identificação dos níveis de degradação de matas ripárias com o uso de sig

http://dx.doi.org/10.4322/floram.2014.032ISSN 1415-0980 (impresso)

ISSN 2179-8087 (online)

Identificao dos Nveis de Degradao de Matas Riprias com o Uso de SIG

Roseli Mendona Dias1, Nemsio Neves Batista Salvador1, Magno Botelho Castelo Branco2

1Programa de Ps-Graduao de Engenharia Urbana, Universidade Federal de So CarlosUFSCar, So Carlos/SP, Brasil 2Iniciativa VerdeOrganizao da Sociedade Civil de Interesse PblicoOSCIP, So Paulo/SP, Brasil

RESUMOO presente trabalho objetivou identificar nveis de degradao de matas riprias com o emprego de Sistema de Informaes Geogrficas (SIG), para a determinao das categorias de degradao encontradas na Unidade de Gerenciamento de Recursos Hdricos do Tiet-Jacar, no municpio de So Carlos-SP. O mtodo consistiu na interpretao visual de imagens de satlite Landsat 5 da rea de estudo, em amostragens de campo e no desenvolvimento de procedimentos para a classificao dos nveis de degradao de suas matas riprias. Foi gerado um mapa das categorias de degradao das matas riprias, o que permitiu avaliar os locais degradados, com floresta e em estgios de regenerao. A interpretao de imagens de satlite para a identificao dos nveis de degradao das matas riprias apresenta-se como um instrumento til para subsidiar informaes sobre as matas riprias das drenagens e nascentes de uma bacia hidrogrfica. Outra possibilidade corresponde ao monitoramento do desenvolvimento da degradao ou da recuperao destas matas.

Palavras-chave: rea de Preservao Permanente, imagem de satlite, bacia hidrogrfica, mata ripria.

Identification of Level of Degradation of Riparian Forest with the Use of GIS

ABSTRACTThe objective of this study is to identify degradation levels of the riparian forests using Geographic Information System (GIS) to determine the categories of degradation found in the Unit for Water Resources Management of the Tiet-Jacar in the city of So CarlosSP, Brazil. The method consisted in the use of visual interpretation of satellite images Landsat 5 of the study area, field samplings and the development of procedures to classify the degradation levels of the riparian forests. A map of the degradation categories of the riparian forests was generated, which provided evaluating degraded sites, with forest and regeneration stages. The interpretation of satellite images to identify the degradation levels of the riparian forests is presented as a good instrument to subsidize information on the riparian forests of the drainages and headwaters of a watershed. Another possibility corresponds to monitoring the development of degradation or recovery of those forests.

Keywords: Permanent Preservation Areas, satellite image, watershed, riparian forest.

Floresta e Ambiente 2014 abr./jun.; 21(2):150-161

Artigo Original

Identificao dos Nveis de Degradao...http://dx.doi.org/10.4322/floram.2014.032ISSN 1415-0980 (impresso)

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1. INTRODUO

O modelo atual de desenvolvimento exerce uma presso cada vez maior sobre as florestas, principalmente sobre as matas riprias, responsveis pela proteo dos recursos hdricos, pela manuteno das margens dos corpos dgua e pela contribuio para uma melhor qualidade de vida para a populao sob a influncia de uma bacia hidrogrfica.

As formaes riprias so entendidas como os diversos tipos de vegetao arbrea vinculada s margens de cursos dgua (AbSber, 2001).

Visando proteo dessas reas, em 1965, o Cdigo Florestal (Brasil, 1965), em seu Art. 1, inciso II, includo pela Medida Provisria n 2.166-67 de 2001 (Brasil, 2001), definiu como rea de Preservao Permanente:

rea protegida nos termos dos arts. 2 e 3 desta Lei, coberta ou no por vegetao nativa e que tem a funo ambiental de preservar os recursos hdricos, a paisagem, a estabilidade geolgica, a biodiversidade, o fluxo gnico de fauna e de flora, proteger o solo e garantir o bem-estar das populaes humanas. (Brasil, 2001, p. 1).

Nesse contexto, as matas riprias fazem parte das reas de Preservao Permanente (APPs) de cursos dgua.

