USO E COBERTURA VEGETAL DO ESTADO DO RIO GRANDE DO...

USO E COBERTURA VEGETAL DO ESTADO DO RIO GRANDE DO SUL – SITUAÇÃO EM 2015 1a Edição

PORTO ALEGRE - UFRGS IB CENTRO DE ECOLOGIA - 2018

Organizadores:

Gabriel Selbach Hofmann

Eliseu José Weber

Heinrich Hasenack

MOSAICO DE IMAGENS DO SATÉLITE LANDSAT DO ESTADO DO RIO GRANDE DO SUL – ANO BASE 2015 1a Edição

PORTO ALEGRE - UFRGS IB CENTRO DE ECOLOGIA - 2017

Autores:

Eliseu José Weber

Heinrich Hasenack

Fernando Pires Pinto

Bruna Zanatta Moraes

Colaboradores/intérpretes:


Carmen Viviane de Oliveira

Fernando Pires Pinto

Jones Souza da Silva

Rafael Augusto Xavier Borges

Revisão final:


Apoio:

Universidade La Salle (Unilasalle Canoas, RS)

Sumário1 Apresentação ............................................................................................................................... 1

2 Material e métodos ...................................................................................................................... 1

2.1 Material utilizado ......................................................................................................................... 1

2.2 Metodologia ................................................................................................................................. 1

2.2.1 Seleção de cenas e elaboração de mosaico .......................................................................... 1

2.2.2 Definição da legenda ............................................................................................................ 3

2.2.3 Interpretação visual ............................................................................................................ 13

2.2.4 Expedições em campo ........................................................................................................ 13

2.2.5 Processos de edição e verificação ...................................................................................... 14

3 Resultados ................................................................................................................................. 14

3.1 Cobertura espacial ...................................................................................................................... 15

3.2 Acesso e citação dos dados ........................................................................................................ 15

3.3 Georreferenciamento ................................................................................................................. 15

3.4 Nomenclatura dos arquivos ....................................................................................................... 15

3.5 Atributos do arquivo shape ........................................................................................................ 16

4 Referências ................................................................................................................................ 16

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1 Apresentação

O mapa de uso e cobertura vegetal do estado do Rio Grande do Sul – situação em 2015 faz parte de uma iniciativa empreendida pelo Laboratório de Geoprocessamento (Labgeo) do Centro de Ecologia do Instituto de Biociências da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS), visando elaborar mapeamentos periódicos do estado.

Essa iniciativa teve origem no mapeamento da cobertura vegetal do Bioma Pampa, executado pelo Labgeo no período de outubro de 2004 a junho de 2006, com financiamento do Ministério do Meio Ambiente (MMA) por meio do Projeto de Conservação e Utilização Sustentável da Diversidade Biológica Brasileira (PROBIO). Ele foi posteriormente reinterpretado e expandido, dando origem a um novo mapa de uso e cobertura vegetal do estado do Rio Grande do Sul relativo ao ano de 2002 e, a partir deste, outro para o ano de 2009.

O mapa de 2009 serviu de ponto de partida para a elaboração do presente mapa uso e cobertura vegetal referente ao ano de 2015, conforme é descrito subsequentemente. Ele é o terceiro de uma série de mapas de uso e cobertura vegetal do Rio Grande do Sul idealizada pelos organizadores, no intuito de acompanhar as mudanças ocorridas nas diferentes regiões do estado e disponibilizar informações relevantes para sua gestão territorial e ambiental. Acredita‐se que eles serão úteis para uma grande comunidade de usuários, mas ressalta‐se que o nível de detalhamento adotado é compatível com a escala 1:250.000, devendo‐se evitar aplicações que requerem nível de detalhe maior.

2 Material e métodos

2.1 Material utilizado

Para a elaboração do mapa de uso e cobertura vegetal do estado do Rio Grande do Sul referente a 2009 foi utilizado um conjunto de 22 imagens do satélite Landsat 8 sensor OLI (Operational Land Imager) .

Adicionalmente às imagens Landsat, foi utilizado um arquivo vetorial no formato shape file contendo a delimitação e atributos das categorias de uso e cobertura vegetal do estado do Rio Grande do Sul referente a 2009 (Weber et al., 2016). Como material auxiliar, utilizou‐se ainda o conjunto de imagens de alta resolução espacial disponível para visualização e consulta no Google Earth (Google, 2017).

