Análise Multi-Temporal Do Índice De Vegetação Por Diferença
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09 a 11 de dezembro de 2015 Auditório da Universidade UNIT Aracaju – SE ANÁLISE MULTI-TEMPORAL DO ÍNDICE DE VEGETAÇÃO POR DIFERENÇA NORMALIZADA (NDVI) COM USO DE SOFTWARE LIVRE PARA AVALIAR A DEGRADAÇÃO DA MATA ATLÂNTICA – ESTUDO DE CASO: MUNICÍPIO DE BRANQUINHA-AL Wendell Santana Fagundes 1, Andressa Dayanne Celestino da Silva 2, Lucas Barbosa Cavalcante 3, Aline da Silva Inácio 4 1, 3 e 4 Universidade Federal de Alagoas, Maceió-AL, Brasil, [email protected]; {cavalcantelb, alineinacio91}@gmail.com 2 Universidade Estadual de Alagoas, Palmeira dos Índios-AL, Brasil, [email protected] RESUMO A Mata Atlântica possui uma grande biodiversidade de fauna e flora, conferindo-se num bioma heterogêneo por possuir fitofisionomias diversas. Considerada um hotspot por sua riqueza biológica, apresenta alto grau de espécies endêmicas que são alvos de medidas de conservação. Sabe-se que restam apenas 14,5% da sua área original devido as ações antrópicas, o que elenca esse bioma como um dos mais ameaçados. A Mata Atlântica estende-se por toda costa brasileira adentrando em parte do interior do país, e apesar de seccionada em vários fragmentos, contribui profundamente na preservação de mananciais hídricos, na contenção de encostas e na regulação do clima, beneficiando diretamente algo em torno de 120 milhões de brasileiros. Dentre os municípios abarcados inteiramente pela região de influência da Mata Atlântica optou-se, nesta pesquisa, por utilizar como área de estudo a cidade de Branquinha-AL. Esta cidade da Zona da Mata Alagoana possui cerca de 38,45% do seu território dentro de uma APA (Área de Preservação Ambiental), fato que não deu fim à supressão de remanescentes de mata Atlântica do município, evidenciando, ainda mais, a problemática do desmatamento na região. Diante disso, e devido aos impactos ambientais causados pela ação humana, o presente trabalho tem por objetivo acompanhar as alterações nos remanescentes de Mata Atlântica em Branquinha-AL entre os anos 1991 e 2011, através da variação temporal do Índice de Vegetação por Diferença Normalizada (NDVI), uma técnica de sensoriamento remoto amplamente empregada na avaliação do vigor vegetativo de um dossel. Para o estudo foram empregadas imagens do sensor TM abordo do satélite Landsat 5, as quais foram processadas utilizando-se o software Spring 5.3. Obteve-se como resultado imagens classificadas de NDVI 1991 e 2011, sendo possível determinar regiões com Mata Atlântica no município de Branquinha-AL, e, consequentemente, avaliar as áreas que foram degradadas nesse intervalo de 20 anos. Palavras-chave: geoprocessamento, índice de vegetação, álgebra de mapa. 1. INTRODUÇÃO As técnicas para monitoramento ambiental evoluíram muito após a ascensão do sensoriamento remoto. Com a criação dos satélites artificiais, que aportam sensores imageadores, as observações espaciais se tornaram mais abrangentes e com resoluções temporais cada vez melhores. Diante disso, ampliou-se as possibilidades do acompanhamento de fenômenos em grande escala e de ocorrência rápida e constante, como é o caso da supressão de florestas. Dentre os avanços científicos do sensoriamento remoto no estudo das coberturas vegetais, é destacável o caso dos índices de vegetação, pois indicam presença de biomassa verde através de combinações algébricas das bandas espectrais que compõem as imagens de satélite. Neste contexto, o Índice de Vegetação por Diferença Normalizada (NDVI) se apresenta com um dos mais utilizados para o monitoramento de queimadas, da dinâmica de cobertura vegetal e do desmatamento [1]. O presente trabalho aplicou tais técnicas no monitoramento da Mata Atlântica, no estudo de caso da cidade de Branquinha, em Alagoas. Este bioma da costa brasileira foi intensamente degradado ao longo dos mais de 500 anos do país, sendo os setores agropecuário, madeireiro, siderúrgico e imobiliário os principais responsáveis pelo desmatamento [2]. Dados do IBGE, publicados em 2015, mostram que no ano de 2012 os remanescentes de Mata Atlântica representavam apenas 14,5 % da área original, colocando este bioma como o mais degradado do país. Em contrapartida os fragmentos de vegetação nativa da Mata Atlântica ainda guardam grande biodiversidade de fauna e flora, protegem mananciais hídricos e contribuem na contenção de encostas e regulação do clima, beneficiando diretamente cerca de 120 milhões de brasileiros [2]. 2. OBJETIVOS 2.1. Gerais Analisar a dinâmica da vegetação remanescente de Mata Atlântica no município de Branquinha-AL, entre os anos de 1991 e 2011, a partir da variação temporal de NDVI das imagens do sensor TM, a bordo do satélite Landsat 5. 2.2. Específicos a) Determinação de um limiar mínimo de NDVI, nas datas escolhidas, para a mata Atlântica em Branquinha, por meio da análise de regiões amostrais com densidade uniforme de vegetação nativa; b) Realizar estimativas da área total de mata Atlântica degradada no município de Branquinha-AL, entre os anos de 1991 e 2011; c) Identificar possíveis atores envolvidos na dinâmica florestal ocorrida no intervalo dos 20 anos estudados; d) Analisar o nível de contribuição da Área de Preservação Ambiental (APA) no amparo aos remanescentes de floresta. 