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Curso de Extensão: Noções de Sensoriamento

IPF – Institut für Photogrammetrie und FernerkundungMauro Alixandrini

UFBA

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Noções de Sensoriamento Remoto

Aula 3

⇒Estudos de Caso 1 – Aplicação Urbana

⇒Estudo de Caso 2 – Ambiental

⇒Estudo de Caso 3 – Meteorológica

⇒ Prática Laboratorial 1• Composição Coloridas de Bandas

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1. Introdução

MotivationEstudos de Caso 1 – Aplicação UrbanaArtigos:Mapeamento da Vegetação de Porte arbóreo no Município de São José dos CamposVanessa Canavesi (INPE); Antonio Carlos Cortez Mauro (Prefeitura Municipal de SJC) Anais do XIV Simpósio Brasileiro de Sensoriamento Remoto, Natal, 2009.

Mapa da vegetação urbana da cidade de Londrina-PR.Fabrício Corrêa Bueno (IC- CNPq), Rosely Sampaio Archela (Orientadora), Universidade Estadual de Londrina /Departamento de Geociências – Londrina - PR

Mapeamento de áreas verdes urbanas: ex. da cidade de Rio claro - SP. Magda A. Lombardo; Dilza A. N. O. Leite; Sarita de Moura UNESP- Universidade Estadual Paulista; CEAPLA – Centro de Análise e Planejamento Ambiental

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1. Motivações

As cidades médias constituem-se o palco de transformações espaciais brasileiras típicas, com crescimento do espaço construído urbano interno, e por outro lado, uma diminuição e quase ausência de áreas verdes intra-urbanas, fruto de profundas modificações nas relações sócio-espaciais, obedecendo as leis de expansão desordena da cidade.

A ação desordenada destes agentes sociais reflete a carência de áreas verdes intra-urbanas e a degradação das condições de vida nas cidades brasileiras (Correa, 1986)

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1. Motivações

-Impermeabilização do solo, e conseqüente aumento do escoamento superficial.

-Alterações no micro-clima : Ilhas de calor.

-Concentração de gases tóxicos.

-Controle da poluição visual urbana.

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2. Delimitação do Problema

É comum o uso dúbio do conceito de Áreas Verdes com o de Espaço Livre ( Macedo, 1995) A partir destas idéias determinam- se os limites de conceitos como áreas verdes, áreas de lazer, espaços verdes e áreas de circulação, designando determinados tipos de espaços livres de edificação e urbanização.

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- Espaços verdes: toda a área urbana ou porção do território ocupado por qualquer tipo de vegetação e que tenham um valor social. Nele são contidos bosques, campos, matas, jardins, alguns tipos de praças e parques, etc. enquanto que terrenos devolutos e quintais não são incluídos neste rol.

- Áreas Verdes: equivalem basicamente aos mesmos elementos referenciados anteriormente e ainda designam toda e qualquer área onde por um motivo qualquer exista vegetação. Este termo também é comumente utilizado para denominar o conjunto de áreas de lazer públicas de uma cidade englobando praças, parques, hortos e bosques.

2. Delimitação do Problema

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3. Metodologia

A. Revisão da literatura sobre o assuntoO que já existe? Quais os problemas dos métodos existentes? Elespodem ser adaptados, melhorados? Existem alternativas metodológicas para o problema?

B. Tipo de Dado:Escala de Trabalho?Característica para a identificação dos alvos?Quão recente deve ser o mapeamento?Possibilidades ?• Aerofotos;•Imagens de alta resolução;•Imagens de Media Resolução;

D. Definição das Etapas de trabalhoa) Pré-processamentosb) Verificação da separabilidades dos alvosc) Tipo de identificaçãoInterpretação VisualInterpretação Automáticad) Validação do resultado.

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3. Metodologia

Metodologia Adotada no estudo de Rio Claro

Dados:escala de trabalho 1:10.000Aerofotos P&B das áreas urbanas do município.Interpretação visual.

