Renata Pereira Prates Mestranda em Geografia da Faculdade de Ciências e Tecnologia da UNESP, campus de

Presidente Prudente-SP. E-mail: prates.renat@gmail.com

Renata dos Santos Cardoso

Mestranda em Geografia da Faculdade de Ciências e Tecnologia da UNESP, campus de Presidente Prudente-SP.

E-mail: renatacardoso16@gmail.com

VARIABILIDADE SAZONAL DO NDVI NO MUNICÍPIO DE PRESIDENTE

PRUDENTE ATRAVÉS DE IMAGENS DO LANDSAT 8

1 INTRODUÇÃO

A vegetação constitui um importante indicador de qualidade ambiental e pode

desempenhar o papel de sombreamento, filtragem e dispersão da poluição atmosférica,

controle de ruídos, proteção solar das edificações, além de atuar na redução das

temperaturas através do processo de evapotranspiração e retenção de umidade do solo e

do ar. Dada sua relevância, tão importante se faz também o seu mapeamento e

monitoramento com relação às respostas aos fatores climáticos, que já é possível através

de imagens de satélites e técnicas de sensoriamento remoto.

O sensoriamento remoto utilizado principalmente nas ciências aplicadas se

refere à obtenção de dados a respeito de um objeto ou alvo que esteja localizado sobre a

superfície terrestre, sem que tenha tido contato com o mesmo. Florenzano (2008)

destaca que o sensoriamento remoto é a tecnologia de aquisição, à distância, de dados

da superfície terrestre, por meio de sensores instalados em plataformas terrestres, aéreas

ou orbitais (satélites).

O avanço das técnicas de sensoriamento remoto tem contribuído para uma

geração significativa de dados e informações obtidos pelos sensores orbitais. Logo, a

comunidade científica se deparou com a necessidade de elaborar métodos para

transformar a informações contidas nas imagens de satélites e derivar parâmetros

relacionados à vegetação (AFFONSO et. al., 2009).

Nesse sentido, diversos índices foram elaborados, como os índices de vegetação

ortogonais: o índice de vegetação verde (GVI - green vegetation index); o índice de

brilho do solo (SBI - soil brightness index) (KAUTH; THOMAS, 1976) e o índice

perpendicular (PVI - perpendicular vegetation index) (RICHARDSON; WIEGAND,

1977), sendo que o mais comumente usado é o Índice de Vegetação por Diferença

Normalizada (NDVI).

O princípio do NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) está

relacionado à absorção da radiação na região espectral do vermelho, pelas clorofilas

presentes nas células vegetais e ao espalhamento ou reflectância pelas folhas da

radiação na região do infravermelho próximo. Conforme suas condições biofísicas, a

vegetação pode apresentar diferentes comportamentos espectrais, o que pode levar uma

determinada espécie a responder diferentemente à absorção de radiação vermelha ou a

reflectância do infravermelho próximo em razão de um déficit hídrico, nutricional ou à

idade da planta (SARTORI et. al., 2009).

Dessa forma, o presente trabalho objetivou calcular o NDVI no município de

Presidente Prudente-SP através de imagens do satélite Landsat 8 referentes aos meses de

maio, agosto e novembro de 2013. Também foram utilizados os dados de pluviosidade

do mesmo período para relacionar a variação do comportamento da vegetação de acordo

com as características climáticas sazonais da área de estudo.

2 ÁREA DE ESTUDO

O uso que a sociedade atual faz da terra e as diversas formas de apropriação da

natureza, tem colaborado para processos de degradação ambiental cada vez mais

acelerados. O desenvolvimento econômico, o aumento da população, a diversificação, o

consumo, o crescimento das cidades, as atividades industriais e agricultura, tem

contribuído para o aumento do desmatamento de florestas e a progressiva diminuição de

áreas verdes.

