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AÁLISE AMBIETAL Á PARTIR DAS TÉCICAS DO GEOPROCESSAMETO: USO DO SOFTWARE SPRIG® 5.0.6 O MAPEAMETO DO USO E
COBERTURA DA TERRA O MUICÍPIO DE TRÊS LAGOAS/MS O PERÍODO DE 1985 Á 2011.
Flávia Joise Izippato
Mestranda do curso de Pós-graduação em geografia UFMS campus de Três Lagoas/MS. Bolsista Capes. Membro do DIGEAGEO
Andre Luis Valverde Fernandes xxxxx@yahoo
Mestrando do curso de Pós-graduação em geografia UFMS campus de Três Lagoas/MS. Bolsista Capes.
Prof.ªDr.ª Patrícia Helena Mirandola [email protected]
Docente do programa de Pós-graduação em geografia e curso de graduação em geografia UFMS campus de Três Lagoas/MS. Membro do DIGEAGEO
Resumo
O presente trabalho tem como objetivo realizar análise do uso e cobertura da terra no município de Três Lagoas/MS, a partir do uso de técnicas de geoprocessamento, utilizando Sistema de Informação Geográfico (SIG) gratuito. A análise foi realizada utilizando software Spring® 5.0.6, desenvolvido pelo Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE). Os resultados demonstraram que o software apresenta resultados bastante satisfatórios no mapeamento temático e quantificação dos dados analisados. A área do município de Três Lagoas/MS tem o seu uso e cobertura da terra intensificada por cultivo de vegetação para atividades de pecuária desde o ano inicial de análise 1985, apresentando aumento no decorrer dos anos 2011. O aumento de áreas com vegetação de pastagem fez com que ocorresse a efetiva redução das áreas de vegetação natural florestal, as margens e nascentes em sua maioria não apresentam APP (Área de Preservação Permanente).
1. ITRODUÇÃO
Quando os estudos geográficos são desenvolvidos através de computadores, para representar dados referenciados, estamos trabalhando no campo da Ciência da Geoinformação. Esta permite à transferência e armazenamento de dados do espaço geográfico para o ambiente computacional, técnica definida como geoprocessamento, que possibilitou estudos mais dinâmicos na área ambiental, através da análise através de imagens orbitais obtidas por sensores remotos, auxilio da cartografia automatizada, GPS dentre outras tecnologias.
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Interpretar as imagens de satélites é identificar os objetos nelas compostos, e esta dependerá sempre do conhecimento do interprete em sensoriamento remoto e da área de estudo, e quanto maior for este conhecimento mais informações serão extraídas (FLORENZANO, 2008).
Davis & Câmara (2008), destaca que o geoprocessamento faz uso de um conjunto de tecnologias para coleta e tratamento espacial. Ele permite que através destes dados analistas possam determinar a evolução tempo-espaço, de fenômenos geográficos e suas relações.
Mirandola (2006) ressalta que o geoprocessamento configura o conhecimento e manipulação de dados através de cartografia digital, sensores remotos, estatísticas e SIG.
O SIG realiza tratamento computacional de dados geográficos e recupera informações não apenas com base em suas características alfanuméricas, mas também através de sua localização espacial (DAVIS & CÂMARA, 2001, p.1).
São sistemas complexos (hardware, software, dados e informações) que necessita de pessoal habilitado para realizar análise do ambiente. As aplicações são diferenciadas, indo desde análise através de banco de dados espacial, cadastral, modelo numérico do terreno, redes (PARANHOS FILHO; LASTORIA & TORRES, 2008).
Destaca-se que no ambiente do SIGs (Sistema de Informação Geográfico) as informações devem estar georreferenciadas. Existem diferentes SIGs sendo utilizado, dentre eles destacaremos o Spring® 5.0.6, software gratuito disponibilizado pelo Instituto Nacional de Pesquisas Espacial (INPE), de fácil manipulação e que apresenta resultados satisfatórios na análise geográfica.
