há mais de 25 anos, a quem devo a revisão do capítulo 2 deste trabalho, e todo o apoio que só verdadeiras amigas dão. À Anabela e à Isabel, por sermos uma equipa, com tudo o que esta palavra significa. Agradeço toda a disponibilidade, amizade e apoio na gestão de responsabilidades e trabalho.

À Sónia, por toda o espírito de companheirismo. Ao meu colega Fábio, pela compreensão.

Ao Professor Doutor Paulo Fernandes, do CIFAP-UTAD, pela cedência da série fotográfica referente aos vários tipos de estrutura florestal existentes no território nacional, na época ainda em fase de publicação.

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software FARSITE.

Ao Professor Doutor Vicente Seixas Sousa, pela cedência de dados da estação meteorológica localizada na Quinta de Prados, UTAD.

Ao engenheiro Luís Ruas pela cedência de dados das estações meteorológica localizada na área de estudo.

Ao Bruno Aguiar, na época aluno finalista de Engenharia Florestal na UTAD, pela colaboração em alguns dos trabalhos de campo.

Ao Professor Doutor José Alberto Gonçalves, da FCUP, pelos esclarecimentos prestados na fase de análise e tratamento dos Modelos Digitais do Terreno.

Aos meus pais, a quem devo um eterno agradecimento por estarem sempre “onde” e “quando” preciso, com dedicação e amor. Continuo a acalentar a esperança de que tudo isto sirva para lhes mostrar não ter sido em vão a educação que se esforçaram por me proporcionar.

À minha irmã e ao meu cunhado, que tão bem me acolheram em Vila Real e tornaram as minhas estadias muito mais confortáveis e agradáveis. Por toda a logística que sempre puseram à minha disposição e em muito facilitou os meus trabalhos.

Ao meu sobrinho Gui, por, desde pequeno, acompanhar o meu percurso académico. Fê-lo, no início, com uma presença assídua na Faculdade de Ciências, e fá-lo, agora, mais distante mas com o mesmo carinho e boa disposição de sempre.

Estas são as últimas palavras que estou a escrever para terminar este documento. A dificuldade advém da falta de vocábulos que exprimam o meu sentimento de gratidão em relação aquela que já há longos e bons anos me acompanha quase na totalidade dos projetos em que me envolvo, a minha sobrinha Tatiana. Sempre disponível, sempre presente, sempre muito eficiente. Obrigada pela colaboração em alguns dos trabalhos de campo, pela revisão de toda a tese com exceção do capítulo dois, pela companhia nas maratonas em Vila Real e por muitas outras coisas. Ao Miguel um grande abraço e muito obrigada pelo tempo que lhe subtraí na companhia da namorada.

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A presente dissertação intitulada “Aplicação dos SIG em operações de prevenção e combate a fogos florestais” tem como principal objetivo mostrar a necessidade e a pertinência em se criar um sistema integrado de informação geográfica que permita, a nível municipal, manter permanentemente atualizadas as variáveis subjacentes aos Planos Nacional e Municipal de Defesa das Florestas contra Incêndios e que seja capaz de integrar o Dispositivo Especial de Combate a Incêndios Florestais com um contributo efetivo no sucesso do mesmo.

O sistema projetado é capaz de criar e manter uma rede de circulação apropriada à circulação de meios de combate a fogos florestais, suporta uma metodologia adequada à criação de mapas de Ocupação/ Uso do solo e à sua periódica atualização, possibilita a criação de mapas de perigo de incêndio e proporciona a incorporação de dados vindos de um simulador de progressão do fogo.

Mostra-se ao longo deste documento que a criação de um sistema destes implica um elevado grau de conhecimento da área de estudo e a implementação de metodologias que facilitem a aquisição desse conhecimento, mas também que garantam a sua qualidade. As metodologias empregues tiram partido dos sistemas globais de posicionamento, da deteção remota, de um simulador de progressão de fogos florestais, de técnicas de estatística multivariada e claro, dos sistemas de informação geográfica.

Os resultados obtidos permitem afirmar que se atingiu a maioria dos objetivos elencados para esta tese.

Palavras Chave

SIG, Fogos Florestais, Índices de Perigo de Incêndio, Prevenção e Combate; Sistemas Globais de Posicionamento, Imagens de Satélite, Estatística Multivariada.

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This dissertation entitled "Application of GIS for preventing and fighting forest fires operations" aims to show the necessity and relevance in creating an integrated geographic information system that allows, at the municipal level, to keep the underlying variables permanently updated at the PNDFCI and PMDFCI (National Plan / Municipal Defense of Forest Fire). It is shown throughout this document that the creation of such a system involves a high degree of knowledge of the study area and the creation of methodologies that facilitate the acquisition of knowledge but also ensure its quality.

The system designed is able to create and maintain a network of proper circulation to the passage of fighting forest fires means, supports an appropriate methodology to creating Occupation maps / Land use and its periodic update, allows the creation of fire danger maps and the incorporation of data coming from the fire progression simulator.

It is shown throughout this document that the creation of such a system involves a high degree of knowledge of the study area and the implementation of methodologies to facilitate the acquisition of knowledge, but also to ensure its quality. The methodologies employed take advantage of global positioning systems, remote sensing, a simulator of progression of forest fires, techniques of multivariate statistics and of course, the geographic information systems. The results allow us to affirm that most of the listed goals for this thesis were reached.

Keywords

GIS, Forest Fires, Fire Danger Indices, Prevention and Combat; Global Positioning Systems, Satellite Images, Multivariate Statistics.

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1. INTRODUÇÃO ... 1

1.1ENQUADRAMENTO ... 1

1.2ENQUADRAMENTO LEGAL ... 3

1.3BREVE ANÁLISE DOS INCÊNDIOS FLORESTAIS EM PORTUGAL NOS ÚLTIMOS ANOS ... 6

1.4OBJETIVOS ...16 1.5ESTRUTURA DO DOCUMENTO ...18

2. INFORMAÇÃO GEOGRÁFICA ... 21

2.1NOÇÕES DE GEODESIA ...21 2.1.1SUPERFÍCIES DE REFERÊNCIA ...22 2.1.2SISTEMAS DE COORDENADAS ...24 2.1.3SISTEMAS DE REFERÊNCIA ...26

2.1.4REDE GEODÉSICA NACIONAL ...31

2.2SISTEMAS DE PROJEÇÃO CARTOGRÁFICA ...33

2.2.1PROJEÇÃO CARTOGRÁFICA ...33

2.2.2SISTEMAS DE PROJEÇÃO CARTOGRÁFICA UTILIZADOS NA CARTOGRAFIA NACIONAL ....34

2.3TRANSFORMAÇÃO DE COORDENADAS ...37 2.4OSISTEMA GPS ...40 2.4.1CONSTITUIÇÃO DO SISTEMA ...42 2.4.2ESTRUTURA DO SINAL ...44 2.4.3SISTEMA DE TEMPO GPS ...46 2.4.4FONTES DE ERRO ...47 2.4.5MODOS DE POSICIONAMENTO ...50

2.4.6MODOS DE LEVANTAMENTO COM GPS ...52

2.4.7TRATAMENTO DOS DADOS ...52

2.5OUTROS SISTEMAS ESPACIAIS DE POSICIONAMENTO E NAVEGAÇÃO ...53

2.5.1O SISTEMA GLONASS ...53

2.5.2O SISTEMA GALILEO ...55

2.5.3OS SISTEMAS SBAS ...57

2.5.4O SISTEMA EGNOS ...59

2.5.5INTEROPERABILIDADE ENTRE OS SISTEMAS GLOBAIS DE POSICIONAMENTO E NAVEGAÇÃO POR SATÉLITE ...61

2.6DETEÇÃO REMOTA E PROCESSAMENTO DIGITAL DE IMAGEM ...63

2.6.1SATÉLITES E SENSORES ...64

2.6.2PRÉ-PROCESSAMENTO DE IMAGENS ...66

2.6.3PROCESSAMENTO DE IMAGENS ...70

2.6.4EXTRAÇÃO DE INFORMAÇÃO ...72

2.7SISTEMAS DE INFORMAÇÃO GEOGRÁFICA ...76

2.7.1MODELOS DE REPRESENTAÇÃO GEOGRÁFICA ...77

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2.7.6ANÁLISE DE REDES ...98

2.7.7APLICAÇÕES ... 100

3. OS INCÊNDIOS FLORESTAIS ... 103

3.1INTRODUÇÃO... 103

3.2AVEGETAÇÃO E OS COMBUSTÍVEIS FLORESTAIS ... 105

3.2.1PROPRIEDADES DOS COMBUSTÍVEIS FLORESTAIS ... 105

3.2.2AHUMIDADE NOS COMBUSTÍVEIS FLORESTAIS ... 107

3.2.3MODELOS DE COMBUSTÍVEIS ... 109

3.3MODELAÇÃO DO COMPORTAMENTO E PROGRESSÃO DO FOGO ... 111

3.3.1MODELOS MATEMÁTICOS DE PREVISÃO DO FOGO E TÉCNICAS DE SIMULAÇÃO ... 111

3.3.2INTEGRAÇÃO DOS SISTEMAS DE SIMULAÇÃO DE FOGOS FLORESTAIS COM OS SIG ... 116

3.4 MODELAÇÃO DO RISCO E DO PERIGO DE INCÊNDIO FLORESTAL ... 120

3.4.1CLASSIFICAÇÃO DOS ÍNDICES DE PERIGO DE INCÊNDIO ... 120

3.4.2OS SISTEMAS DE INFORMAÇÃO GEOGRÁFICA E A DETEÇÃO REMOTA COMO SUPORTE AO CÁLCULO DE ÍNDICES DE RISCO E PERIGO DE INCÊNDIO FLORESTAL. ... 125

