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Curso Introdução a Gestão Ambiental

Disciplina

FFEERRRRAAMMEENNTTAASS DDEE GGEESSTTÃÃOO AAMMBBIIEENNTTAALL

Ministrada por

Neison Freire neison.freire@fundaj.gov.br

Recife Abril de 2009

Coordenação-Geral de Estudos Ambientais e da Amazônia - CGEA

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SUMÁRIO

PARTE I – GEOPROCESSAMENTO E SISTEMAS DE INFORMAÇÃO GEOGRÁFICA (SIG) NA

GESTÃO AMBIENTAL

1. O Que É Geoprocessamento?... … E o Que Isto Tem a Ver Com Você? ................................ 3 2. Sistemas de Informação Geográfica como uma Tecnologia Integradora: Contexto, Conceitos e Definições ...................................................................................................................................... 10 3.GIS como ferramenta de trabalho ............................................................................................... 19 4. Processamento digital de imagens de satélite aplicado à identificação de focos de degradação ........................................................................................................................................................ 30 5 O geo e o meio ambiente - Geoprocessamento no licenciamento ambiental de grandes empreendimentos .......................................................................................................................... 39 6. Sistema de Gestão Ambiental - GIS da Copel garante preservação da natureza e qualidade de vida. ............................................................................................................................................... 44 PARTE II – SENSORIAMENTO REMOTO APLICADO A GESTÃO AMBIENTAL

7. PROCESSAMENTO DIGITAL DE IMAGENS PARA O MONITORAMENTO AMBIENTAL: ANÁLISE MULTITEMPORAL DA REGIÃO DO ALTO PARAGUAÇU – BA ........................................................................................................................................ 45

8. COMBINAÇÃO DE IMAGENS RADARSAT E LANDSAT-5 TM PARA FINS DE MAPEAMENTO GEO-AMBIENTAL ............................................................................... 58

9. COMPORTAMENTO ESPECTRAL DE ALVOS ................................................................... 77

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O Que É Geoprocessamento?... … E o Que Isto Tem a Ver Com Você?

"Toda ação depende de uma decisão que depende de informação"

Geoprocessamento nada mais é que o uso automatizado de informação que de alguma forma está vinculada a um determinado lugar no espaço, seja por meio de um simples endereço ou por coordenadas. Vários sistemas fazem parte do Geoprocessamento dentre os quais o GIS é o sistema que reúne maior capacidade de processamento e análise de dados espaciais. A utilização destes sistemas produz informações que permitem tomar decisões para colocar em pratica ações. Estes sistemas se aplicam a qualquer tema que manipule dados ou informações vinculadas a um determinado lugar no espaço, e que seus elementos possam ser representados em um mapa, como casas, escolas, hospitais, etc..

Por exemplo: Sua cidade oferece uma certa qualidade de vida que, dentre outros fatores, depende da eficiência com que, tanto órgãos públicos (Prefeitura, Secretarias,...) como privados (Comércio, Bancos,...) administram as informações necessárias para o desempenho de seus serviços. Muitas vezes o volume de informações inviabiliza não apenas a qualidade da informação, mas, também a união dos fatores importantes para uma decisão acertada. É neste aspecto que entra a colaboração dos sistemas de Geoprocessamento, e principalmente do GIS.

Veja alguns exemplos da aplicação da ferramenta GIS:

Procurando Uma Casa

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Você deseja locar uma casa com 3 quartos, maior que 80m2, distante não mais de 5Km do centro da cidade e a menos de 1km de uma escola pública de 1º grau e que custe até o um valor X.

Procurando o Melhor Local Para Abrir Uma Panificadora

Você deseja instalar uma panificadora em local de alta densidade populacional cuja média do poder aquisitivo seja maior que R$ X,00 por residência/ano. Num raio de 500 metros não deve haver mais que 3 panificadoras já instaladas.

Procurando o Melhor Caminho na Distribuição de Mercadorias

Você deseja distribuir refrigerantes em todos os pontos de revenda da cidade, utilizando-se do menor número possível de veículos. Considerar o trajeto: fluxo do tráfego, distâncias percorridas, quantidade de pontos visitados num intervalo X de tempo, quantidade média entregue em cada ponto, etc..

Procurando Um Lugar Para Construir Uma Escola

O Município quer construir de uma escola pública de 2º grau. Qual é a região da cidade mais carente deste tipo de equipamento público? As variáveis podem ser: distância mínima de outras escolas, faixa de renda da população, número de habitantes na faixa etária entre 12 e 17 anos, dentre outros.

Um Sistema GIS poderá apresentar respostas a estas exigências sem nenhum esforço e dentro de poucos minutos. Esta busca pode ser feita sem o auxílio de um GIS, mas pode-se avaliar o esforço e tempo para encontrar o desejado.

E assim, há muitos outros exemplos de uso do Geoprocessamento como ferramenta na tomada de decisão.

Geoprocessamento É o conjunto de técnicas computacionais relacionadas com a coleta, armazenamento e tratamento de informações espaciais ou georreferenciadas, para serem utilizadas em sistemas específicos a cada aplicação que, de alguma forma, se utiliza do espaço físico geográfico. Estes sistemas podem ser: GIS, LIS, AM/FM, etc. Informações georreferenciadas têm como característica principal a localização, ou seja, estão ligadas a uma posição específica do globo terrestre por meio de suas coordenadas. GIS – Geographic Information Systems (tecnologia) A tecnologia GIS se utiliza de um sistema composto por softwares e hardwares que estão submetidos a uma organização de pessoas interligadas

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para um mesmo fim, que se utilizam de dados georreferenciados visando a possibilidade de planejar e monitorar questões ligadas ao espaço físico geográfico através dos produtos gerados pelo sistema, que são arquivos digitais contendo Mapas, Gráficos, Tabelas e Relatórios convencionais. Sistema GIS É um sistema computacional composto de softwares e hardwares, que permite a integração entre bancos de dados alfanuméricos (tabelas) e gráficos (mapas), para o processamento, análise e saída de dados georreferenciados. Os produtos criados são arquivos digitais contendo Mapas, Gráficos, Tabelas e Relatórios convencionais.

Geoprocessamento É o conjunto de pelo menos quatro categorias de técnicas relacionadas ao tratamento da informação espacial:

- Técnicas para coleta de informação espacial (Cartografia, Sensoriamento Remoto, GPS, Topografia Convencional, Fotogrametria, Levantamento de dados alfanuméricos);

- Técnicas de armazenamento de informação espacial (Bancos de Dados – Orientado a Objetos, Relacional, Hierárquico, etc.)

- Técnicas para tratamento e análise de informação espacial, como Modelagem de Dados, Geoestatística, Aritmética Lógica, Funções topológicas, Redes; e

- Técnicas para o uso integrado de informação espacial, como os

sistemas GIS – Geographic Information Systems, LIS – Land Information Systems, AM/FM – Automated Mapping/Facilities Management, CADD – Computer-Aided Drafting and Design.

Ou então:

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GIS – Geographic Information Systems O GIS engloba em sua definição vários aspectos já abordados na definição de Geoprocessamento, porém ao GIS, agregam-se ainda os aspectos institucional, de recursos humanos (peopleware) e principalmente a aplicação específica a que se destina. Vejamos: GIS é um conjunto de ferramentas computacionais composto de equipamentos e programas que por meio de técnicas, integra dados, pessoas e instituições, de forma a tornar possível a coleta, o armazenamento, o processamento, a análise e a disponibilização, a partir de dados georreferenciados, de informação produzida por meio das aplicações disponíveis, visando maior facilidade, segurança e agilidade nas atividades humanas referentes ao monitoramento, planejamento e tomada de decisão relativas ao espaço geográfico.

Sistema GIS Muitas pessoas quando falam em GIS referem-se, especificamente, ao software e não à tecnologia. Percebe-se freqüentemente dificuldades de comunicação entre profissionais que se utilizam da mesma nomenclatura para se referir a conceitos diferentes. Assim, para um entendimento mais completo, é necessário explicar os principais componentes de um GIS, no qual o software é apenas um desses componentes. Os outros elementos a serem definidos são: HARDWARE, DADOS, USUÁRIOS e as METODOLOGIAS DE ANÁLISE.

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Veja Então:

Software – é formado por um conjunto de programas (geridos por um determinado Sistema Operacional), cuja finalidade básica é coletar, armazenar, processar e analisar dados geográficos, tirando partido do aumento da velocidade, facilidade de uso e segurança no manuseio destas informações, apontando para uma perspectiva multi, intra e interdisciplinar de sua utilização. O software contempla basicamente cinco módulos: 1) Coleta, Padronização, Entrada e Validação de Dados; 2)Armazenamento e Recuperação de Dados; 3) Transformação ou Processamento de Dados; 4)Análise e Geração de Informação; 5)Saída e Apresentação de Resultados. Quanto aos sistemas operacionais, no caso dos micro e mini computadores a tendência aponta para o uso das diferentes versões do Windows e do Unix. As workstation utilizam sistemas operacionais compatíveis com Unix; os mainframes operam sob sistemas VMS, UVS e Unix, entre outros. Hardware – é o conjunto de equipamentos necessários para que o software possa desempenhar as funções descritas. De forma sucinta, inclui o computador e periféricos, como impressora, plotter, scanner, mesa digitalizadora, unidades de armazenamento (unidades de disco flexível, disco rígido, CD-Rom, fitas magnéticas e ZIP Drivers). A comunicação entre computadores também pode ser citada, sendo realizada por meio de um ambiente de rede. Dados – são o material bruto que alimenta o sistema, permitindo gerar INFORMAÇÃO, que nada mais é do que o significado que é atribuído aos dados, do ponto de vista de um determinado usuário. O poder da informação é, sem dúvida, indiscutível. Porém, o que tem revolucionado os processos tradicionais de utilização da informação é a maneira como ela pode ser rapidamente processada e utilizada para diferentes objetivos pelo modo de sua apresentação, ou seja, georreferenciada, ou mapeada. Usuários – PESSOAS com objetivos comuns formam uma ORGANIZAÇÃO ou GRUPO DE TRABALHO. O GIS por si só não garante a eficiência nem a eficácia de sua aplicação. Como em qualquer organização, ferramentas novas só se tornam eficientes quando se consegue integrá-las adequadamente a todo o processo de trabalho. Para isto não basta apenas investimento, mas o treinamento de pessoal, usuários e dirigentes para maximizar o potencial de uso de uma nova tecnologia.

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Metodologias ou Técnicas de Análise – estão diretamente ligadas ao conhecimento e à experiência do profissional que, a partir de um objetivo definido submete seus dados a um tratamento específico, para obter os resultados desejados. Este aspecto mostra que a qualidade dos resultados de um GIS não está ligada somente a sua sofisticação e capacidade de processamento. Muito mais que isso, é proporcional à experiência do suário.

Fonte: www.fatorgis.com.br

Historicamente, a teoria de Sistemas de Informação Geográfica – SIG – evoluiu muito

rapidamente a partir da década de 1970, com a massificação da microcomputação eletrônica,

por um lado diminuindo custos e, por outro, aumentando as capacidades de armazenamento e

processamento de dados digitais.

Segundo CALHEIROS (2000), “o desenvolvimento econômico-tecnológico, responsável pela

aceleração de problemas e induzido pela avalanche de dados e informações espaciais, necessita

e permite o uso constante de tecnologias estruturadas em geoprocessamento. Com o

Geoprocessamento e o Sensoriamento Remoto, este desenvolvimento adquiriu novo perfil,

tornando-se viável a manipulação do grande volume de dados disponíveis, tratados por

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diferentes procedimentos computacionais, levando a utilização de tecnologias que propiciam a

análise integrada e georreferenciada dos fenômenos ambientais”.

