Dissertação - Natalia Cristina Lino - 2013 - Parte 01

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NATALIA CRISTINA LINO

EXPANSO URBANA DA REGIO METROPOLITANA DE GOINIA E OS IMPACTOS SOBRE OS RECURSOS HDRICOS

GOINIA GO 2013

UNIVERSIDADE FEDERAL DE GOIS ESCOLA DE ENGENHARIA CIVILPROGRAMA DE PS-GRADUAO EM ENGENHARIA DO MEIOAMBIENTE



Dissertao apresentada ao Programa de Ps-graduao Stricto Sensu em Engenharia do Meio Ambiente da Escola de Engenharia Civil da Universidade Federal de Gois, como parte dos requisitos para a obteno do titulo de Mestre em Engenharia do Meio Ambiente.

rea de Concentrao: Recursos Hdricos e Saneamento Ambiental.

Orientador: Prof. Dr. Nilson Clementino Ferreira

GOINIA GO 2013

Dados Internacionais de Catalogao na Publicao (CIP) GPT/BC/UFG

Lino, Natalia Cristina.L758eExpanso urbana da Regio Metropolitana de Goinia e os impactos sobre os Recursos Hdricos [manuscrito] / Natalia Cristina Lino. 2013.109 f. : il., figs., tabs.Orientador: Prof. Dr. Nilson Clementino Ferreira Dissertao (Mestrado) Universidade Federal de.Gois, Escola de Engenharia Civil, 2013.Bibliografia.Inclui lista de figuras, abreviaturas, siglas e tabelas. Apndices.1. Goinia, Regio metropolitana de (GO) Expanso. 2. Regio metropolitana Modelagem Dinmica. 3. Regio metropolitana Impactos Ambientais. I. Ttulo.CDU: 556.18:911.3(817.3)

Termo de Cincia e de Autorizao para Disponibilizar as Teses e Dissertaes Eletrnicas (TEDE) na Biblioteca Digital da UFG

Na qualidade de titular dos direitos de autor, autorizo a Universidade Federal de GoisUFG a disponibilizar gratuitamente atravs da Biblioteca Digital de Teses e Dissertaes BDTD/UFG, sem ressarcimento dos direitos autorais, de acordo com a Lei n 9610/98, o documento conforme permisses assinaladas abaixo, para fins de leitura, impresso e/ou download, a ttulo de divulgao da produo cientfica brasileira, a partir desta data.

1. Identificao do material bibliogrfico:[X] Dissertao[ ] Tese

2. Identificao da Tese ou Dissertao

Autor(a):NATALIA CRISTINA LINO

CPF:005.220831-10E-mail:[email protected]

Seu e-mail pode ser disponibilizado na pgina?[ x ]Sim[ ] No

VnculoEmpregatcio do autorAssistente Ambiental Geoprocessamento da Secretaria do Meio Ambiente e dos Recursos Hdricos de Gois - SEMARH

Agncia de fomento:Fundo de Amaro Pesquisa do Estado de GoisSigla:FAPE G

Pas:BrasilUF:GOCNPJ:08.156.102/0001-02

Ttulo:EXPANSO URBANA DA REGIOMETROPOLITANA DE GOINIA EOS IMPACTOS SOBRE OS RECURSOS HDRICOS.

Palavras-chave:Expansourbana,urbanizao,impactosambientais, impermeabilidade.

Ttulo em outra lngua:URBAN SPRAWL OF METROPOLITAN GOINIA AND IMPACTS ON WATER RESOURCES.

Palavras-chaveemoutra lngua:Urbansprawl,urbanization,environmentalimpacts, impermeability

rea de concentrao:Recursos Hdricos e Saneamento Ambiental

Data defesa:23/08/2013

Programa de Ps-Graduao:Programa de Ps-Graduao em Engenharia do Meio Ambiente - PPGEMA

Orientador(a):Nilson Clementino Ferreira

CPF:061.765.358-59E-mail:[email protected]

3. Informaes de acesso ao documento:

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Dissertao apresentada para obteno do grau de Mestre em Engenharia do Meio Ambiente no Programa de Ps-Graduao Stricto Sensu em Engenharia do Meio Ambiente da Escola de Engenharia Civil da Universidade Federal de Gois, aprovada em 23 de agosto de 2013 pela seguinte Banca Examinadora:

____ Prof. Dr. Nilson Clementino Ferreira (UFG) Orientador

____ Prof. Dr. Edilson Souza Bias (UnB) Examinador externo

____ Prof. Dr. Alexandre Kepler Soares (UFG) Examinador interno

DEDICATRIA

Aos meus queridos avs (in memoriam), especialmente ao v Nestor, por todos os ensinamentos e conselhos, sorrisos e abraos e todos os momentos que passamos juntos. Amor eterno.

AGRADECIMENTOS

A Deus.

Aos meus pais: Jos Pedro e Berenice; irmos: Gustavo e Izabela; minha cunhada Lilliam e meus primos-irmos: Karina, Pablo, Tales e Rafael pelo amor, carinho, ateno, companheirismo, apoio e principalmente pacincia. Gabriela Godoi e minha afilhada Alice, por me motivarem a ser sempre uma pessoa melhor. minha madrinha Rosa Helena, pelos conselhos, palavras amigas, ateno, preocupao e energia positiva.Ao Prof. Dr. Nilson Clementino Ferreira pela orientao, ensinamentos, conselhos e disponibilidade ao longo de todos esses meses. Peo desculpas pelos transtornos. Agradeo imensamente pela pacincia, pelas oportunidades, pela confiana.A todos os professores do Programa de Ps-Graduao em Engenharia do Meio Ambiente, da Universidade Federal de Gois, em especial, a professora Karla Hora, por todos os ensinamentos e conselhos proferidos.Aos amigos que o mestrado me proporcionou. Todos vocs so incrveis, mas no posso deixar de destacar alguns. Agradeo a todos da turma da disciplina de Modelagem de Sistemas de Drenagem Urbana: Marcos Carvalho, Anselmo Claudino, Ana Carolina Seibt e Fernanda Porsh. Obrigada pela ajuda e companheirismo durante as aulas, feriados e finais de semana que passamos juntos vivendo esses momentos de tenso! Agradeo ainda Yara Vanessa Portuguez, Nayda Rocha, Maringela Vinciguerra, Patrcia Caldeira, Lorena Soares e Elaine Barros. Vocs so sensacionais.Aos amigos que entenderam o momento e me apoiam sempre. Especialmente Jecyca Maia, Daniela Neves e as LulusAnna Cristhina Bezerra, Camila Soares e Patrcia Calderan, por me proporcionarem momentos nicos. Agradeo os amigos Francisco Assis, Camilla Carritilha, Murilo Cardoso, Helen Costa, Juliana Almeida e Marcela Carvalho pelos momentos de descontrao, mesmo que a distncia. E a Nadyelle Carmo pelo incentivo de sempre.Ao amigo Lindolfo Caetano pelas contribuies tcnicas e cientficas desde a poca da faculdade at o presente momento e pelo companheirismo e cafs compartilhados diariamente.

Ao amigo Wellington Nunes por todas as contribuies tcnicas, cientficas e pessoais. Agradeo ainda pela disponibilidade de sempre, pelos conselhos, pelas caronas, pela amizade.Ao querido amigo Victor Tomaz, o irmo que escolhi. Agradeo por sempre estar presente (nos bons e maus momentos), pela parceria, pelas trocas de conhecimento, pelos ensinamentos, pelas palavras de conforto... Enfim, obrigada por fazer parte da minha vida.Aos colegas de trabalho, por compartilharem dia a dia os conhecimentos, as novas conquistas, as tristezas e alegrias e por conseguirem tornar os meus dias mais leves.

Secretaria de Meio Ambiente e dos Recursos Hdricos (SEMARH), especialmente aos chefes e amigos, Bento de Godoy Neto e Marcos Aurlio Gomes Antunes, Superintendente de Recursos Hdricos e Gerente de Outorga, respectivamente, pela compreenso e liberaes do trabalho sempre que necessrio e possvel.Ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Cientfico e Tecnolgico (CNPq), pela concesso de bolsa de pesquisa durante 5 meses.Ao Fundo de Amaro Pesquisa do Estado de Gois (FAPEG), pelo auxlio financeiro que possibilitou a compra de equipamentos para o desenvolvimento desse trabalho.A todos que de alguma forma contriburam para que esse objetivo fosse alcanado.