3.4.3OS ÍNDICES DE RISCO E PERIGO DE INCÊNDIO FLORESTAL –METODOLOGIAS ADOTADAS EM PORTUGAL ... 130

3.5 ANÁLISE ESTATÍSTICA MULTIVARIADA APLICADA AO ESTUDO DE ÍNDICES DE PERIGO DE INCÊNDIO ... 145

3.5.1ANÁLISE EM COMPONENTES PRINCIPAIS ... 145

3.5.2ANÁLISE DE REGRESSÃO LINEAR MÚLTIPLA ... 147

3.5.3ANÁLISE DE REGRESSÃO LOGÍSTICA ... 149

4. ÁREA DE ESTUDO E CRIAÇÃO DO SIG DE BASE ... 153

4.1ENQUADRAMENTO GEOGRÁFICO, CARTOGRÁFICO E DEMOGRÁFICO DA ÁREA DE ESTUDO ... 153

4.2INFORMAÇÃO DE BASE E MATERIAL DE APOIO ... 155

4.2.1INFORMAÇÃO DE BASE ... 155

4.2.2MATERIAL DE APOIO ... 157

4.3MODELO DE DADOS ... 157

4.4ELABORAÇÃO DO MDT ... 159

4.5AVALIAÇÃO DA QUALIDADE DOS MDTOBTIDOS ... 162

4.6PRODUTOS DERIVADOS DO MDT ... 165

4.7PONTOS DE ÁGUA, POSTOS DE VIGIA, CORPORAÇÕES DE BOMBEIROS E LEE ... 171

5. AS REDES DE CIRCULAÇÃO ... 175

5.1AREDE VIÁRIA ... 175

5.1.1AS REDES ... 176

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5.2.3APRESENTAÇÃO E DISCUSSÃO DE RESULTADOS... 196

6. RECOLHA DE INFORMAÇÃO COM RECURSO A IMAGENS DE SATÉLITE .. 201

6.1AQUISIÇÃO E PREPARAÇÃO DAS IMAGENS ... 201

6.2TRABALHO DE CAMPO ... 211

6.3TRABALHO DE GABINETE ... 214

6.3.1TRANSFORMAÇÃO DAS IMAGENS ETM+ EM IMAGENS TM ... 216

6.3.2AFERIÇÃO RADIOMÉTRICA ... 222

6.3.3CÁLCULO DOS NDVI ... 225

6.3.4CLASSIFICAÇÃO SUPERVISIONADA ... 226

6.3.5OUTRAS APLICAÇÕES ... 233

7. GEOMÁTICA NA ANÁLISE E MODELAÇÃO DO FENÓMENO DOS FOGOS

FLORESTAIS ... 236

7.1ESTUDO DAS ÁREAS ARDIDAS ... 236

7.2MODELAÇÃO DO COMPORTAMENTO E PROGRESSÃO DOS FOGOS FLORESTAIS NA AE ... 239

7.2.1REALIZAÇÃO DAS SIMULAÇÕES ... 239

7.2.2APRESENTAÇÃO E ANÁLISE DOS RESULTADOS ... 243

7.3ÍNDICES DE PERIGO DE INCÊNDIO PROPOSTOS PARA A AE ... 246

7.3.1ÍNDICE DINÂMICO ... 247

7.3.2ÍNDICE ESTRUTURAL ... 249

8. CONCLUSÕES ... 280

8.1CONSIDERAÇÕES FINAIS ... 280

8.2LINHAS DE TRABALHO FUTURO... 282

BIBLIOGRAFIA ... 284

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Figura 1. Total anual de áreas ardidas entre 1985 e 2012 em Portugal, Espanha, França e Itália. ... 7

Figura 2. Percentagem de espaço florestal ardido entre 1985 e 2012 em Portugal, Espanha, França e Itália. ... 8

Figura 3.Total anual de ocorrências entre 1985 e 2012 em Portugal, Espanha, França e Itália. ... 9

Figura 4. Total anual de áreas ardidas e total anual do número de ocorrências entre 1985 e 2012 em Portugal. 9 Figura 5. Total anual de áreas ardidas e total anual do número de ocorrências entre 1985 e 2012 em Espanha. ... 10

Figura 6. Total anual de áreas ardidas e total anual do número de ocorrências entre 1985 e 2012 em França. . 10

Figura 7. Total anual de áreas ardidas e total anual do número de ocorrências entre 1985 e 2012 em Itália... 11

Figura 8. Sistema integrado de apoio à prevenção e combate a fogos florestais ... 17

Figura 9. Relação entre o elipsoide e o geoide. H é a altitude ortométrica de P, h é a altitude elipsoidal de P e N é a ondulação do geoide no ponto P. ... 23

Figura 10. Coordenadas Planas. ... 26

Figura 11. Datum Geodésico, global (à esquerda) e local (à direita). ... 27

Figura 12. Informações disponibilizadas pela DGT sobre o vértice geodésico Melriça. ... 32

Figura 13. Transformações de Coordenadas. ... 38

Figura 14. Sistemas SBAS no 1º trimestre de 2013. ... 58

Figura 15. O sistema EGNOS. ... 60

Figura 16. Estações Terrestres do sistema EGNOS. ... 61

Figura 17. Polígonos de Voronoi na interpolação do vizinho mais natural. ... 81

Figura 18. Tipos de incêndio florestal... 104

Figura 19. Tabela de ponderação e reclassificação das variáveis utilizadas no trabalho apresentado por Chuvieco e Congalton (1989). ... 126

Figura 20. Tabela de integração dos índices de risco de ignição e de propagação para formação de um índice de risco de incendio florestal integrado apresentado por Salas e Chuvieco (1992). ... 130

Figura 21. Risco integrado de incêndio Florestal apresentado por Freire et al. (2002). ... 134

Figura 22. Tabela de ponderação e reclassificação das variáveis utilizadas na primeira série do projeto CRIF disponível em: http://scrif.igeo.pt/cartografiacrif/nocrisco.htm. ... 136

Figura 23. Atualização parcial da carta de ocupação do solo (COS 90) utilizando a série de áreas ardidas de 1990 a 2003 (Grupo CRISE, 2004). ... 137

Figura 24. Tabela de ponderação e reclassificação das variáveis utilizadas na cartografia CRIF disponível em: 139 Figura 25. Componentes do modelo de risco apresentado no Guia Metodológico Para Elaboração Do Plano Municipal/Intermunicipal De Defesa Da Floresta Contra Incêndios de 2006. ... 140

Figura 26. Valores de referência para vulnerabilidade e valor económico apresentados no Guia Técnico Para Elaboração Do Plano Municipal/Intermunicipal De Defesa Da Floresta Contra Incêndios de 2007. ... 142

Figura 27. Localização geográfica da área de estudo. ... 154

Figura 28. Enquadramento administrativo da área de estudo (adaptada da CAOP 2008). ... 154

Figura 29. Variação da população residente, por concelho, entre 2001 e 2011. ... 155

Figura 30. Excertos do Modelo de dados implementado. ... 159

Figura 31. Modelos Grid obtidos através do modelo TIN. ... 160

Figura 32. Modelo Digital do Terreno da AE (TDS). ... 161

Figura 33. Procedimento com vista à avaliação da qualidade do MDT. ... 162

Figura 34. Resultados da avaliação da qualidade do MDT – TIN. ... 163

Figura 35. Resultados da avaliação da qualidade do MDT – Grid – linear... 163

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Figura 41. Radiação solar nos equinócios. ... 168

Figura 42. Radiação solar no solstício de verão. ... 168

Figura 43. Mapa de visibilidades dos postos de vigia na área de estudo ... 170

Figura 44. Áreas visíveis em função do número de postos de vigia ... 170

Figura 45. Botão Pesquisar para seleção de um ponto de água através da sua designação. ... 172

Figura 46. Botão Identificar para obter informações sobre um ponto de água através da sua identificação no mapa. ... 172

Figura 47. Hiperlink dos postes de vigia para respetiva página na RISE. ... 173

Figura 48. Hiperlink das corporações de bombeiros para respetiva página na RISE. ... 173

Figura 49. Exemplo da falta de completude da rede_v3 (antes da digitalização) quando comparada com a folha da carta militar. ... 177

Figura 50. A rede_v3 antes da digitalização (à esquerda) e a rede_v3 depois da digitalização dos eixos em falta (à direita)... 178