Muitas são as definições clássicas de SIG, permeando os conceitos básicos de coleta,

armazenamento, visualização, análise e recuperação de dados espaciais. Alguns exemplos

destas definições são:

• “Um conjunto manual ou computacional de procedimentos utilizados para

armazenar e manipular dados georreferenciados” (ARONOFF, 1989).

• “Conjunto poderoso de ferramentas para coletar, armazenar, recuperar, transformar

e visualizar dados sobre o mundo real” (BURROUGH, 1986).

• “Sistema integrado para capturar, armazenar, manipular e analisar informações

referentes às relações em uma natureza geográfica” (GOODCHILD, 1985)

Simplificando, pode-se afirmar que um SIG é composto por mapas visíveis, cuja

geometria está armazena em arquivos, combinados com atributos registrados em bancos de

dados de computadores, o que caracteriza sua dualidade (INPE, 2001).

As tecnologias que permitem tratar e manipular dados espaciais pertencem à área do

conhecimento da Geoinformação, ou Geoprocessamento (Figura 01). Por outro lado, a

integração de pessoas (peopleware), dados (dataware), equipamentos (hardware), programas

computacionais (software) e conhecimento (knowledgment) pertencem ao SIG (Figura 02) que,

ao abstrair aspectos do mundo real e desenvolver modelos conceituais, permite responder às

demandas de análise geográfica, planejamento territorial e tomadas de decisão em uma

determinada área ou região em estudo (FREIRE, 2004).

Resumindo:

• Geoprocessamento: É o conjunto de técnicas computacionais relacionadas com

a coleta, armazenamento e tratamento de informações espaciais ou

georreferenciadas, para serem utilizadas em sistemas específicos a cada

aplicação que, de alguma forma, se utiliza do espaço físico geográfico. Estes

sistemas podem ser: GIS, LIS, AM/FM, etc. Informações georreferenciadas têm

como característica principal a localização, ou seja, estão ligadas a uma posição

específica do globo terrestre por meio de suas coordenadas.

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Sistemas de Informação Geográfica como uma Tecnologia Integradora: Contexto, Conceitos e Definições

Você pode usar este hipertexto para estudo, pesquisa ou educação, mas por favor dê créditos às

fontes e autores: Kenneth E. Foote e Margaret Lynch, The Geographer's Craft Project,

Departmento de Geografia da Universidade do Texas em Austin. Se você tiver comentários ou

sugestões, por favor entre em contato com: k.foote@mail.utexas.edu . Todos os direitos

comerciais são reservados.

Esta página também está disponível em . Para conveniência nós oferecemos um índice completo. Versão em Português: Unesp - Campus de Presidente Prudente, Faculdade de Ciências e Tecnologia. Coordenadora do Projeto Courseware em Ciências Cartográficas: Profa. Dra. Arlete Meneguette Colaboradores: alunos da disciplina SIG do Curso de Mestrado em Ciências Cartográficas (Fernando Santil, José Augusto da Silva, José Hamilton Azenha Pereira, Monica Kurak, Ricardo Kleiner)

1. Tecnologias da Informação em Geografia

SIG é uma das muitas tecnologias da informação que vem transformando o modo dos geógrafos conduzirem a pesquisa e oferecerem contribuições à sociedade. Nas últimas duas décadas, estas tecnologias da informação causaram efeitos formidáveis nas técnicas de pesquisas específicas à disciplina, bem como nos modos gerais nos quais os geógrafos se comunicam e colaboram.

• Ferramentas Específicas às Disciplinas 1. Cartografia e CAD (Desenho assistido por computador): Computadores oferecem as

mesmas vantagens aos cartógrafos que um editor de texto oferece aos escritores. Técnicas automatizadas são agora a regra em lugar da exceção na produção cartográfica.

2. Fotogrametria e Sensoriamento Remoto: A aereofotogrametria, uma técnica bem estabelecida para produção cartográfica e análise geográfica, é complementada agora pelo uso das informações de sensoriamento remoto provenientes de satélites artificiais. As Tecnologias da informação tem disponibilizado prontamente os dois tipos de informações de forma que o uso e leitura sejam mais fáceis.

3. Estatística espacial: A análise estatística e modelagem de padrões e processos espaciais têm confiado ao longo do tempo na tecnologia computacional. Avanços na tecnologia da informação fizeram estas técnicas mais amplamente acessíveis e permitiram os modelos expandirem-se em complexidade e escala para prover representações mais exatas dos processos do mundo real.

4. Sistemas de Informação Geográfica (SIG): Estes sistemas permitem aos geógrafos coletar e analisar a informação muito mais rapidamente do que era possível com técnicas tradicionais de pesquisa. Como será notado abaixo, SIG pode ser visto como uma tecnologia integradora "que se apóia e amplia as técnicas que os geógrafos têm usado há muito tempo para analisar sistemas naturais e sociais".

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• Geral 1.Comunicação e Colaboração: Correio eletrônico, lista de discussão e bate papo (chat)

tornam mais fácil para os pares se comunicarem e compartilharem idéias, localmente, nacionalmente e internacionalmente. Técnicas de ensino a distância tornam possível aulas interativas e seminários ocorrerem simultaneamente em locais distantes.

2.Acesso à Biblioteca, Materiais e Fontes de Pesquisa : Acesso em rede aos recursos de pesquisas básicas e avançadas está se expandindo rapidamente. A partir dos seus escritórios, estudiosos agora podem obter informações de bibliotecas, agências governamentais e instituições de pesquisa em qualquer parte do mundo

3.Publicação e Disseminação: As Tecnologias da informação estão reduzindo substancialmente o custo de publicação e distribuição da informação como também reduzindo o tempo exigido para circular as mais recentes notícias e resultados de pesquisa.

2. O progresso das Inovações Tecnológicas Estes avanços na aplicação das tecnologias da informação na Geografia começaram várias décadas atrás e continuarão ampliando os seus efeitos em um futuro previsível. Pesquisadores que estudaram a expansão das inovações tecnológicas na sociedade dividem o processo em quatro fases:

1.Iniciação: Uma inovação primeiramente torna-se disponível. 2.Contágio: Experimentos de longo alcance são necessários para ver como a inovação pode

ser adaptada para atender a uma grande variedade de necessidades comerciais e de pesquisas. Algumas, mas não necessariamente todas estas experiências funcionarão.

3.Coordenação: As aplicações mais promissoras da inovação ganham aceitação gradualmente e são desenvolvidas em colaboração. A coordenação dos experimentos ajuda a distribuir potencialmente os altos custos de desenvolvimentos adicionais e implementação.

4.Integração: Uma inovação é aceita e integrada em tarefas rotineiras de pesquisa. Na Geografia, muitas inovações na aplicação de tecnologias da informação começaram no final dos anos cincoenta, sessenta e início dos anos setenta. Foram desenvolvidos métodos sofisticados de modelagem matemática e estatística e disponibilizados os primeiros sensores remotos. Pesquisadores também começaram a antever o desenvolvimento de Sistemas de Informação Geográfica. Do meio da década de 70 até o inicio dos anos noventa foi um período de contágio. O primeiro software comercialmente disponível para SIG ficou acessível aos usuários no final da década de 70 e estimulou muitas experiências, como o fez o desenvolvimento dos primeiros microcomputadores no início da década de 80. Este foi um tempo excitante no qual o desenvolvimento de um software poderoso juntou-se com a disponibilidade de computadores baratos, permitindo muitos pesquisadores testarem idéias novas e aplicações pela primeira vez. No inicio da década de 90, ou talvez um pouco mais cedo, muitas inovações entraram na fase de coordenação até mesmo como outros experimentos continuaram rapidamente. Os pontos fortes e fracos de muitas tecnologias de informação eram até então aparentes, os pesquisadores começaram a trabalhar juntos com a finalidade de acelerar o desenvolvimento das aplicações mais promissoras. Discutivelmente, a integração completa de tecnologias de informação na Geografia tem ainda que ser alcançada exceto, talvez, em algumas áreas de pesquisa relativamente especializadas. A integração completa das disciplinas pode se dar, de fato, daqui há muitos anos.

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3. SIG como uma Tecnologia Integradora No contexto destas inovações, Sistemas de Informações Geográficas têm desempenhado um papel importante como integrador de tecnologia. Ao invés de ser de natureza completamente nova, os SIGs tem unido várias tecnologias discretas em um todo, que é maior do que a soma das partes. O SIG vem emergindo como uma poderosa tecnologia porque permite aos geógrafos integrarem seus dados e métodos de maneiras que apóiam as formas tradicionais de análise geográfica, tais como análises por sobreposição de mapas bem como novos tipos de análises e modelagem que vão além da capacidade de métodos manuais. Com o SIG é possível elaborar mapas, modelar, fazer buscas e analisar uma grande quantidade de dados, todos mantidos em um único banco de dados. A importância do SIG como um integrador de tecnologias é também evidente em seu pedigree . O desenvolvimento do SIG tem se baseado em inovações que ocorreram em disciplinas distintas: Geografia, Cartografia, Fotogrametria, Sensoriamento Remoto, Topografia, Geodésia, Engenharia Civil, Estatística, Ciência da Computação, Pesquisas Operacionais, Inteligência Artificial, Demografia, e muitas outros ramos das Ciências Sociais, Ciências Naturais e Engenharias, com a contribuição de todas as citadas disciplinas. Realmente, algumas das mais interessantes aplicações da tecnologia SIG serão discutidas na seqüência abaixo deste texto, que demonstra seu caráter e herança interdisciplinares.

4. Sistemas de Informação Geográfica: uma definição genérica SIG é uma base de dados digitais de propósito especial no qual um sistema de coordenadas espaciais comum é o meio primário de referência. Um SIG requer recursos de:

1.Entrada dos dados a partir de mapas, fotografias aéreas, imagens de satélites, levantamentos de campo, e outras fontes;

2.Armazenamento, recuperação e busca de dados; 3.Transformação de dados, análise e modelagem, incluindo estatística espacial; 4.Comunicação dos dados, através de mapas, relatórios e planos. • Três observações deveriam ser feitas sobre esta definição:

Primeiro, SIG são relacionados a outras aplicações de banco de dados, mas com uma diferença importante. Toda a informação em um SIG é vinculada a um sistema de referência espacial. Outras bases de dados podem conter informação locacional (como endereços de rua ou códigos de endereçamento postal), mas uma base de dados de SIG usa geo-referências como o meio primário de armazenar e acessar a informação.

Segundo, SIG integra tecnologia. Entretanto, enquanto outras tecnologias só poderiam ser usadas para analisar fotografias aéreas e imagens de satélite, para criar modelos estatísticos ou para traçar mapas, todas estas capacidades são todas oferecidas conjuntamente no SIG.

Terceiro, SIG, com seu conjunto de funções, deveria ser visto como um processo ao invés de simplesmente como software e hardware. SIG´s servem para tomada de decisão. O modo no qual os dados são inseridos, armazenados e analizados dentro de um SIG deve que refletir a maneira pela qual a informação será usada para uma pesquisa específica ou tarefa de tomada de decisão. Ver o SIG como somente um software ou sistema de hardware é perder de vista o papel crucial, que ele pode desempenhar em um processo amplo de tomada de decisão.

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5. Outras Definições Muitas pessoas apresentam definições de SIG. No leque das definições apresentadas abaixo, são colocadas ênfases diferentes em vários aspectos do SIG. Algumas deixam de citar o verdadeiro poder do SIG, sua habilidade em integrar informação e ajudar a tomada de decisões, mas todas incluem as características essenciais de referência espacial e análise de dados.