EPGRAFE

triste pensar que a natureza fala e que o gnero humano no a ouve.Victor Hugo

LINO, Natalia Cristina (2013). Expanso urbana da Regio Metropolitana de Goinia e os impactos sobre os recursos hdricos. Dissertao de Mestrado (Programa de Ps-Graduao em Engenharia do Meio Ambiente PPGEMA), Escola de Engenharia Civil, Universidade Federal de Gois UFG, Goinia, 2013. 109 p.

RESUMO

A expanso de reas urbanas de forma desordenada um problema que tem causado grandes transtornos devido aos inmeros danos sade e bem estar da populao, bem como prejuzos materiais. O Brasil apresenta historicamente poucas iniciativas de planejamento urbano, resultando em expanses de reas urbanizadas de forma descontrolada, causando impactos ambientais em grandes propores. O municpio de Goinia teve sua rea urbana praticamente duplicada em um perodo de 25 anos. Esse aumento impulsionou o crescimento das cidades vizinhas e no ano de 1999 foi criada a Regio Metropolitana de Goinia (RMG). Apesar da ocupao do espao urbano ao longo do tempo ser complexa, atualmente ela facilmente avaliada com o auxlio das cincias, tecnologias e tcnicas correlacionadas ao geoprocessamento. Por essa razo, resolveu-se buscar respostas para questes a respeito da expanso das reas urbanas da RMG, utilizando-se tcnicas de modelagem da dinmica da paisagem, e avaliando os principais impactos socioambientais causados por essa expanso, em tempos passados, e no futuro. Numa segunda etapa, analisou-se as reas impermeveis da capital a partir de dados obtidos por varreduras com laser e fotografias areas. A metodologia utilizada se mostrou vivel, destacando-se o baixo custo envolvido durante todo o processo de processamento dos dados. Os resultados indicaram a taxa de urbanizao da RMG e permitiram o mapeamento da expanso para os prximos anos. Como resultado do mapeamento do uso do solo realizado por meio de imagens satelitrias, para os anos de 1989, 2000 e 2011, foi possvel observar um aumento considervel das manchas urbanas da RMG, apresentando rea superior ao dobro da rea do primeiro ano de anlise. J com as informaes obtidas pela modelagem da dinmica da paisagem, verificou-se que para o ano de 2060, a rea urbana do municpio de Senador Canedo apresentar um expressivo crescimento, e que a RMG ter um aumento de aproximadamente 21% de suas reas urbanizadas. Em relao aos impactos ambientais dessa expanso urbana, foi verificado que tanto em Goinia quanto na RMG, essa expanso tem afetado, e ainda poder afetar de forma bastante importante, as bacias de captao de gua para abastecimento pblico dos municpios, alm de outras reas de elevada vulnerabilidade ambiental, ou de preservao permanente, de acordo com a legislao ambiental. Finalmente, o trabalho apresenta dois mapas em formato A1, que evidenciam a expanso urbana na RMG e na capital do estado de Gois, juntamente com as reas de vulnerabilidade ambiental, e de preservao permanente, que devem ser monitoradas e integralmente protegidas nos prximos anos.

Palavras-chave: Expanso de reas urbanas, modelagem dinmica da paisagem, impactos ambientais, impermeabilidade.

LINO, Natalia Cristina (2013).Urban sprawl of metropolitan Goinia and impacts on water resources.Master Thesis (Environmental Engineering Graduate Program - PPGEMA), School of Civil Engineering, Federal University of Gois UFG, Goinia, 2013.109 p.

ABSTRACT

The urban areas expansion in a disorganized way, is a problem that has caused major disruptions due to severe damage to the health and population welfare, as well as material damages. Brazil has few initiatives in urban planning, resulting in urbanized areas expansion in an uncontrolled manner, causing major environmental impacts. The municipality of Goinia had its urban area almost doubled in 25 years period. This increase accelerated the growth of neighboring towns and in 1999 was created the Metropolitan Region of Goinia (MRG). Despite the urban space occupation over time is complex, it is now easily evaluated with the aid of science, technology and techniques correlated to the GIS. Therefore, this study sought to answer questions about the urban areas expansion of MRG, using landscape dynamics modeling techniques, and assessing the main environmental impacts caused by this expansion, in past times, and in the future. In a second stage, we mapped the impervious areas in Goinia, processing a dataset obtained by laser scanning and aerial photographs. The methodology proved feasible, especially the low cost involved throughout the data processing. The results indicated the urbanization rate of MRG and allowed the mapping of the expansion in the coming years. As a result of the mapping of land use conducted through satellite images, for the years 1989, 2000 and 2011, we observed a considerable increase in MRG urban spots, with area more than doubled since 1989. Already with the information obtained by landscape dynamic modeling, we found that for the year 2060, the SenadorCanedo urban area present a significant growth, and that MRG will increase by approximately 21% their urban areas . Regarding the environmental impacts of this urban expansion, we found that both in Goinia, as MRG, this expansion has affected, and may still affect quite important, the catchment area of public water supply of the cities, and other areas with high environmental vulnerability, or permanent preservation in accordance with environmental legislation. Finally, the study presents two maps in A1 format, which show the urban expansion in the MRG and in the Gois state capital, along with the environmental vulnerability areas, and permanent preservation, which should be fully protected and monitored in the coming years.

Key words: Urban areas expansions, landscape dynamics modeling, environmental impacts, impermeability.

LISTA DE ILUSTRAESFigura 3. 1- Mapa de localizao da RMG26Figura 3. 2 - Crescimento populacional dos ltimos trinta anos da RMG27Figura 3. 3 - Hidrograma natural e depois da urbanizao30Figura 4. 1 - Procedimentos executados para elaborao dos mapas de uso do solo37Figura 4. 2 - Imagens utilizadas38Figura 4. 3 - Procedimentos executados para elaborao dos mapas de tendncia40Figura 4. 4Mapa do tipo de solo da RMG41Figura 4. 5Mapa da distncia das rodovias na RMG42Figura 4. 6Mapa de declividade da RMG43Figura 4. 7Mapa do uso do solo da RMG44Figura 4. 8Municpios que compe a RMG45Figura 4. 9 - Procedimentos executados para elaborao dos dados de para anlise de vulnerabilidade e reas de proteo previstas em leis ambientais 47Figura 4. 10 - Procedimentos executados avaliao dos impactos socioambientais causados pela expanso das reas urbanas da RMG50Figura 4. 11 - Procedimentos executados para avaliao das reas impermeveis de Goinia..............................................................................................................................................52Figura 4. 12 - Procedimentos executados para avaliao dos impactos decorrentes da urbanizao no municpio de Goinia 53Figura 5. 1 - Mapa do uso do solo da RMG para o ano de 198955Figura 5. 2- Mapa do uso do solo da RMG para o ano 200056Figura 5. 3- Mapa do uso do solo da RMG para o ano de 201157Figura 5. 4 - Anlise de crescimento da mancha urbana da RMG em intervalos de 11 anos...58 Figura 5. 5 - ndice de crescimento das reas urbanas dos municpios da RMG expresso em porcentagem 60Figura 5. 6 - Comparativo entre as reas urbanas mapeadas e modeladas da RMG no ano de 1989 63Figura 5. 7 - Comparativo entre as reas urbanas mapeadas e modeladas da RMG no ano 2000 64Figura 5. 8 - Comparativo entre as reas urbanas mapeadas e modeladas da RMG no ano de 2011 65Figura 5. 9 - Similaridade entre rea mapeada e modelada66