Método:Geração de mapas de áreas verdes;Analise subjetiva da distribuição dessas áreas;Analise qualitativa da distribuição;Sem verificação de campo.

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3. Metodologia

Metodologia adotada em São José dos Campos

Dados:1:1000Divisões Administrativas do Município;Dados do censo;Imagem Quickbird de 1 ano anterior ao estudo;

Método:Definição de dois índices.Registro das imagens, e interpretação visual das imagens por um especialista.Geração de cartas de distribuição da vegetação de porte arbóreo, e estatísticas com os índices definidos no trabalho.Validação foi feita pro verificação de campo.

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3. Metodologia

Índices definidos em São Carlos, IPCPB – Índice de projeção da copa por bairro, IPCPH – Índice de projeção da copa por habitante:

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4. Resultados Obtidos

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4. Resultados Obtidos

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Estudo de Caso 2 – Aplicação Ambiental

Artigos:

Análise da dinâmica espacial e dos impactos ambientais causados pela ocupação antrópica em áreas de manguezais de Paranaguá – ParanáSony Cortese CaneparoAnais do X Simpósio Brasileiro de Sensoriamento Remoto

Uso do Sensoriamento Remoto na identificação da pressão antrópica na Lagoa do Catú – Aquiraz/CearáValéria M. Gondim; Mayara S. Alexandre;Maria L. Brito da CruzAnais do XIV Simpósio Brasileiro de Sensoriamento Remoto, Natal, 2009.

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A continua e crescente pressão exercida pelo homem sobre os recursos naturais contrasta com um mínimo de interferência que anteriormente mantinha nos ecossistemas. Deste modo, são relativamente comuns, hoje, a contaminação das coleções d’água, a poluição atmosférica e a substituição indiscriminada da cobertura vegetal nativa, com a conseqüente redução dos hábitats silvestres, entre outras formas de agressão ao meio ambiente.

Dentro desse contexto, em praticamente todas as parte do mundo, notadamente a partir da década de 60, surgiu a preocupação de promover a mudança de comportamento do homem em relação à natureza, a fim de harmonizar interesses econômicos e conservacionistas, com reflexos positivos junto à qualidade de vida de todos.

1. Motivações

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1. Motivações

No Brasil, o primeiro dispositivo legal explicitou o tema Avaliação

de Impactos Ambientais foi a Lei federal 6.938, de 31 de agosto de 1998, que estabeleceu a Política Nacional do Meio Ambiente (PNMA) e criou, para sua execução, o SISNAMA – Sistema Nacional do Meio Ambiente.

Dentre uns dos critérios mais importantes dessa avaliação destaca-se a ocupação antrópica inadequada de áreas de proteção ambiental gera uma cadeia de impactos no meio, que passa pelas alterações na topografia, erosão das margens e assoreamento dos cursos d’água, perda das matas ciliares, diminuição da biodiversidade, aumento do escoamento superficial, etc.

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2. Delimitação do Problema

Expansão das áreas urbanas sobre um dado ecossistema.

Estudo da PaisagemBERTRAND (1972), “a paisagem não é simples adição de elementos geográficos, mas, formado por diferentes paisagens que, constituem estágios da evolução dos geossistemas, resultando da combinação dinâmica, portanto instável, de elementos físicos, biológicos e antrópicos, que, reagindo dialeticamente uns sobre os outros, fazem da paisagem um conjunto único e indissociável em perpétua evolução. Na verdade, esses elementos são parceiros e recíprocos da paisagem, estabelecendo apenas a escala a ser utilizada”.

Segundo SOTCHAVA (1977), “a paisagem não se deve estudar a natureza isoladamente, sua morfologia, mas as conexões que existe entre os elementos que a compõe, relacionando os aspectos antrópicos do ambiente, às ligações diretas e de “feed back” que aparece nesse caso, portanto o geossistema é um sistema natural que troca energia e matéria com sistemas vizinhos aos quais estão interligados”.