Uma definição citada por William Huxhold (em seu livro: Introdução aos Sistemas de Informação Geográficas Urbanas, publicado em Nova Iorque pela Editora da Universidade de Oxford, em 1991, na página 27), proveniente dos Anais da reunião de GIS/LIS de 1988:

". . . O propósito de um SIG tradicional é primeiramente e acima de tudo a análise espacial. Portanto, a captura dos dados e produção cartográfica podem ser limitadas. Capacidade de análises tipicamente apoiam a tomada de decisão para projetos específicos e/ou áreas geográficas limitadas. As características da base de dados cartográficos (exatidão, continuidade, completitude, etc.) são tipicamente apropriados para produção de mapas em pequena escala. Os dados podem estar disponíveis na forma vetorial ou raster. Entretanto, a topologia é geralmente a única estrutura de dados subjacente para análise espacial.

A definição apresentada por Dana Tomlin (em seu livro: Sistemas de Informação Geográfica e Modelagem Cartográfica, publicado em Englewood Cliffs, NJ pela editora Prentice-Hall, em 1990, na página xi) é:

• Um sistema de informação geográfica é um recurso para preparar, apresentar interpretar fatos que relativos à superfície da terra. Esta é uma definição ampla porém, uma definição consideravelmente restrita é empregada mais freqüentemente.

• Um sistema de informação geográfica ou SIG é uma configuração de hardware e software desenvolvida especificamente para a aquisição, manutenção e uso de dados cartográficos.

Jeffrey Star e John Estes (em seu livro: em Sistemas de Informação Geográfica: uma introdução, publicado em Englewood Cliffs, NJ, pela Prentice-Hall, em 1990, nas páginas 2-3) definem:

" Um sistema de informação geográfica (SIG) é um sistema de informação que é concebido para trabalhar com dados referenciados por coordenadas geográficas ou espaciais. Em outras palavras, um SIG é um sistema de bases de dados com capacidades específicas para lidar com dados espacialmente referenciados, bem como um conjunto de operações para trabalhar com dados. . . De certo modo, um SIG pode ser pensado como mapa de ordem superior.

De acordo com o Instituto de Pesquisa de Sistemas Ambientais (ESRI) (na obra: Compreendendo SIG: O método do ARC/INFO, publicada em Redlands, CA, pelo próprio Instituto de Pesquisa de Sistemas Ambientais, em 1990, nas páginas 1.2):

Um SIG é " um conjunto organizado de hardware, software, dados geográficos e pessoal, destinados a eficientemente obter, armazenar, atualizar, manipular, análisar e exibir todas as formas de informação geograficamente referenciadas” ..

6 - .Termos relacionados: Acrossemias, Sinônimos etc Uma razão pela qual pode ser difícil chegar a um acordo a respeito de uma única definição para SIG é que existem vários tipos de SIG, cada um apresentando propósitos distintos e servindo a diferentes tipos de tomada de decisão. Uma variedade de nomes tem sido aplicadas para diferentes tipos de SIG, distinguindo suas funções e papéis. Um dos sistemas especializados mais comuns, por exemplo, é normalmente citado como sistema AM/FM. AM/FM é projetado especificamente para gerenciamento da infra-estrutura. Esta definição será abordada adiante.

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Em adição, alguns sistemas que são semelhantes ao SIG tanto em função como nome, não obstante, não são realmente sistemas de informação geográfica como definiu-se acima. Amplamente, estes sistemas semelhantes não compartilham a habilidade dos SIGs para executar análises complexas. Por exemplo, sistemas CAD às vezes são confundidos com SIG. Não muito tempo atrás, uma distinção principal existiu entre SIG e CAD, mas as suas diferenças começaram a desaparecer. Sistemas CAD, utilizados para desenhar plantas precisas requeridas por engenheiros e arquitetos, são capazes de produzir mapas, contudo não foram projetados para este propósito. Porém, originariamente nos sistemas CAD faltavam as coordenadas geográficas e o sistema de projeção. Os sistemas CAD não eram ligados a uma base de dados, que é uma característica essencial de SIG. Estas características foram adicionadas recentemente aos sistemas CAD, mas os sistemas de informação geográfica oferecem ainda um conjunto mais rico de funções geográficas. O uso de tantas acrossemias, sinônimos e termos com significado relacionado pode causar alguma confusão. Considere alguns do termos amplamente usados:

• AGIS (Sistema de Informação Geográfica Automatizada) • AM/FM (Mapeamento Automatizado e Gerenciamento de Serviços: Mapeamento

Automatizado por si só permite o armazenamento e manipulação da informação cartográfica. Sistemas AM/FM acrescentam a possibilidade de ligar informações alfanuméricas ao objeto mapeado. Porém, AM/FM não é usado para análises espaciais e não possue a estrutura de dados topológicos de um SIG.

• CAD (Desenho Assistido por Computador): Estes sistemas foram desenvolvidos para desenhar e projetar. Eles manipulam os dados espaciais como gráficos ao invés de tratá-los como informação. Enquanto eles podem produzir mapas de alta qualidade, geralmente, eles são menos capazes de fazer análises espaciais complexas.

• CAM (Mapeamento Assistido por Computador ou Manufatura) • SIG computadorizado • Sistema de Informação Ambiental • GIS (Sistema de Informação Geográfica) • Sistema de Informação Referenciada Geograficamente • Sistema de Geo-Informação • Sistema de Informação baseada em imagens • LIS (Sistema de Informação da Terra) • Sistema de Gerenciamento da Terra • Sistema de Registro da Terra • Sistema de Informação de Recursos da Terra

Cadastro Multifinalitário: Estes sistemas armazenam informações sobre lotes. Eles são usados em sistemas urbanos de informação geográfica para coletar e manter dados associados com a propriedade. Identificadores atribuídos para cada lote ligam cada um deles com a sua informação. Toda a informação é cuidadosamente armazenada com uma referência geográfica porque é necessário um alto grau de exatidão, mantendo informações sobre o limite dos lotes e proprietários. Tendo em vista que a informação no cadastro multifinalitário é também ligada ao endereço, estes sistemas podem ser usados para disponibilizar informações para sistemas de atendimento de emergência, combate ao crime, disponibilização de serviços municipais e taxação de impostos. Todas estas informações podem ser integradas e analisadas conjuntamente.

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• Sistema de Dados Geográficos Multifinalitário • Sistema de Registro da Terra multifinalitário • Sistema de Inventário de Recursos Naturais • Sistema de Informação de Gerenciamento de Recursos Naturais • Sistema de Informação para planejamento • Sistema de Informação para recursos • Sistema de manuseio de dados espaciais • Banco de dados espaciais • Sistema de Informação Espacial

7. A visão de mundo do SIG SIGs fornecem poderosas ferramentas para tratar de assuntos geográficos e ambientais. Considere o diagrama esquemático abaixo. Imagine que o SIG nos permita organizar a informação sobre uma determinada região ou cidade, como um conjunto de mapas, cada um deles exibindo uma informação a respeito de uma característica da região. No caso abaixo, um conjunto de mapas foram obtidos para auxiliar o planejamento de transporte urbano. Cada um destes mapas temáticos individualmente é referenciado como um layer(camada), coverage (cobertura) ou level (nível). Cada camada foi cuidadosamente sobreposta de forma que toda localização é precisamente ajustada às localizações correspondentes em todos os outros mapas. O layer debaixo deste diagrama é o mais importante, porque representa um reticulado com um sistema de referência (como latitude e longitude) ao qual todos os mapas foram precisamente referenciados. Uma vez que estes mapas foram cuidadosamente referenciados dentro de um mesmo sistema locacional de referência, informações exibidas nos diferentes layers podem ser comparadas e analisadas em combinação. Podem ser comparadas rotas de trânsito à localização de centros comerciais, densidade de população aos centros de trabalho. Em adição, localizações ou áreas podem ser separadas de localizações vizinhas, como no diagrama abaixo, simplesmente extraindo todos os layers da localização desejada a partir de um mapa maior. O SIG oferece meios para pesquisar padrões e processos espaciais, tanto para uma localização ou região inteira. Nem todas as análises requerirão o uso de todos os layers de mapas simultaneamente. Em alguns casos, um investigador usará seletivamente a informação para considerar relações entre camadas específicas. Além disso, informação de duas ou mais camadas poderia ser combinada e então poderia ser transformada em uma camada nova para uso em análises subseqüentes. Este processo de combinar e transformar informação de camadas diferentes às vezes é chamado de álgebra de mapas, pois envolve soma e subtração de informação. Por exemplo, se nós quiséssemos considerar os efeitos de alargar uma estrada, nós poderíamos começar com a camada de estradas, poderíamos alargar uma estrada para sua largura nova, produzir um mapa novo, e poderíamos sobrepôr a este mapa novo as camadas que representam o uso do solo.

8. O apelo e o potencial do SIG

O grande apelo do SIG surge da sua habilidade em integrar grandes quantidades de informação sobre o ambiente e prover um repertório poderoso de ferramentas analíticas para explorar estes dados. O exemplo anterior exibiu só algumas camadas de mapas relacionadas ao planejamento de transporte urbano. As camadas incluídas seriam muito diferentes se a aplicação envolvesse a modelagem do hábitat de uma espécie em extinção ou as conseqüências ambientais de vazamento de um local de materiais perigosos.

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Imagine o potencial de um sistema no qual são formadas dúzias ou centenas de camadas de mapas para exibir informação sobre redes de transporte, hidrografia, características de população, atividade econômica, jurisdições políticas, e outras características dos ambientes naturais e sociais. Tal sistema seria valioso em um leque amplo de situações--para planejamento urbano, administração de recursos ambientais, administração de riscos, planejamento de emergência, e assim por diante. A habilidade em separar informação em camadas, e então combiná-las com outras camadas de informação é a razão pela qual o SIG oferece tão grande potencial como ferramenta de pesquisa e apoio à tomada de decisão.

9. Áreas de Aplicação

SIG´s são agora extensivamente usados pelos órgãos do governo, em negócios, e pesquisas em um amplo leque de aplicações que incluem análise de recursos ambientais, planejamento de uso do solo, análise locacional, avaliação de impostos, planejamento de infra-estrutura, análise de bens imóveis, marketing e análise demográfica, estudo de hábitat e análise arqueológica. Uma das áreas principais de aplicação era em administração de recursos naturais, inclusive administração de

• hábitat de vida selvagem, • rios selvagens e cênicos, • recursos de recreação, • áreas de inundação, • pântanos, • terras agrícolas, • aquíferos, • florestas.

Uma das áreas maiores de aplicação tem sido em administração de infra-estruturas. Usos para SIG nesta área incluíram

• localização de tubos subterrâneos e cabos, • balanceamento de cargas em redes elétricas, • manutenção e planejamento de infra-estruturas, • monitoramento do uso de energia elétrica.

Governos municipais, estaduais e federais consideram o SIG particularmente útil em administração. SIG tem sido comumente aplicado em áreas tais como:

• planejamento e zoneamento, • aquisição de terra, • política de impacto ambiental, • administração da qualidade da água, • manutenção de propriedade.

Usos mais recentes e inovadores de SIG usaram informação baseada nas vias de circulação urbana. SIG foi considerado particularmente útil em:

• conferência de endereços, • análise de localização ou seleção de local, • desenvolvimento de planos de evacuação.