2. LOCALIZAÇÃO E CARACTERÍSTICAS DA ÁREA DE ESTUDO
O município de Três Lagoas/MS esta localizado na porção leste do Estado de Mato Grosso Sul, entre as coordenadas planas (UTM) 149817.9/256192.1 á -2200916.8/-2347935.8 e possui uma área de aproximadamente 10214.0 km², obtidos a partir da imagem Landsat 5 sensor TM no software Spring® 5.0.6. (Figura 01). A população é de 101.791 mil habitantes, urbana 97.069 mil habitantes e rural 4.722 habitantes, (Censo IBGE, 2010).
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Segundo Seplan (1990), esta localizada na bacia sedimentar do Paraná, que geologicamente é composta por depósitos do grupo Bauru, constituído por rochas das Formações Santo Anastácio, Adamantina e Marília, com predominância da Formação Santo Anastácio (Ksa). O solo predominante é o Latossolo Vermelho-Escuro. A vegetação original ou remanescente desta região é savana (cerrado).
Segundo Köpen o clima característico é o denominado Aw (savanas), apresentando inverno seco e chuvas máximas de verão. A precipitação pluviométrica anual varia entre 1750 a 2000 mm anuais, excedente hídrico anual de 1200 a 1400 mm durante 07 a 08 meses e deficiência hídrica de 200 a 350 mm durante 03 meses. (SEPLAN, 1990).
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3. METODOLOGIA DE PROCESSAMETO DIGITAL DE IMAGEM (DPI) LADSAT (LAD REMOTE SESIG SATELLITE) 5 SESOR TM ( THEMATIC MAPPER) O SOFTWARE SPRIG® 5.0.6.
Para manipular as imagens no Software Spring® 5.0.6 estas são primeiramente adquiridas no site do INPE ( Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais). Esta etapa consiste na manipulação de imagens digitais da série Landsat (Land Remote Sensing Satellite) 5 sensor TM (Thematic mapper) adquiridas através de downloads no site www.dgi.inpe.br. As imagens adquiridas foram 1985/07/30 e 2011/06/20, com diferença de 10 dias devido à última data de imageamento do satélite na área de estudo, até a pesquisa, fato que não irá influenciar na pesquisa, já que é compatível com a mesma estação (inverno). Estas estão disponíveis gratuitamente, após cadastro no site. Para aquisição das imagens as etapas a serem aplicadas são: segundo a Figura 02:
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Após aquisição das imagens no formato TIFF, estas são convertidas para o formato compatível no Spring® 5.0.6 no módulo Impima 5.0.6, extensão do software Spring® 5.0.6, e tem como função, converter as imagens adquiridas para manipulação no software. Estas podem ser subdivididas em 3 etapas. A conversão da Imagem TIFF no Impima 5.0.6, a manipulação o processamento e tratamento no software Spring® 5.0.6 e finalização no módulo Scarta 5.0.6, extensão do Spring® 5.0.6, responsável pela finalização (layout) do mapeamento (mapa).
1º Etapa: Conversão da Imagem TIFF no Software Impima 5.0.6
Esta primeira etapa de manipulação de imagens consiste na conversão da imagem do formato TIFF, obtida no site do INPE de forma gratuita, para o formato compatível com o software Spring® 5.0.6. Este é realizado pelo módulo Impima 5.0.6, responsável somente por converter imagens, para o processamento e tratamento em projetos que o Spring® reconheça.
Para efetuar este procedimento o primeiro passo é ao abrir o Impima 5.0.6 localizar o arquivo no qual consta as imagens, escolher as bandas (somente uma banda) e gravar a imagem de saída, no formato compatível com software Spring® 5.0.6 como é apresentado nas Figuras 03 á 05.
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Figura 03: Localização do arquivo para conversão de Imagem TIFF para SPG no Impima.
