UNIVERSIDADE DE SO PAULOINSTITUTO DE GEOCINCIAS

GEOPROCESSAMENTO E SENSORIAMENTO REMOTO COMOFERRAMENTAS NA GESTO AMBIENTAL DE UNIDADES DE

CONSERVAO : O CASO DA REA DE PROTEOAMBIENTAL (APA) DO CAPIVARI-MONOS, SO PAULO-SP

Luiz Roberto de Campos Jacintho

Orientador : Prof. Dr. Teodoro Isnard Ribeiro de Almeida

DISSERTAO DE MESTRADO

Programa de Ps-Graduao em Recursos Minerais e Hidrogeologia

SO PAULO2003

"...pois a virtude dos mapas essa,exibem a redutvel disponibilidade do espao,

previnem que tudo pode acontecer nelee acontece."

Jos Saramago em Jangada de Pedra.

Sumrio

Dedicatria iAgradecimentos iiLista de figuras iiiLista de tabelas vResumo viAbstract vii

1. Introduo 12. Objetivos 42.1. Gerais 42.2. Especficos 43. Caracterizao da rea de estudo 53.1. O Municpio de So Paulo 53.2. rea de Proteo Ambiental Municipal Capivari-Monos 73.2.1 Localizao 73.2.2 Scio-economia 93.2.3 Clima 103.2.4 Geologia 103.2.5 Relevo e Hidrografia 123.2.6 Vegetao 153.2.7 Unidades de Conservao e outras reas protegidas 163.2.8 Gesto Ambiental na APA 194. Conceituao Terica e Trabalhos Anteriores 204.1 Geoprocessamento 204.1.1 Conceituao 204.1.2 Anlise de Dados Espaciais 234.2 Sensoriamento Remoto 254.2.1 Conceituao 254.2.2 A Radiao Eletromagntica e o comportamento

espectral dos alvos 274.2.3 Processamento Digital de Imagens 334.2.3.1 Correo Geomtrica 334.2.3.2 Fuso 354.2.3.3 Operaes Aritmticas 364.2.3.4 Classificao 38

4.2.3.5 Deteco de Mudanas 414.3 A Gesto Ambiental 424.3.1 Gesto Ambiental e Desenvolvimento Sustentvel 424.3.2 Zoneamento ambiental 444.4 reas Protegidas 484.4.1 Unidades de Conservao 484.4.2 reas de Proteo Ambiental 504.5 O Papel do Geoprocessamento na Gesto Ambiental 535. Material e Mtodos 575.1 Abordagem Proposta 575.2 Equipamentos e programas utilizados 605.3 Entrada de dados 635.3.1 Criao de banco de Dados e Modelagem 635.4 Processamento Digital de Imagens 655.4.1 Correo Geomtrica e Registro das Imagens 655.4.2 Fuso entre Bandas 655.4.3 Operaes Aritmticas 665.4.4 Segmentao e Classificao 685.4.5 Deteco de mudanas 695.5 Modelo Numrico de Terreno 715.6 Mapas Temticos 725.6.1 Uso e Cobertura do solo 725.6.2 Geomorfologia 735.6.3 Geotecnia 735.7 Anlise Espacial 735.7.1 Fragilidade do Meio Fsico 745.7.2 Tabulao cruzada 756. Resultados e discusso 766.1 Fragilidade do Meio Fsico 786.1.1 Fator geomorfologia 796.1.2 Fator Geotecnia 846.1.3 Anlise do Mapa Sntese 866.2 Desmatamento 896.3 Uso do Solo e Cobertura Vegetal 896.4 Quadro Diagnstico 987. Concluses 1018. Referncias Bibliogrficas 103

iPara minha me, Lair, pelo colo, pela dedicaoe pelo amor, que nunca me faltaram.

Ao meu velho Caetano, simplesmente pai e exemplo.

s minhas princesas Isadora e Anahy,por existirem e brincarem comigo.

ii

Agradeo a todos que, direta ou indiretamente, contriburam para a

concretizao desse trabalho, e de forma especial :

Ao Prof. Dr. Teodoro Isnard Ribeiro de Almeida, pela orientao e amizade,

que tornaram o caminho mais alegre.

Ao instituto de geocincias da Universidade de So Paulo, em especial ao

Departamento de Geologia Sedimentar e Ambiental, pela infra-estrutura

colocada disposio.

Secretaria Municipal do Verde e do Meio Ambiente (SVMA) da Prefeitura do

Municpio de So Paulo, pelo apoio sem o qual este trabalho no seria

possvel.

Aos membros do conselho gestor da APA do Capivari-Monos, cuja tarefa, que

compartilho, motivou a produo dessa dissertao.

Aos colegas da Prefeitura : Anita, Lcia, Letcia, Oswaldo, Agni, Rodrigo, Leda,

Ricardo, Domingos e Flvio, pelos debates e crticas, que muito auxiliaram na

conduo do trabalho.

Aos funcionrios do IGc, especialmente da Biblioteca, da Secretaria de Ps-

Graduao e do Laboratrio de Informtica Geolgica, pela cortesia e

competncia no atendimento.

iii

Lista de Figuras

Figura 3.1- Carta Imagem da APA do Capivari-Monos. 8

Figura 3.2- Geologia da regio Sul do Municpio de So Paulo.Modificado de Rodriguez, 1988. 13

Figura 3.3- Mapa esquemtico de relevo e hidrografia. 14

Figura 3.4- Mapa das Unidades de Conservao. 18

Figura 4.1- Arquitetura de Sistemas de InformaoGeogrfica. Fonte: Cmara, 1995. 21

Figura 4.2- Imagem MSS/Landsat da regio Metropolitanade So Paulo, no ano da promulgao daLei de Proteo aos Mananciais (1976). Fonte INPE. 27

Figura 4.3- Representao esquemtica da REM:Campos eltrico e magntico e comprimentode onda em funo da direo de propagao. 28

Figura 4.4- O espectro eletromagntico. 29

Figura 4.5- Comportamento espectral de diferentes superfcies. 30

Figura 4.6- Curva de reflectncia tpica de uma folha verde. Fonte: Novo, 1989. 31

Figura 4.7- Bandas do sensor TM, em relao curva de assinatura espectralde alguns materiais (Drury, 1993). 32

Figura 4.8- Procedimentos tcnico-peracionais para o ZEE do Brasil(MMA, 2001). 47

Figura 5.1- Composies coloridas RGB 4, 5, 3. A esquerda imagensoriginais com 30 metros de resoluo espacial e a esquerda com 15 metros,resultado da fuso com a banda pan-cromtica. 67

Figura 5.2- Imagem rotulada sobreposta a umacomposio colorida R4, G5 e B3. 69

Figura 5.3- Curvas de reflectncia de alguns materiais que compemas reas urbanas e da vegetao. (modificado de Zheng et al.). 70

Figura 5.4- Composio colorida R-ETM3 (2000), G- TM3 (1991)e B- TM3 (1991), mostrando em vermelho as reasonde a urbanizao avanou sobre a vegetao. 71

Figura 6.1- Bacias e sub-bacias hidrogrficas. 77

Figura 6.2- Mapa Hipsomtrico. 80

iv

Figura 6.3- Mapa de Declividade. 81

Figura 6.4- Imagem sombreada de relevo. 82

Figura 6.5- Mapa Geomorfolgico. 83

Figura 6.6- Mapa Geotcnico. 85

Figura 6.7- Solo muito arenoso e suscetvel eroso, na regio deCampos naturais. 87

Figura 6.8- Mapa de Fragilidade do Meio Fsico. 88

Figura 6.9- Desmatamento no Perodo 1991-2000. 92

Figura 6.10- Mapa de Uso do Solo e Cobertura Vegetal. 93

Figura 6.11- Floresta ombrfila densa montana, na sub-baciaEvangelista de Souza. Foto: Maria Lcia Bellenzani. 94

Figura 6.12- Floresta ombrfila densa alto-montana (Mata Nebular),na sub-bacia Getlio. 94

Figura 6.13- Campo de vrzea associado a plancie aluvial do rioEmbu Guau. Foto: Maria Lcia Bellenzani. 95

Figura 6.14- Campo de vrzea na regio da Cratera do Colnia.Foto: Teodoro I.R. de Almeida. 95

Figura 6.15- Ocupao urbana (Loteamento Vargem-Grande)na regio da Cratera do Colnia. 96

Figura 6.16- Ocupao rural na sub-bacia do Gramado.Foto: Maria Lcia Bellenzani. 96

6.17- Campos naturais associados mata nebular,na sub-bacia Cabeceira do Capivari. 97

6.18- Detalhe dos campos naturais e da mata nebular.Foto: Teodoro I.R. de Almeida. 97

vLista de Quadros

Quadro 3.1- Evoluo da populao residente naregio Metropolitana e no Municpio de So Paulo,nas ltimas quatro dcadas. 5

Quadro 3.2- Distribuio da populao nas baciasHidrogrficas da APA do Capivari-Monos. 9

Quadro 3.3- Aspectos scio-econmicos dos distritos de Marsilac e Parelheiros. 10

Quadro 3.4- Unidades de Conservao na APA municipal do Capivari-Monos. 16

Quadro 4.1- Vantagens e desvantagens dos diferentes formatos de representao. 22

Quadro 4.2- Unidades de Conservao (UC) Federais no Brasil,Classificadas por categoria de uso. Situao em 03/01/2003. 49

Quadro 4.3- Relao das APAs federais sob administrao do IBAMA. 52

Quadro 5.1- Bases cartogrficas e produtos de sensoriamento utilizados. 62

Quadro 5.2- Categorias e modelos de dados no SPRING. 64

Quadro 5.3- Estrutura inicial do Bancos de Dados Geogrficos criado. 65

Quadro 6.1- Relao das bacias e sub-bacias hidrogrficasda APA do Capivari-Monos. 76

Quadro 6.2- Caractersticas das classes do mapa geomorfolgico (Figura 6.5). 79

Quadro 6.3- Caractersticas dos compartimentos doMapa Geotcnico (IPT, 1990 e PMSP, 1992). 84

Quadro 6.4- rea desmatada no perodo 1991-2000, por bacia hidrogrfica. 89

Quadro 6.5- Classes de uso do solo e cobertura vegetal,do mapa produzido atravs do processamentodigital das imagens Landsat 7 (2000). 91

Quadro 6.6- Sntese dos resultados obtidos. 100

vi

Resumo

Um quadro diagnstico da rea de proteo Ambiental(APA) do

Capivari Monos foi elaborado com informaes produzidas atravs da

aplicao de geoprocessamento e sensoriamento remoto. Essa Unidade de

Conservao se localiza no extremo sul do municpio de So Paulo, onde ainda

existem importantes fragmentos de Mata Atlntica e mananciais hdricos

estratgicos para a Regio Metropolitana de So Paulo . Um Mapa

Geomorfolgico foi produzido com o apoio de um Modelo Numrico de Terreno.