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O leque de aplicações para SIG está crescendo enquanto os sistemas se tornam mais eficientes, mais comuns, e menos caros. Algumas das aplicações mais novas levaram SIG para áreas inesperadas. O USGS e a cidade de Boulder, no Colorado propuseram alguns usos inovadores para SIG: Projeto de Mudança global e História do Clima http://internet.er.usgs.gov/research/gis/application7.html Planejamento de Resposta de emergência http://internet.er.usgs.gov/research/gis/application4.html Seleção de local de Poços de Água http://internet.er.usgs.gov/research/gis/application3.html Boulder, no Colorado, usou SIG para desenvolver um Sistema de Identificação e de Mitigação de Perigos de Incêndio http://www.boco.co.gov/gislu/nacoawar.html

10. Muitos Sistemas de Software Suprem a Tomada de Decisão em SIG

Nos dias atuais, dezenas de sistemas de software SIG oferecem capacidades para tomada de decisão. O grande número disponível às vezes torna difícil o discernimento das diferenças entre os sistemas, as potencialidades e as limitações de forças de cada um. O ponto importante para se lembrar é que, há muitos tipos diferentes de sistemas de software SIG, assim como processos para tomada decisão. Freqüentemente sistemas de software SIG são especializados em apoiar certos tipos de tomadas de decisão. Quer dizer, eles são melhorados para satisfazer necessidades específicas de planejamento demográfico, planejamento de transporte, análise de recursos ambientais, planejamento urbano, e assim por diante. Estes sistemas podem responder bem a problemas individuais, mas eles também são limitados. Um SIG projetado com propósitos especiais para planejamento e manutenção de aeroportos, por exemplo, e não serve bem para modelagem demográfica. Outros sistemas de software n&), o Arc/INFO (produzido pelo Instituto de Pesquisa de Sistemas Ambientais), ou o software SPANS (da Tydac) ficaram famosos porque eles podem ser usados em um número grande de aplicações. Estes sistemas de propósito gerais também oferecem características que podem ser customizados para satisfazer várias necessidades individuais. Outros sistemas tais como Atlas*GIS, MapInfo, e ArcView tentam prover funções que serão valiosas em um ou mais dos grandes domínios de aplicação, por exemplo em análise demográfica ou pesquisa de marketing. Ainda totalmente a parte destes sistemas mais gerais, há dúzias de sistemas de software muito especializados que são melhor adaptados a uma tarefa, uma aplicação, ou até mesmo para só uma parte de um processo de tomada de decisão mais abrangente - por exemplo por armazenar registros de manutenção de um sistema de estrada ou por planejar a expansão de uma rede de distribuição de energia elétrica.

Leitura requerida Antenucci, John C.; Brown, Kay; Croswell, Peter L.; Kevany, Michael J.; and Archer, Hugh N. 1991. "Introduction," "Evolution of the Technology," and "Applications." Chaps. 1-3 in

18

Geographic Information Systems: A Guide to the Technology. New York: Van Nostrand Reinhold. Krol, Ed. 1992. The Whole Internet: User's Guide and Catalog. Sebastopol, CA: O'Reilly and Associates. Chapters 5 and 6.

Leitura adicional Burrough, P.A. 1986. "Geographic Information Systems." Chap. 1 in Principles of Geographic Information Systems for Land Resources Assessment. Oxford: Oxford University Press. Huxhold, William E. 1991. "Information in the Organization" and "Applications of Urban Geographic Information Systems." Chaps. 1 and 3 in An Introduction to Urban Geographic Information Systems. New York: Oxford University Press. Star, Jeffrey and John Estes. 1990. "Introduction" and "Background and History." Chaps. 1 and 2 in Geographic Information Systems: An Introduction. Englewood Cliffs, NJ: Prentice- Hall. Tobler, W.R. 1959. "Automation and Cartography." Geographical Review 49: 526-534.

19

3

GIS como ferramenta de trabalho A sigla GIS – Geographical Information Systems utilizada internacionalmente, é mais conhecida no Brasil

por SIG – Sistema de Informação Geográfica que possui inúmeras definições. Apesar da variação

conceitual, a maioria delas converge no aspecto de reconhece-lo como um instrumento importante no

processo de planejamento e gerenciamento da informação espacial.

Aparentemente os SIG’s atenderiam a três funções básicas:

1. como ferramenta para produção de mapas;

2. como suporte para análise espacial de fenômenos;

3. como um banco de dados geográficos, com funções de armazenamento e recuperação de

informação espacial.

Para esclarecer ainda mais o assunto, CÂMARA (1996) apresenta definições de SIG, dada por

alguns autores:

“Um conjunto manual ou computacional de procedimentos utilizados para

armazenar e manipular dados georreferenciados” (Aronoff, 1989);

“Conjunto poderoso de ferramentas para coletar, armazenar, recuperar,

transformar e visualizar dados sobre o mundo real” (Burrough, 1986);

“Um sistema de suporte à decisão que integra dados referenciados

espacialmente num ambiente de respostas a problemas” (Cowen, 1988);

“Um banco de dados indexados espacialmente, sobre o qual opera um

conjunto de procedimentos para responder a consultas sobre entidades espaciais”

(Smith et al., 1987).

A arquitetura básica de um Sistema de Informação Geográfica pode ser representado conforme a

Figura 1.

20

Figura 1 – Arquitetura de um SIG

Interface

Consulta e AnáliseEspacial

Entrada e Integração

DadosVisualização

Plotagem

Gerência DadosEspaciais

Banco de DadosGeográfico

Fonte: CÂMARA, 1996.

Apesar do SIG ser mais conhecido pela sua porção Software e Hardware, devemos lembrar da

sua porção Peopleware, composta por pessoas responsáveis pela tomada de decisões, tendo a porção

computacional o papel de suporte implementado pela tecnologia de Geoprocessamento.

Uma diferença básica entre os sistemas de CAD e SIG, é a capacidade que este ultimo possui de

armazenar a topologia dos objetos gráficos. Esse fato é o que transforma o SIG em uma poderosa

ferramenta de análise espacial da informação geográfica, proporcionando a modelagem do mundo real

para efeito de planejamento e gerenciamento, auxiliando os analistas na tomada de decisões.

1. A Informação Georreferenciada

O Homem vive e se desenvolve em um “Espaço Geográfico”, onde seus elementos constituintes são

identificados por “Objetos Geográficos” que possuem atributos próprios. O conjunto desses atributos torna

cada Objeto como único no espaço ao qual pertence, e o atributo que fornece a sua localização, é o

responsável por nos apresentar um referencial geográfico, esse representado por qualquer um dos

sistemas de referencia geográfica convencionados pelo próprio homem, como os sistemas de

coordenadas já mencionados no capítulo 2.

A localização é o principal atributo, se não o mais importante, para a relação Objeto/Espaço

geográfico, sem o qual uma ferramenta GIS perde sua função, pois esse elemento é que torna

possível o Objeto ser cartografado.

O Objeto ao qual nos referimos pode ser uma rua, um prédio, uma árvore, ou mesmo uma

escola; e como encontrar uma escola desconhecida sem um endereço. O melhor exemplo dessa

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necessidade está no Espaço Rural, onde não existe um sistema de endereçamento como no

Espaço Urbano.

Por isso tudo é que o termo “georreferenciado” está relacionado a posição geográfica de cada

Geo-objeto, seja este fixo ou não.

O fato de um Geo-objeto possuir a característica de mobilidade, não o impede de ser

georreferenciado; o que o diferencia do objeto fixo é a variável “tempo” relacionada a suas coordenadas.

Um bom exemplo desse caso são as escolas-barco que possuem uma variação do valor de suas

coordenadas geográficas ao logo do tempo, e que consequentemente passam a ter outros atributos que

as distingui: velocidade, direção, sentido, origem e destino.

O único fator limitante para que tais objetos sejam cartografados, é a necessidade da existência

de um aparelho de GPS abordo dos mesmos, tornando possível a leitura de sua posição no

globo terrestre em determinados intervalos de tempo.

2. Entidades e seus atributos

Voltando aos Geo-objetos ou Objetos Geográficos, são na maioria das vezes representados

graficamente no formato vetorial (pontos, linhas e polígonos) possuidores de atributos que lhes fornecem

características próprias.

Se uma rua é representada por uma linha, a ela estão associadas informações, como: nome da

rua, asfaltada, mão dupla, tráfico intenso etc. Esse conjunto de dados inerentes a um geo-objeto

específico, faz com que o mesmo seja reconhecido como uma Entidade.

A Entidade Geográfica pode, então, ser um geo-objeto ou um conjunto deles, caso ela esteja

relacionada a vários geo-objetos que lhe pertençam, como um rio que possui seus afluentes.

Além dos atributos de geo-objeto, como cor da linha, se é uma estrada ou um rio, ou no caso de

uma região, se ela é a sede de um município ou um lago; são exemplos de características intrínsecas a

cada objeto, mas junto com esses atributos existe um código identificador único (ID) que possibilita o

relacionamento entre o geo-objeto a informações não-espaciais.

Tal associação caracteriza a representação de informações cadastrais (Figura 2) em forma de

mapa, espacializando a informação de forma a constituir um mapa temático.

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Figura 2 – Mapa Cadastral

geoid area cadastro INCRA

ITRcadastro INCRA dono

fazendas

cadastro

22 1500 019331

019331 12000 Olacyr

Fonte: CÂMARA, 1996.

Através de um Banco de Dados Relacional, pode-se ter uma escola Mãe responsável por salas de

aulas espalhadas em uma determinada região, onde as salas de aulas possuem atributos não-espaciais

próprios, como número de alunos; e a escola Mãe agrega toda essa informação, além de suas próprias:

número de salas de aula no prédio, fora do prédio, etc.

O conjunto dessas Entidades pode compor um Geo-campo, ou seja um Geo-campo pode ser

constituído ou conter um conjunto de geo-objetos. Um exemplo prático disso é justamente o zoneamento

utilizado no Microplajamento Educacional do Projeto Fundescola - que detalharemos no próximo capítulo

– onde são delimitadas Áreas de Abrangência, que contém subareas, que contém escolas. Mas na

maioria das vezes os Geo-campos são identificados pela distribuição espacial de uma variável, onde seus

valores constituem uma matriz, caracterizando desta forma uma representação no formato Raster; no

caso do Fundescola não serão utilizadas informações em formato Raster.

3. A estrutura dos Planos de Informação

As entidades, já mencionadas, podem ser agrupadas por categorias, e dentro de cada categoria pode apresentar uma subdivisão. Por exemplo: nós podemos ter a categoria “estradas” e outra de “escolas”, sendo as estradas divididas em “vicinais” e “asfalto”; enquanto que a categoria escolas divide-se em “Rurais” e “Urbanas” .

23

Figura 3 - Planos de Informação

A modelagem que é dada ao banco de dados vai depender da necessidade de aplicação do

usuário.

Os PI’s (Planos de Informação Geográfica - Figura 3) tratados nos SIG’s, também são chamados

de Layers ou capas que apesar de passarem a idéia de camadas, não carregarem a conotação de

informação.

Camadas de uma Carta Topográfica precisam ser “lidas” e interpretadas para que a informação

seja extraída. PI’s já carregam a informação, pois são constituídos por um banco de dados dinâmico que

ao ser lido e interpretado pelo computador, gera informação passível de visualização.

4. Relacionamentos e Cruzamentos de dados para geração de

novas informações

A construção de um banco de dados em camadas favorece tanto o trabalho de seleção das

entidades que estão separadas por uma mesma classe – escolas rurais por exemplo – como também são

importantes para o cruzamento de informações: “Quantas são, e onde estão as escolas rurais de 2o grau

com acesso por estradas de asfalto, distantes no máximo 50 km da cidade?”

Nesse exemplo, totalmente hipotético, poderia ser uma pergunta voltada para o planejamento do transporte escolar de uma determinada região. Perceba que os dados de grau das escolas, e de quilometragem das estradas, são atributos desses geo-objetos que encontram-se em diferentes camadas, e ao serem cruzadas geram um novo PI (Figura 4).