Figura 5. 10 - Mapas de tendncia da expanso urbana da RMG para os anos de 2000, 2020, 2040 e 2060 67Figura 5. 11 - Tendncia de crescimento das reas urbanas dos municpios da RMG expresso em porcentagem 69Figura 5. 12 - Correlao entre as reas da RMG mapeadas e modeladas71Figura 5. 13 Funo de variao da populao da RMG obtida por regresso linear71Figura 5. 14 - Taxa de crescimento estimada da populao da RMG para o ano de 206073Figura 5. 15 - reas de Proteo previstas no PDG e vegetao remanescente da RMG74Figura 5. 16 - reas de alto potencial erosivo e reas midas da RMG76Figura 5. 17 Degradao das reas ambientalmente vulnerveis e das APPs da RMG em km 78Figura 5. 18 ndice de degradao das bacias de captao de gua para abastecimento pblico da RMG 79Figura 5. 19 - Ocupao da rea urbana sobre as APPs e reas vulnerveis83Figura 5. 20 - Ocupao da rea urbana sobre as bacias de captao para abastecimento pblico 86Figura 5. 21 - Mapeamento de reas impermeveis no municpio de Goinia87Figura 5. 22 Percentual de permeabilidade e impermeabilidade da rea urbana do municpio de Goinia 88Figura 5. 23 - Percentual de impermeabilidade nos bairros do municpio de Goinia89Figura 5. 24 Tendncia de avano da urbanizao sobre municpio para o ano de 203090Figura 5. 25 - Tendncia de avano da urbanizao sobre municpio para o ano de 206091Figura 5. 26 - reas de Proteo previstas no PDG e vegetao remanescente do municpio de Goinia 92Figura 5. 27 - reas ambientalmente vulnerveis do municpio de Goinia93Figura 5. 28 - Classificao de reas permeveis e impermeveis das bacias com rea em Goinia 95Figura 5. 29 - ndice de impermeabilizao do solo das bacias de captao presentes no municpio de Goinia 96Figura 5. 30 - Tendncia de avano da urbanizao sobre as bacias para o ano de 203097Figura 5. 31 - Tendncia de avano da urbanizao sobre as bacias para o ano de 206098

Quadro 4. 1 - Relao rbita-ponto e data das imagens38Tabela5. 1 - Taxa de crescimento entre os anos seguintes a criao da RMG59Tabela5. 2 - Taxa de crescimento populacional dos municpios da RMG61Tabela5. 3 - Tendncia de ocupao da rea da RMG at 206068Tabela5. 4 - rea urbana (em km2) dos municpios para os decnios compreendidos entre 1990 e 206070Tabela 5. 5 Populao estimada dos municpios da RMG para os prximos anos72Tabela 5. 6 - reas ocupadas pelas APPs e reas ambientalmente vulnerveis (em km2)76Tabela 5. 7 Ocupao das reas vulnerveis e APPs em relao ao uso do solo (em km2). 77 Tabela 5. 8 - Ocupao das bacias de captao em relao ao uso do solo (em km2)81Tabela 5. 9 Percentual de ocupao das reas vulnerveis e APPs da RMG para as prximas dcadas82Tabela 5. 10 - Percentual de ocupao bacias de captao para abastecimento pblico da RMG para as prximas dcadas85Tabela 5. 11 Ocupao das reas de proteo pelos usos classificados94Tabela5. 12 rea das bacias de captao para abastecimento urbano em Goinia95

LISTA DE QUADROS E TABELAS

Equao 4. 1 Modelo de Markov46Equao 4. 2 Clculo do Fator LS49Equao 4. 3 - ndice de umidade49

LISTA DE EQUAES

AGETOPAgncia Goiana de Transportes e ObrasAPArea de Proteo AmbientalAPPrea de Proteo PermanenteETMEnhancedThematicMapperIBGEInstituto Brasileiro de Geografia e Estatstica INPEInstituto Nacional de Pesquisas Espaciais IPEAInstituto de Pesquisa Econmica Aplicada LANDSATLand Remote SensingSatelliteMDTModelo Digital de TerrenoMODISModerateResolutionImagingSpectroradiometerMUBDGMapa Urbano Digital de GoiniaNASANational Aeronautics and Space AdministrationNDVINormalizedDifferenceVegetation IndexPDGPlano Diretor de GoiniaPEAMPParque Estadual Altamiro de Moura PachecoPETOParque Estadual Telma OrtegalRMGRegio Metropolitana de Goinia SANEAGOSaneamento de Gois S/A SEINFRASecretaria de Estado de InfraestruturaSEMARHSecretaria do Meio Ambiente e dos Recursos HdricosSIEGSistema Estadual de Estatstica e Informaes Geogrficas de GoisSIGSistema Informaes GeogrficasTMThematicMapperTMAAnalise de Mistura TemporalUCUnidade de ConservaoUFGUniversidade Federal de GoisUSGSUnited StatesGeologicalSurveyUSLEUniversal SoilLossEquationUTMUniversal TransverseMercatorWGSWorld Geodetic System

LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS

INTRODUO18OBJETIVOS23Objetivo Geral23Objetivos Especficos23REFERENCIAL TERICO24Regio Metropolitana24Modelagem Dinmica273.2.1Modelagem Dinmica Utilizando a plataforma Dinmica EGO28Expanso Urbana e os Impactos Ambientais Sobre os Recursos Hdricos29Geoprocessamento30MATERIAIS E MTODOS37RESULTADOS E DISCUSSES55CONSIDERAES FINAIS e RECOMENDAES99REFERNCIAS101APNDICE109

SUMRIO

1 INTRODUO

A expanso desordenada de reas urbanas um problema mundial, mas nos pases em desenvolvimento esse fenmeno tem causado grandes transtornos. Alm da perda da qualidade do ar e da gua, a impermeabilizao do solo e ocupaes de reas imprprias resultam em alagamentos, inundaes e deslizamentos de encostas, causando, todos os anos em vrias partes do planeta, expressivos prejuzos materiais, e principalmente perdas de vidas humanas.Atualmente, no Brasil existem pouco mais de 5.560 municpios onde residiam at o ano de 2010, de acordo como o levantamento censitrio de 2010, cerca de 190 milhes de habitantes (IBGE, 2010). Por ser um pas em desenvolvimento, os municpios brasileiros contam com poucas iniciativas de planejamento urbano.Isso tem resultado em rpidase desordenadas expanses de reas urbanizadas, o que geralmente causa os mais diversos problemas sociais, econmicos e ambientais. A aparncia desordenada do crescimento irregular, e o desconexo de seus espaos, vazios e ocupados, sugerem formas disparatadas de ocupao do solo (KOWARICK, 1993).A expanso urbana desordenada, que ocorre em praticamente todos os municpios brasileiros, tm causado inmeros impactos ambientais, tais como contaminao do solo, dos recursos hdricos e dos recursos atmosfricos. Consequentemente, as bacias hidrogrficas tambm sofrem expressivas alteraes, devido retirada da cobertura vegetal nativa, impermeabilizao do solo, alteraes no relevo (cortes e aterros), canalizaes de rios e crregos, contaminao e poluio por resduos slidos e lquidos, entre outros (MARTINS, 2008).No incio do sculo XX, destacavam-se como cidades mais importantes: no Norte, Belm e Manaus; no Nordeste, Salvador, Recife e Fortaleza; no Sul, Porto Alegre e Curitiba; no Centro-Oeste, apenas Cuiab; e na regio Sudeste, Rio de Janeiro e So Paulo (VILELA e SUZIGAN, 1973). Em meados do sculo XX, principalmente os municpios da regio Sudeste brasileira, mas tambm algumas capitais das regies Nordeste e Sul sofreram grandes expanses de suas reas urbanas. No sculo XXI esses municpios continuam se expandindo rapidamente, mas este cenrio est sendo composto por mais municpios, e principalmente as capitais, da regio Centro-Oeste do Brasil.Alm disso, ocorreu um expressivo aumento da populao brasileira. Em 1950 a populao brasileira era de 51.944.397habitantes, com aproximadamente 36,1%dessa

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populao residindo em reas urbanas. J em 2010, de acordo os dados censitrios obtidos pelo levantamento realizado pelo IBGE em 2010 a populao brasileira quase quadruplicou, e passou para 190.755.790, com 84,4% dessa populao residindo em reas urbanas, (IBGE, 2010). O estado de Gois seguiu a tendncia brasileira. De acordo com os dados disponibilizados pelo SIEG, em 1950 a populao estadual era de 1.010.880 habitantes, com 24,3% residindo em reas urbanas, em 2010 a populao estadual passou a contabilizar 6.003.788 habitantes, com 90,3% dos indivduos residindo em reas urbanas (SIEG, 2013).O municpio de Goinia, entre os anos de 1978 e 2002, teve sua rea urbana praticamente duplicada (SILVA et al., 2005). Com a inteno de integrar o planejamento e a execuo de funes pblicas de interesse comum dos municpios, em dezembro de 1999 foi constituda pela lei n 27, a Regio Metropolitana de Goinia (RMG), formada por vinte municpios, sendo onze os quais constituem o que a lei denomina de Grande Goinia, e nove municpios constituindo a Regio de Desenvolvimento Integrado de Goinia (RDIG).A Regio Metropolitana de Goinia uma das mais importantes do estado de Gois, contendo cerca de 35% da populao total do estado (quase totalmente urbana), um tero de dos eleitores goianos, cerca de 80% dos estudantes universitrios, aproximadamente 36,5% do seu Produto Interno Bruto goiano e ndice de Desenvolvimento Humano de 0,812 (IBGE, 2010).Essa regio tem experimentado significativas expanses de suas reas urbanizadas e consequentemente, tem produzido expressivos impactos ambientais. Alm disso, a diminuio de ofertas de espaos apropriados para a expanso urbana, a especulao imobiliria que elevam o preo da terra, e a excluso social de parte expressiva da populao residente na Regio Metropolitana de Goinia, resulta na ocupao de reas imprpria, produzindo-se assim habitaes e habitantes em locais de risco ambiental (alagamentos, enchentes, deslizamentos de encostas, etc.).A ocupao do espao urbano ao longo do tempo complexa. At meados do sculo XX, as expanses urbanas eram pouco monitoradas. Isso ocorria por principalmente dois motivos: a falta de aparatos tecnolgicos tais como imagens obtidas por sensores orbitais e programas computacionais para processamento de dados geogrficos e a baixa preocupao com as questes ambientais. Nos dias atuais, esse cenrio se alterou muito. As questes ambientais so prioritrias em nvel global. Hoje, tm-se disponveis imagens de satlites (muitas delas gratuitas) e programas computacionais para processamento de dados