Com a aplicao de lgebra de Mapas, foram integrados os dados sobre

Geotecnia e Geomorfologia e um mapa de Fragilidade do Meio Fsico foi

elaborado. As condies de hidrografia e relevo apontaram indcios de

movimentao tectnica recente na regio. Imagens dos Satlites Landsat-5 e

Landsat-7 foram comparadas, com o emprego de tcnicas de deteco de

mudanas, para a quantificao do desmatamento no perodo entre 1991 e

2000. As imagens do satlite Landsat-7 foram classificadas, atravs do mtodo

supervisionado por regies, para produo de um mapa temtico de Uso do

Solo e Cobertura Vegetal. Os resultados foram quantificados por sub-bacias

hidrogrficas, compondo um quadro comparativo que se destina a subsidiar a

gesto ambiental da APA. Esses resultados mostram que o crescimento da

ocupao urbana se concentra na bacia da Billings, principalmente na sub-

bacia da Cratera de Colnia, onde a fragilidade do meio fsico foi considerada

muito alta.

vii

ABSTRACT

Through the application of Geographical Information System and Remote

Sensing it was elaborated a chart diagnosis for Capivari-Monos Environmental

Protection Area. This Conservation Unit is located in the south end of So

Paulo city where important Atlantic Forest fragments and strategic water spring

still exist. With the support of a Digital Terrain Model it was produced a

Geomorphologic map. Applying Map Algebra the data on Geothecnics and

Geomorphorlogy had been integrated for mapping the fragility of physical

environment. Relief and hidrography conditions pointed indications of

neotectonic movements in this region. Employing change detection techniques

in Landsat-7 images the deforestation between 1991 and 2000 was evaluated.

A land use and land cover map was produced trough Landsat-7 image

classification ( supervised per region method). The results show that the urban

growth concentrates on the basin of Billings, mainly at the Cratera de Colnia

sub-basin where the fragility regarding to phisical environment was considered

very high.

11. Introduo

O Homem tem percebido, muitas vezes a duras penas, a necessidade de se

identificar e obedecer aos limites impostos pela natureza.

O sucesso na mediao dos conflitos entre as demandas scio-econmicas e a

conservao ambiental, ou seja, da gesto ambiental, depende essencialmente do

conhecimento da realidade e da participao dos atores envolvidos. Isso s possvel

com a implementao de sistemas bem estruturados, onde a diviso das

responsabilidades seja bem esclarecida.

A soluo desses conflitos se encontra entre os principais desafios da

humanidade atualmente e nesse aspecto ganha importncia o ordenamento territorial,

que tem como instrumento fundamental o zoneamento ecolgico-econmico ou

zoneamento ambiental.

A despeito dos avanos tecnolgicos alcanados e da aparente disseminao da

conscincia ambiental, entendida como uma preocupao com a qualidade de vida do

homem, intimamente relacionada com a qualidade do meio em que ele vive, ainda

persistem e at crescem os problemas de poluio do ar, da gua e do solo, assim

como de desmatamento e perda de biodiversidade.

O desenvolvimento e aplicao de ferramentas adequadas gesto ambiental

tm, por isso, sido alvo de inmeros estudos e pesquisas, com destaque para a

aplicao das geotecnologias, que incluem os Sistemas de Informao Geogrfica

(SIGs) e o Sensoriamento Remoto e se encontram num estgio avanado de

desenvolvimento, permitindo grande acessibilidade de recursos, a custos

relativamente baixos.

Os SIGs tm papel relevante na gesto ambiental por facilitarem o

gerenciamento de informaes espaciais e permitirem a elaborao de diagnsticos e

prognsticos, subsidiando a tomada de decises.

J o Sensoriamento Remoto, devido rapidez e periodicidade na obteno de

dados primrios sobre a superfcie terrestre, constitu-se numa das formas mais

eficazes de monitoramento ambiental em escalas locais e globais.

O papel das geotecnologias na construo do desenvolvimento sustentvel

enfatizado inclusive na Agenda 21 (UNEP, 1992), documento elaborado durante a

conferncia das Naes Unidas para o Meio Ambiente, realizada no Rio de Janeiro em

1992.

2Na prtica, muito tem sido feito para incorporao dessas tecnologias no

processo de gesto territorial. No Brasil, por exemplo, as diretrizes metodolgicas para

elaborao do zoneamento ecolgico-econmico dos Estados, bem como o roteiro

para gesto ambiental de reas de Proteo Ambiental, indicam a necessidade da sua

utilizao, que vem de fato acontecendo.

Diante da necessidade de proteo de reas consideradas especiais, por seus

atributos naturais, o poder pblico pode implantar as unidades de conservao

(Parques, Reservas e reas de Proteo Ambiental-APAs etc.). O Sistema Nacional

de Unidades de Conservao (SNUC), estabelece os critrios para a implantao e

gesto dessas unidades.

Dentre as diversas categorias de unidades de conservao (UCs), merece

destaque o caso das APAs, por tratarem-se de reas onde a proteo no se pauta

exclusivamente pela imposio de restries, mas pelo estabelecimento de uma gesto

participativa e pelo uso sustentvel dos recursos naturais, orientado pelo zoneamento

ambiental.

A Regio Metropolitana de So Paulo (RMSP) palco de muitos dos conflitos

anteriormente citados. Contudo, no extremo sul do municpio de So Paulo ainda

ocorre significativa extenso territorial, onde predominam reas naturais de grande

importncia para a manuteno da qualidade de vida na metrpole, entre outros

motivos por influenciar no clima local e regional, alm de proteger mananciais de gua,

essenciais para sustentao da populao paulistana.

Considerando a necessidade de preservao desta regio ainda pouco

comprometida em termos de degradao, a Prefeitura do Municpio de So Paulo

(PMSP) criou em 2002 a rea de Proteo Ambiental (APA) Municipal do Capivari-

Monos, como estratgia para a implementao de um sistema participativo de gesto

ambiental local.

Visando implementar a gesto foi criado um Conselho Gestor paritrio, com

participao de membros do setor pblico e da sociedade civil, que vem trabalhando na

elaborao do zoneamento ecolgico-econmico do territrio, com intuito de

compatibilizar o desenvolvimento econmico local e a proteo ao rico patrimnio

natural ali existente.

A aplicao de geotecnologias na integrao de dados e produo de

informaes espaciais permite a elaborao de um diagnstico atualizvel da situao

3da APA, fundamental como subsdio para a elaborao do seu zoneamento e para a

implementao do sistema de gesto.

Ainda nesse sentido, a construo de um banco de dados geogrficos vem ao

encontro do anseio de montagem de um sistema de informaes da APA do Capivari-

Monos, que permita o intercmbio entre os diversos rgos e instituies

representados no conselho, visando a otimizao dos recursos empregados no

monitoramento, fiscalizao e educao ambiental.

Dentro desse cenrio se insere a presente dissertao, na qual so discutidas e

aplicadas tcnicas de geoprocessamento e processamento digital de imagens de

sensoriamento remoto ptico, integrando dados e produzindo informaes sobre a

fragilidade do meio fsico e a dinmica do uso do solo na regio.

Esclarecemos ainda que a PMSP, atravs da Secretaria Municipal do Verde e do

Meio Ambiente, enquanto interessada direta pelos resultados obtidos nessa

dissertao, prestou seu apoio principalmente com a aquisio das imagens de satlite,

disponibilizao de equipamento de informtica e infra-estrutura para levantamentos de

campo (veculos), assim como auxlio tcnico de profissionais de outras reas.

42. Objetivos

2.1 Objetivos Gerais

Esta dissertao tem como objetivo geral contribuir para a gesto ambiental da

rea de Proteo Ambiental do Capivari-Monos, atravs da aplicao de tcnicas de

geoprocessamento e processamento digital de imagens de sensoriamento remoto

ptico para montagem de um Sistema de Informaes Geogrficas.

2.2 Objetivos Especficos

Organizar e compilar as informaes espaciais disponveis, construindo um bancode dados georeferenciados, com a utilizao de produtos de livre distribuio.

Aplicar diferentes tcnicas de processamento digital de imagens em dados dosatlite Landsat, para obteno de informaes sobre uso do solo e cobertura

vegetal.

Produzir uma carta atualizada de uso do solo para a regio da APA do Capivari-Monos.

Proceder uma anlise multitemporal, comparando imagens Landsat de diferentesdatas e avaliando as mudanas ocorridas no uso do solo no perodo estudado.

Elaborar um diagnstico atualizado e atualizvel da APA do Capivari-Monos,atravs da integrao de dados espaciais, com a aplicao de mtodos disponveis.

53. Caracterizao da rea de estudo

3.1. O Municpio de So Paulo

A populao de So Paulo estava, segundo o censo do IBGE, em 10.434.000 no

ano 2000, o equivalente a pouco mais de 6% da populao brasileira (quadro 3.1)

(IBGE, 2003). Apesar da reduo nas taxas de crescimento que vem ocorrendo nos

ltimos anos, a cidade se ressente dessa enorme concentrao humana, apresentando

problemas tpicos das grandes cidades do terceiro mundo: altos ndices de poluio,

desemprego, criminalidade etc.

Quadro 3.1- Evoluo da Populao Residente na Regio Metropolitana e no Municpio

de So Paulo, nas ltimas quatro dcadas.

Populao Residente (x 1.000)1960 1970 1980 1991 2000

Brasil 70.191 93.139 119.003 146.825 169.799Estado de So Paulo 12.824 17.772 25.041 31.589 37.032Regio Metropolitana de So Paulo 4.791 8.140 12.589 15.445 17.879Municpio de So Paulo 3.783 5.825 8.493 9.646 10.434Fonte: IBGE, 2003

O crescimento acelerado da populao paulistana, principalmente nas dcadas

de 60 e 70, se deu sob uma lgica perversa, na qual os grandes contingentes

migratrios que chegavam eram obrigados a ocupar as periferias, na maioria das vezes

situadas em locais de alta fragilidade ambiental.

Nas palavras de Santos (1990): O crescimento metropolitano resulta de um

conjunto de processos sistematicamente interligados, entre os quais a integrao do

territrio, a desarticulao das economias tradicionais e dos cimentos regionais, os

novos papis da circulao no processo produtivo, o desencadeamento de grandes

correntes migratrias, paralelamente ao processo de concentrao de rendas. Esse

conjunto de processos traz s grandes cidades numerosas levas de habitantes do

campo e das cidades menores, que se instalam como podem e, via de regra, terminam

por se aglomerar nas enormes periferias desprovidas de servios e onde o custo de

vida, exceto o da habitao assim conquistada, mais caro que nas reas mais

centrais.

6A taxa de crescimento populacional, para o municpio como um todo, vem caindo

nas dcadas de 80 (1,35%) e 90 (0,81%). Porm, quando se analisa a taxa de

crescimento por distrito o que se verifica uma forte migrao interna: enquanto alguns

distritos centrais, como o Pari, apresentam crescimento negativo de 30,4%, outros

como Parelheiros tiveram crescimento positivo de 84,9%, na dcada de 90, segundo

dados dos censos do IBGE de 1991 e 2000.

A excluso social, uma caracterstica scio-econmica marcante da cidade de

So Paulo, sendo que boa parte da populao paulistana no tem acesso s condies

bsicas de sade, educao, lazer, saneamento etc. Spozatti (2002) mostram, atravs

de indicadores scio-econmicos, que a excluso maior nos distritos perifricos.