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Figura 4 – Geração de novos PI’s a partir do cruzamento de Informação

5. Análise Espacial e Temporal

Objetivo principal do Geoprocessamento é o de ajudar na compreensão de um conjunto de

fenômenos geográficos que inter-relacionam-se, determinando uma evolução espacial e temporal aos

mesmos. Para isso, é necessário que se tenha claro o objetivo a que se deseja chegar, orientando as

perguntas que nortearão a busca da informação.

A partir de um problema, defini-se questões lógicas capazes de retornar informação extraída de

um universo de dados conhecido. Na prática, tais questões desencadeiam uma pesquisa (Query) em uma

base de dados previamente armazenada, onde esses são gerenciados por um SGBD (Sistema

Gerenciador de Banco de Dados).

Abaixo estão relacionados alguns exemplos de pesquisa:

Tabela 1 - EXEMPLOS DE ANÁLISE ESPACIAL

Análise Pergunta Geral Exemplo

Condição “O que está...” “Qual a população em idade escolar ?”

Localização “Onde está...? “Onde estão as escolas de 1o Grau ? “

Tendência “O que mudou...?” “Quantos alunos freqüentavam a 5 anos atrás ? “

Roteamento “Por onde ir.. ?” “Qual o melhor caminho para a escola polo ?”

Padrões “Qual o padrão....?” “Qual a distribuição dos alunos na zona rural?”

Modelos “O que acontece se...?” “Qual o efeito se desativar duas escolas de uma

sala cada, na vila Coqueiral, onde já existem 20

salas ?”

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6. A topologia dos Geo-objetos A topologia de um geo-objeto representa a relação existente entre os atributos gráficos dos

elementos: ponto, linha e área. O relacionamento mais comum acontece entre os elementos de linhas e

áreas, esses constituídos por arcos e nós.

Figura 5 - Estrutura topológica do tipo arco-nó-polígono

Fonte: CÂMARA, 1996.

Além das coordenadas que o nó carrega, ele possui um atributo que identifica quais os arcos que

estão conectados a ele, assim como os arcos possuem atributos que identificam qual o nó inicial e final e

quais os polígonos que estão a direita e a esquerda do arco. Dessa forma, pode-se identificar a direção e

o sentido dos arcos, quantos nós existem em um polígono, e outras informações necessárias na aplicação

de relacionamento entre geo-objetos, ou relacionamento topológico.

Pontos também possuem uma topologia própria, que, assim como os nós, apresenta coordenadas

(x,y) e pode apresentar um valor “z”, que pode ser uma cota altimétrica.

Para cada tipo de geo-objeto, além dos atributos comuns a todos, existe uma topologia própria

a cada um, como a que o identificará um arco como sendo o “braço” de um rio, ou uma estrada

vicinal, ou, ainda, a linha de uma rede elétrica, que pode carregar um valor da tensão, enquanto

o nó pode ser uma subestação que distribui essa energia, obtendo dessa forma fluxos de

energia.

26

7. Operações de Análise Geográfica � Relacionamentos entre Geo-campos

As operações com geo-campos são usualmente utilizadas na geração de mapas temáticos.

Operações como as de classificação, ponderação, booleana, de vizinhança, zonais, são algumas das

formas de analise que utiliza a lógica e a matemática como suporte a interpretação dos dados.

Tomando as operações de vizinhança como exemplo, nessa categoria de análise são utilizados

muitos métodos, como o de interpolação para geração de mapas de isolinhas (Figura 6) que pode ser

uma carta da topografia do terreno.

Figura 6 – Exemplo de mapas de isolinhas

A partir de operações como estas pode-se gerar Modelos Numéricos do Terreno (MNT) que

possibilitam a visualização em 3D dos dados analisados (Figura 7).

Figura 7 – Exemplo de MNT

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Análises como estas possibilitam identificar, por exemplo, as escolas que estão no vale e as

localizadas no espigão, determinando aquelas que são de fácil acesso e as de difícil acesso.

Operações de vizinhança também podem gerar mapas de declividade do terreno, índices de

diversidade, entre outros.

Operações de classificação, podem gerar mapas com áreas classificadas por faixas (Figura 8),

como: alto, médio e baixo nível de repetência dos alunos.

Figura 8 - Mapa de Classes Fonte: CÂMARA, 1996.

As diversas operações possíveis enriquece a análise geográfica com geo-campos, que ampliam-

se ainda mais quando associadas as análises que envolvem relacionamento espaciais entre geo-objetos,

como os mais utilizados, e já citados no tópico anterior: relacionamentos topológicos.

� Relacionamentos entre Geo-objetos

Relacionamento Topológico (Figura 9) é a forma matemática de representação do relacionamento

espacial existente no mundo real, transportando as interações entre geo-objetos para um mundo

conceitual.

Figura 9 - Exemplos de Relacionamento Topológico

baixo

médio alto

28

1

122

cross cross cross

(a) (b) (c)

overlap

(d)

1 1

2 2

overlap

(e)

22

2

11

1

overlap

(f)

disjoint disjoint

(g) (h) (i)

P1 P2

disjoint

Fonte: CÂMARA, 1996.

1. Cruza entre duas linhas (a), linha e área (b, c). 2. Sobrepõe entre duas áreas (d), duas linhas (e, f). 3. Disjunto entre duas áreas (g), linha e área (h), dois pontos (i).

(Adaptado de Clementini et al. (1993))

As operações de relacionamento topológico identificam às circunstâncias em que os objetos

se encontram em relação a cada objeto comparado, interpretando através de operadores

lógicos quem está “à esquerda de”, “à direita de”, “acima” (mais alto que, sobre), “abaixo”

(sob), “atrás”, “próximo a”, “longe de”, “ao lado de” (adjacente a), “tocando”, “dentro de”,

“fora de”, “entre”.

A partir da definição dos relacionamentos topológicos sobre geo-objetos, pode-se definir as

operações sobre eles, que podem ser :

� restritivas em relação aos seus atributos

Ex.: “Selecione todos ás escolas da Áreas de Abrangência 2 com número de

salas de aula superior a 10”.

� restritivas em relação a topologia das entidades geográficas (restrição

espacial)

Ex.: 1)contidas: “Mostre todas as escolas da Subarea 2A”;

2)métricas: “Mostre todas as escolas que estão a menos de 1 Km da Av.

Rio Branco”;

3)sobrepostas: “Selecione todas as áreas de atendimento das escolas

que estão sobrepostas por duas ou mais áreas”.

� em relação as suas propriedades

Ex.: 1) cálculos dos atributos de um grupo: “Calcule a média de alunos

por sala de aula para as escolas de 1o grau”;

2) melhor rota: “Indique o melhor caminho para o caminhão da merenda

que parte da Secretária Estadual e passa por todas as escolas do município

de Goiânia”.

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Em outra operação, áreas maiores podem ser definidas pela reclassificação de áreas

menores, a partir da manipulação de valores dos atributos de cada geo-objeto, agrupando-os

em geo-campos (Figura 10).

Figura 10 – Exemplo de reclassificação para novos agrupamentos

Crescimento demográfico

de 0 a 2% a.a

de 2 a 3% a.a

mais de 3% a.a

Fonte: CÂMARA, 1996.

Esta seria uma forma de decidir, no planejamento, o melhor zoneamento das área

administrativas de um grupo de escolas localizadas em regiões com características e

restrições semelhantes, determinando o número de regiões necessárias.

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4

Processamento digital de imagens de satélite aplicado à identificação de focos de degradação

Lagoa do Mocambinho, em Teresina - PI

Por Chaenne Milene Dourado Alves e Lineardo Ferreira de Sampaio Melo

A urbanização crescente é uma realidade brasileira. Esse processo ocorre sem controle, fazendo com que cada vez mais a população de baixa renda não tenha acesso aos direitos e garantias fundamentais para sua sobrevivência.

As conseqüências do processo inadequado de crescimento são as já comuns em todas as cidades grandes: falta de condições sanitárias mínimas em muitas áreas; ausência de serviços indispensáveis à vida das pessoas nas cidades; ocupação de áreas inadequadas; destruição de recursos de valor ecológico; poluição do meio ambiente; habitações em condições precárias de vida (MOTA,2003).

Teresina, apesar de ser a primeira cidade planejada do Brasil, sofre com esse processo de crescimento populacional desordenado. Essa expansão acaba por se tornar impactante ao meio. A zona norte de Teresina possui um sistema natural de acumulo de águas com trinta e quatro lagoas de profundidade, volume e perímetro variados.

A lagoa do Mocambinho, localizada no bairro Mocambinho, zona norte de Teresina, área de estudo do presente trabalho, representa um grande potencial ambiental que está sendo atingido como conseqüência do acelerado e desordenado processo de crescimento populacional. Ela é de fundamental importância para amortizar as águas pluviais, além de ser um local agradável de beleza ímpar. Além disso, desempenha um relevante papel na sobrevivência de muitos moradores que residem em suas proximidades, pessoas que na pesca retiram seu alimento e sua fonte de renda. Por dia a pescaria rende por volta de cem quilos de peixe, mesmo sendo uma lagoa poluída, segundo eles. A não conservação e constante degradação da lagoa vêm resultando em fortes sinais de saturação em um processo gradativo de destruição de um precioso bem ambiental.

O uso do geoprocessamento juntamente com o processamento de imagens como ferramenta nas ações para a preservação ambiental tem aumentado cada vez mais, pois ele permite a atualização a respeito de mudanças ocorridas no meio, sejam de caráter natural ou antrópico. O aumento da população e a conseqüente ampliação das cidades deveriam ser sempre acompanhados do crescimento de toda a infra-estrutura urbana que proporcionasse aos habitantes uma mínima condição de vida (MOTA, 2003).

O objetivo geral do trabalho foi identificar os focos de degradação ambiental, em suas diferentes formas e estágios, na Lagoa do Mocambinho, em Teresina – PI, com a utilização da ferramenta de processamento digital de imagens.

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Considerações gerais sobre Geoprocessamento

O termo Geoprocessamento, do sufixo “processamento” vem de processo, que em Latim processus, que significa “andar avante” surgido do sentido de processamento de dados georreferenciados, significa implantar um processo que traga um progresso, um andar avante, na grafia ou na representação da Terra (MOURA, 2003).

Segundo Rocha (2000), o Geoprocessamento com suas ferramentas de processamento de dados geográficos e a axiomática da localização tem sido um importante elo entre várias ciências. Esse mesmo autor acha que não existe consenso na definição deste termo e vários conceitos são encontrados na bibliografia especializada. Para ele, geoprocessamento, é definido como uma tecnologia transdisciplinar, que, através da axiomática da localização e do processamento de dados geográficos, integra várias disciplinas, equipamentos, programas, processos, entidades, dados, metodologias e pessoas para coleta, tratamento, análise e apresentação de informações associadas a mapas digitais georreferenciados (ROCHA 2000, p.26).

O Geoprocessamento procura mostrar o mundo real na sob forma computadorizada, com bases cartográficas apropriadas e um sistema de referência preciso com um conjunto poderoso de ferramentas, passíveis de associação espacial com o alfanumérico, que entre elas destacam-se o Sistema de Informações Geográficas - SIG e o Computer Aided Design - CAD.

Segundo Eastman (1997), “um SIG é um sistema auxiliado por computador para aquisição, armazenamento, análise e visualização de Dados Geográficos”. Todas as informações contidas no SIG devem ser georreferenciadas, devem está com as localizações geográficas definidas por um sistema de coordenadas.

Conforme proposto por Lobão et al. (2005), a integração de dados em um Sistema de Informações Georreferenciadas (SIG) é de fundamental importância para estudos ambientais, devido à possibilidade de agregar dados de biodiversidade, dados sociais, econômicos, políticos e culturais, potencializando a capacidade de análise.