O processamento dos dados geoespaciais durante a execução do mapeamento foi efetuado com o auxílio de diversos softwares, entre os quais: Cartalinx (Hagan et al, 2000), Idrisi Selva (Eastman, 2012), TerrSet (Eastman, 2017), Envi (Exelis, 2012) e ArcGIS (Esri, 2015).

2.2 Metodologia

2.2.1 Seleção de cenas e elaboração de mosaico

A seleção das cenas necessárias para cobrir o Rio Grande do Sul foi feita com os mesmos critérios adotados anteriormente por Cordeiro et al. (2015) e Weber et al. (2015), priorizando‐se o período da primavera (setembro a novembro), mais favorável à distinção visual dos diferentes tipos de cobertura vegetal. Na indisponibilidade de cenas úteis, o período foi gradualmente expandido tanto para meses anteriores quanto posteriores para a obtenção de cenas com qualidade visual satisfatória.

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Em alguns casos foi necessário avançar para o ano subsequente de 2010, e em outros foi necessário retroceder para anos anteriores, tal como foi efetuado por Cordeiro et al. (2015) e Weber et al. (2015). Do total, doze das cenas utilizadas correspondem efetivamente ao ano de 2015, enquanto cinco são de 2016 e cinco são de 2014 (Figura 1).

Figura 1. Órbita/ponto e data de aquisição de 22 cenas dos satélites Landsat 8 OLI usadas para a elaboração do mapa de uso e cobertura vegetal do Rio Grande do Sul ‐ situação em 2015.

As cenas Landsat selecionadas foram unidas para a obtenção de um mosaico de cenas Landsat de todo o estado do Rio Grande do Sul, buscando‐se durante o processo ajustar o histograma entre cenas, individualmente para cada banda espectral.

Em seguida, as bandas do mosaico transformadas para a projeção Cônica Conforme de Lambert e referenciadas ao Datum SIRGAS2000, com reamostragem por vizinho mais próximo. Por último, foram elaboradas composições coloridas em falsa‐cor RGB654 e RGB564, atribuindo‐se as bandas 4, 5 e 6 do mosaico respectivamente às cores azul, verde e vermelho, e às cores azul, vermelho e verde. Para cada composição aplicou‐se realce de contraste manual para um resultado mais favorável à posterior interpretação visual (Figura 2).

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Figura 2. Composição colorida em falsa‐cor RGB654 de mosaico de imagens Landsat referente a 2015 para o estado Rio Grande do Sul.

2.2.2 Definição da legenda

A legenda adotada para o mapeamento do uso e cobertura vegetal do estado do Rio Grande do Sul – situação em 2009 foi a mesma empregada por Hasenack et al. (2015) e Weber et al. (2016). Ela abrange um total de 20 classes, cada uma com um identificador (Id) numérico único e uma descrição textual para caracterizá‐la.

As principais características das classes são descritas e ilustradas com exemplos de imagens de satélite nas páginas a seguir. Cada categoria de legenda está ilustrada através de uma imagem de alta resolução obtida no Google Earth, e de recorte do mosaico de imagens Landsat do mesmo local ilustrando a área de interesse sobre composições coloridas em falsa‐cor, ilustrando combinações diferentes das bandas 4, 5 e 6 associadas às cores vermelho (R), verde (G) e azul (B).

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2.2.3 Interpretação visual

As classes de uso e cobertura do solo previamente definidas foram delineadas manualmente por interpretação visual em tela, usando como ponto de partida o arquivo digital vetorial do mapa do Rio Grande do Sul existente para 2009. O delineamento foi efetuado sobre as composições coloridas em falsa‐cor do mosaico de imagens Landsat, com a escala de visualização entre 1:30.000 e 1:50.000 e as tolerâncias para supressão de vértices em 30 metros e de conexão de nós em 10 metros. Durante o trabalho, adotou‐se o conceito de área mínima mapeável, buscando‐se delimitar apenas polígonos cuja extensão do menor eixo tivesse pelo menos cinco milímetros ou mais na escala de visualização, o que equivale a aproximadamente 250 metros na escala 1:50.000 (escala de decisão).

Para auxiliar na resolução de dúvidas de interpretação, o arquivo vetorial do mapa do Rio Grande do Sul existente para 2009 também foi convertido para o formato KML (Keyhole Markup Language) e carregado no Google Earth, a fim de poder visualizá‐lo sobre as imagens de satélite de alta resolução disponíveis na plataforma.