Segundo Gnova et al. (2007), a existncia de vegetao no entorno dos corpos dgua auxilia as funes hidrolgicas das bacias hidrogrficas, tanto na qualidade quanto no regime de fluxo da gua, sendo motivo de ateno em aes de planejamento e recuperao do ambiente riprio.

Os intensos processos de urbanizao, a abertura de estradas, a construo de hidreltricas, o cultivo agrcola, a formao de pastagens e at mesmo a viso de que seriam um obstculo de acesso do gado ao curso dgua pelos produtores rurais so fatores que afetam as matas riprias (Martins, 2007). O autor menciona que a degradao desta vegetao acarreta diversos problemas ambientais, visto que desobedece legislao que obriga a preservao dessas matas.

Para a identificao da degradao das matas riprias, as imagens de satlite so teis instrumentos. A interpretao de imagens consiste em identificar objetos nestas contidos e apresentar um significado a esses objetos (Florenzano, 2002).

Elementos bsicos de anlise e interpretao das imagens, independentemente da resoluo e da escala, so: tonalidade/cor, textura, tamanho, forma, sombra, altura, padro e localizao (Florenzano, 2002).

Como complementao aos elementos utilizados para interpretao das imagens de satlite, Ponzoni & Shimabukuro (2007) salientam que o levantamento bibliogrfico sobre a regio de estudo e os trabalhos de campo, para maior confiabilidade no resultado da interpretao das imagens, tornam-se fundamentais.

A interpretao visual pode ser descrita como a ao de analisar uma imagem com a finalidade de identificar objetos e estabelecer avaliaes sobre seus atributos (Novo, 2010).

Desse modo, este trabalho teve como objetivo identificar nveis de degradao de matas riprias por meio de Sistema de Informaes Geogrficas (SIG) e classific-los em categorias de degradao empregadas na Unidade de Gerenciamento de Recursos Hdricos (UGRHI) do Tiet-Jacar, no municpio de So Carlos-SP, proporcionando, assim, subsdios para restauro florestal dessas matas.

O restauro florestal das reas de mata ripria foi indicado como prioridade maior para o Comit de Bacia da UGRHI do Tiet-Jacar em seu Plano de Bacia, o que motivou a escolha desta como rea de estudo (CPTI, 2008), como tambm a necessidade de preservao dessas reas perante a intensa degradao que o uso e a ocupao do solo vm ocasionando nessas reas.

2. MATERIAIS E MTODOS

2.1. Materiais

Os equipamentos, imagens de satlite e softwares utilizados no desenvolvimento do trabalho esto listados a seguir:

Equipamentos: Cmera digital da marca Samsung, de resoluo

10.2 mega pixels; Aparelho GPS do modelo Garmin.

Imagens de satlite: Landsat 5, Quickbird e Google Earth.

Software: ArcGIS 10.

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Floresta e Ambiente 2014 abr./jun.; 21(2):150-161

Artigo Original

Dias RM, Salvador NNB, Branco MBC

2.2. Caracterizao da rea de estudo

O estudo foi realizado nos limites da UGRHI do Tiet-Jacar dentro do municpio de So Carlos, que est localizado na regio central do Estado de So Paulo, entre as coordenadas 21 30 S, 47 30 W e 22 30 S, 48 30 W. Segundo o Censo de 2010 realizado pelo IBGE (2010), o municpio conta com uma populao de 221.950 habitantes, em uma rea de 1.137,303 km2.

O municpio de So Carlos situa-se na provncia geomorfolgica das Cuestas Baslticas (Oliveira & Prado, 1984), estando a malha urbana localizada no Planalto de So Carlos. O clima do tipo Cwa, segundo a classificao de Koeppen, constituindo-se em um clima tropical de altitude com vero chuvoso e inverno seco. De acordo com o CEPAGRI (2012), a precipitao mdia de 1.422,8 mm.

A vegetao, conforme mencionado por Soares et al. (2003) e Oliveira (1996), formada por Florestas Semidecdua e Ripariana, Cerrado e Cerrado. Considerando-se o uso do solo,

as principais atividades do municpio so a agropecuria, a minerao e o reflorestamento.