Processamento Digital de Imagens

O objetivo do PDI é melhorar o aspecto visual de certas feições estruturais para o analista humano e fornecer outros subsídios para a sua interpretação, inclusive gerando produtos que possam ser posteriormente submetidos a outros processamentos (FONSECA et al., 2000).

A função primordial do processamento digital é fornecer ferramentas para facilitar a identificação e a extração das informações contidas nas imagens, para posterior interpretação (CROSTA, 1992 apud MOTA, FONTANA e WEBER, 2001).

Conforme Florenzano (2002), é aceitável considerar as imagens obtidas por sensores remotos como dados brutos que, para serem transformados em informação, necessitam ser analisados e interpretados. Interpretar imagens é identificar objetos nela representados e da um significado a esses objetos. Segundo a autora, o trabalho de campo é indispensável ao estudo e mapeamento do meio ambiente por meio de imagens de sensores remotos. Ele faz parte do processo de interpretação de imagens. Por meio dele o resultado da interpretação torna-se mais confiável.

Nogueira e Dominguez (s.d) realizaram um estudo com o objetivo de avaliar a aplicação da classificação digital em uma imagem de alta resolução onde se concluiu que a técnica de

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classificação de imagem utilizada se mostrou eficaz na identificação de ecossistemas costeiros no norte da Bahia.

Disponibilidade e conservação dos recursos hídricos

De acordo com o artigo 255 da Constituição Federal: “Todos têm direito ao Meio Ambiente ecologicamente equilibrado, bem de uso comum do povo e essencial à sadia qualidade de vida (...)”. Com o avanço da tecnologia, hoje se têm várias ferramentas que facilitam o monitoramento e a preservação da natureza, possibilitando que o homem possa alcançar a vivencia nesse meio.

A água doce é um tipo de ecossistema composto por rios, pântanos, riachos, lagos e as lagoas (PRADO 2006). As lagoas são definidas como depressões do solo produzidas por causas diversas e cheias de águas confinadas. Geralmente alimentados por um ou mais rios afluentes (rios que neles deságuam), possuem também rios emissários (rios que deles saem), o que evita o seu transbordamento. De origens diversas, podem ser tectônicos, vulcânicos, residuais, de erosão, de barragem, mistos. De caráter temporários ou permanentes, os lagos são mais particularmente denominados lagoas quando se localizam na borda litorânea e possuem ligação com o oceano (BASE,1994 p.2096).

Conforme Esteves (1998), pode-se considerar lagoa como corpos d’água rasos, de água doce, salobra ou salgada, em que a radiação solar pode alcançar o sedimento, possibilitando, conseqüentemente o crescimento de macrófitas aquáticas em toda sua extensão.

Existem muitos tipos de lagoas, às vezes se formam quando canais se enchem de água. Existem também depressões em terrenos onde um canal de água do subsolo sai à superfície criando estanques superficiais. Estas são lagoas naturais. Os humanos também são responsáveis da criação de estanques para uso recreativo ou para agricultura (ORTEGA et al. 2006).

As Lagoas são habitat para vários animais e vegetais. Podem servir como um local de acúmulo de água de uma determinada região, funcionar, nos períodos do inverno, como escoadouro de águas pluviais, serem usadas para pesca, lazer, irrigação, enfim muito importante para a sobrevivência humana.

Atualmente, embora boa parte da população já tenha consciência da necessidade da preservação dos recursos naturais, outros degradam em proporções desastrosas, fazendo com que pouco a pouco desapareça o que é essencial a sobrevivência dos seres vivos. A água é essencial à vida, portanto, todos os organismos vivos, incluindo o homem, dependem da água para sua sobrevivência. As mudanças do estado físico da água, no ciclo hidrológico que a torna um recurso renovável, são essenciais e influenciam os processos que operam na superfície da Terra, incluindo o desenvolvimento e manutenção da vida (TUNDISI, 2005).

Nesse contexto, o saneamento é fator preponderante, pois exerce um controle da prevenção de doenças e da preservação do meio ambiente e da saúde. Este controle constitui dentre outros aspectos em proporcionar o abastecimento de água de boa qualidade, a disposição e o tratamento de esgotos, a renovação do lixo, a drenagem de águas pluviais, controle de roedores e artrópodes, recreação, educação, hospitais, habitação, e outros aspectos diversos como: cemitérios, monitoramento de ruídos, planejamento territorial (MOTA, 1999 citado por PARENTE, 2004).

Na área do saneamento ambiental é preciso dizer que o saneamento básico, sem dúvida, é um fator de grande importância para a preservação da saúde do homem, pois se responsabiliza por sistemas de tratamento e distribuição de água, coleta e tratamento de efluentes domésticos e

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industriais, coleta e disposição de resíduos sólidos e controle da qualidade do ar (...). Os sistemas de saneamento básico em conjunto com o monitoramento adequado para controle da poluição contribuem para o desenvolvimento de uma boa qualidade de vida (PARENTE, 2004).

Urbanização e o Meio Ambiente

O aumento da população e a conseqüente ampliação das cidades deveriam ser sempre acompanhados do crescimento de toda a infra-estrutura urbana que proporcionasse aos habitantes uma mínima condição de vida. A ordenação desse crescimento se faz necessária, de modo que as influências que o mesmo possa ter sobre o meio ambiente não se tornem prejudiciais aos habitantes. Segundo ele infelizmente, nem sempre ocorre o que seja desejado. O processo de ocupação é feito sem a devida implantação da infra-estrutura necessária. O crescimento é desordenado, sem considerar as características dos recursos naturais do meio. (MOTA, 2003). As elevadas taxas de crescimento da urbanização, agravadas pelos bem conhecidos problemas de distribuição de riqueza no país, resultaram em graves carências de infra-estrutura urbana. A falta de habitação conduziu ao aumento da população favelada, que passou a ocupar áreas menos valorizadas ou mais desprotegidas contra invasão, como as zonas de risco de inundação ou geologicamente instáveis, as áreas de preservação ambiental e as áreas públicas. Da mesma forma, notaram-se problemas graves de saneamento, que, em zonas faveladas ainda perduram, a despeito dos progressos já realizados (NASCIMENTO e HELLER, 2005).

Área de Estudo

Teresina está localizada na região centro-norte do Estado do Piauí, com latitude de 5°05'13”S e longitude 42°48'42”W e altitudes que variam de 55,0 a 92,0 m. Atualmente, possui uma área de aproximadamente 1673 km² e uma população de 714 mil habitantes, segundo o Censo Demográfico do IBGE-2000.

Lagoa do Mocambinho

A Lagoa do Mocambinho localiza-se no bairro de mesmo nome na zona norte de Teresina, com coordenadas de 5° 01’14”S e 42°49’16”W. Caracteriza-se como uma lagoa de formação artificial. Até 1989 essa área era utilizada como jazida de extração de material para a construção civil. Em sua orla estão localizadas as Vilas Mocambinho II e III que surgiram nessa área, devido ao processo de crescimento urbano desordenado em que a cidade de Teresina vive atualmente, há aproximadamente seis anos com condições precárias de moradia e saneamento.

Levantamento e Análise dos dados

A coleta dos dados de referência, ou seja, aqueles que representam a situação real de campo é uma parte essencial de qualquer projeto de classificação e mapeamento envolvendo dados obtidos por meio de sensoriamento remoto. Esses dados são usados para verificar a acurácia da classificação, bem como detectar distinção entre classes e aperfeiçoar o processo de refinamento da classificação (Congalton e Biging citado por Motta et. al. 2001). Neste trabalho utilizou-se um receptor GPS (Global Positioning System) de navegação na coleta de pontos no campo para corroborar na identificação dos focos de degradação na lagoa.

Realizou-se um levantamento de dados sócio – econômico e sócio – ambiental através da aplicação de questionários e com observações in loco nas vilas localizadas na orla da lagoa, caracterizando o tipo de relação existente entre eles, considerando diversos aspectos, como o

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processo histórico de ocupação das áreas, os padrões culturais de seus moradores, a dinâmica socioeconômica atual e a maneira como as pessoas tratam o ambiente.

Foram coletados noventa e cinco pontos, memorizados e nomeados no GPS para fins de orientação. A nomeação dos pontos foi feita utilizando uma legenda alfanumérica para os pontos de degradação de corroboração, onde o “n” refere-se à ordem dos pontos coletados.

Pontos para corroborar na interpretação da imagem:

Lan – Ponto localizado dentro da lagoa; Arn – Árvore de grande porte de fácil identificação; Mfn – Ponto de mata fechada; Csn– Casa localizada próximo à lagoa; Pn – Poste de iluminação; Bn– Ponto localizado na beira da lagoa; Da – Bomba que puxa a água da lagoa para o rio.

Pontos para localizar focos de degradação na imagem:

Asn – Assoreamento; Gn – Galeria que deposita esgoto sem tratamento dentro da lagoa; Qn – Queimada; V – Vala ligada à lagoa; En – Erosão; Eun– Eutrofização; Dn – Desmatamento; Cn – Carvoeira (buraco onde se faz carvão); L – Lixão.

Processamento digital da imagem

O processamento da imagem e a elaboração do mapa final, foram realizados utilizando-se o software SPRING 4.2. (Sistema de Processamento de Informações Georreferenciadas) do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais – INPE e a imagem do satélite Quickbird ano 2005, bandas 1, 2 e 3 georreferenciadas, ano de 2005, resolução espacial de 0,60m, cedidas pela Empresa de Processamento de Dados de Teresina- PRODATER.

Foram aplicados vários tipos de realce de contrastes na imagem de forma a se obter o melhor contraste para cada alvo a ser identificado. Em seguida procedeu-se a operação de classificação da imagem para o reconhecimento de padrões e objetos homogêneos. A classificação foi realizada pelo método de treinamento supervisionado, identificando-se na imagem áreas representativas dos seguintes temas: Solo exposto; Vegetação; Área edificada; Material em Suspensão; Esgoto Água.

O classificador utilizado foi o algoritmo de maxver, com limiar de aceitação de 100%. Este classificador associa classes considerando pontos individuais da imagem, através da ponderação das distâncias entre médias dos níveis digitais das classes, utilizando parâmetros estatísticos.

Resultados e discussão

O resultado da classificação foi uma imagem digital constituída de "pixels" classificados, representados por cores conforme mostrado na Figura 1. Para que a classificação por máxima

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verossimilhança fosse precisa, foi necessário um número elevado de "pixels", para cada conjunto de treinamento, isso proporcionou temas com amostras homogêneas. O desempenho médio da classificação de Maxver foi de 93.50 % e confusão média de 6.50 %.

Figura 1 – Imagem Classificada – Classificador Maxver

As amostras de solo exposto, vegetação e área edificada foram melhor identificadas na imagem realçada com a operação contraste Mínimo Máximo (Figura 2), onde se calculou valor de nível de cinza mínimo e máximo que é ocupado pela imagem original e aplicado uma transformação linear.

Figura 2 – Aplicação do realce de contraste Mínimo Máximo na imagem original

Para visualização do material em suspensão, água e esgoto obtiveram-se melhores contrastes com a operação negativo. Assim as áreas escuras, baixos valores de nível de cinza, tornaram-se claras e as claras, altos valores, ficaram escuras, proporcionando assim melhor separação do material em suspensão, do esgoto e da água (Figura 3).

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Figura 3 – Aplicação do realce de contraste negativo para

visualização do material em suspensão, água e esgoto

A alta resolução espacial da imagem do satélite Quickbird foi de fundamental importância para o reconhecimento e identificação dos elementos no processo de classificação semelhante ao estudo realizado por Nogueira e Dominguez (s.d), em ecossistemas costeiros no litoral norte da Bahia onde se concluiu que a técnica de classificação de imagem utilizada se mostrou capaz de estimar com uma boa acurácia a área ocupada pelos ecossistemas na faixa costeira do Município estudado.