Os problemas ambientais da cidade esto associados alta concentrao

populacional e ganharam dimenses extravagantes, adquirindo mesmo um aspecto de

aparente insolubilidade, face complexidade do seu equacionamento o que exige uma

ao articulada entre os trs nveis de governo (Federal, Estadual e Municipal), alm

de um amplo envolvimento da sociedade

A cidade produz 16 mil toneladas de lixo diariamente e a capacidade dos aterros

sanitrios em operao est por se esgotar, havendo pouca disponibilidade de terrenos

adequados para a instalao de novos. Mais de 5 milhes de veculos compem a frota

motorizada de So Paulo, e a sua circulao considerada a principal fonte de

poluio atmosfrica e sonora. Outro nmero impressionante: mais de um milho de

pessoas residem em rea de proteo de mananciais, comprometendo a qualidade dos

recursos hdricos, j escassos para a regio metropolitana de So Paulo.

So Paulo no conseguiu praticar a gesto do espao de forma eficiente, o que

seria essencial para a amenizao dos impactos oriundos do adensamento

populacional. O Ato n 663, de 10 de Agosto de 1934, que consolidava a legislao dezoneamento urbano, permaneceu, com muitas regulamentaes, por quase 40 anos.

S no incio da dcada de 70 surge o Plano Diretor de Desenvolvimento Integrado

(PDDI), acompanhado pela Lei de Zoneamento, que data de 1972. Com inmeras

alteraes, essa ainda a lei que ordena o parcelamento, uso e ocupao do solo no

municpio. Em 1988, na gesto de Jnio Quadros, foi institudo outro plano diretor, que

teve vigncia at 2002, quando foi aprovada a lei n 13.430, que institui o Plano DiretorEstratgico e o Sistema de Planejamento e Gesto do Desenvolvimento Urbano. A

implementao do novo plano diretor, que tem um importante vis ambiental, crucial

para reverso do atual quadro de degradao.

73.2. rea de Proteo Ambiental Municipal do Capivari - Monos

A criao dessa unidade de conservao se deu atravs da Lei n 13.136, de 22de Maio de 2001, e sua concretizao decorreu de um processo tcnico e poltico que

merece destaque, pois mesmo antes da promulgao da lei, a importncia ambiental

da regio j era reconhecida por muitos dos moradores locais.

A ocorrncia de significativas extenses de Mata Atlntica, de mananciais de

importncia metropolitana, de reas com potencial interesse arqueolgico, bem como

um importante patrimnio cultural, representado pelas comunidades indgenas,

motivaram a iniciativa do poder pblico municipal.

De acordo com o artigo 3 da lei 13.136, a criao da APA se destina a: Promover o uso sustentado dos recursos naturais, Proteger a biodiversidade, Proteger os recursos hdricos e os remanescentes de Mata Atlntica, Proteger o patrimnio arqueolgico e cultural, Promover a melhoria da qualidade de vida das populaes, Manter o carter rural da regio e Evitar o avano da ocupao urbana.

3.2.1 Localizao

A APA do Capivari-Monos, se situa na zona sul do municpio de So Paulo, no

territrio da sub-prefeitura de Parelheiros, abrangendo todo o distrito de Marsilac e a

poro Sul do distrito de Parelheiros. Seus limites, a Leste, Oeste e Sul, coincidem com

os do municpio. J ao norte sua delimitao foi definida pelo divisor de guas do

Ribeiro Vermelho e pela presena da Cratera de Colnia (figura 3.1).

A rea protegida envolve parte das bacias hidrogrficas dos reservatrios

Guarapiranga (Oeste) e Billings (Nordeste), alm de toda a bacia dos rios Capivari e

Monos. O acesso principal se d pela Estrada de Parelheiros e Estrada da Colnia.

93.2.2 Scio-economia

A populao da APA, calculada com base nos dados do censo de 2000 (IBGE),

de 31.068 habitantes, concentrados na poro norte do territrio, em especial na

bacia da Billings (quadro 3.2).

Quadro 3.2- Distribuio da populao nas bacias hidrogrficas da APA do Capivari-

Monos.

Bacia Populao %

Billings 21.834 79,94

Guarapiranga 2.144 13,16

Capivari-Monos 4.090 6,90

Total 31.068 100,00

Fonte: IBGE, 2000

O ncleo urbano mais significativo o loteamento Vargem Grande, localizado no

interior da Cratera de Colnia, na bacia da Billings, onde vive cerca de 50% da

populao da APA (15.540 habitantes), segundo clculos realizados com base nos

setores censitrios do IBGE. Na mesma bacia esto os bairros Pq. Nova Amrica e

Barragem, onde se observa o processo de adensamento.

O bairro de Engenheiro Marsilac, outro ncleo urbano importante na APA, uma

ocupao que se desenvolveu na poca da construo da estrada de ferro Santos-

Jundia, e hoje se configura num pequeno centro regional, com caractersticas de

cidade de interior.

Spozatti (2002) verificaram que os ndices de excluso social dos distritos de

Marsilac e Parelheiros esto entre os mais elevados do municpio de So Paulo. No

quadro 3.3 esto lanados alguns indicadores que confirmam o baixo padro scio-

econmico da regio.

10

Quadro 3.3- Aspectos scio-econmicos dos distritos de Marsilac e Parelheiros.

DISTRITOIndicadores Scio-econmicosMARSILAC PARELHEIROS

% chefes de famlia s/ renda 27,29 22,37% chefes com at 2 salrios mnimos 38,93 25,53% domiclios com coleta lixo precria 29,52 4,26

% domiclios com coleta de esgoto precria 99,67 81,37% domiclios com acesso gua precria 99,05 40,72

% chefes no alfabetizados 16,56 12,10n UBS e CS* 0,00 2,00

demanda (1 equipamento de sade / 20 000 hab.)* 0,42 5,12dficit de equipamentos de sade -0,42 -3,12

% dficit em creches -100,00 -90,85% dficit educao infantil -100,00 -86,63

%dficit / supervit ensino fundamental -52,71 22,40Modificado de Spozatti, 2002.* Fonte: DEINFO - Secretaria Municipal de Planejamento do PMSP, 2000UBS- Unidade Bsica de Sade, CS- Centro de Sade

3.2.3 Clima

Tarifa e Armani (2001), no mapeamento das unidades climticas naturais do

municpio de So Paulo, distinguem duas classes de clima local para a regio da APA:

Tropical sub-ocenico super-mido do reverso do Planalto Atlntico,correspondente s bacias da Billings e Guarapiranga, onde se observa

grande influncia ocenica, elevada instabilidade, temperatura mdia entre

19,3 e 19,6C, pluviosidade total anual mdia entre 1400-1800 mm emximas dirias entre 200 e 400 mm, com nevoeiros e baixos estratos

freqentes,

Tropical ocenico super-mido da fachada oriental do Planalto Atlntico,correspondente bacia do Capivari- Monos, onde a influncia ocenica

mxima, tambm com elevada instabilidade, mas com ndices pluviomtricos

maiores (mdia total anual atingindo os 2200 mm) e maior freqncia de

nevoeiros e baixos estratos.

3.2.4 GeologiaPredominam na rea da APA rochas do Proterozico Superior, inicialmente

identificadas como da Srie Assunguy por Derby (1878 apud IPT, 1981),

posteriormente Gr. Aungui, Complexo Embu, bem como sedimentos do Tercirio e

11

Quaternrio. No improvvel a existncia de ncleos mais antigos, encaixados no

Complexo Embu, descrito em Hasui e Sadowsky (1976) como ncleos Capivari e

Evangelista de Souza. As direes estruturais mais importantes apresentam

componente transcorrente e so paralelas falha de Cubato, com direo ENE, em

geral concordantes com a foliao metamrfica. Ocorrem ainda estruturas menores,

tambm com componente transcorrente, de direo NNE.

Esto descritas, abaixo, as distribuies e caractersticas litolgicas das trs

unidades geolgicas que ocorrem na APA , segundo Rodriguez (1998)(figura 3.2):

Sedimentos Cenozicos: esta unidade agrupa os depsitos sedimentares deidade terciria (Formao Rezende) constitudos de lamitos, arenitos e

conglomerados, que ocorrem ao norte da bacia do Guarapiranga, na borda

sul da Cratera de Colnia e nas margens do reservatrio Billings; bem como

os depsitos aluviais de idade quaternria, que ocupam a plancie do Rio

Embu Guau e o centro da Cratera de Colnia;

Sutes granticas Indiferenciadas: composto por granitos e granodioritos,ocorre isoladamente na regio do Mdio Embu Guau;

Complexo Embu: esta unidade predomina territorialmente na APA, e agrupaos gnaisses granticos e biotita-gnaisses migmatizados, localizados no

extremo sul da APA, na borda do planalto; bem como os xistos e mica-xistos,

parcialmente migmatizados que predominam na bacia do Capivari-Monos.

Nesta regio merece destaque a Cratera de Colnia, que apresenta formato

circular com dimetro de 3.640 metros e circundada por um anel externo de relevo

colinoso que se eleva at 125 m acima da plancie central, onde ocorrem depsitos

aluviais com altos teores de matria orgnica. Tal estrutura vem sendo considerada

como o testemunho do impacto de um corpo celeste (meteorito ou cometa), o que a

caracterizaria como um astroblema (Riccomini et al., 1992).

Apesar de no terem sido encontradas evidncias diretas, como feies de

metamorfismo de impacto, a hiptese de que a estrutura seja realmente um astroblema

se sobressai entre outras alternativas (Riccomini et al., 1992). Os mesmos autores

calcularam que a profundidade original da cratera seria de 900 m, que foram

preenchidos por at 436 m de sedimentos e que a idade mxima para o impacto estaria

entre 36,4 Ma e 5,2 Ma.

Observa-se notvel ausncia de correlao entre a geologia na poro sul da

APA, (tanto os contatos litolgicos entre subunidades do Complexo Embu como as

12

estruturas rpteis) com os compartimentos do relevo (figura 3.2). Este fato, associado

mudana de curso do rio Capivari, sugere uma atuante e pouco estudada

neotectnica na rea.

3.2.5 Relevo e Hidrografia

Um fato marcante, associado ao relevo e hidrografia da APA a mudana de

curso do rio Capivari, que nasce numa regio colinosa e flui inicialmente na direo do

rio Tiet, quase que em paralelo com o rio Embu Guau, convergindo mais de 130 naaltura da estao elevatria da SABESP, onde ele passa a correr por um relevo de

morros, recebendo inmeros afluentes de pequeno porte e com a formao de rpidos

e corredeiras. Nesse trecho o rio apresenta traado sinuoso, correndo no sentido WE,

at se juntar com o rio dos Monos, quando converge para o sul e verte pela escarpa da

Serra do Mar, para desaguar no rio Branco, j no municpio de Itanham (figura 3.3).

