____________________ 1 E-mail: wrublack@hotmail.com UNIOESTE/CASCAVEL/CCET/PGEAGRI. Rua Universitria 2069 - Jardim Universitrio. Cascavel / PR. CEP: 85.819-110. 2 E-mail: eriveltomercante@yahoo.com.br 3 E-mail: vilasma@unioeste.br

REA Revista de estudos ambientais (Online) v. 14, n. 2esp, p. 6-13, 2012

ISSN 1983 1501

UTILIZAO DE TCNICAS DE GEOPROCESSAMENTO PARA CARACTERIZAO DE REAS APTAS IRRIGAO POR GOTEJAMENTO NO MUNICPIO DE SALTO DO LONTRA

PARAN

Suzana Costa Wrublack 1, Erivelto Mercante 2 e Mrcio Antonio Vilas Boas 3

_______________________________________________________________________________ Resumo: No intuito de contribuir com o desenvolvimento agrcola, a escolha de reas aptas a irrigao atravs da utilizao de dados de sensoriamento remoto consiste numa estratgia imprescindvel de suporte tomada de deciso. Deste modo, o presente trabalho tem por objetivo caracterizar reas aptas para a implementao da agricultura irrigada atravs do reconhecimento da declividade do terreno. A rea de estudo situa-se no municpio de Salto do Lontra PR, regio Sudoeste do estado. Utilizaram-se imagens do satlite LANDSAT-5, cena 223/78 de julho de 2009, georreferenciadas na projeo UTM, datum WGS-84 zona 22 Sul. As tcnicas de geoprocessamento foram empregadas com o auxlio do SIG Idrisi Taiga sob os comandos Image processing, Signature development e Makesig. Posteriormente realizou-se a classificao Maxver. A partir da composio RGB 543 obteve-se o mapa de classes de uso do solo, para as classes mata, culturas e solo exposto. Foram definidas as classes de declividade bem como as reas propcias a irrigao em declividades superiores a 8%. O classificador Maxver permitiu a caracterizao de uso do solo e a quantificao das reas correspondentes em cada uma das classes temticas identificadas no municpio de Salto do Lontra, que dispe de 7.645,95 hectares de rea preservada com mata, 2.092,32 hectares para a classe atribuda s culturas e 3.189,33 hectares de solo exposto. O classificador Maxver permitiu a quantificao das reas aptas irrigao por gotejamento no municpio de Salto do Lontra com excelente resultado da classificao (k 80) obtidos pelas mtricas de Exatido Global e ndice Kappa. Palavras-chave: Geoprocessamento. Uso do solo. Aptido agrcola. _______________________________________________________________________________ 1 Introduo

A necessidade de preservao dos recursos hdricos aliada demanda crescente por alimentos tm despertado o interesse de muitos pesquisadores que vm buscando contribuir com o desenvolvimento sustentvel da agricultura, atravs do conhecimento das caractersticas e realidades ambientais.

Embora o Brasil seja um pas privilegiado pela disponibilidade de gua doce superficial, o pas tem enfrentado situaes de escassez devido distribuio desigual entre os estados (EMBRAPA, 2006) e ao mau uso de seus recursos hdricos. No intuito de contribuir com o desenvolvimento agrcola, a escolha de reas aptas irrigao por meio da utilizao de dados de sensoriamento remoto consiste numa estratgia imprescindvel de suporte tomada de deciso (CORSEUIL et al., 2009).

As tecnologias de sensoriamento remoto e os sistemas de informaes

geogrficas podem auxiliar nos processos de avaliao ambiental, permitindo a espacializao e anlise conjunta dos fatores ambientais (BILICH, 2007).

A prtica da irrigao na agricultura dependente de um suprimento adequado de gua, em quantidade e qualidade suficiente ao bom desenvolvimento da planta, assegurando a produtividade (AYERS; WESTCOT, 1994). O fornecimento de gua deve ser tal que permita a obteno de um nvel de produo adequado sob o ponto de vista econmico para que seja vivel (FONSECA, 2006).

Diante da importncia dos processos de irrigao para fins agrcolas, o reconhecimento das reas de melhor aptido agrcola importante por sua contribuio nos processos de implementao da agricultura irrigada (AYERS; WESTCOT, 1994).

Deste modo, o presente trabalho buscou caracterizar as reas aptas para a implementao da agricultura irrigada

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atravs do reconhecimento da declividade do terreno obtida por meio de tcnicas ligadas ao geoprocessamento.

2 Material e mtodos 2.1 rea de estudo

A rea de estudo est localizada no municpio de Salto do Lontra entre as coordenadas latitude 254702S e longitude: 531831W na regio Sudoeste do estado

do Paran, banhada pela bacia do Iguau. Com rea total de aproximadamente 312,19 km e altitude mxima de 620 km, conta com uma extensa rea rural de 309,06 km que corresponde a 99% da rea municipal total (IPARDES, 2012), Salto do Lontra possui como municpios limtrofes Nova Prata do Iguau, Dois Vizinhos, Ampre, Realeza e Nova Esperana do Sudoeste. Na Figura 1, encontra-se o mapa de localizao do municpio de Salto do Lontra no estado do Paran.