So Carlos est contido nas Bacias Hidrogrficas Rio Tiet-Jacar (BHTJ) e Rio Mogi-Guau (BH-Mogi). As Sub-Bacias Hidrogrficas da BHTJ, dentro do municpio, so as do Rio Chibarro, do Rio Monjolinho, do Ribeiro do Feijo e do Rio Jacar-Guau, perfazendo uma rea de aproximadamente 470 km2 (Figura 1). Essas Sub-Bacias constituram as reas de inspeo exploratria da degradao das matas riprias de alguns dos cursos dgua pertencentes s malhas hdricas das mesmas.

2.3. Desenvolvimento do trabalho

O trabalho consistiu na identificao dos nveis de degradao das matas riprias na rea de estudo e na classificao destes em categorias de degradao, a seguir:

Arbreo fechado Arbreo-arbustivo aberto Herbceo predominante

Figura1. Sub-Bacias Hidrogrficas da rea de estudo.Figure1. Subwatershed study area.

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Identificao dos Nveis de Degradao...

A categoria arbreo fechado enquadrou as reas de floresta estacional semidecidual e em estgio de regenerao; a arbreo-arbustivo aberto enquadrou as reas de capoeira sem predominncia arbrea e reas com gramneas e apenas algumas rvores; e a herbceo predominante enquadrou reas de campo e rea aberta.

Inicialmente, foram levantadas todas as informaes disponveis para o estudo por meio da reviso bibliogrfica e foi elaborado o banco de dados para a anlise da degradao das matas riprias, utilizando o software ArcGIS 10 (ESRI, 2013). Obteve-se o arquivo digital, em formato shape, contendo a hidrografia da rea de estudo, a qual foi digitalizada a partir das Cartas do IBGE na escala 1:50.000.

Em seguida, foram gerados os buffers de APP de cursos dgua sobre a drenagem, as nascentes e as represas. Os limites para as faixas de APPs foram aqueles estabelecidos no Cdigo Florestal em seu Art. 4 (Brasil, 2012).

Foi utilizada uma imagem da rea do satlite Landsat 5 ano de 2011, obtida do INPE (2012). A fim de corrigir as diferenas geomtricas da imagem, ou seja, os deslocamentos desta, foi realizado o seu georreferenciamento. Fez-se a composio das Bandas Espectrais TM3, TM4 e TM5, tornando a imagem colorida. Isso permitiu tambm a aplicao do ndice de Vegetao da Diferena NormalizadaNDVI, para melhor identificao da presena de vegetao na rea de estudo.

Para a aplicao do NDVI, foram utlizadas as Bandas Espectrais TM4 (regio espectral do infravermelho prximo) e TM3 (regio espectral do visvel), aplicadas na Equao1.

Float (Band_4Band_3) / Float (Band_4+Band_3) (1)

Como complementao, foram utilizadas imagens do satlite Quickbird de resoluo espacial de 61 cm e 50 cm dos anos de 2008 e 2010, de uma parcela da rea de estudo, fornecidas pelo Servio Autnomo de gua e Esgoto (SAAE) de So Carlos.

Imagens do Google Earth referentes ao intervalo anual de 2004 a 2012 tambm foram utilizadas como complemento imagem Landsat 5.

Posteriormente, foi realizada uma interpretao visual das imagens, considerando-se os elementos tonalidade/cor, textura, tamanho, forma, sombra, altura, padro e localizao, o que orientou a coleta de pontos de controle que serviram de referncia e proporcionou um ajuste para a classificao das categorias de degradao das matas riprias.

Foram escolhidos pontos de controle nas quatro Sub-Bacias hidrogrficas da BHTJ, permitindo o georreferenciamento de toda a rea de estudo.

Parcelas de diferentes tamanhos, adaptadas de Macdicken (1997), foram estabelecidas para os pontos de controle escolhidos, de modo a definir o porte da vegetao. Este autor estabeleceu tamanhos de parcelas circulares para vegetao densa, moderadamente densa, moderadamente esparsa, esparsa e muito esparsa (Tabela1).