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Figura 05: Imagem convertida para SPG para manipulação no software Spring® 5.0.6.
2º Etapa: Tratamento e Manipulação da Imagem no Software Spring® 5.0.6
O tratamento das imagens no software Spring® 5.0.6 será efetuado após a criação do projeto no banco de dados disponível no site www.inpe.br, obtido após download do mesmo. O projeto é criado no banco de dados Atlas_2008 no qual são obtidas informações compatíveis com o projeto desenvolvido (Três Lagoas/MS), a partir do projeto Sirgas_2000.
Após criar projeto a próxima etapa será o georreferenciamento da mesma a partir de pontos de controle passíveis de identificação na imagem, o Spring® é um SIG (Sistema de Informação Geográfico), que realiza suas funções a partir de dados referenciados a partir de um sistema de coordenadas x e y. A próxima etapa será o de importa-lás para o Spring® 5.0.6, para o tratamento.
Para importar as imagens é necessário escolher as bandas no qual será realizado o tratamento no software. Sendo assim é importante conhecer as funções de imageamento espectral de cada banda do satélite no qual se esta trabalhando (Landsat 5 sensor TM) e escolher as bandas no qual se terá a melhor “assinatura espectral”, representação da superfície
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terrestre, da área escolhida. Segundo Paranhos Filho et al (2008), os tipos de cobertura no solo, absorve porções específicas do espectro eletromagnético, o que diferencia as respostas espectrais, resultando em uma “assinatura espectral” para cada tipo de cobertura do solo
No satélite Landsat 5 sensor TM o número de bandas somam um total de 7. Sendo definido importar as bandas 3, 4 e 5, para tratamento no software, pois estas permitem uma boa identificação de espécies de vegetações e manchas urbanas (banda 3), limites de corpos de água, drenagens e áreas agrícolas (banda 4) e umidade do solo e vegetação (banda 5).
Após importar as imagens (bandas) o contraste foi executado a fim de melhorar a qualidade, utilizando-se a opção Equalizar Histograma. A partir desse contraste, é feita a composição colorida, salva como imagem sintética b3g4r5, a qual possibilitará a classificação do uso e cobertura da terra na área de estudo (Três Lagoas/MS).
A classificação foi por segmentação, onde foi dividida a área por regiões, que corresponde aos números de pixels que a imagem apresenta e sua similaridade. Foi utilizado o método de crescimento de regiões, com similaridade 8 e área (pixel) 10, após a segmentação foi utilizado o classificador Bhattacharya com limiar de aceitação de 99,9%. Após a classificação, o mapeamento de classes do uso e cobertura da terra foi executado.
Para os dados referentes à caracterização da área foram definidas 8 classes, sendo estas: vegetação natural florestal, vegetação natural campestre (campos limpo e sujo), área úmida, área urbana, silvicultura, pastagem e corpos d’água continental de acordo com a proposta do Manual do Uso da Terra elaborado pelo IBGE (Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística) em 2006, ressaltando que este sofreu adaptação devido à caracterização de áreas úmidas e solos expostos, estas passível de ser identificado na imagem em laboratório, como pode ser verificado nas Figuras 06 a 14.
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Figura 06: Projeto Três Lagoas/MS a partir do banco de dados Atlas_2008.
2.2º Delimitar área de estudo (Três Lagoas/MS) a partir do banco de dados Atlas_2008 projeto Sirgas_2000.
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Figura 07: Delimitação da área de estudo.
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Figura 08: Georreferenciamento de imagem Landsat 5 sensor TM de 1985/07/30.
2.4º Importar Imagem Georreferenciada.
Figura 09: Imagem Importada para software Spring® 5.0.6
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Figura 10: Imagem com contraste b3g4r5 salva como sintética.
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Figura 12: Área de Estudo ( Três Lagoas/MS) imagem Landsat 5 sensor TM de 1985/07/30.