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3. Metodologia

Metodologia utilizada em Paranaguá

Dados:Aerofotos pancromáticas dos anos de: 1952, escala 1:25.000, 1962, escala 1:70.000, 1980, escala 1:25.000, 1996, escala 1:60.000.

Método:a) Fotointerpretação;0 - vazio (polígono externo ao perímetro urbano); 1 - outros e 2 - áreas de manguezais.b) Georreferenciamento das fotografias aéreas;c) Construção do mosaico digital ou mosaicagem;d) Interpretação do mosaico digital e digitalização dos planos de informação;e) Manipulações, cruzamentos e Análises.

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e) Manipulações, cruzamentos e Análises

Para obter a dinâmica espacial da ocupação antrópica sobre os manguezais do perímetro urbano de Paranaguá, tomou-se inicialmente os planos referentes aos Tipos de Cobertura Vegetal 1952, 1962, 1980 e 1996. Como estes possuíam várias categorias de legenda (sete nos planos de 1952 e 1962, e oito nos de 1980 e 1996) e o cruzamento de todas estas resultaria numa quantidade muito grande de novas categorias, dificultando a análise dessa dinâmica espacial, optou-se então por dividir a informação em dois níveis: outros e áreas do manguezais, para toda a série temporal.

Este procedimento resultou em quatro planos categorizados nos níveis citados anteriormente (1952,1962, 1980 e 1996). A etapa seguinte constituiu no cruzamento destes planos, sempre dois a dois.

3. Metodologia

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Tomou-se, em primeiro lugar, o plano de informação de 1952 e cruzou-se com o de 1962, resultando num terceiro plano denominado áreas de antropizadas sobre manguezais 1952 X 1962, apareceram algumas inconsistência nos dados, sendo necessária reclassificação desse terceiro plano. Esse plano foi cruzado com o plano de informação do ano de 1980, o plano resultante, ou seja, áreas antropizadas sobre manguezais 1952 X 1962 X 1980, também necessitou do procedimento de reclassificação.

O último cruzamento foi desse, com o plano de 1996. Inconsistências nos dados também apareceram aqui, onde foram corrigidas gerando o mapa denominado de Dinâmica Espacial da Ocupação Antrópica nas Áreas de Manguezal no Perímetro Urbano de Paranaguá 1952 - 1996.

3. Metodologia

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Metodologia na Lagoa do Catú

Dados:Escalas de trabalho de 1:50.000 a 1:5.000Folhas Planialtimétricas da SUDENE/DSG, como fonte referência na sistematização dos dados espaciais e o corrigidas pelo sistema SRTM; Mapas planialtimétricos e temático do Estado, com orientação e valorização da base física de definição das diretrizes de ação; Imagens do satélite IKONOS(2002) no formato digital em CD; Ortofocarta cedida pelo IPECE, na escala de 1:20.000

Métodoabordagem sistêmica dirigida ao estudo da paisagem.E a partir das análises de variabilidades relacionadas às modificações do relevo, variações da drenagem, diversidades fisionômicas da cobertura vegetal e as formas de uso e ocupação do solo.

3. Metodologia

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Estudo de Caso 3 – Agrícola

Artigo:

Potencialidade dos índices de vegetação EVI e NDVI dos produtos MODIS na separabilidade espectral de áreas de sojaJoel Rizzo; et al (UFPel)Anais do XIV Simpósio Brasileiro de Sensoriamento Remoto, Natal, 2009.

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De maneira geral, o NDVI é mais sensível à presença de clorofila e outros pigmentos responsáveis pela absorção da radiação solar na banda do vermelho, enquanto que o EVI é mais sensível à variação da estrutura do dossel, incluindo o Índice de Área Foliar (IAF), a fisionomia da planta e a arquitetura do dossel (Gao et al., 2000; Huete et al., 2002). Uma peculiaridade inerente ao NDVI é sua rápida saturação, o que o torna pouco sensível à detecção de variações no aumento da biomassa vegetal a partir de uma determinada fase de crescimento das plantas (Asrar et al., 1984).