Desse modo, a configuração territorial de Presidente Prudente se relaciona ao

processo histórico de ocupação de todo o oeste do estado de São Paulo, com índice de

desmatamento significativo e processo de degradação tanto dos corpos de águas como

dos solos.

Durante o processo de ocupação do oeste paulista a região era rota de mineiros e

se destacava ainda pela da marcha do café e pela expansão da Estrada de Ferro

Sorocabana. O que demonstra como esta região passou por processos de retirada na

mata e sucessivas apropriações de terras por grilos, culminado em extensas áreas

destinadas à pastagem e até mesmo na exposição dos solos ao regime de chuvas.

Atualmente observam-se apenas alguns relictos de matas preservadas, como o

Parque Estadual do Morro do Diabo e alguns fragmentos de matas em lugares isolados.

A figura 1 mostra o processo de evolução da retirada da mata na região oeste do estado

num período de 50 anos (1920-1970) compilado de Cavalli, Guillaumon JR e Serra

Filho (1974) apud Boin (2000).

Figura 1 - Evolução da retirada da mata na região Oeste do Estado de São Paulo. Fonte: Extraído de BOIN (2000, p. 9).

Presidente Prudente está situada no extremo oeste do estado de São Paulo, na

latitude 22°7’S e longitude 51°22’ W, com cerca de 560 km de distância da capital

paulista. Localizada no planalto ocidental e altitude média de 480m acima do nível do

mar, constituí-se essencialmente por rochas do grupo Bauru, sendo o seu relevo

formado basicamente por colinas médias, amplas, morrotes alongados e espigões.

No que diz respeito aos aspectos do clima, a sazonalidade climática da cidade

pode ser resumida a um período quente e chuvoso entre outubro e março e, outro mais

ameno e seco, entre abril e setembro, quando as temperaturas caem com a entrada das

massas polares (BARRIOS; SANT’ANNA NETO, 1996).

Presidente Prudente apresenta um clima tropical, com duas estações definidas, um período de verão/outono, mais quente (temperaturas médias das máximas entre os 27 °C e 29°C) e muito chuvoso (entre 150 e 200 mm mensais) e invernos amenos (com temperaturas médias das mínimas entre os 16°C e 18°C) e menos úmidos (chuvas mensais entre os 20 e 50 mm) (AMORIM; MONTEIRO, 2011, p. 5).

Com área urbana de aproximadamente 60 km² e população estimada de 218.960

habitantes (IBGE, 2013), a cidade foi formada a partir da ocupação dos espigões

alongados (divisores das águas) onde ocorreu a implementação da Estrada de Ferro

Sorocabana.

Segundo Ikuta (2003), a partir da década de 1990 observou-se uma ocupação de

áreas de manancial e fundos de vale, sendo o poder público, com os programas sociais

de moradia, um dos agentes provedores destas ocupações. Assim, tanto as formas de

expansão e ocupação urbana quanto os usos da terra no ambiente rural se relacionam

aos processos de degradação ambiental, como a retirada da vegetação nativa da região

de Presidente Prudente e a falta de manejo adequado da terra.

3 PROCEDIMENTOS METODOLÓGICOS

Para esse trabalho foram selecionadas as imagens do satélite Landsat 8 de 1 de

maio, 21 de agosto e 9 de novembro de 2013 (órbita/ponto 222/075), mais

especificamente as bandas 4 (0,64 - 0,67µm) e 5 (0,85 - 0,88µm), com resolução

espacial de 30 metros.

A combinação entre essas bandas foi utilizada devido ao comportamento da

vegetação em comprimentos de onda visíveis e no infravermelho próximo. Na luz

visível as áreas vegetadas aparecem muito escuras, enquanto superfícies descobertas

ficam claras. Por outro lado, em comprimentos de onda do infravermelho próximo a

vegetação é mais brilhante, e ao comparar a luz visível e infravermelha, é possível

estimar a quantidade relativa de vegetação (WEIER; HERRING, 2000).