Figura 1 Mapa de localizao do municpio de Salto do Lontra no Estado do Paran.

Fonte: O autor

Foram utilizadas as imagens do satlite LANDSAT - 5, cena 223/78 de julho de 2009, georreferenciadas na projeo

UTM, datum WGS-84 zona 22 Sul, com uso das bandas 3, 4 e 5, para se realizar a composio RGB 543 (Figura 2).

Figura 2 Imagem TM-5/LANDSAT composio RGB- 543 - em evidncia a rea urbana do municpio.

Fonte: O autor

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2.2 Processamento de dados

Utilizando-se do mapa de limite do municpio de Salto do Lontra e do Modelo numrico de terreno, ambos disponibilizados pelo Instituto de Terras, Cartografia e Geodsica ITCG, procedeu-se ao mapeamento do uso do solo por meio das tcnicas de geoprocessamento, com auxlio do SIG Idrisi Taiga.

Na Figura 3 encontra-se o fluxograma da metodologia para gerao da base de dados.

A definio das classes de declividade baseou-se na metodologia proposta pela Embrapa (2006) adaptada por Zavoudakis e Tulli (2004), sendo que os mapas de orientao do terreno da bacia foram elaborados conforme apresentado na Figura 4.

Figura 3 Fluxograma das etapas metodolgicas para gerao do banco de dados.

Fonte: O autor

Figura 4 Fluxograma do desenvolvimento do trabalh o

Fonte: O autor

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Foram distribudos 100 pontos amostrais, por meio de amostragem aleatria, dentro do limite do municpio e a partir destes pontos gerou-se a matriz de confuso entre a imagem na composio RGB-543 e o classificador Maxver (Mxima Verossimilhana).

A partir da matriz de confuso determinaram-se os ndices de exatido global (Equao 1) e o ndice Kappa (Equao 2) da classificao realizada.

(1)

em que, EG = Exatido Global; A = Total de acertos; n = nmero total de pontos

(2)

em que, K = Coeficiente Kappa de concordncia; N = Nmero de observaes (pontos amostrais); r = Nmero de linhas da matriz de erro; x i i = Observao na linha i e coluna i; x i + = Total marginal da linha i; x + i = Total marginal da coluna i; 3 Resultados e discusso

Com base na metodologia utilizada buscou-se atender ao objetivo proposto no trabalho para caracterizao de reas propcias irrigao localizada com a utilizao das tcnicas de geoprocessamento.

Por meio da composio RGB-543, foram definidas as classes de ocupao e uso do solo conforme apresentadas na Figura 5.

Figura 5 Composio RGB-543 evidenciando as class es de uso do solo

Fonte: O autor

Com a utilizao do classificador

supervisionado Maxver, cada uma das classes foi quantificada em hectares, conforme apresentado na Tabela 1, com a identificao de cada uma das classes e o

respectivo uso do solo no municpio de Salto do Lontra Paran.

A elaborao do mapa do modelo digital de elevao (Figura 6) permitiu o reconhecimento da altitude mdia no municpio.

100*nAEG =

( )( )1xixr 1i2N

ix*ixr

1iiixr

1iNK

++=++===

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Tabela 1 - Caracterizao de uso do solo no municp io de Salto do Lontra Paran

Classes Identificao rea em Hectares

1 Mata 7.645,95

2 Culturas temporrias ou anuais 4.586,40

3 Solo exposto 8.696,52

Figura 6 - Modelo digital de elevao do municpio de Salto do Lontra Paran. Datum WGS-84 e Coordenadas UTM

Fonte: O autor

A partir do modelo digital de

elevao, realizou-se a classificao das classes de declividade conforme a metodologia proposta por Zavoudakis e Tulli

(2004) considerando que as reas com declividade maior que 8% caracterizaram-se como reas propcias irrigao localizada (Figura 7).

Figura 7 - Mapa de classes de declividade

Fonte: O autor

Legenda:

Relevo plano (0-8%)

Relevo ondulado (8-20%)

Relevo fortemente ondulado (20-45%)

Relevo montanhoso (45-75%)

Relevo fortemente montanhoso (>75%)

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A irrigao localizada compreende a aplicao da gua, molhando apenas uma frao do sistema radicular das plantas (AZEVEDO, 1986). As principais caractersticas dos sistemas de irrigao localizada consistem no fato de a gua ser disponibilizada nos locais de interesse com a vantagem de um menor consumo de gua, maior eficincia de irrigao e menor consumo de energia (SCALOPPI, 1986).

O custo da energia eltrica para o bombeamento da gua vai diminuindo com o acrscimo da declividade do terreno (MARCUZZO, 2008).

Na irrigao localizada por gotejamento, em reas com declividades maiores de 2%, a uniformidade de emisso alcanou entre 70-85% (ASAE Standards,

1995), j em reas com declividades de at 10% a uniformidade de emisso foi estimada de 90 a 95%. J estudos de Zavoudakis e Tulli (2004) consideraram como relevo plano, as classes de declividade 0-8%, para pequenas reas com considervel variao de altitude.