Figura 51. Excerto da representação da rede_v3 classificada através das velocidades médias estimadas para os veículos de combate. ... 179

Figura 52. Cálculo do caminho ótimo entre os pontos 1 e 2 antes do estabelecimento das regras na rede viária. ... 180

Figura 53. Cálculo do caminho ótimo entre os pontos 1 e 2 depois do estabelecimento das regras na rede viária. ... 180

Figura 54. A rede_v3 (à esquerda) e a rede_v6 (à direita) classificadas em função do tipo de via. ... 181

Figura 55. Zonas de influência a partir das corporações dos bombeiros através da rede_v3 (esquerda) e da rede_v6 (centro). ... 182

Figura 56. Levantamento de campo dos eixos correspondentes aos estradões florestais. ... 184

Figura 57. Preenchimento dos atributos referentes a um dos estradões ... 185

Figura 58. Registo de uma situação de alerta: vala de erosão na via. ... 186

Figura 59. Registo de uma situação de alerta: via em muito más condições. ... 186

Figura 60. Levantamento de um ponto de água. ... 187

Figura 61. Levantamento de um ponto de água sem acesso para os helicópteros. ... 188

Figura 62. Lado esquerdo - Rede em SIG. Lado Direito - Rede GPS. ... 189

Figura 63. Caraterização de um arco numa rede em meio urbano (lado esquerdo) e numa área florestal (lado direito). ... 189

Figura 64. Pontos de inversão de marcha em função do tipo de veículo. ... 191

Figura 65. Atribuição da toponímia aos eixos da rede divisional. ... 192

Figura 66. Edição e correção de um polígono falso. ... 193

Figura 67. Visualização a 3D de alguns eixos viários caraterizados pelas suas velocidades de passagem... 194

Figura 68. Mapa de acessibilidades para um veículo 4*4 ligeiro. ... 198

Figura 69. Caminho mais curto (lado esquerdo) e Caminho mais rápido (lado direito entre dois pontos (lado direito). ... 199

Figura 70. Caminho mais rápido entre um ponto (quadrado azul no canto superior esquerdo) e o ponto de água que lhe está mais próximo (ponto azul no centro da imagem). ... 199

Figura 71. Assinaturas espetrais das classes: vegetação saudável, vegetação seca, corníferas, solo nu e água, versus bandas dos sensores TM e ETM+. ... 204

Figura 72. Identificação de áreas ardidas recentemente. Canto Superior Esquerdo: Valores de radiância, nas sete bandas, do pixel assinalado. ... 205

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Figura 77. Área de Resinosas 2. ... 207 Figura 78. Área de Resinosas 3. ... 208 Figura 79. Reconhecimento da classe Vinhas. ... 208 Figura 80. Primeiro exemplo de uma área que evidencia a presença de mato. ... 209 Figura 81. Segundo exemplo de uma área que evidencia a presença de mato. ... 209 Figura 82. Terceiro exemplo de áreas que evidenciam a presença de mato. ... 210 Figura 83. Excerto de uma imagem do satélite Landsat 5, sensor TM, da AE de 15/10/2009 (composição colorida RGB: 742). ... 211 Figura 84. Pontos recolhidos durante o trabalho de campo (pontos cor de laranja) sobrepostos à imagem de 2010. ... 212 Figura 85. Exemplo de um ponto levantado durante o trabalho de campo, respetiva fotografia e registo na tabela de atributos. ... 212 Figura 86. Exemplo de uma área ardida em 2009, a sua identificação na imagem de 2010 e uma fotografia do seu estado real em 2010. ... 213 Figura 87. Área ardida em 2009 que deixa de estar percetível na imagem de 2010 e na realidade já está coberta de mato. ... 213 Figura 88. Áreas ardidas em 2006 (lado esquerdo) e as mesmas áreas passados 4 anos (lado direito). ... 214 Figura 89. Exemplo de uma matriz de separabilidade das assinaturas (imagem de 2010). Distâncias calculadas pelo método da divergência transformada. ... 217 Figura 90. Mínimos, máximos e médias das áreas de treino dos dois grupos de imagens (valores médios para cada grupo) por banda. ... 218 Figura 91. Retas de regressão linear entre os valores dos pixels do sensor ETM+ e do sensor TM. ... 219 Figura 92. Extração, para um tema de pontos, dos valores estimados e reais de uma transformação ETM+ em TM. ... 221 Figura 93. Resultados obtidos na validação do modelo de regressão linear. ... 222 Figura 94. Áreas de treino da classe água na imagem de 2010. ... 223 Figura 95. Modelo de aferição radiométrica para a imagem de 2002. ... 224 Figura 96. Valores para a realização da aferição radiométrica do conjunto das imagens. ... 224 Figura 97. Resultado da aferição radiométrica do conjunto das imagens. ... 225 Figura 98. Resultados dos índices de vegetação por diferença normalizada. ... 226 Figura 99. Resultados das classificações e da aplicação do filtro de moda. ... 231 Figura 100. Gráficos dos resultados das classificações. ... 232 Figura 101. Carta de uso e ocupação do solo para 2010. ... 233 Figura 102. Exemplo da utilização das imagens de satélite para atualização do sistema... 234 Figura 103. Áreas ardidas em 2009. ... 235 Figura 104. Deteção de erros nas áreas ardidas de 2009 disponibilizadas pela extinta AFN. ... 235 Figura 105. Recorrência do fogo na AE entre 1 de janeiro de 1990 e 30 de julho de 2010. ... 237 Figura 106. Áreas ardidas por recorrência do fogo na AE. ... 238 Figura 107. Esquema simplificado dos temas de entrada e saída do sistema de simulação FARSITE. ... 240 Figura 108. Preparação dos temas de entrada obrigatórios para a construção de uma “paisagem”. ... 241 Figura 109. Exemplo de um ficheiro Weather. ... 242 Figura 110. Exemplo de um ficheiro Wind. ... 242 Figura 111. Uma das 52 simulações efetuadas. ... 243 Figura 112. Gráficos de uma simulação em janeiro (esquerda) e outra em maio (direita). ... 243 Figura 113. Análise espacial integrando o resultado de uma simulação da progressão do fogo no SIG. ... 244

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Figura 117. Representação gráfica da relação entre o dia do ano e a variação do IPDN. ... 249 Figura 118. Relação entre os DECLIVES e o valor da ÁREA ARDIDA para 1999... 252 Figura 119. Relação entre a DISTÂNCIA À REDE VIÁRIA, em metros, e o valor da AREA ARDIDA, para 2006. ... 253 Figura 120. Áreas Ardidas de 1999 sobrepostas ao resultado da aplicação do Cokriging aos valores da ACP de 1999. ... 259 Figura 121. Áreas Ardidas de 2006 sobrepostas ao resultado da aplicação do Cokriging aos valores da ACP de 2006. ... 259 Figura 122. Áreas Ardidas de 2010 sobrepostas ao resultado da aplicação do Cokriging aos valores da ACP de 2010. ... 260 Figura 123. Relação entre a percentagem de área por nível altitudinal e a percentagem de área ardida por nível. ... 261 Figura 124. Distribuição dos códigos de perigo de incêndio florestal pelos vários níveis altitudinais. ... 262 Figura 125. Distribuição dos códigos de perigo de incêndio florestal pelas classes de declives. ... 263 Figura 126. Distribuição dos códigos de perigo de incêndio florestal pelas classes de Solstício de Inverno. ... 264 Figura 127. Distribuição dos códigos de perigo de incêndio florestal pelas classes de Distância aos aglomerados. ... 265 Figura 128. Distribuição dos códigos de perigo de incêndio florestal pelas classes de Distância à rede viária. . 266 Figura 129. Distribuição dos códigos de perigo de incêndio florestal pelas classes de NDVI. ... 267 Figura 130. Resultados da regressão múltipla aplicada aos valores de NDVI ... 268 Figura 131. Equação de regressão para os códigos de NDVI ... 269 Figura 132. Validação dos resultados obtidos no cálculo dos códigos NDVI por regressão... 269 Figura 133. Tabela de dupla entrada para o cálculo do IPIF. ... 270 Figura 134. Índice de perigo de ignição para o ano de 1999. ... 271 Figura 135. Índice de perigo de combustão para 1999. ... 271 Figura 136. Índice de perigo de incêndio total para 1999. ... 272 Figura 137. Sobreposição das áreas ardidas em 1999 com o IPIF de 1999. ... 273 Figura 138. Sobreposição das áreas ardidas totais com o IPIF de 1999. ... 273 Figura 139. Índice de perigo de ignição para o ano de 2006. ... 274 Figura 140. Índice de perigo de combustão para o ano de 2006. ... 274 Figura 141. Índice de perigo de incêndio total para 2006. ... 275 Figura 142. Sobreposição das áreas ardidas em 2006 com o IPIF de 2006. ... 276 Figura 143. Índice de perigo de ignição para o ano de 2010. ... 276 Figura 144. Índice de perigo de combustão para o ano de 2010. ... 277 Figura 145. Índice de perigo de incêndio total para 2006. ... 277 Figura 146. Sobreposição das áreas ardidas em 2010 com o IPIF de 2010. ... 278 Figura 147. Visualização das áreas ardidas em 2010 e as áreas de pastoreio existentes na AE sobrepostas ao IPIF de 2010. ... 279 Figura 148. Imagem do sistema de informação geográfica proposto. ... 279