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geogrficos (muitos deles tambm gratuitos), que permitem a avaliao quantitativa e qualitativa do espao, facilitando o processo de monitoramento das reas.A tecnologia de informao atualmente disponvel possibilita ainda realizar modelagem dinmica da paisagem para estimar, ou simular as futuras expanses urbanas que podem ocorrer nessa regio, dotando assim todos os setores da sociedade de informaes que podem ser teis no direcionamento de aes que evitem ou minimizem problemas futuros.O monitoramento da expanso urbana que vem ocorrendo nos municpios da Regio Metropolitana de Goinia torna-se difcil e oneroso se realizado com tcnicas convencionais de obteno de dados como levantamento de campo.Em pases com dimenses continentais, como no caso do Brasil, o uso de imagens de satlite fornece informaes confiveis e importantes de diferentes fenmenos que se diferenciam pelo seu dinamismo como no caso das reas urbanas. Esses dados podem ser utilizados na entrada e validao de estudos e modelagem de processos espaciais urbanos (PENG et al., 2007).Nas ltimas dcadas, os trabalhos de Sensoriamento Remoto eram pouco desenvolvidos para estudos urbanos. Nos ltimos anos, com o advento das imagens de alta resoluo, os estudos urbanos vm se intensificando (WENG e QUATTROCHI, 2007).Alm do sensoriamento remoto orbital, os sensores aerotransportados (cmeras aerofotogramtricas digitais e sensores de varredura a laser) vm sendo aplicados no mapeamento preciso das principais cidades brasileiras. Esses dados de alta preciso e detalhamento podem tambm ser utilizados no monitoramento preciso da expanso de reas urbanizadas, mapeando de maneira bastante precisa e rpida, por exemplo, as reas impermeabilizadas por edificaes e pavimentao do solo.Os dados obtidos por meio do processamento de imagens, em curto espao de tempo, podem ser integrados a outros dados ambientais, sociais e econmicos, a partir do uso de Sistemas de Informaes Geogrficas (SIG), produzindo informaes geograficamente referenciadas, que so imprescindveis nos inmeros processos de gesto da Regio Metropolitana de Goinia, na mitigao ou busca de solues de impactos ambientais em curso, no ordenamento de obras de engenharia, entre outros.As informaes geogrficas permitem a avaliao dos impactos ambientais causados pela urbanizao, tais como derrubada da vegetao natural, alterao na rede de drenagem

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pela destruio de matas galerias e poluio dos crregos, e tambm os riscos que se submetem as populaes que ocupam reas de fragilidade natural tais como plancies de inundao e encostas.Avaliando mapeamentos atuais e antigos de reas urbanas, integrados com outros mapas tais como relevo, infraestrutura, tipos de solos, hidrografia, entre outros, possvel utilizar tcnicas de modelagem dinmica da paisagem, para produzir mapas de estimativas da expanso urbana em anos futuros (HUONG e PATHIRANA, 2011). Esses mapas de estimativas futuras permitem verificar a tendncia da expanso de reas urbanizadas e assim, elaborar aes para evitar, ou minimizar futuros prejuzos ambientais, sociais e econmicos.Por meio da anlise de mapas de relevo, clima, tipos de solos, vegetao nativa remanescente, hidrografia e outros, possvel, identificar as reas protegidas pela legislao ambiental, bem como identificar reas com vulnerabilidade ambiental (HASENACK, et al., 1998).O monitoramento da expanso das reas urbanizadas da Regio Metropolitana de Goinia que ocorreu nos ltimos anos, a simulao da possvel expanso dessas reas urbanas no futuro, juntamente com o conhecimento espacial das reas de vulnerabilidade natural, e as reas que devem ser preservadas de acordo com a legislao ambiental de grande interesse para o Programa de Ps-Graduao em Engenharia do Meio Ambiente, pois essas informaes podem ser utilizadas nas pesquisas relacionadas com recursos hdricos e de sistemas urbanos de gua, nas pesquisas relacionadas com gerenciamento de resduos slidos, e finalmente nas pesquisas relacionadas com tratamento de guas de abastecimento, residurias e de drenagem.Os materiais e mtodos utilizados nesta pesquisa tambm possibilitaro a replicao e aperfeioamento de trabalhos futuros relacionados com a expanso de reas urbanas e suas consequncias, tanto na Regio Metropolitana de Goinia, quanto em outras reas urbanas do Brasil e de outros pases do mundo.Nesse sentido, o presente trabalho buscou responder questes a respeito da expanso que as reas urbanas da Regio Metropolitana sofreram a partir do ano de 1989, e como o crescimento da populao acompanhou essa expanso. O trabalho tambm tratou da estimativa futura das expanses das reas urbanas da Regio Metropolitana at o ano de 2060, avaliando os principais impactos que podero ser causados por essa expanso, principalmente nas bacias hidrogrficas de captao de gua para abastecimento pblico. Desta forma, o

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trabalho faz a proposio de um cenrio sustentvel, evidenciando quais as reas que devero se manter preservadas, levando em considerao as reas de proteo previstas em leis e as reas de alta vulnerabilidade ambiental.Finalmente, o trabalho trata da questo atual da impermeabilizao do solo urbano em Goinia, por meio do mapeamento de reas impermeveis a partir de dados obtidos por varreduras com laser e fotografias areas.

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2 OBJETIVOS2.1 Objetivo Geral

O trabalho tem como objetivo avaliar as consequncias da expanso urbana na Regio Metropolitana de Goinia sobre as bacias hidrogrficas no perodo de 1989 a 2060.

2.2 Objetivos EspecficosPara que o objetivo geral fosse atingido foram necessrios os cumprimentos dos seguintes objetivos especficos:1 Modelagem e organizao de uma base de dados geogrficos multi-temporais da Regio Metropolitana de Goinia;2 Elaborao ad modelagem da dinmica da paisagem para simular a expanso urbana na Regio Metropolitana de Goinia at o ano de 2060;3 Mapeamento das reas com vulnerabilidade natural, bem como das reas protegidas pelas legislaes ambientais na Regio Metropolitana de Goinia;4 Avaliao dos impactos socioambientais da expanso urbana na regio metropolitana de Goinia at 2060;5 Elaborao do mapeamento detalhado de reas impermeveis na poro urbana do municpio de Goinia; e6 Avaliao dos impactos ambientais, sobre as reas vulnerveis e protegidas pela legislao ambiental, causados pela urbanizao de Goinia e da Regio Metropolitana de Goinia.