A SABESP capta 1m3/s de gua no rio Capivari, atravs de um sistema de

aduo que aproveita o fraco desnvel que existe no divisor das guas entre as bacias

do Capivari e da Guarapiranga, na regio do ribeiro Vermelho

O rio dos Monos nasce bem prximo da Billings, onde existe uma barragem e o

sangradouro Preto-Monos, utilizado pela Empresa Metropolitana de guas e Energia

(EMAE), para controlar o nvel da represa. Ele corre no sentido NS, desaguando no

Capivari na regio de Evangelista de Souza.

Ao longo do rio Embu Guau, principal afluente da represa do Guarapiranga,

formam-se amplas plancies aluviais, de vital importncia para a manuteno da

qualidade desse manancial.

Na regio da APA os tributrios da Billings so o ribeiro Vermelho da Cratera, o

rio Taquacetuba e o rio Kurukutu, na divisa de So Paulo com So Bernardo. O

monitoramento realizado pela SABESP aponta que os dois primeiros so os que

apresentam maiores ndices de coliformes fecais.

Figura 3.2- Geolologia da Regio Sul do Municpio de So Paulo.Fonte: Extrado de Rodriguez, 1998 (1:250.000 no original)

Depsitos Aluviais

Formao Rezende. Sistema de leques proximais.Predominncia de lamitos seixosos.

Gnaisses granticos e biotita-ganisses migmatizados.Subordinadamente milonticos

Xistos, Biotita-quartzo-muscovita-xistos, grandada-biotita-xistos,mica-xistos diversos, parcialmente migmatizados. Podem ocorrercorpos lenticulares de anfibolitos, quartizitose rochas clcio silicatadas.

Granitos, granodioritos, monzogranitos, granitides indiferenciados,equigranulares ou porfirides, em parte gnaissicos. Sintectnicos ePs-tectnicos.

Contato litolgico

Lineamentos morfoestruturais (provveis falhas).

Estruturas planares, com indicao do mergulho ou sub-horizontais.

13

Rib. Vermelho da Cratera

Rib. Taquacetuba

Rio dos Monos

Rib. Vermelho

Morrotes

Cratera de Colnia

Morros

Fenda do Capivari

Plancies Aluviais

ColinasRio Capivari

Rio Embu Guau

Figura 3.3- Mapa esquemtico de relevo e hidrografia principal da APA do Capivari Monos

Represas

14

15

3.2.6 Vegetao

A vegetao nativa ainda recobre boa parte do territrio da APA, onde aparecem

vrias formaes de Mata Atlntica, nos seus diferentes estgios sucessionais, com

predominncia de matas secundrias em estgio mdio e avanado.

A Floresta Ombrfila Densa Montana uma formao florestal alta, densa e

estratificada, que ocorre em manchas significativas nas escarpas da Serra do Mar e numa

rea de propriedade da SABESP, ao sul da estao elevatria Capivari. Manchas

menores desta formao ocorrem s margens do ribeiro dos Monos e do reservatrio

Billings, assim como nos limites da Cratera de Colnia;

A Mata Nebular e ou Floresta Ombrfila Densa Alto-Montana uma formao

florestal baixa, menos densa mas bastante rica em biodiversidade. Ela se encontra

normalmente associada aos campos das cristas da Serra do Mar, regio de solos pobres e

rasos, sujeita a longos perodos de neblina;

A resoluo CONAMA 10 (1994), define as caractersticas das matas secundrias

nos diferentes estgios do processo de sucesso: O estgio pioneiro apresenta fisionomia

geralmente campestre e predomnio de estratos herbceos, podendo haver estratos

arbustivos; o inicial, fisionomia que varia de savnica a florestal baixa, baixas densidade eestratificao e rvores com alturas entre 1,5 m e 8,0 m; o mdio tem fisionomia florestal,razoavelmente estratificada e densa, com rvores de 4,0 m a 12,0 m de altura enquanto o

estgio avanado apresenta fisionomia florestal fechada, altas densidade e estratificao,

tendendo a ocorrer distribuio contgua das copas e rvores de grande porte (acima de

10,0 m). Os estgios sucessionais mais avanados predominam ao Sul da rea, nas

bacias hidrogrficas dos rios Capivari e Monos, j nas bacias da Billings e Guarapiranga

(ao Norte), mais antropizadas, predominam os estgios inicial e mdio.

Nos campos naturais predominam as espcies gramneas. Eles ocupam as cristas

mais altas da Serra do Mar, associados mata Nebular, sujeitos a vrios fatores adversos

como ventos constantes, solos rasos e pobres e grandes amplitudes trmicas. J nos

campos de vrzea , que aparecem associados s plancies aluviais, predominam espciesherbceas resistentes a inundaes peridicas.

16

3.2.7 Unidades de Conservao e Outras reas ProtegidasParte do Parque Estadual da Serra do Mar, representado pelo ncleo Curucutu, se

sobrepe APA (figura 3.4). Antiga Reserva Florestal do Estado, criada no incio dos anos

60, nesta rea foram feitos plantios experimentais de Pinus elliotis, com o intuito de

verificar a adaptabilidade deste tipo de reflorestamento na regio. Dentro dos limites do

parque se encontram a Mata Nebular e os Campos Naturais, sendo que a administrao

do ncleo tem buscado parcerias para a realizao de pesquisas nos campos de botnica

e geocincias.

A rea Natural Tombada da Cratera de Colnia, cujo tombamento pelo

CONDEPHAAT se deu em 1995, outra categoria de rea protegida sobreposta APA. O

que se verifica, todavia, que esse instrumento legal no tem se revelado eficaz para a

conteno da degradao dessa rea.

Existem ainda trs Reservas Indgenas Guarani : Barragem, criada pelo Decreto

Federal 94223/87; Krucutu, criada pelo Decreto Federal 94222/87 e Rio Branco, criada

pelo Decreto Federal 94224/87. A Fundao Nacional do ndio (FUNAI) iniciou

recentemente o processo para a ampliao do territrio das reservas do Krucutu e da

Barragem e, segundo tcnicos representantes dessa fundao, a ampliao ser bastante

significativa

Uma nova unidade de conservao deve ser criada, segundo proposta da prefeitura

de So Paulo. Trata-se de um parque natural municipal, na regio da Cratera de

Colnia, que visa proteger os campos de vrzea e a mata existente no local, bem como

conter a expanso do loteamento ali existente.

Quadro 3.4- Unidades de Conservao na APA Municipal do Capivari-Monos.

Unidade rea (km2) %

P.E. da Serra do Mar 43,98 17,70

Reservas indgenas 8,32 3,35

rea Tombada Cratera de Colnia 18,32 7,37

rea total de unidades de conservao * 62,84 25,00

rea total 251,35 100,00

* A Reserva Guarani Rio Branco superpe-se ao Parque Estadual da Serra do Mar

17

Vale ressaltar que a APA est inserida na regio declarada pela UNESCO como

Reserva da Biosfera do Cinturo Verde do Municpio de So Paulo. A Reserva da Biosfera

do Cinturo Verde de So Paulo, que abrange 73 municpios, uma das quatro reas da

Amrica do Sul escolhidas para a fase inicial da Avaliao Ecossistmica do

Milnio, inventrio dos bens e servios fornecidos ao homem pelos ecossistemas da

Terra, que est sendo realizado atravs do esforo conjunto de diversas agncias da

ONU, da Fundao das Naes Unidas e de ONGs1.

A sobreposio de reas protegidas, segundo diferentes legislaes, pode gerar

conflitos e confuses. Uma ao integrada dos rgos gestores a sada para que os

esforos sejam somados no sentido da real preservao do patrimnio natural existente,

bem como da incluso social dos moradores da regio.

1 Folha de So Paulo, 29/1/2003, Cincia, p.A14.

19

3.2.8. Gesto Ambiental na APA

A lei de criao da APA prev que a gesto deve ser feita de forma participativa

e democrtica, atravs de um Conselho Gestor composto por representantes do poder

pblico e da sociedade civil, atendendo ao princpio da participao paritria, ou seja,

para cada representante do poder pblico deve haver um representante da sociedade

civil.

Este conselho, ainda segundo a lei, tem carter deliberativo e, dentre as suas

atribuies mais importantes, esto a elaborao do plano de gesto da rea, a

aprovao do zoneamento ecolgico-econmico, bem como a articulao entre rgos

governamentais e sociedade civil.

A instituio do conselho se deu em agosto de 2002 e ele conta com 20

membros, sendo 10 do setor pblico (divididos entre rgos estaduais e municipais) e

10 da sociedade civil organizada (divididos entre entidades de bairro, ONGs

ambientalistas e sindicatos).

O zoneamento ecolgico-econmico (ZEE) tratado em captulo especfico na

lei de criao da APA. Nela, ficou estabelecido que o zoneamento ser institudo por lei

municipal especfica, que dever delimitar as zonas e fixar as normas que garantam a

conservao e o uso sustentvel dos recursos naturais.

Unidades territoriais com caractersticas fsicas, biolgicas e scio-econmicas

prprias devero constituir as zonas, que sero alvo de normas relativas s suas

aptides e fragilidades, havendo a preocupao de que o zoneamento da APA seja

compatvel com a legislao estadual de proteo aos mananciais.

O conselho gestor da APA encontra-se atualmente envolvido com a elaborao

do ZEE e, para isso, foi constitudo um grupo de trabalho. Nesse contexto, busca-se

contribuir, com a presente pesquisa, para a produo de informao espacial que

facilite a compreenso da realidade e subsidie o debate poltico que certamente ser

necessrio para a aprovao do ZEE.

20

4. CONCEITUAO TERICA E TRABALHOS ANTERIORES4.1 Geoprocessamento

4.1.1 Conceituao

Um Sistema de Informaes Geogrficas (SIG), pode ser definido como um

sistema computacional, dotado de ferramentas para manipulao, transformao,

armazenamento, visualizao, anlise e modelagem de dados georeferenciados,

voltado para produo de informao, constituindo-se numa importante ferramenta de

suporte deciso (Star & Estes, 1990; Cmara, 1995; Bonham-Carter; 1996).

H uma ampla gama de aplicaes para os SIGs, incluindo agricultura, meio

ambiente e urbanismo, havendo, pelo menos trs maneiras, no excludentes, deles

serem utilizados (Cmara, 1995):

Como ferramenta para produo de mapas, Como suporte para anlise espacial de fenmenos e Como banco de dados geogrficos, com funes de armazenamento e

recuperao da informao espacial.

Para Star & Estes (1990), os SIGs funcionam como meio para a integrao de

dados espaciais adquiridos em tempos diferentes, e em diferentes escalas e formatos.

Esses autores expem ainda que os usurios de SIG normalmente desenvolvem

quatro atividades principais: Medio, Mapeamento, Monitoramento e Modelagem.

O desenvolvimento dos SIGs conta com a contribuio de vrias disciplinas,

dentre as quais se destacam a cartografia, o sensoriamento remoto, a informtica e a

estatstica.

Cmara (1995) lembra que a estrutura geral de um SIG composta de interface

com o usurio, entrada e integrao de dados, funes de processamento grfico e de

imagens, visualizao e plotagem, e armazenamento e recuperao de dados (Figura

4.1).