Os dados utilizados foram todos obtidos em formato digital e analisados diretamente na tela do computador o produto final desse trabalho foi um “mapa temático” (Figura 4) no qual a própria imagem classificada serviu como base, para definição dos limites, pontos de degradação e objetos relevantes identificados.

A classificação permitiu identificar com mais facilidade a área de solo exposto correspondente à área que deveria ser destinada para preservação permanente, mas a mata ciliar foi devastada e em alguns pontos foram criadas muitas carvoeiras, representadas por pontos negros no mapa temático. Também foi possível detectar na imagem classificada duas galerias que deveriam servir para escoamento de águas superficiais e estão servindo de canal para escoamento do esgoto de todas as residências localizadas nas proximidades.

O aspecto visual da degradação do recurso hídrico na área em estudo é de grande impacto. Há uma camada superficial de lixo em parte significativa da área da lagoa e sua orla está tomada por restos de animais e dejetos humanos. Os despejos urbanos são, evidentemente, muito variados. Estima-se que as águas residuais urbanas contenham quantidades consideráveis de matéria em suspensão, metais pesados e, em determinadas épocas, cloro procedente da dispersão de sais nas ruas.

Como foi utilizada uma imagem do ano de 2005, não foi possível visualizar alguns focos de degradação detectados na pesquisa de campo, apenas apontados os pontos de carvoeiras, galerias, lixão e erosão.

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Figura 4 – Mapa Temático com limites, pontos de degradação e objetos relevantes identificados

Conclusão

Nesta pesquisa foi possível comprovar a eficiência da utilização de técnicas de processamento de imagens na identificação dos focos de degradação na área estudada. A aplicação de diferentes operações de realce de contrastes, considerando as características dos diferentes alvos, foi importante tanto no sentido melhorar a análise visual como também permitiu melhorar o desempenho do classificador, uma vez que conferiu maior segurança na coleta das amostras.

No que se refere às condições de degradação ambiental detectadas na lagoa do Mocambinho, espera-se que este trabalho possa contribuir para que as autoridades competentes desenvolvam ações de recuperação e preservação da área obedecendo aos parâmetros definidos na legislação ambiental.

Chaenne Milene Dourado Alves Tecnólogo em Geoprocessamento Aluna do curso de Pós-graduação latu sensu em Geoprocessamento: Fundamentos e Aplicações Cefet/PI.

Lineardo Ferreira de Sampaio Melo Tecnólogo em Geoprocessamento Especialista em Gerenciamento de Recursos Ambientais Aluno do curso de Pós-graduação latu sensu em Geoprocessamento: Fundamentos e Aplicações Cefet/PI

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O geo e o meio ambiente

Geoprocessamento no licenciamento ambiental de grandes empreendimentos

O licenciamento ambiental surgiu formalmente no Brasil, e em boa parte do mundo, na década de 70. Numa primeira fase, voltado para o controle da poluição industrial como estabelecido nas diretrizes do Segundo Plano Nacional de Desenvolvimento (1975). Somente no início da década de 80, com a Política Nacional de Meio Ambiente (PNMA – 1981), e sua regulamentação (1983), a base institucional e legal do licenciamento ambiental (como o conhecemos hoje) foi lançada.

Dois elementos institucionais destacaram-se na PNMA: o Conselho Nacional do Meio Ambiente (Conama) e o Sistema Nacional de Meio Ambiente (Sisnama), que tem por instância superior o Conama. O Sisnama compreende o conjunto de instituições na esfera federal, estadual e municipal que formulam e regulam a política ambiental e aplicam a legislação pertinente, sendo responsáveis pelo licenciamento ambiental.

Refletindo as preocupações da sociedade com os efeitos adversos do desenvolvimento econômico e a visão de impactos ambientais mais abrangentes e inter-relacionados, muito além da regulação da poluição industrial pontual, a Política Nacional do Meio Ambiente criou instrumentos importantes: a) o estabelecimento de padrões de qualidade ambiental; b) o zoneamento ambiental (ecológico-econômico); c) a avaliação de impactos ambientais; e d) o licenciamento e a revisão de atividades efetiva ou potencialmente poluidoras ou causadoras de degradação ambiental.

As Resoluções Conama 001 e 011/1986 e a 237/1997, basicamente, estabelecem os instrumentos mais comentados do sistema de licenciamento ambiental brasileiro: o Estudo de Impacto Ambiental (EIA) e as licenças ambientais, prévia (LP), de instalação (LI) e de operação (LO). A partir de 1997, o empreendedor passou a ter o direito de participar do estabelecimento das exigências do estudo de impactos e condicionantes de licenciamento, tornando-se também responsável pela contratação da equipe técnica que realiza o EIA.

Todo o processo de licenciamento ambiental, a começar da LP, concedida na fase preliminar do planejamento do empreendimento ou atividade e que aprova sua localização e concepção, é fortemente dependente de informação cartográfica, sejam mapas, cartogramas ou coordenadas de localização, ilustrando e especificando a localização dos empreendimentos e o alcance dos seus impactos potenciais.

Os mapas são ferramentas de comunicação poderosas, sendo, de forma geral, criteriosamente analisados e muito utilizados pelos analistas ambientais dos órgãos licenciadores. É comum que os analistas extraiam a informação cartográfica fornecida pelo empreendedor no processo de

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licenciamento e carreguem-na no GPS para fazer as vistorias, o que permite verificar em campo, com precisão, a veracidade das informações fornecidas e o contexto geográfico onde se insere o empreendimento. Na maioria dos órgãos licenciadores, os analistas têm acesso, diretamente ou através de um departamento especializado, a Sistemas de Informação Geográfica (SIG), como é o caso do Ibama.

Na última década tem havido um processo intenso de complementação e renovação dos quadros de profissionais dos órgãos licenciadores, através de concursos públicos. Esse processo permitiu que hoje tenhamos como analistas profissionais de bom nível técnico e de variadas formações, como biólogos, geógrafos, engenheiros de várias áreas, entre outros, que usam ferramentas de geoprocessamento correntemente no seu trabalho de análise e fiscalização. Ainda assim, é comum ainda hoje encontrarmos dois erros de postura dos empreendedores no processo de licenciamento: o de tentar fornecer informações incompletas ou genericamente localizadas nos seus relatórios e o de tentar adiar ao máximo as vistorias do agente licenciador ao local do empreendimento, na esperança de ocultar o início não autorizado de alguma obra ou “limpeza” do terreno (corte da vegetação, terraplenagem, desvio de curso d’água, etc.).

Séries históricas de imagens de satélite são hoje de fácil obtenção e um recurso muito usado na análise ambiental, o que permite muitas vezes flagrar impactos do empreendimento sem mesmo ir a campo. Essa postura de jogo de esconde-esconde com o órgão licenciador pode causar pesadas multas e atrasos no processo de licenciamento. Quanto mais clara, correta e precoce for a comunicação entre o agente licenciador e o empreendedor, melhor será o desempenho no processo de licenciamento ambiental.

A vistoria antecipada do agente licenciador em campo, com boas informações de localização do empreendimento e dos principais impactos potenciais, tende a facilitar a elaboração conjunta de um termo de referência para o EIA, coerente e factível, facilitando o trabalho e reduzindo custos de ambas as partes: empreendedor e licenciador.

Antes da fase do EIA, que deve ser aprovado para obtenção da licença de instalação (LI), tem sido comum a realização e estudos de Avaliação Ambiental Estratégica (AAE), especialmente por parte de setores de infra-estrutura como geração de energia. Essa modalidade de estudo é aplicada nos casos de conjuntos de empreendimentos previstos ou potenciais, mas ainda não licitados, como aproveitamentos hidrelétricos numa determinada bacia hidrográfica ou blocos de exploração petrolífera num determinado campo ou região da plataforma continental. Permite ainda a avaliação de impactos cumulativos e sinérgicos causados por diversos empreendimentos numa determinada região geográfica.

São contratados normalmente por instituições governamentais, como a Empresa de Pesquisa Energética (EPE), subordinada ao Ministério de Minas e Energia, que tem realizado avaliações estratégicas em grandes bacias hidrográficas brasileiras. O uso de ferramentas de geoprocessamento é fundamental nesses estudos de grande abrangência geográfica, sendo normal que o sistema de informações geográficas - conjunto de dados vetoriais, imagens, tabelas de atributos e banco de dados organizados - seja um produto de entrega do projeto contratado.

Durante a elaboração do EIA as aplicações de geoprocessamento são inúmeras, abrangendo freqüentemente o imageamento por satélite em alta ou média resolução, a integração em ambiente de SIG dos desenhos do empreendimento (plantas do projeto básico, executivo ou geométrico), o mapeamento temático de uso das terras e cobertura vegetal, as análises qualitativas e quantitativas da vegetação a ser suprimida e das áreas de preservação permanente (APPs) afetadas, entre outros (Figura 1).

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Figura 1 - Estudo para linha de transmissão em fase de licenciamento ambiental

(Fonte: Novaterra Geoprocessamento, 2008)

O imageamento precoce da área de influência, direta e indireta, do projeto (AII e AID) e a adoção de um SIG para integração e distribuição das informações pelas equipes temáticas (fauna, flora, socioeconomia, geologia, etc.) são investimentos que tendem a acelerar e melhorar muito a qualidade do EIA, mostrando seriedade, domínio da informação e transparência do empreendedor para o órgão licenciador, sociedade e investidores. Apesar disso, muitos empreendedores ainda tratam os quesitos de geoprocessamento como um item caro e desnecessário exigido no termo de referência do estudo, deixando para fazer as aquisições no final dos estudos, “para constar”.

Outra fase do licenciamento ambiental que demanda o uso intensivo de ferramentas de geoprocessamento é o projeto básico ambiental - delineado na fase de EIA, e aprovado pelo órgão licenciador na fase de liberação da LI - que define os programas ambientais que o empreendedor terá que desenvolver, sendo que a implantação e a conclusão de alguns desses programas constitui pré-requisito para obtenção da licença de operação (LO). Alguns dos programas ultrapassam a fase de construção do empreendimento e adentram a fase de operação, pois prevêem trabalhos de monitoramento dos impactos ambientais do empreendimento ou do efeito de medidas mitigadoras implantadas.

Os programas ambientais de um empreendimento de grande porte podem ultrapassar 20 áreas temáticas e prolongar-se por dois, três ou mais anos, dependendo da duração das obras e período de monitoramento. Um bom exemplo da aplicação de ferramentas de geoprocessamento nesta fase do licenciamento ambiental foi apresentado no 1º Encontro Novaterra de Geotecnologias, no final de novembro, pelos geógrafos da Serra do Facão Energia S.A. (Sefac) e Andrade & Canellas Consultoria e Engenharia, que estão trabalhando na implantação da UHE Serra do Facão, no Rio São Marcos, em Goiás. Os 24 programas sócio-ambientais incluem temas diversos como a relocação e indenização de propriedades atingidas pela barragem e reservatório, o monitoramento da ictiofauna (peixes), o salvamento arqueológico e a implantação de áreas de conservação e recuperação da vegetação.

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São diversas empresas e muitas equipes produzindo dados e informações georreferenciadas que foram integradas num sistema de informações geográficas elaborado em conjunto com a Novaterra Geoprocessamento, incluindo o imageamento em alta resolução de toda a área do reservatório e entorno ao tempo do início dos trabalhos de cadastro fundiário, por programação do satélite Ikonos 2. O SIG foi concebido para ser acessado via Internet (WebGIS), auxiliar o gerenciamento dos programas ambientais e fornecer informação para as diferentes equipes de consultores envolvidas no projeto. Uma das possibilidades de um SIG desse tipo é servir como ferramenta de comunicação permanente também com o órgão licenciador, já que o sistema permite visões e acesso aos dados diferenciados dependendo do login e senha do usuário.