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3REFERENCIAL TERICO

3.1Regio Metropolitana

No Brasil, at o final dos anos 1950, o planejamento urbano se limitava a aspectos de regulamentaes arquitetnicas e urbansticas, proviso de alguns servios pblicos e, em certos casos, a aspectos de racionalidade da organizao do solo urbano (GOUVA, 2005).A constituio de 1937 formulou a previso do agrupamento de municpios da mesma regio para a administrao de servios comuns (MELO, 2008). Contudo, o planejamento urbano se institucionalizou no Brasil aps 1964, com o incio do regime poltico militarizado. No incio, a institucionalizao do planejamento permaneceu limitada questo da habitao. Mais adiante, outros setores relacionados com infraestrutura urbana e metropolitana foram gradativamente incorporados ao processo (GOUVA, 2005).No plano de governo militar, entre 1969 e 1974, houve a recomendao de criao de Regies Metropolitanas. Naquela poca, as cidades passaram a serem vistas alm de espao de vivncia como tambm importantes unidades de produo. A Constituio de 1967 permitiu ento que os municpios se associassem, constituindo uma regio metropolitana. (MELO, 2008).A criao de uma regio metropolitana deve ocorrer a partir de condies geogrficas, sociais e econmicas similares. Contudo, frequentemente a delimitao de uma regio metropolitana obedece muito mais a critrios polticos (BRITO; SOUZA, 2005).Como consequncia dessa caracterstica estrutural, j no final do sculo XX, um tero da populao residia nos aglomerados metropolitanos, para onde havia uma tendncia ao deslocamento das atividades econmicas (BRITO; SOUZA, 2005).A cidade de Goinia foi criada em 24 de outubro de 1933, planejada e construda para ser a nova capital poltica e administrativa do estado de Gois, seu planejamento se iniciou em 1932 (FREITAS, 2010).Uma comisso encarregada de escolher o local no qual seria construda a nova capital foi instituda. Essa comisso escolheu Campinas como o melhor lugar para a construo da nova capital.O urbanista Atlio Corra Lima ficou encarregado pela elaborao do projeto da nova capital. Segundo Freitas (2010), o projeto da nova capital consistia em traados partindo da Praa Cvica, ponto central, e se desenvolvendo em torno dele.

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Em 1935, o urbanista Armando de Godi concebeu o primeiro plano diretor da cidade, que manteve referncias do projeto original da cidade. Esse plano contemplava o zoneamento da cidade, com detalhes do sistema de esgotamento sanitrio, do sistema de distribuio de energia, construes de parques, jardins, ruas e avenidas, reas para servios de limpeza e regulamentao para edificaes.Entre os anos de 1940 e 1950, a capital j registrava um crescimento demogrfico superior ao do planejamento inicial, que era de 50 mil habitantes. Da populao com mais de 53 mil habitantes, cerca de 40 mil residiam na rea urbana. Esse fato ocorreu devido o incio da construo de Braslia e das obras virias que promoveram a ligao do Planalto Central com o resto do Pas (CINTRA, 2010).Outros fatos importantes, tais como a construo da ferrovia, a retomada da poltica de interiorizao de Vargas, e a inaugurao da Usina do Rochedo, tambm aceleraram o aumento populacional em Goinia. Em 1960, em Goinia j residiam 150 mil habitantes.A partir de 1970,Goinia expandiu expressivamente seus parcelamentos urbanos, chegando ao ano de 1980 com 700 mil habitantes, sendo que desse total apenas 2% da populao residia em rea rural. Como consequncia desse aumento demogrfico houve o surgimento de um grande nmero de loteamentos nas cidades vizinhas, como Aparecida de Goinia. No final dos anos 1990 e incio do sculo XXI, com expanso do agronegcio, o Centro-Oeste houve um aumento importante de oportunidades de negcios, principalmente com a instalao de algumas indstrias. Com aumento da demanda por habitaes e a falta de controle territorial surgiram os loteamentos irregulares e invases.Com o grande aumento da populao na capital, tambm aumentou a demanda e o custo da habitao, e assim o aumento do custo de vida. A alternativa para a populao de baixa renda foi procurar por moradias em cidades vizinhas, tais como Aparecida de Goinia e Senador Canedo que ainda eram dotadas de precria infraestrutura urbana, principalmente com a ausncia de asfalto e saneamento bsico.Como muitos dos problemas que afetam as populaes dos municpios que formam a Grande Goinia poderiam ter soluo mais rpida com a criao da regio metropolitana, em30 de dezembro de 1999 foi criada a Lei Complementar n 27, que instituiu a Regio Metropolitana de Goinia.A Regio Metropolitana de Goinia tem por objetivos principais integrar a organizao, o planejamento e a execuo de funes pblicas de interesse comum dos

municpios que a integram. Os municpios que a compe so: Abadia de Gois, Aparecida de Goinia, Aragoinia, Bela Vista de Gois, Bonfinpolis, Brazabrantes, Caldazinha, Catura, Goianpolis, Goinia, Goianira, Guap, Hidrolndia, Inhumas, Nerpolis, Nova Veneza, Santo Antnio de Gois, Senador Canedo, Terezpolis de Gois e Trindade, conforme se pode observar na figura 3.1.

Figura 3. 1- Mapa de localizao da RMG.

Elaborado por LINO, N. C. (2013).

Com uma rea de aproximadamente 7.335 km de extenso (SIEG, 2002), a Regio Metropolitana de Goinia possui uma populao de aproximadamente 2,173 milhes de habitantes (IBGE, 2010).O crescimento da populao da RMG pode ser observado na figura 3.2.

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Figura 3. 2 - Crescimento populacional dos ltimos trinta anos da RMG.

Populao da RMG2.500.0002.000.0001.500.0001.000.000500.0000198019911996200020072010Fonte: Censo demogrfico - IBGE (2010).Em termos hidrogrficos, Regio Metropolitana de Goiniaest contida na Bacia Hidrogrfica do Rio Paran. Dentre os cursos dgua em destaque, pode-se citar o Rio Meia Ponte (um dos rios mais importantes do estado), e o Ribeiro Joo Leite, que afluente do Rio Meia Ponte.A Regio Metropolitana de Goinia contmimportantes rodovias brasileiras, tais como a BR-153, que conecta o norte e o sul do pas, a BR-060, que liga Braslia a Goinia e ao Mato Grosso do Sul, alm da GO-060, conhecida como Rodovia dos Romeiros, responsvel pela ligao de Goinia com a cidade de Trindade (OLIVEIRA et al., 2011).

3.2Modelagem Dinmica

Os modelos so formas simplificadas de se representar o mundo real. Por meio de modelos possvel realizar simulaes e extrair informaes teis em tomadas de decises que afetam o mundo real (MEIRELLES et al., 2007).Um modelo constitudo por pelo menos trs elementos: variveis, relacionamentos e processos (PEDROSA; CAMARA, 2002). Segundo Carrijo et al. (2008) os modelos podem ser classificados em estocsticos (e o conceito de probabilidade e introduzido na sua formulao), determinsticos (que ignora a probabilidade de ocorrncia das variveis), conceituais (quando levam em considerao os processos fsicos), empricos (quando os valores calculados so ajustados a dados observados por meio de funes matemticas), de sistemas (procuram representar as interaes entre todos os componentes do sistema).

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Existem ainda modelos de simulao da dinmica espacial, que representam o espaocomo uma matriz, e aplica equaes matemticas,simultaneamente,a cada uma das clulas que integram a matriz, Neste caso, as clulas so conectadas, de tal forma que possvel estabelecer o fluxo entre as clulas adjacentes. Assim, as caractersticas de uma clula tem alta probabilidade de serem herdadas pelas clulas conectadas na vizinhana. Neste tipo de modelo possvel inserir regras de transio e incorporar processos de tomada de decises (PEDROSA; CAMARA, 2002). Atualmente, existem diversos programas computacionais desenvolvidos para realizar a modelagem da dinmica espacial. Entre esses programaspode-se citar o Dinmica-EGO, que foi desenvolvido e mantido pela equipe do Centro de Sensoriamento Remoto da Universidade Federal de Minas Gerais.O Dinmica EGO uma plataforma computacional para modelagem ambiental, que possibilita desenhar desde simples modelos estticos espaciais at as dinmicas mais complexas, que podem envolver iteraes, multi-transies, feedbacks da dinmica, multi- regionalizao e multi-escala, processos de deciso, e complexos algoritmos espaciais para a anlise e simulao de fenmenos que envolvem o espao e o tempo (DINAMICA PROJECT, 2012).

3.2.1Modelagem Dinmica Utilizando a plataforma Dinmica EGO

Metodologias para identificar reas de expanso de diversos usos esto sendo cada vez mais sendo utilizadas. A plataforma Dinmica EGO vem sendo amplamente utilizada em estudos em vrias partes do mundo.Wei Yi e Zhihua Li (2012), utilizarama plataforma para simular ouso do soloda China, em2005. Omapade uso da terrafoi comparado como resultado da simulao, de modo averificara confiabilidade dos resultados simulados. A partir dai,desenvolveramtrscenriospara se analisaramudana no uso da terra da Chinaem 2020. A partir dos cenrios produzidos, foi possvel verificar indicadores como: se no houvernenhum desastre naturalextremo, area de pastagempoderiareduzir em22,21 milhesde hectares. Asflorestasaumentariamem19,81 milhes de hectaresemmdia.Oliveira et al. (2013) analisaram a expanso em larga escala da agricultura na Amaznia. A florestaprimria, a soja emodelos de produtividadede pastagens foram implementados usando Dinmica-EGO. O estudo avaliou como os padres climticos locais so modificados sob o desmatamento de diferentes cenrios, e os efeitos do CO2 sobre esses servios ecossistmicos. Com isso, avaliaram o armazenamento de carbono das florestas

primrias e a produtividade de soja e pastagem na Amaznia sob vrios cenrios de desmatamento regional e aumento do CO2, usando um modelo simplificado que representou as interaes entre clima e uso da terra. Foram analisados quatro diferentes cenrios para 2050.