Por outro lado, o EVI foi desenvolvido para promover a redução das influências atmosféricas e do solo de fundo do dossel no monitoramento da vegetação (Justice et al., 1998). Além disso, alguns trabalhos sugerem que o EVI apresenta substancial melhora na sensibilidade às alterações do dossel em relação ao NDVI, principalmente em áreas de maior densidade de biomassa (e.g. florestas) (Huete et al., 2002).

1. Motivações

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Apesar disso, a diferença entre a sensibilidade dos dois IVs parece não ser tão evidente ao avaliar-se seu comportamento sobre o monitoramento de culturas agrícolas (Wardlow et al., 2007). É justamente o comportamento espectro-temporal distinto dos IVs supracitados frente às espécies vegetais com diferenças pronunciadas de biomassa durante o pico de desenvolvimento que pode facilitar a discriminação de culturas agrícolas em imagens obtidas por meio de sensores orbitais.

De tal modo, algumas pesquisas envolvendo monitoramento agrícola por meio de imagens MODIS exploraram as séries temporais dos IVs visando não o monitoramento sazonal da vegetação, mas a identificação e discriminação de diferentes espécies vegetais em uma dada região. Neste caso, o potencial dos IVs deflagra-se na capacidade de geração de informações acerca da distribuição espacial de grandes culturas agrícolas, servindo como suporte para a tomada de decisões governamentais e de todo setor.

1. Motivações

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Áreas da cultura de soja.

2. Delimitação do Tema

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Dados:Imagens MODIS e Landsat 5 TM do segundo semestre de 2005.

Método:Comparação dos resultados em 30 segmentos de 30 x 30 km distribuídos sobre os principais pólos produtores de soja do Estado do Mato Grosso. Na análise comparativa entre os índices EVI e NDVI utilizaram-se imagens compostas de 16 dias (Huete et al., 1999) do sensor MODIS a bordo do satélite Terra, mais especificamente o produtoMOD13Q1 coleção 5.0, com resolução espacial de 250 m.

3. Metodologia

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3. Metodologia

O NDVI é dado pela Equação 1.

em que, IVP = reflectância no infravermelho próximo; V = reflectância no vermelho.

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3. Metodologia

O EVI foi formulado a partir de uma combinação de outros dois IVs: o SAVI (Soil-Adjusted Vegetation Index; Huete, 1988) e o ARVI (Atmosphere ResistantVegetation Index; Kaufman & Tanré, 1992); tendo a finalidade de atenuar os efeitos do solo e da atmosfera sobre o monitoramento da vegetação, de acordo com a Equação 2:

em que, IVP = reflectância no infravermelho próximo; V = reflectância no vermelho; A = reflectância no azul; C1 é o coeficiente de correção dos efeitos atmosféricos para a banda do vermelho (6); C2 coeficiente de correção dos efeitos atmosféricos para a banda do azul (7,5); L = fator de correção para a interferência do solo (1); G = fator de ganho (2,5). Os coeficientes C1 e C2podem ser alterados de acordo com condições regionais.

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4. Resultados Obtidos

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4. Resultados Obtidos

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4. Resultados Obtidos

A análise espectro-temporal dos IVs visando avaliar a capacidade de discriminação espectral das imagens MODIS para áreas de soja em relação a áreas de mata e de solo exposto mostrou que o NDVI é mais eficiente durante o período de entressafra, mais especificamente durante a fase de pré-plantio. Já, durante o período de safra, a separabilidade entre os alvos mostrou-se mais evidente para o EVI, particularmente no período de máximo desenvolvimento da soja.

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Pratica Laboratorial 1

Composição Coloridas de Bandas

Exemplo: 01Composição Falsa Cor: NIR - R – G

Exercício 01Definir a melhor composição colorida para a identificação de áreas de soja na imagem ETM Dada.

Exercício 02Estabelecer as diferenças entre uma composição colorida como a do exercíco 01 e as 3 primeiras componentes principais do mesmo conjunto de bandas.