Alguns tipos de estudos eventualmente necessários na análise de viabilidade e no licenciamento de empreendimentos também demandam ferramentas de geoprocessamento, como simulações ou modelos de dispersão de poluentes em corpos d’água, no solo ou no ar, estudos quantitativos específicos para obtenção da Autorização para Supressão da Vegetação (ASV), o cadastro físico-fundiário e respectivo banco de dados, estudos de ordenamento territorial, readequação da infra-estrutura, estudos de paisagem e de corredores ecológicos. Um bom exemplo desse tipo de estudo foi o mapeamento, análise de paisagem e de corredores ecológicos em conjunto com o projeto de duplicação da rodovia BR-101, para definição de pontos de instalação de estruturas passa-fauna sob a rodovia, no Rio Grande do Sul. Esse estudo foi executado pelo Centran (Centro de Excelência em Engenharia de Transportes – DNIT/Exército Brasileiro) e pela Novaterra Geoprocessamento, tendo sido discutido também no 1º Encontro Novaterra de Geotecnologias.

Pela experiência de mais de 15 anos trabalhando na área de geoprocessamento para estudos em meio ambiente - a maior parte deles para licenciamento ambiental - recomendo o uso de ferramentas de geoprocessamento ao longo de todo o ciclo do empreendimento, desde a pré-viabilidade até o monitoramento na fase de operação (Figura 2).

Figura 2 - Ciclo de implantação de um empreendimento de geração/transmissão de energia

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(hidrelétrica) e principais grupos temáticos de informação gerados, que podem ser integrados em um SIG

O investimento em geoprocessamento, diluído nesse tempo, tende a ser relativamente pequeno, tendo uma excelente relação custo-benefício. Basta considerar que um quilômetro de linha de transmissão de alta tensão implantada custa na ordem de um milhão de dólares ou que grandes hidrelétricas custam na ordem de alguns bilhões de reais. Os ciclos de implantação de grandes projetos de infra-estrutura duram de dois até dez anos ou mais, logo, planejar corretamente o uso do geoprocessamento e contratar na hora certa contribuem para o máximo benefício no ciclo do projeto, reduzindo inclusive o custo de muitos outros estudos por meio do suporte à comunicação e integração de informações, suporte ao planejamento das atividades de campo e ampliação da capacidade de análise do corpo técnico contratado e executivos responsáveis.

Carlos Eduardo Jamel

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Sistema de Gestão Ambiental

GIS da Copel garante preservação da natureza e qualidade de vida. Por Marjorie Xavier

No Paraná, a Companhia Paranaense de Energia (Copel) implantou o SGA - Sistema de Gestão Ambiental, auxiliar na preservação ao meio ambiente. No sistema são considerados os princípios da política ambiental da empresa, a gestão de programas e práticas operacionais que apontam para o beneficio da saúde, da segurança e do estado social das famílias afetadas pelas construções de represas da Copel. Entre os objetivos da empresa, também está a organização de suas atividades de acordo com a norma ISO 14000. "O SGA busca o comprometimento de todos os setores, equipes de trabalho, empregados, fornecedores e colaboradores da Companhia. O sistema também provê uma visão sistêmica ambiental e social através das certificações pela ISO 14000", explica o Noel Massinhan Levy, da Coordenação Institucional de Meio Ambiente. "Vários aspectos ambientais diferentes permeiam todas as atividades, sem exceções, desde os escritórios de trabalhos burocráticos e dministrativos, até as construções e instalações de usinas, bem como da operação e manutenção de seus reservatórios". Todo o plano de preservação ambiental está baseado em dados de registro alfanuméricos e cartográficos, organizados pelo software ArcGIS 8.2. O sistema permite à Copel legalizar seus registros de bens imóveis. Um ponto importante é o que se refere ao reassentamento de famílias que tiveram suas propriedades inundadas pela construção de reservatórios. Aproximadamente 19 mil hectares de terra foram inundados pela construção da Usina de Salto Caxias, envolvendo 600 famílias e 466 cartas de créditos. A Copel cobriu todos os custos de reassentamentos e este projeto se tornou uma referência mundial. Para isso, foi decisivo o levantamento espacial de todas as propriedades

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PROCESSAMENTO DIGITAL DE IMAGENS PARA O MONITORAMENTO AMBIENTAL: ANÁLISE MULTITEMPORAL DA REGIÃO DO ALTO PARAGUAÇU - BA

Valdir Francisco Veronese Maria Clara Ferreira

IBGE - DIGEO.1/NE.1 Av. Antônio Carlos Magalhães, 3840

Ed. CAPEMI/2° andar - Salvador - Bahia CEP 41820-000

FAX (071)359-5480 Telefone (071)359-8677

E.mail: veronese@lognet.com.br

RESUMO

O trabalho apresenta os resultados de um projeto piloto de processamento digital de imagens numa área de 25 x 35 Km² da região do Alto Rio Paraguaçu, situada na Chapada Diamantina, Bahia. A área possui uma elevada vulnerabilidade ambiental por conter as nascentes do Rio Paraguaçu, da maior importância para o abastecimento d'água para a populosa região do Recôncavo Baiano e por ser palco de um processo de ocupação agrícola recente. O objetivo do projeto foi testar a aplicabilidade do processamento digital de imagens na caracterização da cobertura vegetal e no monitoramento da ação antrópica e seus impactos ambientais, particularmente na vegetação e nos recursos hídricos.

As análises consistiram de correção geométrica, técnicas de realce, filtragem espacial, índices de vegetação e manipulação das cores, classificação não-supervisionada ou exploratória (técnica ISODATA), verificações de campo, classificação supervisionada pela técnica da Máxima Verossimilhança (MAXVER). A estratificação da imagem permitiu a análise em separado das 2 unidades geoambientais e contribuiu para uma significativa melhora nos resultados. O avanço da agricultura irrigada é registrado pela delimitação dos pivôs centrais nas três datas com imagens disponíveis: maio de 1988, maio de 1993 e maio de 1996.

ABSTRACT

The paper describes the application of digital image processing techniques for a land-cover / land-use pilot project in a 25 x 35 square quilometres area of the Upper Paraquaçu River Basin, situated in the Chapada Diamantina, Bahia. This is an environmentally sensitive area by comprising the heads of the Paraguaçu River, of major importance for water supply of the density populated Reconcavo Baiano Region. The process of environmental transformation has been set out in the late 1970 decade with the occupation for agricultural production. The objective of the project was to test the applicability of digital image processing for land-cover mapping and monitoring the environmental impacts of human activities, particularly on vegetation cover and on water resources.

The techniques used were geometric correction, contrast enhancement, spatial filtering, vegetation index, density slicing, supervised and unsupervised classification. The stratification of the image in two geo-environmental units was vital to reduce the classification confusion and to improve the results. The pace of the land transformation due to irrigated agriculture was particularly well monitored by the visual interpretation of the multi-date the images.

1. INTRODUÇÃO

O trabalho foi realizado na Região do Alto Paraguaçu, situada na Chapada Diamantina, Bahia. O rio Paraguaçu possui uma grande importância para o abastecimento de água de Salvador e municípios vizinhos. Portanto, sua utilização deve ser cuidadosamente planejada. A Chapada Diamantina, por outro lado, apresenta características fisiográficas que a colocam entre os ambientes de maior riqueza florística e paisagística do Brasil, o que exige um monitoramento constante

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de sua ocupação. A área em estudo está sendo palco de um processo de transformação causado pela expansão da agricultura moderna que tem como principais conseqüências o desmatamento e o aumento da demanda de água para irrigação.

O objetivo foi realizar um levantamento das alterações ambientais através da caracterização da cobertura vegetal e de suas transformações resultantes da ação antrópica. O estudo serviu para testar a aplicabilidade das técnicas digitais de análise multiespectral de imagens de satélite, com ênfase para a classificação, índice de vegetação e fatiamento. O monitoramento da evolução do uso do solo foi realizado pela análise multitemporal destas imagens.

2. ÁREA E LOCALIZAÇÃO

A área em estudo é delimitada pelas coordenadas UTM 224000/ 8560000 (canto superior esquerdo) e 249500/8524327 (canto inferior direito), configurando uma área de 25,5 Km por 35,7 Km, a qual faz parte das folhas SD-24-V-C-I e SD-24-V-C-II, abrangendo os municípios de Mucugê e Ibicoara. A localidade de Cascavel, pertencente a Ibicoara, situa-se na porção sudeste da área.

3. MATERIAIS E MÉTODO

As análises multiespectrais estão baseadas no processamento digital de imagens LANDSAT-TM, cena 219/067, bandas 3, 4 e 5, de maio de 1996. Além desta data, contou-se com as imagens da mesma cena de maio de 1988 e maio de 1993, as quais foram utilizadas para as avaliações multitemporais. Sendo esta uma região com constante recobrimento de nuvens, as datas acima foram escolhidas em função da limpidez da imagem. O processamento digital foi executado no software Image Analyst e Microstation da INTERGRAPH rodando em plataforma WINDOWS NT.

Esta área foi objeto de um mapeamento temático na escala 1:100.000, em 1986/1987, pelo Projeto Bacia do Alto Paraguaçu - Diagnóstico dos Recursos Naturais, executado pela equipe do IBGE (DIGEO.1/NE.1) para a DESENVALE (Companhia de Desenvolvimento do Vale do Paraguaçu). Estes mapas, em particular o de vegetação e uso do solo constituíram importantes referências para a avaliação dos resultados do processamento digital das imagens. Para digitalização dos mapas utilizou-se o método da escanerização e vetorização com o módulo GEOVEC da MICROSTATION, versão para PC. Para apoio ao processamento digital de imagens foram efetuadas duas verificações de campo de 12 dias cada. Os 172 pontos de campo descritos tiveram suas coordenadas geográficas registradas com aparelho GPS de mão, modelo GARMIN 45. Desta forma, os pontos puderam ser lançados nas imagens georreferenciadas.

4. CARACTERIZAÇÃO GEOAMBIENTAL DA ÁREA

Com base nos critérios geoambientais, a área pode ser subdividida em 2 geossistemas ou sistemas naturais, conforme definições do Diagnóstico Geoambiental e Sócio-Econômico da Bacia do Rio Paraguaçu (Costa, R.C.R. et al.,1993): o geossistema da Chapada dos Gerais e o geossistema da Serra do Sincorá.

5.1 GEOSSISTEMA DA CHAPADA DOS GERAIS

Caracteriza-se pelo relevo plano com altitude de 1000 a 1200 metros, com drenagens esparsas de pequena profundidade. Os interflúvios são em geral tabulares, modelados sobre coberturas detrítico-lateríticas e sedimentos predominantemente arenosos e argilo-síltico-arenosos com níveis conglomeráticos da Formação Seabra. Predominam Latossolos Vermelho-Amarelo e Vegetação de Savana (Cerrado) descaracterizada pela ação antrópica, com manchas de Floresta Estacional Semidecidual. As precipitações pluviométricas são da ordem de 600 a 1.100 mm, com maior incidência no período de novembro a abril.

5.1.1 VEGETAÇÃO

As Regiões Fitoecológicas que compõem a cobertura vegetal deste geossistema são a Savana (Cerrado), os remanescentes de Floresta Estacional Semidecidual, uma expressiva área de contato Floresta/Savana e pequenas áreas de Formação Pioneira com influência fluvial.

5.1.1.1 SAVANA (CERRADO)

A Região Fitoecológica da Savana (Cerrado) é uma vegetação oligotrófica/climática de acordo com a definição do IBGE