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Quadro 1. Elipsoides de Referência (valor dos semieixos em metros) ... 23 Quadro 2. Data geodésicos locais com relevância para Portugal ... 28 Quadro 3. Exemplos de combinações de bandas para uma imagem Landsat. ... 71 Quadro 4. Tolerância para o EMQ planimétrico proposto pela (ASPRS) ... 91 Quadro 5. Matriz de confusão genérica ... 92 Quadro 6. Grau de concordância do parâmetro k ... 93 Quadro 7. Principais operações de análise espacial em SIG – modelo vetorial ... 96 Quadro 8. Principais operações de análise espacial em SIG – modelo raster ... 97 Quadro 9. Análise de Variância (ANOVA)... 149 Quadro 10. Velocidade média estimada para os veículos de combate. ... 178 Quadro 11. Limitações à circulação mediante o veículo de combate ... 195 Quadro 12. Valores médios das medidas DOP por GPS e por DGPS ... 197 Quadro 13. As imagens Landsat utilizadas no trabalho... 202 Quadro 14. As imagens Landsat utilizadas como informação complementar. ... 202 Quadro 15. Distinção entre as classes 5, 6, 7 e 8. ... 215 Quadro 16. Resumo dos resultados obtidos na avaliação da qualidade das classificações... 228 Quadro 17. Resumo dos resultados obtidos na avaliação da qualidade após aplicação do filtro de moda. ... 228 Quadro 18. Análise de correlação efetuada aos resultados das simulações. ... 246 Quadro 19. Análise de Correlação de Pearson entre a área ardida e as variáveis selecionadas, para o ano de 1999 ... 251 Quadro 20. Análise de Correlação de Pearson entre a área ardida e as variáveis selecionadas, para o ano de 2006 ... 252 Quadro 21. Análise de Correlação de Pearson entre a área ardida e as variáveis selecionadas, para o ano de 2010 ... 254 Quadro 22. Resultado Geral da ACP para o ano de 1999 ... 255 Quadro 23. Resultado restrito da ACP para o ano de 1999 ... 256 Quadro 24. Resultado geral da ACP para o ano de 2006 ... 257 Quadro 25. Resultado restrito da ACP para o ano de 2006 ... 257 Quadro 26. Resultado geral da ACP para o ano de 2010 ... 258 Quadro 27. Resultado restrito da ACP para o ano de 2010 ... 258 Quadro 28. Codificação das classes de altitude ... 262 Quadro 29. Codificação das classes de declives ... 263 Quadro 30. Codificação das classes de Solstício de Inverno... 264 Quadro 31. Codificação das classes de Distância aos Aglomerados ... 265 Quadro 32. Codificação das classes de Distância à Rede Viária ... 266 Quadro 33. Codificação das classes de NDVI ... 267

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1. Introdução

Este capítulo inicia com um enquadramento do trabalho efetuado e pela apresentação das principais motivações que o originaram. É feito um enquadramento legal e uma breve análise aos incêndios florestais em Portugal nos últimos anos, para melhor se entender a política seguida, neste momento, em matéria de defesa das florestas contra incêndios. Identificam-se os objetivos a atingir com o desenvolvimento desta tese e, por fim, descreve-se a estrutura deste documento.

1.1 Enquadramento

A palavra fogo nasceu há milhões de anos. É anterior aos pensadores gregos ou chineses que a prestigiaram ao considerarem o fogo como um dos quatro elementos que compunham a matéria. O mesmo fogo que permitia ao homem da idade da pedra cozinhar os alimentos e manter-se longe das feras era capaz de carbonizar grandes florestas (Viger et al., 2004). Esta dualidade de sentimentos em relação ao fogo está sempre presente: se por um lado ele faz parte do ciclo da natureza e sempre permitiu criar novos nichos para a fauna e a flora e ajudou a fertilizar os solos, por outro, as fortes tensões no uso e gestão da paisagem, as elevadas densidades populacionais nas áreas suburbanas e turísticas, juntamente com o abandono rural, contribuíram para encurtar os ciclos de recorrência deste fenómeno. É possível concluir que o fogo tem vindo progressivamente a tornar-se uma consequência do comportamento humano (Comissão Europeia, 2001).

Ainda que o perigo de incêndio florestal seja considerado e catalogado como sendo um risco natural, a ação antrópica é a variável dominante, não só porque modela e manipula aspetos fundamentais, como sejam o uso e a ocupação do solo (tipo de vegetação - agricultura, floresta), o tipo e o estado de infra estruturas (rede viária, rede divisional, pontos de água, …) como adota comportamentos que originam a ignição, intencional ou por negligência (usa o fogo como agente de limpeza de terrenos) e a propagação de fogos florestais (não faz a correta gestão dos combustíveis).

O problema dos fogos florestais é uma realidade preocupante e que tem atingido proporções catastróficas em todo o mundo, devido aos problemas ecológicos (destruição de matas e habitats, emissão de poluentes para a atmosfera, entre outros), económicos e sociais

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(destruição de infraestruturas habitacionais, comerciais e industriais) que provoca, mas sobretudo pelas vidas humanas que rouba.

Todos os anos, grandes fogos têm sido reportados na Ásia, na América, na Austrália e na Europa (Lavorel et al., 2007; Ichoku et al., 2008; Williams e Bradstock, 2009;

San-Miguel-Ayanz et al., 2013a). Os países do sul da Europa, Portugal em particular, devido às condições

climatéricas, relevo e alterações demográficas, têm assumido grande protagonismo no panorama dos fogos florestais.

No guia metodológico para a produção de cartografia municipal de risco e para a criação de

sistemas de informação geográfica (SIG) de base municipal de 2009 (Julião et al., 2009) é

possível ler-se o seguinte: “Num contexto diário em que os riscos naturais e tecnológicos

condicionam a segurança, a qualidade do ambiente e a vida das populações, a identificação e o conhecimento detalhado desses riscos são fundamentais para a adoção de medidas adequadas de eliminação ou mitigação… Esta aposta na prevenção enquanto princípio fundamental da atuação das entidades responsáveis em matéria de riscos pressupõe, por sua vez, o acesso a informação qualificada e permanentemente atualizada, organizada em sistemas informáticos de apoio à decisão.”

Infelizmente, todos os anos se verifica a perda de meios de combate e de vidas humanas, em muitos casos por desconhecimento do teatro de operações, principalmente sobre a rede de circulação e o perigo de incêndio (Ministério da Administração Interna, 2003; Calvão et al., 2006). Importa, pois, criar um sistema de informação que permita reunir todos os dados relacionados com o problema dos fogos florestais e com o combate a esses fogos.

Dado o enorme volume de dados, a necessidade de georreferenciar toda a informação e manter o sistema permanentemente atualizado, é forçoso recorrer-se a Sistemas de Informação Geográfica (SIG), e ao seu potencial, para armazenar, gerir e manipular dados. Os SIG têm servido um papel importante como uma tecnologia de integração. Em vez de ser uma tecnologia completamente nova, os SIG evoluíram por ligação de uma série de tecnologias distintas num todo, mas que é melhor do que a soma das partes (Fazal, 2008). Atualmente, a oferta em equipamento (hardware) e em aplicações informáticas (software) é vasta e acessível, quer em termos técnicos quer em termos financeiros. Assim, o grande desafio é o de reunir e atualizar informação que se encontra dispersa em diferentes instituições e organismos, ou que simplesmente não existe e se torna necessário adquirir, e criar um SIG que permita caracterizar a área em estudo, criar cenários de prevenção e

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combate a fogos florestais e desenvolver uma metodologia de trabalho que possa ser replicada noutras zonas.

A presente dissertação intitulada “Aplicação dos SIG em operações de prevenção e combate a fogos florestais” pretende ser um contributo efetivo para a reflexão e mitigação do problema apresentado.

1.2 Enquadramento Legal

A floresta é um património essencial ao desenvolvimento sustentável do nosso país, pelo que, o problema dos fogos florestais tem mobilizado muitos agentes, desde a comunidade científica até aos técnicos florestais (Esteves et al., 2008; Fernandes, 2015b).

Segundo a resolução do conselho de ministros nº 65/20061, onde é aprovado o Plano Nacional de Defesa da Floresta contra Incêndios (PNDFCI), todos são responsáveis pela defesa da floresta: “A política de defesa da floresta contra incêndios, pela sua vital importância para o

País, não pode ser implementada de forma isolada, mas antes inserindo-se num contexto mais alargado de ambiente e ordenamento do território, de desenvolvimento rural e de protecção civil, envolvendo responsabilidades de todos, governo, autarquias, organismos, cidadãos … “.