Ribeiro (2010) utilizou a plataforma Dinmica-EGO para avaliar a expanso do cultivo da cana de acar no bioma Cerrado. O resultado foi o mapeamento de reas potencialmente favorveis expanso canavieira no bioma Cerrado at o ano de 2035, levando em considerao tanto as tendncias de expanso em curso, quanto as ocorrncia de reas favorveis presena de cana.Thapa (2013) realizou o monitoramento e modelagem de cenrios utilizando dados de radar de abertura sinttica na floresta tropical no sudeste da sia. As florestas tropicais desempenham um papel importante no armazenamento de grande estoque de carbono e regulao da energia e fluxos de gua, mas essa cobertura florestal tem diminudo rapidamente, apesar da ateno poltica para a reduo do desmatamento. Foram analisados dados anuais de desmatamentos entre 2007 e 2010. Foi gerado um modelo de padres espaciais da paisagem refletindo os possveis locais e extenso das reas desmatadas at 2030.

3.3 Expanso Urbana e os Impactos Ambientais Sobre os RecursosHdricos

O crescimento das populaes urbanas vem aumentando consideravelmente as reas impermeveis das cidades. reas edificadas, ruas e estacionamentos pavimentados, entre outras obras urbanas, tminterferido principalmente no escoamento superficial, diminuindo a infiltrao da gua no solo.Com a expanso das reas urbanas e o aumento da impermeabilizao das superfcies, a capacidade de infiltrao da gua no solo est cada vez mais reduzida, aumentando o escoamento superficial, egerando problemas, tais como as enchentes, enxurradas, inundaes e a degradaoda qualidade dasguas pluviais.De acordo com Mattes (2005), as enchentes so causadas por um conjunto de fatores que atuam em funo das caractersticas naturais e dos impactos causados pela urbanizao. Entre esses fatores destacam-se as intervenes fsicas nos cursos dgua, as formas de uso e ocupao do solo, as atividades presentes nas bacias hidrogrficas, o desmatamento indiscriminado, a execuo abusiva dos movimentos de terras, a ocupao das reas

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devrzeas, a impermeabilizao excessiva do solo e a disposio irregular de resduos slidos e materiais inertes.De acordo com Tucci (2000), as enchentes em reas ribeirinhas ocorremprincipalmente pelo processo natural, no qual o rio ocupa o seu leito maior, de acordo com os eventos chuvosos extremos. Os impactos sobre a populao so causados devido s ocupaes irregulares dos espaos urbanos. Essas condies so resultantes de Planos Diretores sem restries em relao a reas de riscos de inundao,ocupaes irregularesde reas ribeirinhas,geralmente pela populao de baixa renda, e ocupaes de reas de grandes e mdios riscos, entre outras.Ainda segundo Tucci (2000), a impermeabilizao do solo que ocorre em grandes pores de reas urbanizadas, faz com que a gua queantesinfiltrava no solo, passe a escoar pelos condutos, aumentando o escoamento superficial. O volume que escoava lentamente pela superfcie do solo e ficava retido pelas plantas passa a escoar no canal, exigindo maior capacidade de escoamento das sees. A figura 3.3apresenta as diferenas entre hidrogramas em uma mesma rea, antes e depois do processo de urbanizao.

Figura 3. 3 - Hidrograma natural e depois da urbanizao.

Fonte: POSSAS, M. (2011).

3.4 Geoprocessamento

O Geoprocessamento pode ser definido como um conjunto de cincias, tecnologias e de tcnicas utilizadas na aquisio, gerenciamento e processamento computacional de dados geograficamente referenciados com o objetivo de produzir informaes geogrficas. Entre as

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cincias que integram o geoprocessamento esto o Sensoriamento Remoto, a Geodsia, a Cartografia, a Fotogrametria, e as Cincias da Computao. Entre as tecnologias que integram o geoprocessamento, esto s imagens adquiridas por sensores orbitais e areos, os programas computacionais de processamento de dados alfanumricos e grficos, os equipamentos de posicionamento (GOODCHILD, 1992; CAMARA et al., 1996; BURROUGH e MCDONNELL, 1998).Segundo Novo (1995), sensoriamento remoto a utilizao de sensores para a aquisio de informaes sobre objetos ou fenmenos sem que haja contato direto entre eles.De acordo com Cruz (2007), por meio do sensoriamento remoto possvel identificar, e conhecer caractersticas de objetos localizados na superfcie terrestre, estudando a radiao refletida e/ou emitida por estes objetos. Os sensores quantificam a radiao eletromagntica representada por faixas de comprimento de onda. O conjunto dessas observaes constitui o padro de resposta espectral ou assinatura espectral do alvo. O conhecimento detalhado do padro de resposta espectral de determinado alvo permite a identificao deste, possibilitando, por exemplo, separar reas urbanas de plantaes, de florestas ou de solos.Em relao s imagens de sensoriamento remoto, faz importante sempre a observao de sua resoluo espacial, que a capacidade do sensor dividir, ou resolver os elementos da superfcie terrestre; a resoluo radiomtrica que est relacionada ao nvel de quantizao ou sensibilidade do sensor em detectar pequenas variaes radiomtricas; a resoluo temporal, que definida em funo do tempo de revisita do sensor para um mesmo ponto da superfcie terrestre; e finalmente a resoluo espectral, que est relacionada com os tamanhos das faixas espectrais que o sensor capaz de capturar.Um dos sensores mais utilizados nas mais variadas aplicaes de Sensoriamento Remoto, incluindo o mapeamento de reas urbanas, o ThematicMapper (TM). Esse sensor est instalado a bordo do satlite Landsat 5, que foi lanado em 1 de maro de 1984 da Base da Fora Area de Vandenberg, Califrnia, Estados Unidos. O Programa LANDSAT administrado pela NASA e gerenciado pelo USGS, os dados obtidos so distribudos pelo USGS's Center for Earth Resources Observationand Science.O sensor TM produz imagens com sete bandas espectrais, cobrindo as regies do: visvel, infravermelho prximo, mdio e termal, do espectro eletromagntico. As imagens possuem resoluo espacial de trinta metros e cobrem uma rea de aproximadamente 185 por 185 quilmetros.

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Um dos objetivos do processamento de imagens obtidas por sensores remotos, orbitais e areos, o de categorizar conjuntos de pixels que tenham caractersticas espectrais semelhantes. Esse processo de categorizao, em processamento digital de imagens, denominado classificao de imagens, e consiste em extrair informaes dos pixels das imagens para reconhecer padres e objetos homogneos. A classificao de imagens amplamente utilizada em Sensoriamento Remoto no mapeamento temtico de pores da superfcie terrestre.A informao espectral de uma cena pode ser representada por uma imagem espectral, na qual cada "pixel" possui coordenadas espaciais x, y e uma espectral , que representa a radincia do alvo em todas as bandas espectrais, ou seja, para uma imagem de K bandas, existem K nveis de cinza associados a cada pixel, sendo um para cada banda espectral. O conjunto de caractersticas espectrais de um pixel denotado pelo termo atributos espectrais (INPE, 2006).Atualmente, os programas computacionais de processamento de imagens de sensoriamento remoto dispem de vrios algoritmos de classificao de imagens. Esses algoritmos podem ser divididos em classificadores "pixel a pixel" e classificadores por regies. Os classificadores "pixel a pixel" utilizam apenas a informao espectral de cada pixel para encontrar regies homogneas. Estes classificadores podem ser separados em estatsticos, quando utilizam regras da teoria de probabilidade, e determinsticos, quando no utilizam probabilidade.Os algoritmos classificadores por regies utilizam, alm de informao espectral de cada "pixel", a informao espacial que envolve a relao com seus vizinhos. Procuram simular o comportamento de um de um profissional que interpreta visualmente a imagem, reconhecendo reas homogneas de imagens, baseados nas propriedades espectrais e espaciais de imagens.No caso dos algoritmos de classificao "pixel a pixel", tem-se os mtodos de classificao no-supervisionada e os mtodos de classificao supervisionada.Segundo Meneses e Sano (2012), na classificao no-supervisionada os algoritmosexigem pouca ou nenhuma participao do analista noprocesso de classificao da imagem, pois o programa computacional separa os pixels de caractersticas espectrais semelhantes. Os dois principais algoritmos de classificao no-supervisionada de amplo uso em sensoriamento remoto so o ISODATA e o K-mdias. Ambos se baseiam no agrupamento