2.7º Mapeamento
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Figura 14: Mapeamento do município de Três Lagoas/MS
3º Etapa: Finalização do Mapa no Scarta 5.0.6
Última etapa da manipulação das imagens Landsat 5 sensor TM, corresponde ao tratamento dos dados mapeados no software. É onde será realizada a finalização do mapa desenvolvido no software Spring® 5.0.6. Este é desenvolvido pelo módulo Scarta 5.0.6, extensão do Spring® 5.0.6.
Para realizar esta tarefa será necessário localizar o projeto (Três Lagoas/MS) e abrir no Scarta 5.0.6., ao localizar o projeto inserir os dados desejados para o layout do mapa, em editar onde estão disponíveis a legenda, escala, símbolos, grades contento opções de coordenadas geográficas e planas (UTM), textos e outras opções que tenham por finalidade informar os dados do mapa temático, e melhorar o layout do mesmo. A próxima etapa será o de salvar os dados da imagem no formato JPEG como apresenta as Figuras 15 á 18.
O JPGE extensão do.jpg, faz uso de um algoritmo de compactação baseado na capacidade de visão do olho humano, retirando da imagem detalhes imperceptíveis a nossa
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vista. O processo de compressão produz imagens bastante realistas e arquivos bastante leves (FITZ, 2008, p.60).
3.1º Abrir Projeto
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Figura 16: Área de estudo (Três Lagoas/MS).
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Figura 17: Edição de Layout do mapa do município de Três Lagoas/MS.
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Figura 18: Imagem salva no formato JPGE no Scarta 5.0.6.
4. RESULTADOS
Após tratamento da imagem Landsat 5 sensor TM de 1985/07/30 e 2011/06/20, no software Spring® 5.0.6, foram mapeadas 8 classes de uso e cobertura da terra, no município de Três Lagoas/MS, como estabelece o Manual do Uso da Terra (IBGE, 2006) sendo estas: Vegetação Natural Florestal, Vegetação Natural Campestre, Áreas Úmidas, Área Urbana, Solo Exposto, Silvicultura, Pastagem e Água. A seguir o Gráfico 01 apresenta os valores percentuais aproximados do uso e cobertura da terra ao longo de 26 anos no município de Três Lagoas/MS.
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Gráfico 01: Comparativo Uso e Cobertura da Terra no Município de Três Lagoas/MS em 1985/2011. Fonte: Imagem de satélite Landsat 5 sensor TM 1985/07/30 e 2011/06/20.
Organização: IZIPPATO, Flávia Joise. 2011.
A partir dos dados percentuais apresentados no gráfico acima, podemos concluir que, o município de Três Lagoas/MS, apresenta como principal atividade econômica a pecuária. No ano de 1985, os dados mostram o predomínio de uso e cobertura da terra com a pastagem, que em 2011 atinge aproximadamente 42% de toda área do município. As áreas que compõe a paisagem das pastagens apresentam predominantemente, gramíneas, plantas herbáceas e em algumas situações arbustivas e semi-arbustivas. Resultados esperados, já que o Estado de Mato Grosso do Sul, tem como maior destaque nacional e mundial, a atividade de criação de gado extensivo produzido para corte. O problema é quando seu uso ocorre de forma intensificada sem praticas de manjo e tempo indeterminado de gado na área.
“Um peso muito grande de gado pode resultar em uma vegetação excessivamente raleada e reduzida, redundando em uma diminuição considerável da proteção contra a erosão.” (BERTONI & LOMBARDI NETO, 1990, p.96).
Com isso podemos destacar também outra vegetação que teve grande destaque no município. A vegetação campestre (campos) é a segunda em valores percentuais a ocupar a área, representando aproximadamente 24% no ano de 2011. Neste caso podem ser inseridas as áreas que são cobertas por campos limpos e sujos. São áreas que em algumas situações também são ocupadas por gado pela pecuária. O aumento de áreas ocupadas por vegetação
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campestre pode ser verificada principalmente na porção oeste do município de Três Lagoas/MS.