2.2.4 Expedições em campo

ara a elaboração do mapa de uso e cobertura vegetal do Rio Grande do Sul – situação em 2015 foi realizada uma expedição em campo, com enfoque nas fisionomias campestres do estado. Também foram consultados dados obtidos em três campanhas realizadas em diferentes regiões e fisionomias do estado para apoiar a elaboração do mapa de 2009. Os dados coletados em todas as expedições contêm o registro de coordenadas de GPS, fotografias ao nível do solo e anotações de diversos aspectos de pontos visitados em campo, fornecendo importante referência para orientar o delineamento das classes de uso e cobertura e para esclarecer dúvidas.

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2.2.5 Processos de edição e verificação

Após a conclusão da interpretação visual, foi realizada uma série de processos de edição e verificação da topologia a fim de garantir a consistência do arquivo resultante, entre os quais: Eliminação de laços, por edição manual; União de polígonos adjacentes pertencentes à mesma classe; Eliminação de pseudo‐nós; Eliminação de lacunas e sobreposições entre polígonos. Por último, o arquivo vetorial de polígonos foi vinculado a uma tabela de atributos contendo a descrição das classes da legenda inicialmente definida, além das respectivas categorias em dois níveis de classificação do uso da terra (IBGE, 2013).

3 Resultados

Os dados geoespaciais digitais resultantes desta iniciativa de mapeamento incluem as composições coloridas em falsa‐cor RGB654 e RGB564 do mosaico de imagens landsat (Figura 2), em formato TIFF, e um arquivo vetorial de polígonos com o delineamento de classes de uso e cobertura vegetal e seus atributos (Figura 3), no formato shape file, com detalhamento compatível com a escala 1:250.000.

Figura 3. Mapa de uso e cobertura vegetal do Rio Grande do Sul – situação em 2015, obtido por interpretação visual de mosaico de imagens Landsat.

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3.1 Cobertura espacial

Tanto o arquivo shape com a delimitação das categorias de uso e cobertura vegetal quanto o mosaico de imagens Landsat cobrem uma faixa (buffer) de um quilômetro além do limite do Rio Grande do Sul. Essa faixa adicional foi mantida para possibilitar o recorte futuro com o limite mais detalhado disponível para o estado, para os biomas brasileiros ou outras subdivisões territoriais na ocasião em que os dados forem utilizados, sem lacunas na cobertura.

3.2 Acesso e citação dos dados

Todos os dados geoespaciais obtidos são de acesso público, gratuito e de uso livre, solicitando‐se apenas a gentileza de citar a fonte conforme as sugestões abaixo:

Hofmann, G.S.; Weber, E.J.; Hasenack, H. (Org.). Uso e cobertura vegetal do Estado do Rio Grande do Sul – situação em 2015. Porto Alegre: UFRGS IB Centro de Ecologia, 2018. 1a ed. ISBN 978‐85‐63843‐22‐7. Disponível em: http://www.ufrgs.br/labgeo

Weber, E.J.; Hasenack, H.; Pinto, F.P.; Moraes, B.Z. Mosaico de imagens do satélite Landsat do Estado do Rio Grande do Sul – ano base 2015. Porto Alegre: UFRGS IB Centro de Ecologia, 2017. 1a ed. Disponível em: http://www.ufrgs.br/labgeo

3.3 Georreferenciamento

Os dados geoespaciais estão referenciados ao Sistema Geodésico de Referência (Datum) SIRGAS2000, em dois sistemas de coordenadas:

Coordenadas geodésicas (latitude e longitude, sem projeção)

Coordenadas planas na projeção cartográfica Conforme Cônica de Lambert, com os seguintes parâmetros:

Meridiano Central: ‐54°

Paralelo Padrão 1: ‐27°

Paralelo Padrão 1: ‐33°

Origem X: 0

Origem Y: 0

Unidades: metros

3.4 Nomenclatura dos arquivos

A nomenclatura adotada nos arquivos discrimina seu conteúdo, a versão disponibilizada (caso venham a ser disponibilizadas atualizações), e o sistema de coordenadas, tal como segue:

vegetacao_rs_2015_1km_v1_latlong.*: arquivo vetorial de polígonos no formato shape file com o delineamento de classes de uso e cobertura vegetal e seus atributos, primeira versão, em coordenadas geodésicas;

vegetacao_rs_2015_1km_v1_lambert.*: arquivo vetorial de polígonos no formato shape file com o delineamento de classes de uso e cobertura vegetal e seus atributos, primeira versão, em coordenadas planas na projeção Cônica Conforme de Lambert;

mosaico_rgb543_rs_2015_1km_v1_latlong.*: arquivo Geotiff com composição colorida falsa‐cor RGB543 do mosaico de imagens Landsat, primeira versão, em coordenadas geodésicas;

mosaico_rgb543_rs_2015_1km_v1_lambert.*: arquivo Geotiff com composição colorida falsa‐cor RGB543 do mosaico de imagens Landsat, primeira versão, em coordenadas planas na projeção Cônica Conforme de Lambert;