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de pixelspor suas similaridades, usando tcnicas de distncia espectral mnima. Na classificao supervisionada, o analista deve fornecer ao programa computacional de processamento de imagens, informaes prvias de amostras de pixels que representam classes de alvos. De posse de um conjunto de amostras, o algoritmo processa toda a imagem, classificando os pixels de acordo com as amostras fornecidas pelo analista.Atualmente, alguns programas de processamento de imagens dispem de algoritmos de segmentao de imagens, que realiza a classificao dos pixels de acordo com regies discretas, contguas e que no se interceptam, constituindo, semanticamente, segmentos significativos. O processo de segmentao faz com que o contexto em que se encontra inserido o pixel seja considerado na classificao, isso , leva em conta as caractersticas do meio (regies) e no exclusivamente, os valores espectrais dos pixels. O processamento das imagens se d, inicialmente, pela utilizao de um algoritmo de segmentao que, ao definir regies homogneas na imagem, prepara-a para uma classificao posterior com base nessas regies (BRITES, BIAS e SANTA ROSA, 2012).Finalmente, tem-se ainda a possibilidade do analista classificar a imagem manualmente, num processo denominado interpretao visual da imagem. Panizza e Fonseca (2011) afirmam que a interpretao visual exige treinamento. Na interpretao, o usurio cria correlaes entre os elementos da imagem e elabora hipteses interpretativas. Os critrios usados na identificao e determinao de um objeto so basicamente a forma, o tamanho, a localizao, o padro, a cor e a tonalidade.Os avanos tecnolgicos ocorridos nos ltimos anos tem resultado na concepo de novos sensores remotos, entre eles os equipamentos de varredura a laser, denominados laser scanning, que um sistema de sensoriamento remoto ativo usado para medir a distncia entre o sensor e a superfcie dos objetos. Seu funcionamento baseia-se na utilizao de um feixe de laser que emitido em direo aos objetos existentes na superfcie terrestre. Ao atingir a superfcie dos objetos, este feixe refletido e retorna ao sistema, que faz o papel de emissor e sensor da energia (CENTENO, 2001).A partir da intensidade do sinal de retorno possvel derivar informaes a respeito da natureza da superfcie do objeto (ANTUNES, 2011). Os dados de resultantes do mapeamento com laser possibilitam, alm de informao altimtrica com grande acurcia e preciso (HAALA e BRENNER, 1999), a informao qualitativa a respeito do alvo que interagiu com o laser. possvel identificar se o laser interagiu com edificaes, com o solo, ou ainda com a vegetao. Em trabalhos relacionados com reas urbanizadas, os dados de laser fornecem

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mapas precisos do relevo, da superfcie, e ainda possibilitam a identificao de vrios alvos tais como edificaes e vegetaes de vrios extratos. Esses dados podem ser teis no mapeamento de reas impermeabilizadas.Atualmente, a literatura cientfica tem apresentado vrios mtodos para o mapeamento de reas impermeveis em ambientes urbanizados, utilizando principalmente tcnicas de Sensoriamento Remoto.Alves (2004) fez a estimativa da rea impermevel dentro da bacia hidrogrfica do Arroio do Dilvio, em Porto Alegre (RS), utilizando tcnicas de sensoriamento remoto e geoprocessamento. Foram realizadas classificaes utilizando-se as bandas 1 a 5 e 7 dos sensores LANDSAT5 TM (1987) e LANDSAT7 ETM+ (2000). A caracterizao espectral dos materiais foi realizada em laboratrio utilizando um espectrorradimetro, e por meio das bandas 1 a 5 e 7 dos sensores LANDSAT5 TM (1987) e LANDSAT7 ETM+ (2000).Wu e Murray (2003) realizaram a estimativa da distribuio de superfcie impermevel da regio metropolitana de Columbus, em Ohio, Estados Unidos. Asuperfcie impermevel juntamente com a vegetao ecobertura do solo foi classificada por meiodo processamento de imagens obtidas pelo sensor ETM+, instalado a bordo do satlite LANDSAT 7.Yang et al. (2012) propuseram um novo mtodo para estimar reas impermeveis no Japo, com base em uma anlise de mistura temporal (TMA). Os autores utilizaram como insumos, sries temporais do produto MODIS NDVI e conjuntos de dados na zona estvel temporal (ou seja, do primeiro ao sexto maiores valores de NDVI em um ano). Trs mapas de distribuio obtidos por dados LANDSAT-5 TM foram usados como referncia para avaliar o desempenho do mtodo proposto. Os resultados obtidos foram bastante satisfatrios.Damset al. (2012) realizaram um mapeamento da mudana da superfcie impermevel a partir de Sensoriamento Remoto, para modelagem hidrolgica. Utilizaram dados de Sensoriamento Remoto para estimar mudanas na frao de superfcie impermevel em uma regio da Blgica. Foram utilizadas imagens satelitrias obtidas pelos sensores TM e ETM+, instalados respectivamente nos satlites Landsat 5 e Landsat 7. Os autores avaliaram o impacto na mudana da cobertura da superfcie impermevel juntamente com o balano hdrico e o sistema de guas subterrneas.De Campos, Almeida e Goveia (2008) estimaram a impermeabilidade do solo urbano da cidade de So Paulo combinando dados demogrficos e de sensoriamento remoto. Foi

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explorado o marcante comportamento espectral da vegetao e considerando a correlao entre presena de vegetao e permeabilidade do solo. Para isso foi combinado o uso de imagens LANDSAT/ETM+ com imagens de alta resoluo espacial (obtidas pelo satlite IKONOS) em stios de referncia. Os dados obtidos nestas imagens permitiram normalizar as respostas de imagem LANDSAT/ETM+ e regionalizar dados relativos permeabilidade. Os resultados foram comparados com outros obtidos em funo da densidade demogrfica, usuais em hidrologia urbana, para avaliao da sua efetividade e aplicabilidade.Na elaborao deste trabalho foram utilizadas imagens obtidas pelo sensor TM, instalado a bordo do satlite Landsat 5. Para o processamento dessas imagens foram utilizados conceitos desenvolvidos no Sensoriamento Remoto. Foram tambm processados dados obtidos por sensores instalados a bordo de aeronaves, equipamentos de varredura a laser (para mapeamento da superfcie) e cmeras aerofotogramtricas (fotografias areas). As fotografias areas digitais foram processadas utilizando-se tcnicas de classificao de imagens digitais.Todos os processamentos foram realizados em programas computacionais de Sistema de Informaes Geogrficas (SIG).Entre as tecnologias, ou geotecnologias, que integram o Geoprocessamento, os programas computacionais denominados Sistemas de Informaes Geogrficas (SIG), so imprescindveis. Esses programas computacionais possuem ferramentas para a aquisio, armazenamento, gerenciamento, processamento e publicao de dados e informaes geograficamente referenciadas.Os dados geogrficosdescrevem os objetos do mundo real, em termos de posicionamento, de seus atributos no aparentes, e das relaes topolgicas existentes. Um SIG pode ser utilizado em inmeras aplicaes (sade, transporte, meio ambiente, recursos naturais, urbanismo, entre outros), na obteno de informaes geogrficas, necessrias na previso de determinados fenmenos ou no suporte de decises de planejamento. Um conjunto de dados geogrficos tem o objetivo de representar um modelo do mundo real, (BURROUGH, 1986).Atualmente, vrios programas de SIG possuem ferramentas computacionais que permitem a visualizao e processamento de imagens digitais. Alguns programas possuem funcionalidades para o processamento de dados de superfcie, oriundos de varreduras com laser (laser scanning).