Depois de um longo período em que a floresta portuguesa foi reduzida a uma floresta de produção de espécies de crescimento rápido, para efeito da produção de madeira, celulose e pasta de papel, surge, no final do século passado, um conceito mais abrangente e sustentável da floresta portuguesa. Na verdade, olha-se hoje para a floresta enquanto espaço de suporte de funções não só económicas, mas também ambientais, culturais, estéticas e sociais. Com efeito, o sistema de planeamento em vigor é genericamente estabelecido pela Lei de Bases da Política Florestal (Lei nº 33/96 de 17 de Agosto2) e integra os Planos Regionais de Ordenamento Florestal (PROF), de âmbito regional, integrados, por sua vez, no sistema de planeamento nacional, nos instrumentos de política sectorial, e os Planos de Gestão Florestal (PGF), os quais constituem instrumentos básicos de ordenamento florestal das explorações. Surge ainda uma nova figura de planeamento florestal em 2006 designada por Sistema

1Disponível em:

http://www.proder.pt/ResourcesUser/Legisla%C3%A7%C3%A3o/Nacional/Resol.Cons.Ministrosn%C2%BA65-2006.pdf

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Nacional de Defesa da Floresta Contra Incêndios (Decreto-Lei nº 124/20063), sendo ainda, através dessa reforma, criados os Planos de Defesa da Floresta Contra Incêndios de Âmbito Municipal (PMDFCI). Na verdade, são os PMDFCI que obrigam as Autarquias Locais a executar e apoiar as ações de prevenção e defesa da floresta, nomeadamente o plano de defesa da floresta contra incêndios, com o objetivo de diminuir a sua ocorrência e atenuar os seus efeitos. Neste contexto surgem em Setembro de 2006 (DGRF, 2006) e em Agosto de 2007 (DGRF, 2007) dois guias oficiais para a sua elaboração da responsabilidade da antiga Direcção-Geral dos Recursos Florestais (DGRF).

A DGRF é extinta em Agosto de 2008 e as suas responsabilidades são atribuídas à Autoridade Florestal Nacional (AFN).

O Despacho n.º 27660/20084, de 29 de Outubro de 2008, dos Secretários de Estado da Proteção Civil e do Ordenamento do Território e das Cidades, reconhece que a cartografia de risco constitui uma peça fundamental na elaboração dos planos diretores municipais, condicionando as opções de ocupação e uso do território e permitindo a criação de condições de prevenção e gestão de riscos em estreita articulação com os planos municipais de emergência, e identifica a necessidade de uniformização de conceitos técnicos e de metodologias a adotar pelos municípios. Para tal, o documento constitui um grupo de trabalho que teve por missão elaborar um guia metodológico para a produção de cartografia municipal de risco e para a criação de sistemas de informação geográfica (SIG) de base municipal (Julião et al., 2009). Neste guia o risco de incêndios florestais é classificado como risco misto, ou seja, resultando da combinação de ações continuadas da atividade humana com o funcionamento dos sistemas naturais.

Mais tarde o Decreto-Lei n.º 16/20095 de 14 de Janeiro reformula e reforça a importância dos planos já referidos e estabelece os planos específicos de intervenção florestal (PEIF), que permitem atuar em zonas de risco de incêndio, perante pragas e doenças, ou outras situações como a recuperação de solos degradados ou obras de correção torrencial. O Decreto-Lei nº 124/2006 é alterado e republicado pelo Decreto-Lei nº 17/20096 que estabelece novas medidas e ações a desenvolver no âmbito do Sistema de Defesa da Floresta Contra Incêndios.

3 Disponível em: http://dre.pt/pdf1s/2006/06/123A00/45864599.pdf

4Disponível em: http://dre.tretas.org/dre/241396/

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No Despacho nº 4345/ 20127 de 27 de Março, é homologado o regulamento do PMDFCI e conferido à AFN a elaboração, em consonância com o regulamento, um guia técnico para a elaboração do PMDFCI e a disponibilizá-lo no seu sítio da internet. Este guia define os conceitos básicos que determinam o modelo de risco de incêndio florestal a adotar e estabelece as metodologias viáveis para a sua realização, que diferem em alguns pontos, no que concerne aos incêndios florestais, do guia técnico apresentado em setembro 2009 pelo grupo de trabalho criado pelo Despacho n.º 27660/2008 anteriormente referido, e volta a seguir a metodologia descrita no guia de 2007.

A AFN foi extinta em 2012 sendo as suas atribuições integradas no Instituto da Conservação da Natureza e das Florestas – ICNF que disponibiliza o documento através do seu portal8. A análise deste guia técnico é alvo da secção 3.4 deste texto.

Os Despachos nº 5711/ 20149 e nº 5712/ 201410 regulamentam as questões inerentes aos pontos de água e à rede viária florestal (RVF) respetivamente, salientando a importância destas infraestruturas na prevenção e combate aos fogos florestais.

O Decreto-Lei n.º 83/201411 de 23 de Maio de 2014 procede à quarta alteração ao Decreto-Lei n.º 124/2006 e vem clarificar as disposições relativas ao fogo técnico, com vista a uma maior eficácia deste instrumento, quer no âmbito da prevenção, quer do combate aos incêndios florestais, tendo em conta as especificidades técnicas associadas e as condicionantes de utilização. São igualmente alvos de revisão a instrução do procedimento de contraordenação e a distribuição do produto das coimas. A homologação do regulamento do fogo técnico que é remetido no Decreto-Lei n.º 83/201412 é feita no Decreto-Lei nº. 7511/ 2014 de 9 de Junho de 2014.

A Autoridade Nacional de Proteção Civil (ANPC) publica anualmente uma Diretiva Operacional Nacional, homologada pelo ministério da administração interna, que visa estabelecer o Dispositivo Especial de Combate a Incêndios Florestais (DECIF) referente ao ano em causa. A título de exemplo para o corrente ano a diretiva está disponível em: http://www.prociv.pt/cnos/directivas/DON_2_DECIF_2015.pdf. Com o objetivo de otimizar a logística dos meios disponíveis: humanos, materiais e económicos, o DECIF tem-se organizado, nos últimos anos, em cinco fases distintas: ALFA (de 1 janeiro a 14 de maio),

7 Disponível em: http://dre.pt/pdf2sdip/2012/03/062000000/1095210953.pdf

8 Disponível em: http://www.icnf.pt/portal/florestas/dfci/Resource/doc/guia-tec-pmdfci-abril12 9 Disponível em: http://dre.pt/pdf2sdip/2014/04/083000000/1142811433.pdf

10 Disponível em: 9http://dre.pt/pdf2sdip/2014/04/083000000/1143311443.pdf

11 Disponível em: https://dre.pt/util/getpdf.asp?s=diad&serie=1&iddr=2014.99&iddip=20140778 12 Disponível em: https://dre.pt/util/getpdf.asp?s=dip&serie=2&iddr=110.2014&iddip=2014019427

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BRAVO (de 15 de maio a 30 junho), CHARLIE (de 1 julho a 30 setembro), DELTA (de 1 outubro a 31 outubro) e, por fim, a ECHO (de 1 novembro a 31 dezembro).

A distribuição temporal de cada uma das fases tem como base a probabilidade ou histórico das ocorrências, a previsibilidade de intensidade e as suas consequências, e o grau necessário de prontidão e mobilização das estruturas, forças e unidades de proteção e socorro (ANPC, 2014).

O DECIF é reforçado gradualmente ao longo das fases ALFA e BRAVO e atinge o seu máximo no período considerado o mais crítico do ano, a fase CHARLIE. Nas fases seguintes DELTA e ECHO a disponibilidade de meios diminui de forma semelhante, mas simétrica, às duas fases iniciais.

É neste enquadramento legal, que o sistema integrado que se pretende construir, pode desempenhar um papel importante na definição da estratégia de defesa e valorização da floresta.

1.3 Breve análise dos incêndios florestais em Portugal

nos últimos anos

Os países da região mediterrânea são caraterizados por um clima temperado com invernos suaves e chuvosos, e verões quentes e secos associados, e uma geografia que inclui várias cadeias montanhosas (Pereira et al., 2014). Devido a estas características e à natureza da floresta mediterrânia os incêndios florestais são fenómenos recorrentes nestes países (Gomes, 2006). Como se vai mostrar ao longo deste texto, estas não são as únicas causas dos incêndios florestais na Europa e particularmente em Portugal.

Quando se analisam os incêndios florestais, entre 1985 e 2012, em Portugal e nos seus vizinhos europeus mais próximos, Espanha, França e Itália (figura 1), é possível afirmar que até 1996 o total anual de área ardida em Portugal segue uma tendência semelhante à da Itália (às vezes até com valores significativamente menores, em 1988 e em 1993, e um valor maior em 1991) e com valores muito abaixo dos da Espanha. O território Espanhol, após vários anos muito problemáticos, começa a ter a situação dos incêndios florestais controlada a partir de 1996 e, apesar das condições meteorológicas vividas nos países mediterrâneos em 2003 e 2005, manteve os seus totais de áreas ardidas entre os 51000 ha e os 200000 ha, aproximadamente. Ao contrário, Portugal, entre 2000 e 2006, passa a distanciar-se dos

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valores exibidos pela Itália com valores muito elevados em 2003 e 2005 (à exceção de 2007 onde a Itália apresenta um valor anómalo em relação aos anos contíguos e que se ficou a dever, em parte, pelas severas condições meteorológicas que se fizeram sentir nesse pais (Fiorucci et al., 2011)).