Em face a esta diviso de parcelas, fez-se uma adaptao das parcelas circulares em quadrantes. Desse modo, foi possvel fixar os nveis de degradao conforme o nmero de rvores em cada uma das reas escolhidas. Para cada uma das categorias de degradao definidas para este trabalho, foram adaptadas as aplicabilidades apresentadas na Tabela 1. Fotografias dos locais possibilitaram tambm a classificao das categorias de degradao, bem como as imagens de satlite utilizadas, com zoom nas regies de interesse.

Tabela1. Tamanho de parcelas.Table1. Size of fragments.

Parcela (m2) rea por rvore (m2/rvore) Aplicabilidade100 0-15 Vegetao densa, muitas rvores250 15-40 Vegetao moderadamente densa500 40-70 Vegetao moderadamente esparsa

666,7 70-100 Vegetao esparsa1000 >100 Vegetao muito esparsa

Fonte: Adaptado de Macdicken (1997).



A posse de todas as informaes descritas propiciou a anlise da degradao das matas riprias da drenagem e das nascentes e represas da rea de estudo, possibilitando a diviso em categorias de degradao dos buffers de APP gerados.

Ao final desta etapa, foi confeccionado o Mapa das Categorias de Degradao das Matas Riprias.

A Figura2 apresenta as etapas executadas neste trabalho.

Figura2. Fluxograma com as etapas do trabalho.Figure2. Flowchartwith study steps.



3. RESULTADOS E DISCUSSO

A inspeo exploratria das matas riprias nas Sub-Bacias da rea de estudo permitiu uma anlise satisfatria dos locais escolhidos para a amostragem de campo, a qual aconteceu nos meses de agosto, outubro e novembro de 2012.

Na Sub-Bacia do Rio Chibarro, foram realizadas duas amostragens, que contaram 33 e 32 indivduos (rvores) em uma parcela de 100 m2. Nos termos utilizados por Macdicken (1997), a vegetao apresenta-se densa.

Nas Figurasde 3 a 6, observam-se matas riprias, junto s margens dos cursos dgua da Sub-Bacia do Rio Chibarro, conservadas e em degradao.

Na Sub-Bacia do Rio Monjolinho, a amostragem realizada em uma nascente, considerando uma parcela de 100 m2, encontrou 31 indivduos; portanto, esta encontra-se conservada.

As Figuras de 7 a 10 apresentam crregos da Sub-Bacia do Rio Monjolinho, com mata ripria degradada e uma nascente conservada.

Na Sub-Bacia do Ribeiro do Feijo, duas amostras foram realizadas, apresentando 19 e 20 indivduos em duas parcelas de 100 m2 cada. Em uma parcela de 1.000 m2, foram encontrados 55 indivduos, o que significa que a vegetao muito esparsa.

Nas Figuras de 11 a 14, notam-se algumas matas riprias da Sub-Bacia do Ribeiro do Feijo conservadas, porm outras com degradao.

Figura3. Mata ripria em estgio de regenerao.Figure3. Riparian forest regeneration stage.

Figura 4. Local sem solo exposto e coberto por gramneas.Figure 4. Site without exposed soil and covered with grasses.

Figura 5. Local sem solo exposto e coberto por gramneas e algumas rvores.Figure 5. Site without exposed soil and covered with grass and some trees.

Figura6. Mata ripria do Rio Chibarro.Figure6. Riparian forest River Chibarro.



Figura7. Trecho do Rio Monjolinho sem mata ripria em uma das margens.Figure 7. River Monjolinho without riparian forest margins.

Figura8. Nascente com mata ripria conservada.Figure8. Headwater riparian forest conserved.

Figura9. Crrego sem mata ripria conservada.Figure9. Stream without riparian forest conserved.

Figura10. Crrego com presena de algumas rvores na APP.Figure10. Stream with some trees in PPA.

Figura11. Mata ripria do Ribeiro do Feijo.Figure11. Riparian forest stream Feijo.

Figura12. Crrego com solo exposto na APP.Figure12. Stream with exposed soil in PPA.