3. ÁREA DE ESTUDO Branquinha é uma das cidades da zona da mata alagoana, e ocupa uma área de 166,148 km² [4]. O retângulo envolvente do perímetro do município é definido pelos vértices (9° 17’ 4,19” S, 36º 10’ 52,54” W) e (9° 8’ 17,91” S, 35°53’18,86” W), referentes ao Datum SIRGAS2000 (Figura 1). Seu relevo está integrado a unidade das Superfícies Retrabalhadas, a qual apresenta retrabalhamento intenso, com relevo dissecado e profundos vales [5]. Já o clima predominante da região é o Tropical chuvoso com verão seco e estação chuvosa no outono/inverno, a temperatura mínima é de 20°C e 34ºC de máxima, acompanhadas de uma precipitação anual média que varia de 1.500 mm no Oeste a 1.900 mm no Leste do município [6]. A economia local é baseada, em sua maior parcela, nos serviços, seguido da agropecuária e da indústria canavieira, sustentando um PIB de 51,1 milhões no último cálculo em 2012 [7]. Cortado pelo rio Mundaú, o município de Branquinha foi um dos afetados pela enchente de 2010, na qual muitas cidades alagoanas foram parcialmente destruídas, e diversos cidadãos perderam suas casas e alguns suas vidas. Fig. 1: Mapa de Localização de Branquinha-AL. Fonte: Próprio autor, com arquivos shape file cedidos por IBGE. 3.1 Fitofisionomias da Área de Estudo A fitofisionomia de Mata Atlântica predominante na área estudada é a Floresta Ombrófila Aberta, entretanto há pequenas porções de Floresta Estacional Semidecidual [8]. A seguir, serão caracterizados os subtipos encontrados na região segundo a Secretaria de Biodiversidade e Florestas/MMA (2006). 3.1.1. Floresta Ombrófila Aberta Submontana: Faciação da Floresta Ombrófila Densa, caracteriza-se por apresentar floresta aberta com palmeiras, acrescida de comunidades denominadas “florestas-de-babaçu”, com predominância do gênero Atallea [10]. 3.1.2. Floresta Estacional Semidecidual Submontana e Montana: Formada por florestas caducifólias [11]. O tipo Submontana ocorre nas encostas interioranas, em contato com a Floresta Ombrófila. Gêneros predominantes são Cedrela, Parapiptadenia e Cariniana. Já, o tipo Montana, dispõem-se em poucas áreas, predominando o gênero Anadenanthera [10]. 3.2. Área de Preservação Ambiental (APA) na região de Estudo Branquinha está inserida na APA de Murici que, criada pela Lei Estadual nº 5.907 de 14 de março de 1997, objetiva proteger a biodiversidade da Mata Atlântica [13]. Esta Área de Preservação Ambiental se estende também pelos municípios de Messias, Murici, União dos Palmares, São José da Lage, Ibateguara, Joaquim Gomes, Colônia Leopoldina e Flexeiras. Por ser considerada um local de grande importância pela vasta quantidade de espécies endêmicas, a Mata Atlântica em suas extensões é protegida por lei. De uso sustentável, a APA de Murici é utilizada para fins econômicos ou de subsistência. O IMA junto as comunidades desenvolvem trabalhos de orientação para reduzir o corte da vegetação, estabelecendo a adequação das atividades humanas. Estas ações de fiscalização em parceria com municípios e o poder público favorecem a prevenção do desflorestamento, ainda assim, cortes e queimadas estão entre os principais problemas. A Figura 2 traz a parte de Branquinha abarcada pela APA de Murici, são cerca de 38,45% da área do município. Fig. 2: Mapa de Localização da APA de Murici em Branquinha-AL. Fonte: Próprio autor, com arquivos shapefile cedidos por IMA-AL e IBGE. 4. MATERIAIS E MÉTODOS 4.1. Softwares Utilizados A manipulação dos dados matriciais foi realizada no Spring 5.3, software gratuito disponibilizado pelo Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE). Calculou-se o NDVI por um algoritmo em linguagem LEGAL, implementado por Cavalcante (2015), e ambientado no próprio Spring. Já para edição dos layouts dos mapas optou-se pelo QGIS 2.8.3, devido a melhores resultados obtidos nesse quesito. 4.2. Imagens do Landsat 5 ™ O satélite norte-americano Landsat 5 foi lançado em março de 1984 ficando em órbita até junho de 2013, data de sua desativação. O satélite aportava dois sensores: o Multispectral Scanner (MSS), que fez registros matriciais de 1992 a 1999, voltando a operar de maneira limitada em 2012, até a desativação do satélite; e o Thematic Maper (TM), o sensor mais bem- sucedido do projeto até então, cujos registros datam desde meados do ano 1984 a novembro de 2011. Desse modo, por fornecer imagens de qualidade por um longo período de tempo, este estudo optou pelo sensor TM como fonte de dados raster, visto que tais dados são disponibilizados de maneira gratuita pelo Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE) através do site <http://www.dgi.inpe.br/CDSR/>. As imagens do Sensor TM, com resoluções temporal de 16 dias e espacial de 30 metros, são compostas por 7 bandas espectrais a saber: Bandas 1, 2 e 3 dentro da faixa do visível; Banda 4 e 5 no infravermelho próximo; banda 6 no infravermelho termal; e banda 7 no infravermelho médio.