Desse modo, o NDVI foi calculado através da ferramenta “Raster Calculator” no

software ArcGIS com a seguinte equação:

NDVI = (pIVP - pV) / (pIVP + pV)

onde: pIVP é a reflectância no infravermelho próximo e pV é a reflectância no

vermelho.

De acordo com Weier e Herring (2000), os cálculos do NDVI para um

determinado pixel sempre resultam em valores que variam de -1 para +1. Geralmente,

folhas não verde aparecem com um valor próximo de zero, valores perto de +1 (0,8-0,9)

indicam a maior densidade possível de folhas verdes e zero significa que não há

vegetação.

Todavia essa relação numérica pode sofrer alterações conforme a espécie vegetal

e, inclusive, quando a vegetação está em condições de estresse hídrico, pois tende a

absorver menos radiação solar, o que aumenta sua reflectância no espectro visível e a

maior absorção no infravermelho próximo (POELKING et al., 2007).

Posteriormente, os produtos cartográficos elaborados foram analisados de acordo

com os dados de pluviosidade registrados na Estação Meteorológica da FCT/UNESP,

campus de Presidente Prudente, a fim de identificar alterações na cobertura vegetal

entre os meses de maio, agosto e novembro.

4 RESULTADOS E DISCUSSÃO

O NDVI é amplamente aplicado em diversos estudos. Para analisá-lo é

importante considerar as relações entre a vegetação e a radiação do espectro

eletromagnético. Assim, o índice de vegetação pode ser utilizado na análise de eventuais

perturbações no ciclo sazonal da vegetação, no monitoramento de secas, na detecção de

desmatamentos, entre outras aplicações.

Os valores resultantes da operação apresentaram variação entre -0,25 e +0,65,

nos meses de maio, agosto e novembro de 2013 (Figura 3). Estes corresponderam,

respectivamente, à presença de vegetação com características de estresse hídrico e de

uma vegetação mais robusta, sendo que os valores negativos também foram

relacionados às áreas construídas do município, presença de solo exposto e corpos

d’água. Já os de valores intermediários entre 0,23 e 0,36 podem ser associados à

vegetação predominantemente rasteira.

Figura 2 - Variação do índice NDVI no município de Presidente Prudente através das imagens do

Landsat 8 de maio, agosto e novembro de 2013.

Elaboração: Cardoso e Prates (2014).

A figura 2 mostra os mapas de NDVI referente aos meses de maio, agosto e

novembro de 2013. No mês de maio a imagem foi tomada no dia 1º, sendo que os 107

mm de precipitação foram registrados a partir do dia 24. No entanto, no mês de abril

também se registrou alto total pluviométrico (195 mm), o que pode ter garantido

umidade suficiente para a vegetação não entrar em estado de estresse hídrico.

Dessa forma, os valores de NDVI em maio variaram de -0,25 a 0,57, dentre os

quais a malha urbana da cidade de Presidente Prudente apresentou valores de -0,14 a -

0,08. Os corpos d’água, com valores de até -0,25 apresentaram coloração vermelha na

figura 3, o que ocorre em virtude da água apresentar reflectância na banda do visível

maior do que na do infravermelho próximo, resultando em valores negativos

(POELKING et al., 2007).

De modo geral, os valores predominantes na área rural durante esse mês foram

de 0,13 a 0,24, com algumas parcelas da superfície com vegetação arbórea densa de até

0,57. Já na porção norte do município foram identificadas áreas com coloração laranja e

valores entre -0,08 e -0,03, que indicam ausência de cobertura vegetal e podem estar

relacionadas a solo exposto.

Com relação ao NDVI de agosto, os valores obtidos foram mais baixos em

relação ao mês de maio, e variaram de -0,27 a 0,53. A área rural do município

apresentou colocação predominantemente mais clara, associadas a valores entre 0,04 e

0,15, sendo perceptível o aumento de superfícies com tons laranja ao norte da imagem,

nas quais os valores chegaram a -0,11.