Figura 13. Mata ripria com gramneas e algumas rvores.Figure13. Riparian forest with grasses and some trees.

Figura14. Represa com APP conservada.Figure14. Pond with PPA conserved.

Figura15. Mata ripria de difcil acesso.Figure15. Riparian Forest inaccessible.

Figura16. Rio Jacar-Guau.Figure16. River Jacar-Guau.

Figura17. Cachoeira em APP preservada.Figure17. Waterfall in PPA preserved.

Figura18. Fragmentos de mata ripria.Figure18. Fragments riparian forest.



Devido ao nvel de conservao das matas riprias na Sub-Bacia do Rio Jacar-Guau, alguns locais eram e so de difcil acesso, no sendo possvel adentrar nas APPs para realizar uma amostragem.

As Figuras 15 a 18 apresentam matas riprias conservadas. Locais com mata ripria fechada so fceis de serem encontrados nesta Sub-Bacia, sinal de muitos benefcios proporcionados ao corpo dgua, como manuteno das margens para conteno de processos erosivos, embora ao redor de alguns fragmentos a presena de canaviais seja marcante.

O NDVI foi gerado com a inteno de colaborar na identificao da vegetao das matas riprias da rea de estudo.

A interpretao visual das imagens de satlite e do NDVI, e a amostragem de campo com os pontos de controle nas Sub-Bacias da rea de estudo permitiram a confeco do Mapa das Categorias de Degradao das Matas Riprias da BHTJ, no municpio de So Carlos (Figura19).

Com base na anlise visual do mapa, possvel notar que, na regio sul da rea de estudo, h mais APPs com florestas e fitofisionomias em estgio de regenerao, enquanto na regio leste, h mais APPs degradadas por retirada das matas riprias de crregos e nascentes.

Nota-se que a degradao est mais concentrada nas nascentes e nos cursos dgua prximos a estas, como tambm prxima aos locais antropizados, devido supresso das matas riprias, o que permitir direcionar as polticas pblicas do municpio.

Vale destacar que o principal manancial superficial do municpio o Ribeiro do Feijo. Portanto, de grande interesse a conservao da mata ripria desse manancial para fins de qualidade da gua.

O Ribeiro do Feijo, ao sul, apresenta trechos com as categorias arbreo fechado e arbreo-arbustivo aberto, o que caracteriza que alguns trechos esto degradados.

Figura19. Mapa das Categorias de Degradao das Matas Riprias da rea de estudo.Figure19. Map Categories Degradation of the Riparian Forests in the study area.



O Rio Jacar-Guau, tambm ao sul, o rio que se encontra com melhor estado de conservao, apresentando vrias APPs com matas fechadas ou em estgios de regenerao.

Ressalta-se que a zona urbana do municpio concentra-se na Sub-Bacia do Rio Monjolinho, onde alguns crregos foram canalizados, retirando-se as suas matas riprias.

As APPs que deveriam existir nesses locais ocupados, mas que foram suprimidas, correspondem a aproximadamente 115,52 ha. Assim, essas APPs no foram consideradas na diviso das categorias de degradao.

A Tabela2 apresenta as categorias consideradas neste trabalho com os respectivos valores de rea. A Figura 20 retrata os valores das reas de cada categoria em porcentagem.

Assim, foram encontrados aproximadamente 1.378,39 ha de matas riprias com predominncia arbrea fechada e fitofisionomias em regenerao, sendo 41% das APPs consideradas no degradadas ou em estado de regenerao.

Para a categoria arbreo-arbustivo aberto, aproximadamente 1.630,18 ha, que correspondem a

48% das APPs, encontram-se sem a predominncia de florestas fechadas, o que no constitui uma situao ideal para APPs nos termos da legislao ambiental; portanto, estas so consideradas reas perturbadas ou degradadas.

Diversamente, as APPs com predominncia de vegetao herbcea totalizaram aproximadamente 388,38 ha, ou seja, 11% de APPs degradadas, cujas matas riprias foram suprimidas.

As reas de mata ripria prioritrias da UGRHI do Tiet-Jacar no municpio de So Carlos para o restauro florestal so as que se enquadram na categoria herbceo predominante. Essas reas requerem maior ateno devido ao dficit de vegetao de porte arbreo.