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Uma caracterstica bsica e geral num SIG sua capacidade de tratar as relaes espaciais entre feies geogrficas, que podem ser representadas por elementos vetoriais (pontos, linhas ou polgonos), ou elementos matriciais (clulas ou pixels) (CMARA, 2001). Esses programas computacionais, geralmente possuem uma grande quantidade de funes e ferramentas, que tornam possveis elaborar pesquisas lgicas, grficas e topolgicas sobre dados vetoriais e matriciais, possibilitam ainda realizar integrao de vrios mapas vetoriais, de diferentes temas, por meio de operaes topolgicas de unio, interseco, subtrao e atualizao espacial. Possibilitam tambm a elaborao de anlises de proximidade, e outras tantas manipulaes de dados geogrficos, tais como cortes espaciais, simplificaes de feies, transformaes espaciais, entre outros.Vrios programas de SIG so dotados tambm, de funes para o processamento de dados de superfcie, possibilitando elaborar mapeamentos geomorfomtricos, tais como mapeamento da declividade do terreno, mapeamento de bacias hidrogrficas, mapeamentos de direo de fluxo, da umidade topogrfica, mapeamento de locais entre outros. No caso de anlises ambientais em reas urbanas, sempre se fazem necessrios os mapeamento de variveis geomorfomtricas. No caso do estudo da expanso de reas urbanas, que podem impactar bacias hidrogrficas, e resultar em ocupaes irregulares de reas de risco, o mapeamento de reas onde a topografia favorece a umidade do solo realizado por meio do ndice topogrfico de umidade (GUNTNER, et al., 2004).O mapa de ndice topogrfico de umidade elaborado relacionando-se matematicamente a rea de drenagem com a declividade.Para a elaborao de mapas geomorfomtricos faz se necessrio que se tenha disponvel dados de relevo. Para trabalhos de escala geogrfica regional, tem se disponvel dados altimtricos produzidos no mbito do projeto Topodata/INPE, que possui nvel de detalhamento de 30 metros(VALERIANO e ROSETTI, 2009). Para reas urbanas, que so menores e mais complexas, desejvel a utilizao de dados de relevo com maior detalhamento, preferencialmente obtidos por processos aerofotogramtricos (FERREIRA, et al., 2011).

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4MATERIAIS E MTODOS

Com o intuito de se atingir plenamente todos os objetivos, este trabalho foi desenvolvido em seis grandes etapas.A primeira etapa consistiu em organizar uma base de dados geograficamente referenciados da Regio Metropolitana de Goinia para os anos de 1989, 2000 e 2011. A figura 4.1 ilustra os procedimentos realizados nesta etapa do trabalho.

Figura 4. 1 - Procedimentos executados para elaborao dos mapas de uso do solo.


Essa etapa teve incio acessando-se os portais da Internet, onde existem dados geogrficos disponveis para o estado de Gois. Um desses portais acessados foi o do Sistema de Informaes Estatsticas e Geogrficas do Estado de Gois (SIEG), cujo endereo www.sieg.go.gov.br. No portal do SIEG foram obtidos dados cartogrficos, tais como hidrografia, sistema virio, limites polticos e solos. Outro portal acessado foi o Instituto de

Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE), onde foram obtidos dados de relevo elaborados no projeto Topodata, alm de imagens obtidas pelo sensor TM, instalado a bordo do satlite Landsat 5.Para o mapeamento e elaborao dos mapas de uso do solo nos anos de1989, 2000e 2011, foi necessrio fazer a aquisio de trs cenas de imagens Landsat5/TM para cada ano. Posteriormente, essas imagens foram geograficamente referenciadas, e espacialmente concatenadas (mosaicadas). A figura 4.2 ilustra o mosaico das imagens e a localizao espacial da RMG sobre o mosaico das imagens.

Figura 4. 2 - Imagens utilizadas.


No Quadro 4. 1esto informadas as datas em que cada imagem foi adquirida pelo sensor TM/Landsat cinco

Quadro 4. 1 - Relao rbita-ponto e data das imagens.rbitas/PontosAno

198920002011

221/07127/jul25/jul10/set

221/07212/ago10/ago25/ago

222/07102/jul18/set17/set

222/07203/ago18/set17/set

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Primeiramente, as imagens foram registradas entre si. O registro de imagens consiste em uma transformao geomtrica que relaciona as coordenadas da imagem (linha e coluna) com as coordenadas geogrficas (latitude e longitude) de um mapa. Em seguida, foi realizado o mosaico ou concatenao espacial das trs imagens para cada um nos anos.Finalmente, foi realizado o georreferenciamento, onde foram utilizadas imagens LANDSAT/Geocover como base. As imagens Geocover so georreferenciadas e ortorretificadas com acurcia e precises aceitveis, disponveis para todo o globo terrestre. Essas imagens so disponibilizadas gratuitamente por meio da Internet. O procedimento de georreferenciamento de imagens de outras fontes com base nas imagens Geocover2000 feito por meio da coleta de pontos de controle correspondentes entre elas. Deles se conhece as coordenadas atuais na imagem a ser georreferenciada e as coordenadas homlogas na superfcie terrestre, conforme a imagem Geocover. A partir dos pontos de controle, o programa define os parmetros de transformao espaciais da imagem a ser georreferenciada, para que corresponda espacialmente o mximo possvel com a imagem base (PERROTA, 2005).Posteriormente, por ser a rea de maior interesse nesse estudo, as manchas urbanas foram mapeadas pelo mtodo de interpretao visual, por apresentar resultado mais fidedigno realidade. Em seguida, utilizando o mapa supracitado, foi realizada uma subtrao espacial na imagem mosaicada, obtendo-se uma imagem sem as reas urbanas. A partir dessa imagem foi realizada a classificao automtica no supervisionada, com algoritmo ISODATA.Aps alguns processamentos, foram geradas 3 classes, sendo elas: agricultura pastagem e vegetao, alm das manchas urbanas, geradas anteriormente ao processo de classificao automtica. Ao final, foram geradas 4 classes de uso e ocupao do solo.Finalmente as imagens e mapas de uso do solo foram geograficamente recortadas conforme o limite poltico da Regio Metropolitana de Goinia.Os outros dados geogrficos (solos, hidrografia, relevo, limites municipais e hidrografia) tambm foram geograficamente recortados, conforme o limite geogrfico da Regio Metropolitana de Goinia.Em todos os dados geogrficos foi aplicada a mesma projeo cartogrfica, no caso Universal Transversa de Mercator, fuso 22, datum WGS-1984. Posteriormente, todos os dados foram organizados e armazenados em diretrios, conforme o ano.

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Finalmente, de posse de todos os dados, foram realizados processamentos sobre os mesmos a fim de se obter informaes preliminares a respeito de como vem ocorrendo a expanso urbana da Regio Metropolitana de Goinia.No final da etapa verificou-se como se deu o crescimento populacional dos municpios da RMG entre os anos de 1991 e 2010, a partir de dados disponibilizados pelo Instituto de Pesquisa Econmica Aplicada (IPEA) e IBGE.A segunda etapa consistiu na elaborao da dinmica da paisagem a fim de simular a expanso urbana da RMG at o ano de 2060. Afigura 4.3 ilustra os procedimentos realizados nesta etapa do trabalho.

Figura 4. 3 - Procedimentos executados para elaborao dos mapas de tendncia.


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Para essa etapa, primeiramente foi organizado o seguinte conjunto de dados geogrficos:Solos: Dado no formato shapefile disponibilizado pelo portal SIEG (Sistema Estadual de Estatstica e Informaes Geogrficas de Gois) em escala 1:1. 000.000. O dado vetorial sofreu um recorte com a finalidade de selecionar apenas a rea de interesse, sem, contudo, sofrer alterao das caractersticas locais. O resultado pode ser observado na figura 4.4.

Figura 4. 4Mapa do tipo de solo da RMG.


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Mapa de Distncia: Para a elaborao desse mapa, foi utilizado o shapefile malha viria atualizada tambm disponvel no portal SIEG, em escala 1:250.000, geradas pela AGETOP (Agncia Goiana de Transportes e Obras) e SEINFRA (Secretaria de Estado de Infraestrutura) a partir de imagens do satlite LANDSAT 7. A partir desse dado, foi gerado o mapa de distncia, representado na figura 4.5.

Figura 4. 5Mapa da distncia das rodovias na RMG.


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Mapa de Declividade: Para o mapa de declividade apresentado na figura 4.6, foi utilizado o Modelo Digital de Elevao elaborado pelo projeto TOPODATA cujos dados encontram-se disponveis gratuitamente no portal do INPE, com resoluo espacial de 30 metros.

Figura 4. 6Mapa de declividade da RMG.


Dissertação - Natalia Cristina Lino - 2013 - Parte 01

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