Fonte dos Dados: (EFFIS, 2015).

Figura 1. Total anual de áreas ardidas entre 1985 e 2012 em Portugal, Espanha, França e Itália.

Mesmo que, pela análise do gráfico mostrado na figura 1, se fique com a noção que, em termos de totais de área ardida, Portugal não está “longe” dos valores que se verificam em Espanha e Itália, essa análise esbatesse completamente quando se toma consciência que os valores de área dos espaços florestais (povoamentos florestais mais áreas de matos) que cobrem os outros países são muito superiores aos portugueses. Isto é, dividindo o valor total das áreas ardidas pela área do espaço florestal de cada país (figura 2) percebe-se realmente que a realidade portuguesa é bastante mais dramática que a dos outros três países.

Observando o número de ocorrências, ou seja, o número de fogos registados, Portugal atinge anualmente valores muito elevados, em particular desde 1993, onde os valores são sempre superiores aos dos restantes países. Em 2005 atingiu-se um valor máximo histórico de 36287 ocorrências (figura 3). Como já foi mencionado nesta introdução, uma das causas dos

0 50000 100000 150000 200000 250000 300000 350000 400000 450000 500000 h ecta re s

Total anual de área ardida

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incêndios florestais prende-se com a ação humana. Quando comparados os valores das ocorrências com o número de habitantes de cada um dos países, é curioso verificar que os países com menos habitantes (valores em 2014): 10427301, 46507760, 60782668 e 65856609 em Portugal, Espanha, Itália e França, respetivamente (União Europeia, 2015), são os que têm maior número de ocorrências.

Fonte dos Dados: (FAO, 1995; 2001; 2006; 2010; EFFIS, 2015)13.

Figura 2. Percentagem de espaço florestal ardido entre 1985 e 2012 em Portugal, Espanha, França e Itália.

13 Os valores recolhidos das áreas ardidas referem-se aos espaços florestais ardidos, ou seja, áreas

de povoamentos e áreas de matos. Não seria correto dividir esses valores por valores publicados apenas do coberto florestal dos países e também não seria correto utilizar a área florestal inventariada em 2010, por exemplo, no cálculo da percentagem ardida para o ano de 1985. Depois de calculados os valores dos espaços florestais para cada país para os anos de 1990, 2000, 2005 e 2010, foi efetuada

0.00% 1.00% 2.00% 3.00% 4.00% 5.00% 6.00% 7.00% 8.00% 9.00% 10.00% 11.00% 12.00%

Percentagem de Espaço Florestal Ardido

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Fonte dos Dados: (EFFIS, 2015).

Figura 3.Total anual de ocorrências entre 1985 e 2012 em Portugal, Espanha, França e Itália.

Os valores para o território Francês são, em tudo, inferiores aos restantes países analisados (figura 1, figura 2 e figura 6).

O estudo da relação entre os valores das áreas ardidas e o número de ocorrências (figuras 4, 5, 6 e 7), revela que, apenas a Itália apresenta uma relação positiva, coeficiente de Pearson igual a 0.805, para estas duas variáveis. Mostrando que, para Portugal, Espanha e França, o aumento ou diminuição do número de ocorrências não influencia a variação do valor de área ardida.

Fonte dos Dados: (EFFIS, 2015).

Figura 4. Total anual de áreas ardidas e total anual do número de ocorrências entre 1985 e 2012 em Portugal. 0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000 n ú me ro d e fo gos

Total anual de ocorrências

PORTUGAL ESPANHA FRANÇA ITÁLIA

0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000 0 50000 100000 150000 200000 250000 300000 350000 400000 450000 500000 n ú m ero d e o corrên cias h ectare s

Relação entre o total de área ardida e o total do número

de ocorrências em Portugal

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Fonte dos Dados: (EFFIS, 2015)

Figura 5. Total anual de áreas ardidas e total anual do número de ocorrências entre 1985 e 2012 em Espanha.

Fonte dos Dados: (EFFIS, 2015)

Figura 6. Total anual de áreas ardidas e total anual do número de ocorrências entre 1985 e 2012 em França. 0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000 0 50000 100000 150000 200000 250000 300000 350000 400000 450000 500000 n ú m ero d e o corrên cias h ecta re s

Relação entre o total de área ardida e o total do número

de ocorrências em Espanha

área ardida (ha) ocorências

0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000 0 50000 100000 150000 200000 250000 300000 350000 400000 450000 500000 1985 1987 1989 1991 1993 1995 1997 1999 2001 2003 2005 2007 2009 2011 2013 n ú m ero d e o corrên cia h ecta re s

Relação entre o total de área ardida e o total do número

de ocorrências em França

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Fonte dos Dados: (EFFIS, 2015)

Figura 7. Total anual de áreas ardidas e total anual do número de ocorrências entre 1985 e 2012 em Itália.

Depois desta pequena contextualização do problema dos incêndios florestais nos quatro países geograficamente vizinhos e instalados na Bacia Mediterrânea, facilmente se percebe que a realidade portuguesa é muito preocupante e que exige soluções.

Segundo Nunes et al. (2013), os incêndios florestais constituem, em Portugal continental, o mais relevante problema ambiental e, frequentemente, têm sido explicados pelas características climáticas e meteorológicas do território, por estas afetarem tanto o desenvolvimento como a inflamabilidade dos combustíveis. No entanto, o perfil do clima português não justifica, por si só, nem o elevado número de ignições, nem a vasta área ardida ao longo destes anos.

Entre 1968 e 1974 ardiam em Portugal, em média, 10000 ha por ano (este número refere-se apenas às áreas sob regime oficial, não há informação para as áreas privadas). Em 1972 este valor foi abalado com um total de 19000 ha de espaço florestal ardido, e em 1974 arderam 30000 ha (Fernandes, 2015b). Aquando da sua elaboração, um dos objetivos do PNDFCI era que até 2010 ardessem menos de 100000 ha de florestas e matos por ano (ICNF, 2014a). Em 2002, Serrano e Martins (2002) afirmam que a problemática que envolve o combate aos incêndios florestais é quase sempre a mesma, e a solução utilizada passa essencialmente

0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000 0 50000 100000 150000 200000 250000 300000 350000 400000 450000 500000 n ú me ro d e o corrên cia h ecta re s

Relação entre o total de área ardida e o total do número

de ocorrências em Itália

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pela aquisição de mais meios, o que, sem uma ação concertada, pode não ser a melhor resposta a este problema.

Seguiram-se os calamitosos anos de 2003 e 2005. O Verão de 2003 foi em termos climatéricos um ano anómalo. Uma vaga de calor extremo percorreu a Europa e em particular Portugal durante os primeiros dias de agosto. Trigo et al. (2006) estudaram as condições meteorológicas durante esse período, para justificar uma área ardida superior a 400000 ha. As conclusões são que, efetivamente, as temperaturas máximas e mínimas foram excecionalmente elevadas, em especial nos dias dos grandes incêndios, a humidade relativa muito baixa e que esse verão foi precedido de um inverno húmido seguido de um mês de maio muito seco, o que proporcionou as condições favoráveis à ignição e propagação dos incêndios florestais.

Lourenço (2007a), na sua análise sobre os fogos de 2003, concorda que as condições meteorológicas, em certos dias, tenham assumido alguma gravidade, refere ainda a existência de trovoadas secas nesse período, mas afirma que não foram as únicas causas para as ocorrências e não foram as causas principais em termos de progressão. A simultaneidade de ocorrências de focos de incêndio levou a uma dispersão dos meios de combate que, por vezes, se revelaram insuficientes mais devido à sua inadequada distribuição e não tanto à sua falta. O autor aponta ainda para falhas nas equipas de primeira intervenção e nos rescaldos e diz que estas falhas resultaram da acumulação de muitas situações herdadas de anos anteriores que não se resolveram atempadamente, nomeadamente ao nível da prevenção e da pré-supressão: estado de abandono das matas e florestas; falta de ordenamento e fiscalização do território; inexistência de formação dos intervenientes; entre outras.

No início do verão de 2004 vem a Portugal, a pedido das autoridades portuguesas, apoiado pelo governo Norte-Americano e com o suporte da fundação Luso-Americana para o desenvolvimento, Mark Beighley, um consultor americano com 34 anos de experiência em gestão florestal e de incêndios, para analisar e ajudar a resolver o problema dos fogos florestais. No seu relatório final (Beighley e Quesinberry, 2004) diagnostica as seguintes situações:

 As capacidades do ataque inicial das equipas de primeira intervenção são razoavelmente boas, no entanto, falta-lhes uma estrutura de comando única e unificadora com capacidade de comunicação;

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 As ações do ataque inicial são agressivas e muitas vezes bem-sucedidas, mas se o incêndio conseguir escapar a essa fase e se tornar maior, existe uma capacidade limitada para planear e implementar estratégias de controlo eficientes e planear a logística necessária para mais que um dia de combate;

 A não existência de handcrews14 dificulta o combate em zonas acidentadas ou

remotas;

 O programa de defesa da floresta contra incêndios florestais parece estar desequilibrado. É dada uma maior enfase no aumento das capacidades de combate, especialmente em termos de equipamentos, e uma menor enfase à prevenção, em termos de: programas de educação; cumprimento das leis em vigor; redução dos combustíveis e silvicultura de prevenção;

 Devem ser realizados mais esforços em atividades de prevenção e o fogo controlado não precisa de ser extinto;

 Num quadro de melhorias, é necessário um programa abrangente de treino e formação que garantam que o conhecimento e as competências são transferidas com sucesso para aqueles que têm que implementar as mudanças.