Essa configuração pode ser explicada devido o baixo total pluviométrico em

agosto, que foi de apenas 4 mm, característica típica para um mês de inverno na região.

Sob essa condição climática, a área rural do município coberta principalmente por

gramíneas encontra-se seca em decorrência do estresse hídrico. Além disso, a cobertura

vegetal rasteira nesse estado também deixa o solo descoberto, cuja reflectância será

identificada no NDVI como valores abaixo de zero.

Por sua vez, o NDVI para o mês de novembro apresentou um aumento do

intervalo nos valores calculados, tanto para os números negativos quanto para os

positivos (-0,31 a 0,65). Durante esse mês foram registrados 109 mm de precipitação, o

que pode ter influenciado a predominância de valores acima de 0,39 nas parcelas da

superfície com vegetação arbórea densa, que indicam vegetação com folhas saudáveis.

Entretanto, se por um lado houve o aumento do NDVI em relação ao mês de

agosto, na porção norte do município foi verificado também o aumento de áreas

desprovidas de cobertura vegetal, com valores entre -0,18 e -0,05. A menor densidade

de vegetação apresentada pode estar relacionada às áreas de cultivos temporários, que

dependendo da época do ano podem apresentar valores negativos, já que o solo está

sendo preparado para o próximo plantio.

Como foi observado na figura 3, o mapa de NDVI referente ao mês de maio

apresentou maior densidade de vegetação quando comparado aos demais meses, que

indicaram o aumento de áreas com decréscimo de vegetação. Todavia, no NDVI de

novembro foi verificado o aumento de valores positivos que remetem à maior presença

de vegetação em algumas áreas.

Sendo assim, para analisar a variação sazonal do índice de vegetação e verificar

possíveis mudanças ocorridas entre os meses selecionados, realizou-se uma operação

matemática de subtração entre os mapas de novembro e maio. O resultado dessa

operação (Figura 4) é representado por um mapa no qual os valores positivos significam

maior ganho de NDVI e, inversamente, valores negativos indicam decréscimo no índice.

Consequentemente, as áreas com valores próximos a zero não apresentaram mudanças

significativas na refletância dos alvos na paisagem.

Figura 3 - Diferença do índice NDVI no município de Presidente Prudente entre maio e novembro de 2013. Elaboração: Cardoso e Prates (2014).

Através desse mapa foi possível observar com maior precisão os locais que

sofreram decréscimo significativo de NDVI (valores próximos a -0,27), principalmente

ao norte do município, bem como as áreas nas quais a vegetação apresentou um

aumento na sua reflectância, sobretudo em algumas parcelas também ao norte, mas

também no entorno da malha urbana da cidade de Presidente Prudente.

5 CONSIDERAÇÕES FINAIS

Os resultados apresentados nesse trabalho correspondem a um estudo de caso

realizado na disciplina “Sensoriamento Remoto e Meio Ambiente: Potencialidades das

Imagens de Satélites Para o Monitoramento e a Gestão Ambiental”, do curso de Pós-

Graduação em Geografia.

A análise dos NDVIs, juntamente com os dados de pluviosidade, foi possível

identificar que houve significativa diminuição da atividade fotossintética da vegetação

no mês de agosto, decorrente também do tipo de cobertura vegetal predominante no

município (pastagens), proveniente do processo de uso e ocupação da terra na região,

desprovido de preocupação ambiental.

Em síntese, o cálculo do índice de vegetação contribuiu como um indicador de

mudanças sazonais e na atividade da vegetação, facilitando seu monitoramento. Além

disso, constitui uma ferramenta não só para o mapeamento da vegetação, mas também

para classificar os tipos, a quantidade, a condição da cobertura vegetal e sua resposta

espectral de acordo com as características climáticas e hidrológicas em um determinado

recorte geográfico.

REFERÊNCIAS

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