Paulino et al. (2011) evidenciam que o reconhecimento das reas irrigadas fundamental para o planejamento da gesto de recursos hdricos no pas. Weber et al. (2007) relatam a importncia das imagens de sensoriamento remoto para estimativa das reas sob cultivo irrigado.

Neste sentido, elaborou-se o mapa de orientao do terreno da bacia, conforme pode ser visualizado na Figura 8, com direo ascendente a bacia do Iguau.

Figura 8 - Mapa de orientao do terreno

Fonte: O autor

De acordo com o mapa das classes

de declividade, e por meio das classes definidas do relevo foram quantificadas as reas propcias irrigao com a operao de overlay.

Na Tabela 2 encontram-se os valores de rea apresentados pelo classificador Maxver, atravs da classificao supervisionada para as reas propcias irrigao.

Sabendo que a resoluo do satlite LANDSAT-5 de 30 metros e considerando que o municpio de Salto do Lontra

caracteriza-se por uma extensa rea agrcola constituda pela agricultura de base familiar, nas quais os cultivos so bastante diversificados, o que dificulta a interpretao das imagens pelo classificador, buscou-se avaliar a acurcia dos resultados por meio da construo da matriz de confuso a partir de 100 pontos de amostragem pelo mtodo da amostragem aleatria.

Com base nesta matriz foram calculados os ndices de Exatido Global e o ndice Kappa, conforme apresentado na Tabela 3.

Legenda:

0-45 graus

45-90 graus

90-135 graus

135-180 graus

180-225 graus

225-270 graus

270-315 graus

315-360 graus

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Tabela 2 - Quantificao das reas propcias irrigao

Classes Identificao rea em Hectares

2 Culturas temporrias ou anuais 2.092,32

3 Solo exposto 3.189,33

Tabela 3 Valores de Exatido Global e ndice Kappa obtidos atravs do classificador

Maxver ndices Valor obtido ( %)

Exatido Global (%) 83 ndice Kappa 82,88

A avaliao da exatido obtida pela

classificao realizada pode ser verificada por meio das mtricas de Exatido Global (BISHOP; FIENBERG; HOLLAND, 1975), de modo que o coeficiente de concordncia foi de 83%, representando a exatido da classificao temtica realizada.

O nvel de exatido do ndice Kappa utilizado para avaliar a exatido dos dados, estabelecido por Landis e Koch (1977) pode ser visto na Tabela 4.

Considerando ainda os nveis recomendados para mtricas de exatido global e do ndice Kappa maiores que 80%, Landis e Koch (1977) e Foody (2002) sugerem a classificao como excelente.

No presente trabalho, o ndice de exatido global e o ndice Kappa foram de 83%, ou seja, mais de 80% das amostras

foram corretamente identificadas pelo classificador, demonstrando um excelente resultado da classificao conforme Tabela 4.

Tabela 4 - Nvel de exatido de uma

classificao de acordo com o valor de ndice Kappa.

ndice Kappa (%) Qualidade K 20 Ruim 20 < K 40 Razovel 40 < K 60 Bom 60 < K 80 Muito bom K 80 Excelente

4 Concluses

O municpio de Salto do Lontra dispe de boa quantidade de rea preservada com mata e pequeno percentual de rea com solo exposto conforme constatado pelas imagens.

O SIG Idrisi Taiga permitiu caracterizar e quantificar as reas propcias irrigao localizadas no municpio de Salto do Lontra, contribuindo no processo de identificao e classificao do comportamento espectral dos alvos.

Com a utilizao do classificador Maxver, os valores obtidos para a classificao foram considerados excelentes atravs dos ndices de Exatido Global e ndice Kappa.

_______________________________________________________________________________ 5 Using GIS techniques for the characterization of suitable areas for drip irrigation in the city of Salto do Lontra Paran

Abstract: In order to contribute to agricultural development, the choice of suitable drip irrigation areas through the use of remote sensing data is a vital strategy to support decision making. Thus, this study aims to characterize suitable areas for the implementation of irrigated agriculture by recognizing the steepness of the terrain. The study area is located in the city of Salto do Lontra - PR, southwest of the state. Satellite images of Landsat-5, scene 223/78 from July 2009, georeferenced in UTM projection, datum WGS-84 South Zone 22, were used. GIS techniques were employed with the aid of GIS Idrisi Taiga under the commands: Image processing; Signature development; Makesig. Subsequently the rating Maxver was performed. From the RGB 543 composition was obtained the map of land use classes for the classes: forest, crops and soil. Slope classes were defined as well as areas suitable for irrigation on slopes greater than 8%. The classifier Maxver has allowed the characterization of land use and quantification of corresponding areas in each of the thematic classes identified in the city of Salto do Lontra, which has 7645.95 hectares of preserved area with woods, 2092.32 hectares for the class assigned to the cultures and 3189.33 hectares of exposed soil. The classifier Maxver has allowed quantification of the areas suitable for drip irrigation in the city of Salto do Lontra with excellent results of the classification (k 80) obtained by the Global Accuracy metrics and Kappa index. Keywords: GIS. Land uses. Agriculture potential. _______________________________________________________________________________

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