Os dados geogrficos possuem localizao espacial (definida pelas

coordenadas geogrficas) e atributos descritivos (que podem ser representados num

banco de dados convencional), sendo que os SIGs servem para localizar esses dados

no espao, e para representar a relao espacial entre eles (Cmara, 1995).

21

Figura 4.1- Arquitetura de Sistemas de Informao Geogrfica. Fonte: Cmara,1995.

Os bancos de dados geogrficos so organizados, na maioria das vezes,

segundo o modelo geo-relacional (ou arquitetura dual), que se baseia na utilizao de

um sistema de gerenciamento de banco de dados (SGBD), como Dbase e Access,

para o armazenamento, em tabelas, dos atributos dos objetos geogrficos, e arquivos

grficos separados para armazenar as representaes geomtricas desses objetos.

Em SIG, os dados espaciais so representados por pontos, linhas e polgonos,

associados a atributos que os caracterizam. Os poos artesianos de uma regio, por

exemplo, podem ser representados por pontos, cujos atributos seriam vazo mdia,

profundidade etc.

Esses dados podem ser representados ainda, em formato matricial (ou raster),

no qual o espao dividido em clulas de tamanho fixo (pixels), configurando uma

matriz; ou no formato vetorial, onde o espao geogrfico considerado de forma

contnua.

A rea do terreno representada por um pixel, numa representao matricial,

determina sua resoluo. Cada pixel referenciado por coordenadas relativas linha

e coluna da matriz (a partir da origem), e contam com um valor numrico referente ao

22

atributo mapeado. As imagens digitais so exemplos de dados espaciais representados

no formato raster.

No formato vetorial, busca-se a representao mais exata possvel das

entidades geogrficas, consistindo normalmente de listas de coordenadas geogrficas

que delimitam regies ou descrevem redes. As bases plani-altimtricas digitais, so

exemplos de dados nesse formato.

Cmara (1995), apresenta uma comparao entre os diferentes formatos,

enumerando suas vantagens e desvantagens (Quadro 4.1).

Quadro 4.1- Vantagens e desvantagens dos diferentes formatos de representao.

Representao vetorial Representao matricial

Vantagens Mapa representado na resoluo

original Associar atributos a elementos

grficos Relacionamentos topolgicos Adequado para grandes escalas

(1:25.000 e maiores)

Problemas No representa fenmenos com

variao contnua no espao Simulao e modelagem mais

difcil

Vantagens Representa fenmenos variantes no

espao Simulao e modelagem mais fceis

Anlise geogrfica rpida Adequado para pequenas escalas

(1:50.000 e menores)

Problemas Espao de armazenamento utilizado Possvel perda de resoluo e Difcil associao de atributos

Segundo a abordagem proposta por Cmara (1995), os dados espaciais podem

ser enquadrados numa das categorias abaixo:

Dados Temticos: descrevem a distribuio espacial de uma feiogeogrfica, de forma qualitativa (Ex.: Carta de Declividade, Uso do Solo etc.).

Dados Cadastrais: distingue-se dos mapas temticos pois seus elementospossuem atributos, e sua representao grfica pode variar conforme a

escala (Ex.: Mapa de Municpios).

Redes: cada objeto possui localizao geogrfica exata e est associado aatributos descritivos, com informaes sobre recursos que fluem

espacialmente (Ex.: Rede de drenagem).

23

Modelos Numricos de Terreno: denotam a representao quantitativa deuma grandeza com variao contnua no espao (Ex.: Cartas Altimtricas).

Imagens: Obtidas por Sensoriamento Remoto e armazenadas no formatoraster. Podem ser consideradas como dados primrios, de onde se pode

derivar mapas temticos (Ex.: Imagens de Satlite).

Uma vez que a maioria dos dados disponveis para a montagem de um SIG se

encontra em diferentes formatos e escalas, so necessrios procedimentos de

compatibilizao, ou seja, adaptao dos dados s caractersticas do sistema em uso.

Os procedimentos principais nessa etapa, segundo Star & Estes (1990), incluem:

Converso de formato: alterao da estrutura dos dados, de raster paravetorial (e vice-versa), intercmbio de dados entre os diferentes softwares,

bem como a digitalizao de dados disponveis em meio analgico;

Reduo e Generalizao: transformaes de escala e suavizao dedados vetoriais, agregao de classes em mapas temticos e reamostragens

em imagens digitais ;

Deteco e edio de erros: correo de erros comuns no processo dedigitalizao, tais como polgonos abertos, sobreposio de reas etc.;

Georeferenciamento: converso entre sistemas de projeo cartogrfica ereferenciamento de dados brutos; e

Interpolao: utilizao de mtodos estatsticos para modelagem numricado terreno, com base em amostras.

4.1.2 Anlise de Dados Espaciais

A combinao de dados espaciais, para extrao da informao de interesse ,

certamente, uma das principais funes dos SIGs. Para isso, so necessrios

procedimentos de manipulao e anlise.

Para Lyon & Mcarthy (1995), as tcnicas de anlise em SIG incluem anlises por

sobreposio (overlay), modelagem, buffer e redes.

O termo lgebra de mapas se refere ao conjunto de procedimentos de anlise

espacial, voltado produo de informao, atravs da aplicao de funes de

manipulao sobre um ou mais mapas. Nessa concepo, a anlise espacial tratada

24

como um conjunto de operaes matemticas sobre mapas, que so tratados como

variveis individuais, e as funes definidas sobre elas so aplicadas de forma

homognea a todos os pontos do mapa (Barbosa et al., 1998).

As operaes, em lgebra de mapas, tem tanto um sentido matemtico como

espacial, podendo ser agrupadas em trs classes (Cmara et al., 2001):

Pontuais: o resultado um mapa com valores derivados exclusivamente dosvalores pontuais dos mapas de entrada. Um nico mapa pode ser usado

como dado de entrada, como por exemplo na definio de classes temticas

a partir de um modelo numrico de terreno; ou um conjunto deles, como no

caso de operaes booleanas2 entre mapas temticos.

Vizinhana: o resultado produzido com base nos valores da vizinhana doponto considerado. Como exemplos tm-se a filtragem espacial em imagens

digitais e o clculo de declividade em modelos numricos de terreno.

Zonais: so definidas sobre regies especficas de um mapa, com restriesfornecidas por outro mapa, como por exemplo na definio da declividade

mdia por tipo de solo, onde o clculo feito com base nos dados de um

modelo numrico de declividade, restritos para cada classe de um mapa

pedolgico.

Cmara et al. (2001) argumentam que as operaes zonais so importantes

para as aplicaes de SIG em atividades de ordenamento territorial, pois permitem a

ligao entre dados do meio fsico-bitico, com dados scio-econmicos.

Ele explica que, nos operadores zonais, uma classe temtica definida como

regio de interesse, onde so computadas funes estatsticas sobre dados de outros

mapas. Tais operadores incluem:

Mdia, mximo, mnimo e desvio padro dos valores sobre uma regioespecificada;

ndice de variedade, onde os valores do mapa de sada so computados apartir do nmero de valores diferentes no mapa de entrada.

Crepani et al. (1998) aplicaram esses operadores para elaborao de um mapa

temtico de vulnerabilidade natural eroso, numa proposta metodolgica de

zoneamento ecolgico-econmico.

2 Operaes Booleanas utilizam operadores lgicos (AND, OR, XOR, NOT), na manipulao de dados espaciais,para a verificao se uma condio pr-estabelecida verdadeira ou falsa (Lyon & McCarthy, 1995).

25

Nesse caso, atravs da interpretao de imagens de satlite, foram delimitadas

unidades territoriais bsicas, que funcionaram como rea de restrio para aplicao

dos operadores de mdia zonal. Os dados de entrada foram mapas geolgico,

geomorfolgico, pedolgico e de uso do solo. A metodologia proposta, nesse caso,

ser mais discutida ao longo do texto

4.2 Sensoriamento Remoto

4.2.1 ConceituaoAs definies de sensoriamento remoto encontradas na literatura variam pouco.

Assim, se para Lillesand e Kiefer (1994) "a cincia e a arte de obter informaes

sobre um objeto, rea ou fenmeno atravs da anlise de dados obtidos por um

aparelho que no esteja em contato com o objeto, rea ou fenmeno sob investigao",

para Barret e Curtis (1992), a cincia da observao a distncia e para Novo (1992),

a utilizao de sensores para aquisio de informaes sobre objetos ou fenmenos

sem que haja contato direto entre eles".

No h questes sobre o fato da ferramenta se utilizar da radiao

eletromagntica (REM). Assim, pode-se afirmar ainda que esta cincia trata

essencialmente da interao (ou gerao) da radiao eletromagntica com os

diversos materiais ou fenmenos (Ribeiro de Almeida, 1999). Da traduo do termo

Remote Sensing surgiu o termo Sensoriamento Remoto (SR), referente cincia que,

num sentido amplo, resume os anseios do Homem pela expanso dos seus limites,

especialmente no que diz respeito observao e anlise dos fenmenos que o

cercam.

O termo tcnico em ingls Remote Sensing apareceu na comunidade cientfica

internacional apenas em 1960, segundo Barret & Curtis (1992). A rigor, entretanto, o

homem se utiliza do sensoriamento remoto desde os primrdios da espcie, pois os

olhos podem ser considerados, dentro das definies acima, como sensores remotos

atuando na faixa de comprimentos de onda do visvel. As tcnicas de representar o

observado evoluram desde toscos desenhos rupestres a detalhados e fiis desenhos a

bico de pena. Mas com o desenvolvimento da teoria da luz por Issac Newton e com a

inveno da fotografia, em 1839, pelos franceses N. Niepce, W. Talbot e L. Daguerre, o

sensoriamento remoto vai perdendo, por um lado, o subjetivismo inerente aos

desenhos e, por outro, o desconhecimento dos processos bsicos de que se utiliza.

26

A primeira fotografia area de que se tem notcia foi feita em 1858, tambm na

frana, por Gasper Felix Tournachon, conhecido como "Nadar, que sobrevoava Paris a

bordo de um balo, altura de 365 m. (Novo, 1992; Lillesand and Kiefer, 1994)

O desenvolvimento da aerofotogrametria deveu-se em grande parte s

atividades militares, durante a primeira e segunda guerras mundiais e durante a guerra

fria entre os EUA e a antiga URSS. Estes pases desenvolveram os satlites espies e

com isso teve origem o SR orbital, com a incorporao de sofisticados sensores de

imageamento em plataformas orbitais e areas.

Em 1972, com o lanamento pelos EUA do ERTS-1 (Earth Resourses

Technology Satellite, posteriormente rebatizado com o nome LANDSAT 1) tiveram

incio as aplicaes no militares do SR, em princpio voltadas para pesquisas

agrcolas mas que rapidamente se estenderam geologia e ao uso e ocupao do

solo. A figura 4.2 um exemplo datado de 1976, que mostra a Regio Metropolitana de

So Paulo. Esta imagem de grande interesse para os estudos ambientais e

urbansticos da regio, como fonte de dados para anlise, entre outras coisas, da

evoluo da mancha urbana, pois o ano da sua aquisio o da promulgao da Lei

de Proteo de Mananciais, que ainda vigora.