Nota-se a efetiva perda das vegetações florestais naturais de aproximadamente 18,6% em 1985 para 14,5% em 2011. Estas foram substituídas por vegetações do tipo campestre e principalmente a pastagem. Estes valores refletem a ação de antropização em áreas antes naturais, para o uso excessivo do solo. Estes valores podem parecer baixos em índices percentuais mais sua diminuição reflete na diminuição de retenção de umidade na área. Em 1985 as áreas úmidas representavam 12,1% em 2011 passa a apresentar 3%.
Destaca-se o papel fundamental destas vegetações naturais na retenção de precipitação mesmos em períodos mais secos, já que os meses escolhidos para o estudo apresentam os índices mais baixos de precipitação, inverno. O papel das plantas além de ser o de reter umidade no solo é de protegê-lo contra os impactos proporcionados também por gotículas de chuvas, que aumenta a lavagem dos solos, efeito “splach”, que aumenta o carreamento de sedimentos e erosões no solo.
“O modo como a terra é manejada, ou seja, se está ou não recoberta de vegetação, bem como o sistema de cultivo, são também fatores importantes para condicionar uma maior ou menor mobilidade dos solos” (LEPSCH, 2002, p.158.). A falta de cobertura propicia aumento de sedimentos carreados para as áreas de drenagens (rios, córregos e ribeirões) proporcionando maior assoreamento destes canais.
Não são respeitados o Código Florestal Brasileiro, no qual destaca-se que as nascentes e margens são áreas de preservação permanente. A Lei 4.771 15/09/1965 - DOU 16/09/1965 Art. 2° determina que estas áreas são consideradas de preservação permanentes, sendo obrigatória a presença de mata ciliar e/ou florestas naturais ao longo dos corpos aquosos. No estudo preliminar (laboratório utilizando SIG e imagens de satélites) foi possível verificar que estas áreas, que deveriam ser preservadas, estão ocupadas por pastos ou em alguns casos apresentam solos expostos.
O município apresentou 6,1% em 1985 e 4,8% em 2011 de áreas que não apresentam cobertura vegetal, são áreas que estão sendo preparadas para plantio, no caso onde são associados a figuras geométricas, características de ações antrópica. Associado também a pastos degradados devido o superpastoreio, estes estão mais sujeitos a processos erosivos, já
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que estão mais passiveis a sofrerem com a lixiviação, lavagem dos solos, principalmente em períodos de altas precipitações.
Outra classe que ganhou destaque no município é à silvicultura, se antes sua cobertura representava somente 0,4% (1985) de toda área, em 2011 passa a ser de 8,5%. Estas substituíram áreas de pastagem, florestal e campestre, principalmente na região sul do município, local mais próximo das instalações da empresa FIBRIA responsável pelo complexo de produção de papel e celulose. Esta produção, no entanto tende a aumentar já que é esperada a ampliação da mesma e a construção de mais um complexo, o que tem causado grandes discussões, devido ao plantio muito próximo aos cursos d’água.
Ocorreu também aumento da área urbana de 0,1% em 1985 para 0,4% em 2011, crescimento que tende a aumentar devido ao aumento excessivo no número de empresas que estão se instalando no município. Apesar da grande quantidade de canais de drenagem no município seus índices apresentaram valores muito baixos de 3,2% em 1985 e 2,8% em 2011, fator facilmente explicado, já que o período escolhido para análise das imagens, como destacado anteriormente foi o inverno. A Tabela 01 apresenta os valores brutos aproximados, encontrados no mapeamento da imagem de satélite Landsat 5 sensor TM e a Figura 19 apresenta o mapeamento no ano de 1985 e 2011 no município de Três Lagoas/MS.
Tabela 01: Uso e Cobertura da Terra no Município de Três Lagoas/MS em 1985/2011.