Os autores deixaram recomendações claras e específicas para inverter a tendência da altura, principalmente o cenário de 2003 e o que já começava a desenhar-se no verão de 2004. Deixaram ainda a mensagem explícita que Portugal precisava de se preparar para os anos seguintes.

O Verão de 2004 começou muito mal, ainda antes de Agosto já tinham ardido 129540 ha de mato e floresta em 21870 ocorrências (Gomes, 2006). Felizmente, as condições meteorológicas dos meses de Agosto e Setembro foram pouco propícias à propagação do fogo e o valor de área ardida não cresceu significativamente.

No princípio de 2005 dá-se início à elaboração da proposta técnica para o Plano Nacional de Defesa da Floresta Contra Incêndios (já mencionado no enquadramento legal). O Conselho de Supervisores é constituído, na sua maioria, por personalidades ligadas às universidades portuguesas, um representante da direção geral dos recursos florestais, um ex-docente da escola nacional de bombeiros, uma engenheira da câmara municipal do Montijo, um representante da AFOCELCA e um jurista, num total de 17 membros. Junta-se a este Conselho um grupo de 17 stakeholders e 16 entidades que contribuem com dados e

14 Equipas, normalmente de 18 a 20 homens ou mulheres, especializadas em escavar faixas, limpas

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informações (designadas por Antenas Institucionais) (ISA, 2006). Ainda neste âmbito, Mark Beighley volta a Portugal para participar num workshop de intercâmbio de ideias.

O ano de 2005 atingiu um valor sem precedentes do número de ocorrências, 36287, e uma área ardida de 339089 ha de espaço florestal (EFFIS, 2015). Foi caraterizado por grandes incêndios e, o que cria ainda mais dificuldades no combate, nas áreas de interface urbano-florestal. Segundo Lourenço (2007a), estes valores justificam-se com a seca que se fez sentir, mas também, e mais uma vez, pelas razões que apresentou para os valores de 2003.

Pedro Almeida Vieira, escritor e jornalista português de espírito crítico aguçado, publica em 2006 um livro sobre um trabalho de investigação intitulado “PORTUGAL: O VERMELHO E O NEGRO (A verdade amarga e a dolorosa realidade dos incêndios florestais).”. Neste livro o autor demonstra, no seu entender, que os incêndios florestais não são afinal uma tragédia inesperada, mas sim, a consequência de erros crónicos, misturados com mentiras dolosas, deturpações intencionais, evidentes fraudes e insuportáveis irresponsabilidades (Vieira, 2006).

Nos três anos seguintes, 2006, 2007 e 2008 houve uma diminuição sucessiva da área ardida, com valores mínimos registados em 2008, 17564.8 ha e 14873 ocorrências (EFFIS, 2015). No entanto, os números de ocorrências, embora mais baixos que os dos anos anteriores, não acompanharam o decréscimo acentuado dos valores das áreas ardidas. As condições climatéricas destes anos terão ajudado aos bons resultados, mas também o facto de que, em função dos três anos anteriores, não havia muito para arder.

Em Junho de 2009, Mark Beighley vem a Portugal para avaliar o que foi feito e deixa um alerta muito claro: “O risco de se voltar a ter um ano atípico, em que ardem mais de 250 mil hectares,

é cada vez maior. O que ardeu em 2003 e 2005 já está pronto para voltar a arder, com a agravante que o que está no terreno propicia a evolução das chamas ainda mais rapidamente.”. Numa entrevista concedida ao jornal Público (Fernandes, 2009), assegura que

o sistema de combate que entretanto se montou ainda não tinha sido testado e isso era um risco muito grande. Em relação ao que viu nas duas semanas em que percorreu o país, afirmou o seguinte:

 Elogiou o esforço feito no reforço do sistema de combate, mas salientou que a aposta no combate só deveria existir como último recurso, o segredo estava na prevenção;  Mesmo em relação ao combate nem tudo estava bem, a probabilidade de grandes

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os meios se tinham preparado essencialmente para o combate nas áreas de interface entre as populações e as florestas (tal foi o pânico vivido nos fogos de 2005);

 Os combustíveis estavam a acumularem-se a uma velocidade extraordinária e nada tinha sido feito para controlar este aspeto. O tempo urgia;

 As razões meteorológicas severas explicavam parte do problema dos incêndios florestais em Portugal, mas o pior era o povo português. Em Portugal, 97% das ignições são causadas pelo homem, um número largamente superior ao que existe nos países vizinhos. Salientou, mais uma vez, que a questão da educação dos cidadãos para esta questão deveria estar comtemplada na prevenção.

Nesse ano arderam 87421 ha de espaço florestal, o que correspondeu a um aumento de 80% em relação ao ano anterior e em 2010 arderam 133091 ha, mais uma vez um valor a cima dos 100 mil ha (EFFIS, 2015).

Em 2012 com a homologação do regulamento do PMDFCI desse ano, as metodologias para a criação de sistemas de informação geográfica de base municipal e elaboração de índices de perigo de incêndio sofrem um recuo em relação ao que estava em vigor em 2009 (como foi referido no enquadramento legal).

No final da fase Charlie de 2013, a Quercus emite um comunicado onde faz um balanço dos incêndios florestais até ao dia 1 de Outubro. Neste comunicado o Governo e o ICNF são responsabilizados por negligência das políticas florestais e de ordenamento do território. Mais uma vez a questão da prevenção é colocada em causa: “É absurdo que as verbas gastas em

ações de prevenção sejam menos de metade das verbas alocadas ao combate dos fogos florestais, com a agravante de que parte das verbas que o Governo indica como aplicadas na prevenção são verbas de despesas administrativas e outras que não estão relacionadas com a intervenção no espaço florestal.” (Quercus, 2013). No final do ano foram contabilizadas

19291 ocorrências e 152758 ha de área ardida (ICNF, 2014b).

Em LNEC (2014) são divulgados os resultados da análise dos incêndios florestais durante o ano de 2014. Num ano com resultados muito bons, apenas 19696 ha de área ardida e 7085 ocorrências, o documento expõe as medidas adotadas em matéria de prevenção e sensibilização que estarão na origem de sucesso alcançado.

Para 2015, João Almeida, secretário de estado da administração interna, em entrevista ao jornal SOL, considerou que o DECIF previsto para este ano “é um dispositivo mais musculado” (Wise, 2015). “Musculado” continua a referir-se, essencialmente, ao acréscimo de meios, mas existe este ano uma pequena parte do discurso dedicada à preocupação na formação dos

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bombeiros. Este facto também fica patente nas palavras da ministra da administração interna, Anabela Rodrigues, quando assegurou que o DECIF 2015 está preparado e muito bem pensado e salienta os treinos operacionais de natureza formativa que envolvem diversos operacionais (Bombeiros de Portugal, 2015).

De alguma forma o ano de 2014 fica marcado como um ano em que, efetivamente, existiram mudanças ao nível do discurso e na atuação. Mais significativo que a diminuição do valor da área ardida é o decrescimento do número de ocorrências para um valor que já não se registava desde o ano de 1986. Como também foi um ano em que o território não ficou exposto a condições meteorológicas extremas, não foi possível testar a eficiência do DECIF em cenários reais, como por exemplo, no controlo de grandes incêndios.

Fica uma agradável perceção de que algo parece estar a melhorar, mas é necessário tempo para a confirmar. Simultaneamente, permanece a falta de um olhar mais atento, por exemplo, aos incêndios florestais fora do período estival que têm marcado presença nos últimos anos de forma muito significativa (Fernandes, 2015b), à falta da utilização efetiva das tecnologias informáticas, das redes de comunicações e dos sistemas globais de posicionamento pelos principais agentes da proteção civil: bombeiros, câmara municipal e guarda nacional republicana, à inexistência de metodologias de atualização da informação geográfica utilizada, entre outros.