Tambm na dcada de 70 acontecia no Brasil o projeto RADAM (Radar na

Amaznia), numa iniciativa do Departamento Nacional de Produo Mineral (DNPM).

Nele, radares de visada lateral (SLAR- Side Looking Airborne Radar) foram utilizados

para o imageamento do territrio, propiciando o conhecimento da geologia,

fitogeografia e pedologia, em especial da regio amaznica, at ento praticamente

desconhecida em termos de recursos naturais (DNPM, 2003).

De fato, as tecnologias avanaram com muita velocidade no final do sculo 20,

contando-se hoje com sensores de altas resolues espacial e espectral. Como

exemplo de tais avanos podemos citar o satlite Ikonos, lanado em 1999 e que

produz imagens com resoluo espacial de at 1m e o Hyperion (experimental, mas em

atividade) com 224 bandas entre 350 e 2500nm.

Finalizando este breve histrico, citamos um trecho da apostila do Prof. Teodoro

I. R. de Almeida, do Instituto de Geocincias da USP: "...Pois bem, a humanidade

comeou a se preocupar extensivamente com a preservao do meio ambiente em

algum momento do fim da dcada de 1960, talvez como reflexo do curioso cruzamento

do simptico movimento "hippie" com o avano tecnolgico. Esse tema compe uma

27

excelente razo para se investir pesadamente no sensoriamento remoto, aplicando-o

no mais morte, mas vida".

Figura 4.2- Imagem MSS/Landsat da regio Metropolitana de So Paulo, no ano da

promulgao da Lei de Proteo aos Mananciais (1976). Fonte INPE.

4.2.2 A radiao eletromagntica (REM) e o comportamento espectral dealvos

A REM pode ser considerada como energia pura, na forma de um campo

magntico perpendicular a um campo eltrico, que oscilam perpendicularmente

direo de propagao da onda, de modo que o campo magntico gera um campo

eltrico e vice-versa (Figura 4.3).

28

Figura 4.3- Representao esquemtica da REM: Campos eltrico e magntico

e comprimento de onda em funo da direo de propagao.

O parmetro mais importante da REM para o sensoriamento remoto ptico o

seu comprimento de onda (). Entre as vrias propriedades da REM, a teoria deMaxwell mostra a relao inversa entre a energia contida em um fton, e o

comprimento de onda da radiao, segundo a frmula:

Onde: Q= energia

h= 6,626 * 10-34 (Constante de Planck)

C=3 * 108 (Velocidade da luz)

= comprimento de onda.Isto implica em haver menos energia na radiao no infra-vermelho termal que

no visvel, por exemplo, o que explica as menores resolues espaciais em imagens

obtidas na banda termal, em relao s obtidas na faixa do visvel.

O espectro eletromagntico subdividido em faixas, representando regies que

possuem caractersticas peculiares em termos dos processos fsicos, geradores de

energia em cada faixa, ou dos mecanismos fsicos de deteco desta energia. O SR se

utiliza de pequenos intervalos de comprimento de onda, correspondentes a janelas

atmosfricas, ou seja, intervalos de comprimento de onda em que a atmosfera

apresenta elevada transparncia. Assim o SR obtm imagens entre o ultra-violeta (no

Q=h *c /

29

usuais pois nessa faixa a atmosfera muito opaca) e o infravermelho ondas curtas

(entre 350 e 2500 nm), nas regies do infravermelho termal (ou mdio e distante) e das

microondas. As principais faixas do espectro eletromagntico esto representadas na

figura 4.4.

Figura 4.4- O espectro eletromagntico

A REM, ao incidir em uma superfcie, interage com ela de diferentes formas,

podendo ser refletida, absorvida ou transmitida. Assim, pode-se definir pelo princpio da

conservao de energia, trs conceitos fundamentais em SR:

Absortncia (): percentagem da energia radiante (num comprimentode onda ) que incide sobre uma dada superfcie e absorvida porela. A REM na faixa do vermelho e do azul, por exemplo, absorvida

pela clorofila dos vegetais, no processo de fotossntese.

Reflectncia ():percentagem da energia incidente que refletida.Grandeza normalmente detectada pelos sensores e que compem as

imagens em SR.

30

Transmitncia ():percentagem da energia incidente que penetraatravs da superfcie estudada.

As caractersticas fsicas e qumicas dos materiais que compem a superfcie

analisada, determinaro o seu comportamento espectral, ou seja, como ele se

comporta ao longo do espectro eletromagntico, absorvendo, transmitindo ou refletindo

a energia incidente, nos diferentes comprimentos de onda (Figura 4.5).

Figura 4.5- Comportamento espectral de diferentes superfcies.

Ribeiro de Almeida (1999), salienta que o SR tem enorme vocao para a

aplicao em estudos de vegetao, principalmente porque as folhas tm um

comportamento espectral muito definido nas faixas do visvel (VIS) do infravermelho

prximo (NIR) e ondas curtas (SWIR), com numerosos estudos presentes na literatura

sobre o tema, tanto em espectrometria de reflexo como em aplicaes de

sensoriamento remoto.

Guyot (1988), examina detalhadamente tal comportamento, diferenciando-o nas

trs regies citadas: VIS, onde se destaca a influncia dos pigmentos foliares utilizados

para fotossntese (especialmente clorofila a e b, assim como os carotenides), com

baixos ndices de reflectncia, em torno de 10% para uma folha sadia de trigo, devido

aos picos de absoro de REM nesta faixa ; NIR, com maior participao da morfologia

foliar, com reflectncia perto de 45% para a mesma folha e finalmente SWIR, onde o

31

teor de gua influencia notadamente a reflectncia, habitualmente entre 20 e 35%

(Figura 4.6).

Figura 4.6- Curva de reflectncia tpica de uma folha verde. FONTE: Novo(1992)

Para a obteno dos dados relativos interao da REM com os materiais e/ou

fenmenos de interesse so necessrios sensores, que podem ser classificados em

funo da sua fonte de energia ou do produto que resulta da sua utilizao

Os sensores passivos no possuem uma fonte prpria de radiao e medem a

radiao solar refletida ou a radiao emitida pelos alvos. J os sensores ativos

possuem fonte prpria de radiao eletromagntica, trabalhando em faixas restritas do

espectro das microondas (RADAR). Radimetros e espectrorradimetros so sensores

que produzem informao na forma de grficos e assinaturas espectrais no sendo

imageadores. Eles so aplicados no estudo do comportamento espectral de alvos,

enquanto os Imageadores fornecem informaes sobre a variao espacial da resposta

espectral da superfcie observada.

Nesta pesquisa foram utilizadas imagens dos sensores passivos TM e ETM+,

respectivamente dos satlites LANDSAT 5 e 7, que atuam no VIS, NIR, SWIR e

infravermelho termal (TIR). Estes sensores aliam tanto uma grande disponibilidade de

imagens sobre todo o planeta como um conjunto equilibrado de bandas no espectro

refletido (figura 4.7) que cobre as principais feies espectrais caractersticas da

vegetao, permitindo diferenciar entre variedades de coberturas vegetais, tornando-

os importantes ferramentas em estudos ambientais.

32

Da mesma forma, as respostas de solo exposto e demais feies antrpicas so

diferenciadas das coberturas vegetais, o que, aliado repetitividade das imagens,

permite visualizar evolutivamente o uso e a ocupao do solo.

Figura 4.7- Bandas do sensor TM, em relao curva de assinatura espectral dealguns materiais (Drury, 1993).

33

4.2.3 Processamento Digital de Imagens

O Processamento Digital de Imagens (PDI) se caracteriza por grande

diversidade de tcnicas destinadas a facilitar a extrao de informaes contidas em

uma imagem. Dentre as numerosas tcnicas, aborda-se aqui apenas as que sero

tratadas nos captulos subseqentes. Acrescente-se que a quantidade de informaes

em uma imagem muito maior do que a que o olho humano pode perceber, implicando

na necessidade de process-las, traduzindo as informaes para o intrprete ou

extraindo das imagens apenas a parte essencial para os fins determinados (Crosta,

1992).

Pode-se dividir as tcnicas de PDI em atividades de pr-processamento e de

processamento. Enquanto o pr-processamento prepara a imagem, adequando-a do

ponto de vista geomtrico, radiomtrico e minorando os efeitos atmosfricos, os

mtodos de processamento realaro o comportamento espectral ou textural de um

objeto ou fenmeno. As classificaes enquadram-se num grupo diferenciado dentre as

tcnicas de PDI, permitindo classificar uma imagem em temas, gerando mapas

temticos. A fuso de bandas espectrais com uma banda pancromtica de melhor

resoluo espacial, como vem sendo feito com as imagens ETM+, tambm pode ser

considerado um pr-processamento.

4.2.3.1 Correo geomtrica

A correo geomtrica ou georeferenciamento, realizada com o objetivo de

eliminar distores e conferir maior preciso cartogrfica s imagens, tratando-se de

uma operao necessria para se fazer a integrao de uma imagem base de dados

existente num SIG.

As distores decorrem de fatores como: rotao e curvatura da terra, taxa de

varredura e campo de visada do sensor, variaes de altitude e velocidade da

plataforma (Lillesand e Kiefer, 1994).

O processo de correo geomtrica envolve, segundo Crosta (1992), as

seguintes etapas:

A. Determinao da relao entre o sistema de coordenadas do mapa e da

imagem;

34

B. Estabelecimento de um conjunto de pontos definindo os centros dos

pixels na imagem corrigida, conjunto esse que define um grid com as

propriedades cartogrficas do mapa de referncia;

C. Clculo dos nmeros digitais (DN's) dos pixels na imagem corrigida, por

interpolao dos DN's dos pixels da imagem original.

A forma mais usual para o clculo da relao entre os sistemas de coordenadas

da imagem e do mapa a transformao baseada em pontos de controle no terreno.

Os pontos de controle so feies bem definidas, como interseo de estradas

ou drenagens, pistas de aeroportos etc. que possam ser localizadas precisamente

tanto na imagem quanto no mapa disponvel.

A determinao dos parmetros da transformao polinomial selecionada feita

atravs da resoluo de um sistema de equaes. Para que esse sistema de equaes

possa ser montado as coordenadas dos pontos de controle devem ser conhecidas

tanto no referencial da imagem como no sistema de referncia. As coordenadas de

imagem (linha, coluna) so obtidas quando o usurio clica sobre a feio na imagem.

As coordenadas de referncia so usualmente obtidas atravs de mapas

confiveis que contenham as feies usadas como pontos de controle, via mesa

digitalizadora ou bases cartogrficas digitais, bem como via GPS.

Os mtodos mais comuns para a interpolao dos DN's e reamostragem das

imagens so:

vizinho mais prximo: transfere o DN do pixel da imagem original que temmaior proximidade com o pixel da imagem corrigida. o mtodo mais

simples e rpido, mas forma uma imagem visualmente ruim, embora seja a

que menos altera a informao radiomtrica e por isso deve ser utilizada

quando a imagem for ser processada para realce de respostas espectrais.

bilinear : o DN do pixel da imagem corrigida calculado pela mdiaponderada dos quatro pixels de maior proximidade. Forma imagem com

melhor qualidade visual, apresentando a desvantagem de alterar o DN

original;

convoluo cbica: o DN calculado com base numa mdia dos dezesseispixels mais prximos. o mtodo que apresenta melhor resultado visual,

porm demanda mais tempo de processamento, dada a sua complexidade

(Crosta, 1992).