Uso e Cobertura da Terra Área em Quilômetros (Km) Área em Hectares (ha)
1985 2011 1985 2011
Classes Vegetação Natural Florestal 1898.6 1496.0 18986 1496
Vegetação Natural Campestre 2039.2 2445.3 20392 24453
Silvicultura 37.8 870.5 378 8705 Área Urbana 6.9 26.2 69 262 Solo Exposto 627.5 500.0 6275 500 Água 330.5 293.0 3305 293 Área Úmida 1239.0 308.6 12390 3086 Pastagem 4034.5 4324.4 40345 43244
Área Total Aproximada 10214.0 10214.0 10214 10214 Fonte: Imagem de satélite Landsat 5 sensor TM 1985/07/30 e 2011/06/20.
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5. COSIDERAÇÕES FIAIS
Os estudos utilizando as técnicas do geoprocessamento, a partir da análise de imagens orbitais, mostraram a eficiência proporcionada pelo mapeamento através do software Spring® 5.0.6, software disponível gratuitamente pelo INPE (Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais.). Estas ferramentas tecnológicas viabilizam os estudos geográficos de análise da superfície terrestre. É um instrumental de fácil acesso, manuseio e qualidade, e possibilita trabalhos de melhor qualidade geográfica, a partir do Sistema de Informação Geográfica (SIG).
O uso da tecnologia dos SIGs aprimorou e viabilizou os estudos que procuram retratar as alterações causadas pela sociedade. O banco de dados que um SIG disponibiliza é capaz de produzir uma quantidade eficiente de informações e o resultado é o retrato integral da situação, sendo estes dados muito próximos da realidade.
“Onde essa tecnologia estiver disponível, tais informações podem ajudar os proprietários de terra a gerenciar suas práticas de manejo do solo por meio da identificação das áreas que são mais indicadas à agricultura, [...] tendências à deterioração” (ARAUJO; ALMEIDA & GUERRA, 2008, p.23).
Os resultados possibilitaram um mapeamento no município de Três Lagoas/MS. O uso e cobertura da terra em 1985 e em 2011 são intensos para pecuária. Ocorre aumento progressivo das áreas de pastagens, atrelado a redução da vegetação natural florestal com perda de áreas de umidade e aumento significativo do cultivo de silvicultura, devido à instalação da empresa FIBRIA no município de Três Lagoas/MS.
6. BIBLIOGRAFIAS COSULTADAS
ARAUJO, G. H. S; ALMEIDA, J. R & GUERRA, A. J. Gestão Ambiental de Áreas Degradadas. Rio de janeiro: Bertrand Brasil, 2008.320 p.
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CÂMARA, G.; DAVIS, C. Capítulo 1: Apresentação. In: CÂMARA, G; DAVIS, C. e MONTEIRO, A. M. V. Introdução à Ciência da Geoinformação. Disponível em: <http://www.dpi.inpe.br/gilberto/livro/introd/>. Acesso em: 12 de maio de 2008.
CÂMARA, G.; SOUZA, R. D. M.; FREITAS, U. M.; GARRIDO, J. & MITSUO, F. Spring: integrating Remote Sensing and GIS by object – Oriented Data Modelling. São Jose dos
Campos, 1996, 17p. Disponível em:
http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1.21.3610&rep=rep1&tyte=pdf. cesso em 12/05/2011.
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IZIPPATO, Flávia Joise. Avaliação das Alterações Ambientais na Bacia do Ribeirão do Meio - Brasilândia/MS. 2010, Monografia (Graduação em Geografia) – Universidade Federal de Mato Grosso do Sul, Três Lagoas.
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DAVIS & CÂMARA, G. Arquitetura de Sistemas de Informação Geográfica. In CÂMARA, G.; DAVIS, C. & MONTEIRO, A. M. V. (Org.). Introdução a Ciência da Geoinformação.
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