Alguns autores realizaram trabalhos similares. Os resultados apresentados neste trabalho podem ser comparados aos resultados de Gomesetal. (2011). Os autores utilizaram tcnicas de processamento digital de imagens de satlite para confeco de mapas temticos dos nveis de degradao da cobertura vegetal na rea da Bacia Hidrogrfica do Rio Jaibaras, no Estado do Cear, assim como trabalho de campo. A cobertura vegetal foi classificada em vegetao conservada, parcialmente degradada, degradada, fortemente degradada e solo exposto. Os mesmos autores constataram, na rea de estudo, a evoluo dos nveis de degradao, com tendncia de crescimento nas reas de solo exposto e diminuio das outras classes de vegetao, ressaltando a vegetao conservada.

Os resultados do trabalho de Candidoetal. (2010) tambm so similares aos resultados deste trabalho. Os autores produziram um mapa de degradao ambiental para a Bacia Hidrogrfica do Rio Uberada, situada no Tringulo Mineiro, contendo os nveis de degradao baixo, moderado, acentuado e severo. A partir da interpretao visual de imagens de satlite, trabalho de campo e confeco de mapas, os autores puderam avaliar a degradao ambiental da rea de estudo, destacando as reas com nvel de degradao ambiental acentuado, as quais ocupam a maior extenso dessa Bacia Hidrogrfica.

Moraes Neto et al. (2002) classificaram as principais reas degradadas das regies oeste e norte da cidade de Campina Grande, no Estado da Paraba. Os autores fizeram uso de processamento digital de

Figura 20. Grfico com as porcentagens de cada categoria de degradao das matas riprias da rea de estudo.Figure 20. Graphic with the percentages of each category of degradation of the riparian forests in the study area.

Tabela2. Informaes sobre as categorias de degradao das matas riprias.Table2. Information on categories of degradation of the riparian forests.

Categorias de degradao rea (ha)Arbreo fechado 1.378,39

Arbreo-arbustivo aberto 1.630,18Herbceo predominante 388,38

Total 3.396,95



imagem de satlite, interpretao visual e dados de trabalho de campo. O estudo indicou reas que se encontram em estado avanado de degradao.

Assim, fica clara a importncia do uso de metodologias de interpretao de imagens de satlite em SIG como subsdio para trabalhos similares em outras regies, que apresentem condies semelhantes.

4. CONCLUSES

A interpretao de imagens de satlite para a identificao dos nveis de degradao das matas riprias da rea de estudo apresenta-se como um instrumento favorvel para subsidiar informaes sobre as matas riprias das drenagens e nascentes de uma bacia hidrogrfica, como tambm um monitoramento do desenvolvimento da degradao ou recuperao destas. Isso permite um maior planejamento nas decises do Comit em prol de benefcios para a bacia em questo.

A identificao da degradao das matas riprias por meio de SIG, portanto, proporciona subsdios para a preservao das mesmas por parte dos proprietrios rurais e gestores do municpio.

Uma das alternativas de financiamento para a recuperao das reas degradadas de mata ripria o restauro florestal com fins de sequestro florestal de carbono, de modo a subsidiar os projetos de recuperao e incentivar os proprietrios rurais a realizar tais projetos, cumprindo a legislao ambiental brasileira.

AGRADECIMENTOS

Ao Allan Yu, pelo auxlio com o sensoriamento remoto. CAPES, pela concesso de Bolsa de Mestrado primeira autora. Prof. Adriana Pires do Departamento de Cincias Ambientais da UFSCar e ao Dirceu Azzolini Filho do SAAE de So Carlos, pela disponibilizao de informaes.

STATUS DA SUBMISSO

Recebido: 20 out., 2013 Aceito: 02 abr., 2014Publicado: 30 jun., 2014

AUTOR(ES) PARA CORRESPONDNCIARoseli Mendona Dias Programa de Ps-Graduao de Engenharia Urbana, Universidade Federal de So CarlosUFSCar, CEP 13565-905, So Carlos, SP, Brasil e-mail: [email protected]

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