35

4.2.3.2 Fuso

Segundo Liu (2000), a resoluo espacial e a resoluo espectral so fatores

inversamente proporcionais para sensores ticos. Para uma dada taxa sinal/rudo, uma

resoluo espectral maior (bandas mais estreitas) s pode ser obtida custa de uma

resoluo espacial menor.

Vrias tcnicas de fuso de imagens so utilizadas para a integrao das

qualidades espectrais e espaciais dos dados gerados por sensores diferentes, visando

a produo de imagens que combinem tais qualidades (Crosta, 1992; Chavez et al.,

1991; Liu, 2000).

So exemplos desse tipo de aplicao a fuso entre imagens pancromticas

como a do Satellite Pour l'Observation de la Terre (SPOT), que tem 10 metros de

resoluo espacial, e as imagens multiespectrais do mesmo satlite (20 metros de

resoluo espacial), ou ainda com as imagens multiespectrais do Landsat-5 (30 metros

de resoluo). Como o sensor ETM+, do Landsat-7, tambm possui uma banda

pancromtica, com 15 metros de resoluo, a tcnica tambm se aplica fuso dessas

imagens com as multiespectrais, que apresentam 30 metros de resoluo no visvel e

no infra-vermelho refletido e 60 metros no infra-vermelho termal .

Idealmente o mtodo escolhido deve preservar as qualidades radiomtricas das

imagens multiespectrais. A distino espectral das feies nas imagens originais deve

permanecer inalterada, com o aprimoramento da definio dos seus contornos

(Garguet-Duport, 1997).

Grosso modo, as tcnicas para fuso de imagens podem ser classificadas em

duas categorias:

A primeira corresponde s tcnicas baseadas na transformao HSI (Hue,Saturation, Intensity ou Matiz, Saturao e Intensidade) de Haidn et al.,

(1982), que consistem de trs etapas: transformao de uma composio

colorida RGB, com bandas multiespectrais, para os componentes HSI;

substituio do componente intensidade por uma imagem pancromtica de

maior resoluo; reverso dos componentes HSI para RGB.

Os resultados alcanados com estes procedimentos apresentam boa

qualidade geomtrica, mas a informao radiomtrica fortemente

distorcida.

36

A segunda rene as tcnicas que se baseiam no isolamento dasinformaes espectral e espacial e no seu tratamento em separado durante

o processo de fuso. Os mtodos pertencentes a esta categoria permitem a

extrao de certas estruturas geomtricas da imagem de maior resoluo, e

sua insero nas imagens de menor resoluo, de tal forma que as imagens

multiespectrais tm sua resoluo aumentada, exclusivamente devido a

informao espacial contida na imagem de alta resoluo, sem influncia da

informao espectral (Garguet-Duport, 1997).

So exemplos de mtodos pertencentes a esta categoria o desenvolvido por

Chavez et al. (1991), denominado "High Pass Filter Method", bem como o

desenvolvido por Liu (2000), denominado "Smoothing Filter-Based Intensity

Modulation.

A grande vantagem desses mtodos est no aumento da resoluo espacial

das imagens multiespectrais, com a preservao de grande parte de suas

propriedades radiomtricas.

4.2.3.3 Operaes aritmticas

Operaes aritmticas entre duas ou mais bandas multiespectrais de uma

mesma rea geogrfica, previamente georeferenciadas, so amplamente utilizadas em

processamento digital de imagens, com o objetivo de realar determinadas feies e

combinar a informao contida em diferentes bandas, reduzindo a dimensionalidade

dos dados originais (Crosta, 1992).

Realiza-se a operao pixel a pixel, atravs de uma regra matemtica definida,

tendo como resultado uma imagem representando a combinao das bandas originais.

De longe, a razo de bandas a operao mais comum, tratando-se de uma

operao no-linear, que necessita de re-escalonamento dos resultados para o

intervalo entre 0 e 255, e que se presta ao realce das diferenas espectrais entre um

par de bandas (Crosta, 1992).

Essa operao limitada em imagens que apresentam rudo eletrnico, pois ele

tende a ser exagerado quando da sua aplicao. A presena do espalhamento

atmosfrico, que varia de acordo com o comprimento de onda, tambm interfere na sua

aplicao, resultando em valores de nvel de cinza que no representam a diferena de

reflectncia entre os alvos. Outra limitao corresponde presena de feies que

37

apresentam caractersticas espectrais semelhantes, porm com diferentes

intensidades. Nesse caso, na imagem resultante estas feies no so distintas,

embora o fossem nas imagens originais (Crosta, 1992; Novo, 1992).

Uma caracterstica positiva das imagens resultantes da razo de bandas a

ausncia de sombreamento topogrfico, pois tais operaes minimizam as diferenas

nas condies de iluminao de uma cena.

O motivo que justifica a ampla aplicao dessa operao aritmtica, todavia, a

sua capacidade de realar imensamente determinadas feies da curva de assinatura

espectral de alguns alvos (Crosta, 1992).

Para isso, as bandas devem ser selecionadas com base na assinatura espectral

dos alvos que se pretende realar, cobrindo os picos de absoro/reflexo e as

mudanas de inclinao da curva.

No caso da vegetao, a mais notvel feio espectral o "red edge", caracterizado

pela inflexo no espectro de folhas verdes, na transio entre o visvel e o

infravermelho prximo, como descrito por Horler (1983). Esta feio ocasionada por

um pico de absoro na regio de 690nm, devido clorofila e um pico de reflexo na

regio do infra-vermelho prximo (a partir de 740nm, aproximadamente), devido

estrutura foliar e transparncia dos pigmentos foliares (Curran, 1989). Na figura 4.6

nota-se a aptido das bandas TM3 e TM4 para realce desta feio espectral.

Com base nessa feio foram desenvolvidos os diversos ndices de vegetao,

como o "Vegetation Index" (VI), de Tucker (1977), que utiliza uma razo simples entre

bandas referentes ao infra-vermelho prximo e o vermelho. O ndice de vegetao

ainda mais utilizado o "Normalized Difference Vegetation Index" (NDVI), que minora a

influncia da variao na iluminao. Posteriormente diversos ndices foram

desenvolvidos mantendo entretanto a base de informao espectral, segundo o

conceito de Pearson e Miller (1972). O NDVI calculado atravs da seguinte frmula:

Onde: NDVI= "Normalized Difference Vegetation Index",

NIR = Banda referente ao Infra-vermelho prximo,

R = Banda referente ao Vermelho.

NDVI=NIR-R / NIR+R

38

Vrios autores tm constatado uma forte correlao entre esses ndices e alguns

parmetros relativos vegetao como biomassa, atividade fotossinttica,

produtividade e ndice de rea foliar (Colwell, 1974; Hatfield et al., 1984; Asrar et al.,

1984; Sellers, 1985) (apud Huete, 1988). Teillet et al. (1997), argumentam ainda que

tais ndices se tornaram uma das fontes primrias de informao para o monitoramento

das condies da vegetao e das mudanas na cobertura vegetal.

Diversos outros pesquisadores, todavia, vm apresentando restries a seu uso

como ndice de rea foliar ou biomassa (Sellers, 1985; Sader et al., 1989) ou de teor de

clorofilas (Datt, 1998; Gitelson & Merzlyak, 1997) ou na correta discriminao das

espcies e de modificaes devidas s condies do meio ou do estado de sade dos

vegetais (Chamard et al., 1993; Ribeiro de Almeida, 2000).

Outras feies da curva espectral da vegetao, bastante exploradas na escolha

de bandas para diviso, so os picos de absoro da gua intra-foliar, na regio do

infra-vermelho mdio (bandas TM5 e TM7 do Landsat). Assim, a razo entre as bandas

TM4 e TM5 informa do contedo em gua foliar, segundo o conceito apresentado em

Thomas et al. (1971). Esta razo tem grande eficincia como indicador de stress

hdrico em culturas, bem como na distino de determinadas coberturas, como na

discriminao de reas reflorestadas com Pinus sp. Ribeiro de Almeida e Fromard

(2000) denominaram esta razo de ndice de Umidade, pelo fato da gua foliar estar

intrinsicamente ligada disponibilidade hdrica.

Diversas razes de bandas esto citadas na literatura, como em Ribeiro de

Almeida e Souza Filho (2000), destacando diferentes compostos foliares. Em imagens

TM e ETM+ Landsat, a banda 1 abrange uma ampla feio da absoro de clorofila b,

enquanto a banda 3 abrange feies das clorofilas a e b. Uma razo TM3/TM1, assim,

diferenciar coberturas em que a proporo daquelas clorofilas for diferente, como

parece ocorrer em coberturas florestais, mais estabilizadas, e vegetao de vrzea.

4.2.3.4 Classificao

A classificao digital o processo voltado extrao de informao das

imagens de sensoriamento remoto, para o reconhecimento de padres e produo de

mapas temticos. Segundo Crosta (1992), ela diz respeito associao de cada pixel

da imagem a um "rtulo", descrevendo um objeto real. Dessa forma, os DN's de cada

39

pixel, so associados a um tipo de cobertura do terreno ( gua, tipo de vegetao, tipo

de solo ou de rocha etc.).

A classificao se baseia em mtodos estatsticos de reconhecimento de

padres. Seguindo regras da teoria da probabilidade e atravs de parmetros de

agrupamento previamente definidos, os atributos espectrais de um dado pixel so

identificados e classificados (Walsh et al., 1998).

As tcnicas de classificao de imagens podem ser divididas em dois grupos

principais:

Classificao supervisionada: os atributos espectrais de um dado pixel socomparados com aqueles relativos a uma rea de treinamento, definida pelo

usurio, com base no conhecimento da realidade terrestre.

Classificao No-Supervisionada: o reconhecimento de padres realizadoautomaticamente, atravs da anlise de todos os pixels que compem a

imagem e da identificao de agrupamentos ("clusters"), que so utilizados

como rea de treinamento (Crosta, 1992).

Tcnicas hbridas so tambm empregadas com freqncia. Nelas utiliza-se

uma classificao no-supervisionada como passo inicial e os agrupamentos

separados automaticamente podem ser utilizados, no passo subsequente, como reas

de treinamento numa classificao supervisionada.

A classificao por regies um procedimento alternativo classificao pixel a

pixel, onde alm da mdia e da varincia dos DN's, outros parmetros como forma,

tamanho e contexto podem ser utilizados (Belaid et al., apud Pereira 1996).

A seleo das bandas a serem empregadas na classificao um passo

importante do processo, pois a utilizao de bandas muito correlacionadas pode

comprometer a eficincia do classificador. Essa eficincia pode ser aprimorada com a

incluso de imagens geradas da razo entre bandas originais na composio do

conjunto de bandas a serem classificadas (Miguel-Ayanz & Biging, 1997; Watson &

Wilcock, 2001).