1.4 Objetivos

Pelo que foi exposto nos pontos anteriores, identifica-se como principal objetivo desta tese, mostrar a necessidade e a pertinência em se criar um sistema integrado de informação geográfica que contemple um conhecimento exaustivo da área de intervenção, permita a criação e manutenção de uma rede de circulação apropriada à circulação de meios de combate a fogos florestais, que suporte uma metodologia adequada à criação de mapas de Ocupação/ Uso do solo e à sua periódica atualização, possibilite a criação de mapas de perigo de incêndio e que proporcione a incorporação de dados vindos de um simulador de progressão do fogo. Pretende-se mostrar que o sistema permite não só contribuir para a prevenção dos fogos florestais, mas também auxiliar o seu combate (figura 8), e assim responder às questões sociais e legais desta temática. O sistema deve integrar dados de várias fontes e efetuar cálculos como base na modelação tridimensional de alguns dos temas geográficos envolvidos, sempre com a preocupação de manter a informação atualizada e

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Figura 8. Sistema integrado de apoio à prevenção e combate a fogos florestais

A concretização do objetivo principal passa pelo estabelecimento de objetivos específicos, que se concretizarão em várias etapas do desenvolvimento do trabalho. Apresenta-se assim o conjunto de objetivos/linhas de investigação fundamentais que se procurou alcançar e desenvolver nesta tese com grau de inovação:

• Criação de uma rede de circulação baseada em técnicas de posicionamento e navegação por satélite. A modelação desta rede é feita com base em dados reais, e não em estimativas e simulações, em ambiente de Análise de Redes. Desta forma, pretende-se inferir custos de passagem realistas nos arcos, como seja o tempo de percurso e o seu comprimento real. Para além dos custos de passagem é necessário estabelecer as restrições à circulação na rede mediante o tipo de veículo de combate a utilizar (ex. Pickup de primeira intervenção, autotanque, etc.), o tipo de pavimento, a largura, o estado de conservação e a localização dos pontos de inversão de marcha; • Processamento, extração de informação e utilização de uma série temporal de

imagens de satélite de acesso livre (imagens da série Landsat) para diferentes fins. Conseguir integrar num estudo temporal, imagens adquiridas com dois tipos de sensores distintos: TM e ETM+;

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• Criação de um projeto no sistema de simulação de fogo, FARSITE, com duas finalidades: estudar o comportamento do fogo na área de estudo e estar apto a apoiar o combate aos fogos florestais;

• Expor, através da análise da literatura e estudo do estado de arte, as metodologias empregues no cálculo de índices de perigo e risco de incêndio florestal. Fazer a análise crítica das metodologias implementadas oficialmente em Portugal;

• Desenvolvimento de uma metodologia para a criação expedita, rápida e acessível de um índice dinâmico de perigo de incêndio, tendo como base um estudo do comportamento da progressão do fogo ao longo de um ano, com a periodicidade de um por semana, num simulador preparado para o efeito;

• Desenvolvimento de uma metodologia para a criação de mapas estruturais de perigo de incêndio facilmente atualizáveis. Esta metodologia é baseada na modelação em componentes principais;

• Mostrar a relevância de estabelecer critérios de qualidade para a informação geográfica utilizada no sistema que se quer desenvolver, uma vez que se insere num dos contextos da proteção civil;

• Apontar os SIG como técnica principal na concretização de todos os objetivos definidos.

1.5 Estrutura do Documento

O documento que aqui se apresenta tem oito capítulos principais, os quais refletem os assuntos identificados na abordagem proposta e nos objetivos definidos. Depois de, no primeiro capítulo, Introdução, se fazer o enquadramento ao tema em estudo, nos capítulos dois e três procede-se à revisão da literatura relevante para a contextualização e delimitação da problemática sob investigação, e nos restantes capítulos apresentam-se as metodologias desenvolvidas, os resultados obtidos, as análises efetuadas e as considerações finais ao trabalho.

O segundo capítulo, Informação Geográfica, faz uma abordagem geral à informação geográfica apresentando os seus conceitos e aplicações, com enfoque para a Geodesia e Cartografia, Sistemas Globais de Posicionamento, Deteção Remota e como elemento

Imagem

Figura 1. Total anual de áreas ardidas entre 1985 e 2012 em Portugal, Espanha, França e Itália

Figura 1.

Total anual de áreas ardidas entre 1985 e 2012 em Portugal, Espanha, França e Itália p.31
Figura 3.Total anual de ocorrências entre 1985 e 2012 em Portugal, Espanha, França e Itália

Figura 3.Total

anual de ocorrências entre 1985 e 2012 em Portugal, Espanha, França e Itália p.33
Figura 4. Total anual de áreas ardidas e total anual do número de ocorrências entre 1985 e 2012 em  Portugal

Figura 4.

Total anual de áreas ardidas e total anual do número de ocorrências entre 1985 e 2012 em Portugal p.33
Figura 9. Relação entre o elipsoide e o geoide. H é a altitude ortométrica de P, h é a altitude elipsoidal  de P e N é a ondulação do geoide no ponto P

Figura 9.

Relação entre o elipsoide e o geoide. H é a altitude ortométrica de P, h é a altitude elipsoidal de P e N é a ondulação do geoide no ponto P p.47
Figura 11. Datum Geodésico, global (à esquerda) e local (à direita).

Figura 11.

Datum Geodésico, global (à esquerda) e local (à direita). p.51
Figura 12. Informações disponibilizadas pela DGT sobre o vértice geodésico Melriça.

Figura 12.

Informações disponibilizadas pela DGT sobre o vértice geodésico Melriça. p.56
Figura 13. Transformações de Coordenadas.

Figura 13.

Transformações de Coordenadas. p.62
Figura 14. Sistemas SBAS no 1º trimestre de 2013.

Figura 14.

Sistemas SBAS no 1º trimestre de 2013. p.82
Figura 15. O sistema EGNOS.

Figura 15.

O sistema EGNOS. p.84
Figura 16. Estações Terrestres do sistema EGNOS.

Figura 16.

Estações Terrestres do sistema EGNOS. p.85
Figura 19. Tabela de ponderação e reclassificação das variáveis utilizadas no trabalho apresentado  por Chuvieco e Congalton (1989)

Figura 19.

Tabela de ponderação e reclassificação das variáveis utilizadas no trabalho apresentado por Chuvieco e Congalton (1989) p.150
Figura 21. Risco integrado de incêndio Florestal apresentado por Freire et al. (2002)

Figura 21.

Risco integrado de incêndio Florestal apresentado por Freire et al. (2002) p.158
Figura 22. Tabela de ponderação e reclassificação das variáveis utilizadas na primeira série do  projeto CRIF disponível em: http://scrif.igeo.pt/cartografiacrif/nocrisco.htm

Figura 22.

Tabela de ponderação e reclassificação das variáveis utilizadas na primeira série do projeto CRIF disponível em: http://scrif.igeo.pt/cartografiacrif/nocrisco.htm p.160
Figura  24.  Tabela  de  ponderação  e  reclassificação  das  variáveis  utilizadas  na  cartografia  CRIF  disponível em:

Figura 24.

Tabela de ponderação e reclassificação das variáveis utilizadas na cartografia CRIF disponível em: p.163
Figura 27. Localização geográfica da área de estudo.

Figura 27.

Localização geográfica da área de estudo. p.178
Figura 30. Excertos do Modelo de dados implementado.

Figura 30.

Excertos do Modelo de dados implementado. p.183
Figura 31. Modelos Grid obtidos através do modelo TIN.

Figura 31.

Modelos Grid obtidos através do modelo TIN. p.184
Figura 32. Modelo Digital do Terreno da AE (TDS).

Figura 32.

Modelo Digital do Terreno da AE (TDS). p.185
Figura 35. Resultados da avaliação da qualidade do MDT – Grid – linear.

Figura 35.

Resultados da avaliação da qualidade do MDT – Grid – linear. p.187
Figura 34. Resultados da avaliação da qualidade do MDT – TIN.

Figura 34.

Resultados da avaliação da qualidade do MDT – TIN. p.187
Figura 36. Resultados da avaliação da qualidade do MDT – Grid – vizinho mais natural.

Figura 36.

Resultados da avaliação da qualidade do MDT – Grid – vizinho mais natural. p.188
Figura 37. Mapa de declives da área de estudo.

Figura 37.

Mapa de declives da área de estudo. p.189
Figura 38. Mapa de exposições da área de estudo.

Figura 38.

Mapa de exposições da área de estudo. p.190
Figura 40. Radiação solar no solstício de inverno.

Figura 40.

Radiação solar no solstício de inverno. p.191
Figura 43. Mapa de visibilidades dos postos de vigia na área de estudo

Figura 43.

Mapa de visibilidades dos postos de vigia na área de estudo p.194
Figura 44. Áreas visíveis em função do número de postos de vigia

Figura 44.

Áreas visíveis em função do número de postos de vigia p.194
Figura 45. Botão Pesquisar para seleção de um ponto de água através da sua designação

Figura 45.

Botão Pesquisar para seleção de um ponto de água através da sua designação p.196
Figura 46.  Botão Identificar para obter informações sobre um ponto de água através da sua

Figura 46.

Botão Identificar para obter informações sobre um ponto de água através da sua p.196
Figura 48. Hiperlink das corporações de bombeiros para respetiva página na RISE.

Figura 48.

Hiperlink das corporações de bombeiros para respetiva página na RISE. p.197
Figura 47. Hiperlink dos postes de vigia para respetiva página na RISE.

Figura 47.

Hiperlink dos postes de vigia para respetiva página na RISE. p.197

Referências