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mosaico_rgb453_rs_2015_1km_v1_latlong.*: arquivo Geotiff com composição colorida falsa‐cor RGB453 do mosaico de imagens Landsat, primeira versão, em coordenadas geodésicas;

mosaico_rgb453_rs_2015_1km_v1_lambert.*: arquivo Geotiff com composição colorida falsa‐cor RGB453 do mosaico de imagens Landsat, primeira versão, em coordenadas planas na projeção Cônica Conforme de Lambert.

3.5 Atributos do arquivo shape

A tabela de atributos do arquivo shape contém dois campos com as informações relativas às classes de uso e cobertura vegetal adotadas no mapeamento, além de quatro campos adicionais relacionando‐as com o primeiro e o segundo nível de classificação do uso da terra do IBGE (IBGE, 2013). A nomenclatura e o conteúdo dos campos são os seguintes:

Campo Descrição do conteúdo do campo

Cod_uso Número inteiro com código identificador da classe de uso ou cobertura vegetal

Legenda Texto com a descrição da classe de uso ou cobertura vegetal

N1_id Número inteiro com código identificador da classe de uso ou cobertura vegetal para o primeiro nível de classificação do uso da terra (IBGE, 2013)

Ibge_n1 Texto com descrição da classe de uso ou cobertura vegetal de acordo com o primeiro nível de classificação do uso da terra do IBGE (IBGE, 2013)

N2_id Número inteiro com código identificador da classe de uso ou cobertura vegetal para o segundo nível de classificação do uso da terra (IBGE, 2013)

Ibge_n2 Texto com descrição da classe de uso ou cobertura vegetal de acordo com o segundo nível de classificação do uso da terra do IBGE (IBGE, 2013)

4 Referências Cordeiro, J.L.P; Hasenack, H.; Weber, E.J. (Org.). Mosaico de imagens do satélite Landsat do

Estado do Rio Grande do Sul – ano base 2002. Porto Alegre: UFRGS IB Centro de Ecologia, 2015. 1a ed. ISBN 978‐85‐63843‐17‐3. Disponível em: http://www.ufrgs.br/labgeo

Eastman, J.R. IDRISI Selva – GIS and Image Processing Software – Version 17.0. Worcester, Clark Labs, 2012.

Eastman, J.R., 2017. Terrset – Geospatial Monitoring and Modeling System – Version 18.3. Worcester, Clark Labs.

ESRI. ArcGIS Desktop: Release 10.3.1. Environmental Systems Research Institute, Redlands,

CA, 2015.

Exelis. Envi 5 Image Analysis software. Exelis Visual Information Solutions, Boulder, CO, 2012.

GOOGLE. Google Earth. Montain View, Google Inc., 2017.

Hagan, J.E.; Eastman, J.R.; Auble, J. Cartalinx – The spatial data builder – version 1.2. Worcester, Clark Labs, 2000.

IBGE. Manual técnico de uso da terra. 3.ed. Rio de Janeiro: IBGE, 2013.

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Weber, E.J.; Hofmann, G.S.; Oliveira, C.V.; Hasenack, H. (Org.). Uso e cobertura vegetal do Estado do Rio Grande do Sul – situação em 2009. Porto Alegre: UFRGS IB Centro de Ecologia, 2016. 1a ed. ISBN 978‐85‐63843‐20‐3. Disponível em: http://www.ufrgs.br/labgeo

Weber, E.J.; Cardoso, R.R.; Hasenack, H. (Org.). Mosaico de imagens do satélite Landsat do Estado do Rio Grande do Sul – ano base 2009. Porto Alegre: UFRGS IB Centro de Ecologia, 2015. 1a ed. ISBN 978‐85‐63843‐14‐2. Disponível em: http://www.ufrgs.br/labgeo

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