Brondizio et al. (1996), utilizaram a classificao de imagens TM para o

mapeamento do uso do solo e da cobertura vegetal na regio da Ilha de Maraj, em

combinao com levantamentos florsticos, para o aprimoramento da preciso dos

resultados.

40

Foody & Hill (1996), utilizaram o mesmo procedimento para a identificao de

diferentes tipos de floresta tropical, na Amaznia Peruana, concluindo que informaes

contextuais, bem como dados auxiliares podem contribuir para a soluo dos erros de

classificao.

Mausel et al. (1993) estudaram as caractersticas espectrais da vegetao em

sucesso, na regio de Altamira, no Estado do Par, analisando extensivas

informaes de campo e comparando-as com dados do Landsat-5 (excluindo a banda

1).

Neste caso, eles observaram que:

A vegetao em estgio inicial de sucesso apresenta maior reflectncianas bandas 5 e 7 e menor na banda 4, quando comparada com vegetao em estgios

mdio e avanado;

A resposta espectral da vegetao em estgio intermedirio similar davegetao em estgio inicial para a regio do visvel (TM2 e 3), porm com maiores

valores quando se aplica a razo verde/vermelho (TM2/TM3);

J a vegetao em estgio avanado de regenerao apresenta osvalores mais baixos de reflectncia para as bandas 2, 3, 5 e 7. Para a banda 4, sua

resposta espectral um pouco mais baixa que a da vegetao em estgio

intermedirio.

Pereira (1996), empregou SR e SIG, numa rea prxima a Marab, PA, para o

mapeamento de florestas em diferentes estgios de regenerao, empregando a

classificao supervisionada por regies. Como resultado, ele constatou que 57% das

reas desflorestadas na regio, estavam ocupadas por pasto limpo e 22% por

capoeiras. Ele conclui ainda, que necessria a anlise de uma seqncia temporal de

imagens, para o aprofundamento no estudo da sucesso secundria.

De fato, um grande nmero de estudos vem sendo realizado, com aplicao de

classificao de imagens, para avaliao da dinmica do uso do solo em regies de

floresta tropical ( Foody et al., 1996; Sader et. al., 1989; Moraes et al., 1998; Garcia &

Alvarez, 1994; Sohn et al., 1999). Em geral as recomendaes indicam a necessidade

de um rigoroso controle de campo e a utilizao de dados auxiliares, tais como

fotografias areas e modelos digitais de terreno (Hutchinson, 1982; Ma et al., 2001).

A classificao configura-se pois, numa importante ferramenta para a integrao

dos dados de sensoriamento remoto em sistemas de informao geogrfica. Contudo,

41

sua aplicao demanda cautela: por representar uma simplificao da realidade,

essencial a confrontao dos resultados obtidos com fotos areas, mapas temticos

existentes e checagem area e terrestre, bem como sua edio, para apresentao do

produto final.

4.2.3.5 Deteco de Mudanas

Dada a repetitividade com que as imagens de satlite so adquiridas, possvel

a anlise da extenso e do tipo de mudanas no uso do solo atravs do sensoriamento

remoto. Uma srie de processamentos pode ser implementada no sentido de

reconhecer alteraes ocorridas na paisagem de uma regio, num dado perodo de

tempo. Dentre tais alteraes, podem ser citados o desmatamento, a expanso urbana

e as variaes sazonais da vegetao (Ridd & Liu, 1998).

Inicialmente as imagens devem ser co-registradas, ou georeferenciadas numa

mesma projeo cartogrfica e, dependendo do processo utilizado, elas devem passar

por uma correo atmosfrica (Song et al., 2001).

A subtrao entre bandas de diferentes datas a tcnica mais simples. A

anlise do histograma da imagem resultante dessa operao permite a verificao das

mudanas ocorridas, pois o mesmo apresenta distribuio normal, e os pixels que se

agrupam em torno do seu pico representam as regies onde no ocorreram mudanas,

ao passo que os demais representam regies onde tais mudanas ocorreram (Crosta,

1992; Hayes & Sader, 2001).

A subtrao pode ser feita entre bandas originais, ou mesmo entre aquelas

geradas da aplicao dos ndices de vegetao. Contudo, essa operao demanda

uma equalizao dos histogramas das imagens, antes da sua aplicao (Crosta, 1992;

Song et al. 2001; Collins & Woodcock, 1996).

A composio colorida com bandas espectrais de diferentes datas, um mtodo

qualitativo, onde a fotointerpretao da imagem resultante facilitada, em decorrncia

do realce das diferenas espectrais entre os pixels que representam alteraes no uso

do solo (Walsh et al., 1998).

Imagens de datas distintas tambm podem compor o conjunto de bandas usado

como dados de entrada num processo de classificao. Nesse caso, ocorre a

identificao e mapeamento dos grupos de pixels relacionados com as mudanas

eventualmente ocorridas. Song et al. (2001) afirmam que essa tcnica dispensa

42

correes atmosfricas, pois os padres de comparao (reas de treinamento), so

escolhidos sobre os mesmos dados.

Outra tcnica bastante aplicada trata da anlise por componentes principais, na

qual as mudanas so identificadas por representarem informao no correlacionada,

entre as bandas utilizadas. Assim, a informao relativa s mudanas devem se

concentrar nas componentes maiores (Collins & Woodcock, 1996).

4.3 A GESTO AMBIENTAL4.3.1 Gesto Ambiental e Desenvolvimento Sustentvel

O avano tecnolgico alcanado pelo Homem durante o sculo XX, tem sido

acompanhado de mudanas significativas na paisagem natural, gerando preocupaes

relativas qualidade do ambiente. A perda de biodiversidade, com a extino de

inmeras espcies; as mudanas climticas e o escasseamento dos recursos hdricos

so alguns exemplos dos efeitos provocados pela ao antrpica.

A preocupao com a qualidade ambiental, por este motivo, tornou-se objeto de

inmeras reunies internacionais, como as conferncias das Naes Unidas para o

Meio Ambiente de Estocolmo em 1972 e do Rio de Janeiro em 1992 e a Rio+10, de

Johanesburgo em 2002.

Neste contexto, surgiram conceitos como o do Desenvolvimento Sustentvel:

aquele que satisfaz as necessidades do presente sem comprometer a possibilidade

das geraes futuras satisfazerem as suas" (CNUMAD, 1988); e da Gesto Ambiental:

"ao centrada na tomada de deciso, mediando conflitos inerentes ao uso dos

recursos naturais para atender s demandas scio-econmicas e conservao

ambiental" (Bezerra , 1996).

O documento Agenda 21 (UNEP, 1992), aprovado durante a reunio do Rio de

Janeiro, reflete esta preocupao. O captulo 10 (Abordagem integrada para o

planejamento e gesto de recursos terrestres) salienta que "a expanso das demandas

para sustentao da populao humana e das atividades econmicas determina um

aumento da presso sobre os recursos terrestres, criando conflitos e resultando na

explorao predatria destes recursos. Com o objetivo de atender s demandas das

futuras geraes, essencial que tais conflitos sejam resolvidos agora, o que somente

ser possvel com a gesto integrada do uso da terra".

43

Na Declarao de Johanesburgo para o Desenvolvimento Sustentvel (UN,

2002), est reconhecido que a degradao ambiental continua e que mais do que

nunca o mundo apresenta disparidades scio-econmicas extremas. Todavia, so

mantidos os compromissos com o desenvolvimento sustentvel, que deve ser

concebido, segundo o mesmo documento, sobre trs pilares: desenvolvimento

econmico, desenvolvimento social e proteo ambiental.

Bellenzani (2000) sugere que, em sntese, a gesto patrimonial do meio

ambiente consiste em:

1. Uma posio tica, referenciada pela preocupao com o longo prazo e com

a vontade de preservar a liberdade de escolha das geraes futuras;

2. Um conjunto de instrumentos de anlise cientfica, tomados de emprstimo

economia, ecologia, sociologia e s outras cincias, aplicados a uma determinada

realidade;

3. Concretizao de novos procedimentos de gesto dos recursos e dos meios

naturais, por meio de negociao entre os diferentes atores sociais envolvidos.

O desafio imposto exige a formulao de polticas pblicas que possibilitem a

explorao das potencialidades oferecidas pelo vertiginoso avano tecnolgico

alcanado pela humanidade e a integrao efetiva dos atores que intervm no

processo de gesto dos recursos (Montgolfier & Natali, apud Bellenzani, 2000).

Ribeiro de Almeida et al. (1999), lembram que apesar dos esforos institucionais

para a implantao de uma poltica ambiental no Brasil, o que se verifica que muitas

vezes ela no sai do papel, pois os governos agem de forma conservadora e

compartimentada, desvinculando o meio ambiente das questes scio-econmicas.

Alguns exemplos podem ser citados, como a Lei de Proteo de Mananciais da

Regio Metropolitana de So Paulo (RMSP), promulgada em 1976 e a prpria Poltica

Nacional de Meio Ambiente (PNMA), promulgada em 1981.

A primeira, que estabelecia parmetros rgidos de uso e ocupao do solo para

as bacias hidrogrficas dos reservatrios de abastecimento da RMSP, no conseguiu

deter a ocupao predatria dessas reas, principalmente por estar desvinculada das

polticas sociais e econmicas (Scrates et al., 1985).

Visando reverter o quadro de degradao dos mananciais, incorporando o

conceito de desenvolvimento sustentvel e de gesto ambiental participativa, foram

promulgadas as Leis Estaduais N 7.663/1991, que estabelece a Poltica Estadual de

44

Recursos Hdricos e N 9.866/1997, que estabelece uma nova Poltica de Proteo aosMananciais do Estado de So Paulo.

Com relao PNMA, o que chama a ateno o fato de alguns de seus

instrumentos, de relevante importncia ainda no terem sido implementados por

completo, como o caso do Zoneamento Ambiental. Tambm nesse caso, mesmo com

grande atraso, surgem medidas institucionais voltadas para a implementao do

instrumento citado.

De fato, as novas polticas ambientais brasileiras tm incorporado o conceito de

desenvolvimento sustentvel, procurando a harmonizao dos fatores econmicos,

ecolgicos e sociais. Do discurso prtica, entretanto, deve-se admitir que h ainda

um mundo por ser construdo, embora existam exemplos, que podem e devem ser

seguidos, de aes efetivas nesse sentido.

4.3.2 Zoneamento Ambiental

O ordenamento territorial um importante instrumento de gesto ambiental, que

deve ser aplicado dentro dos princpios do desenvolvimento sustentvel e o seu

sucesso depende de uma ao poltica, centrada na participao social.

Tal ordenamento exige, como tpico indispensvel, segundo Ribeiro de Almeida

et al. (1999), o conhecimento do espao geogrfico e das alternativas de

sustentabilidade social, econmica e ecolgica; num processo de zoneamento

eocolgico-econmico.

Ross (1994), argumenta que o zoneamento ambiental deve se basear na

compreenso das caractersticas do meio ambiente, nele includo o meio natural e o

scio-econmico, bem como da sua dinmica, buscando a integrao de diferentes

disciplinas.

Nos dizeres do mesmo autor: "As propos