( PDF ) Análise das pressões do uso e ocupação da terra sobre trecho da faixa de dutos Rio

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UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA

Instituto de Geociências e Ciências Exatas

Campus de Rio Claro

ANÁLISE DAS PRESSÕES DO USO E OCUPAÇÃO DA

TERRA SOBRE TRECHO DA FAIXA DE DUTOS

RIO – BELO HORIZONTE

MATEUS VIDOTTI FERREIRA

Orientadora: Profa. Dra. Paulina Setti Riedel

Co-orientadora: Profa. Dra. Mara Lúcia Marques

Dissertação de Mestrado elaborada junto ao

Programa de Pós-Graduação em Geociências e Meio

Ambiente - Área de concentração Planejamento e

Gestão do Meio Físico – como parte dos requisitos para

obtenção do título de Mestre em Geociências e Meio

Ambiente

Rio Claro (SP)

2009

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Comissão Examinadora

Profa. Dra. Paulina Setti Riedel

Profa. Dra. Cenira Maria Lupinacci da Cunha

Profa. Dra. Diana Sarita Hamburger

Aluno

Mateus Vidotti Ferreira

Rio Claro, 30 de outubro de 2009

Resultado: APROVADO

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RESUMO

Em um país de grande extensão territorial como o Brasil, são comuns faixas de

dutos com muitas centenas e até milhares de quilômetros. Eles atravessam lugares com

diversidade morfológica, rios, ambientes da costa marinha e áreas metropolitanas. A partir do

momento em que o duto é instalado, este passa a sofrer influência do ambiente e também

causar impacto ao mesmo, como vazamentos, e pesquisas têm interesse nestas questões

porque estas envolvem a integridade dos dutos e comprometem o abastecimento dos

derivados de petróleo. Neste contexto, este trabalho visa analisar a pressão da cobertura e uso

da terra em faixas dos dutos Rio - Belo Horizonte, localizadas em três municípios do Estado

do Rio de Janeiro, no período de 1986 a 2005, com a utilização de técnicas de

geoprocessamento. Para a identificação e avaliação das pressões dos impactos humanos nas

faixas de dutos, foram utilizados dados multitemporais e técnicas de detecção de mudanças.

As análises de uso e ocupação da terra consideraram as relações dos sistemas de relevo em

áreas de influência dos dutos. A partir destas primeiras análises, um índice de pressão

antrópica (IPA

) foi proposto para analisar de forma conjunta as classes de uso e ocupação da

terra. O mapa de IPA

e o mapa de variação de IPA

possibilitaram a identificação de áreas

de maior e menor pressão antrópica à faixa de dutos, bem como a variação desta pressão ao

longo do período analisado.

ABSTRACT

In a country with a great territorial extension as Brazil, pipelines with a lot of

hundreds and even thousands of kilometers are common. They cross morphologic diversity

places, rivers, coastal marines environments and metropolitan areas. After their installation,

the pipelines suffer environmental influence that can cause impacts on them, as emptying, and

some researchers have interest in these questions because it involves the pipeline integrity and

compromise the supplying of oil derivates. In this context, this work aim to analyze the

pressures of land use and land cover on Rio – Belo Horizonte pipelines strip, located in three

municipal districts of Rio de Janeiro State, during 1986 to 2005, with geoprocessing

techniques. To identify and evaluate the pressures of human impacts on the pipelines strip,

multi-temporal datasets and change detection techniques were used. The analyses of land use

and land cover considered the relationships of relief systems in some areas of pipeline

influence. From these first analyses a pressure human index (IPA

) was proposed for pipelines

strip, objecting an integrated study form between land cover and land use classes. The IPA

map and IPA

variations map, enabled the identification of areas with high and low pressure

human for pipelines strip, as well as a variation of the pressures over the analyzed period.

LISTA DE ILUSTRAÇÕES

Figura 1 - Área de Estudo. A – localização da faixa de dutos. B – área selecionada ............. 15

Figura 2 – Províncias estruturais do Brasil.............................................................................. 17

Figura 3 – Unidades litológicas ............................................................................................... 18

Figura 4 – Unidades geomorfológicas ..................................................................................... 21

Figura 5 – Sistemas de relevo .................................................................................................. 26

Figura 6 – Mapa altimétrico e isoietas .................................................................................... 30

Figura 7 – Mapa de Unidades Geoambientais ......................................................................... 31

Figura 8 – Mapa da vegetação natural ..................................................................................... 34

Figura 9 – Mapa indicativo de uso e ocupação ....................................................................... 35

Figura 10 – Municípios da região metropolitana do Rio de Janeiro ....................................... 37

Figura 11 – Esboço das faixas de divisão da metropole do Rio de Janeiro ............................ 38

Figura 12 – Principais fases de instalação de uma faixa de dutos ........................................... 43

Figura 13 – Esquema para correção radiométrica ................................................................... 53

Figura 14 – Exemplo da estrutura de organização de uma rede neural. .................................. 60

Figura 15 - Resposta espectral da vegetação. .......................................................................... 68

Figura 16 – Representação gráfica dos conceitos PCA ........................................................... 70

Figura 17 – Esquema teórico da cobertura terrestre ................................................................ 75

Figura 18 - Fluxograma da pesquisa ....................................................................................... 80

Figura 19 - Fluxograma de trabalho do experimento 1. .......................................................... 86

Figura 20 - Esquema teórico das classes de uso e ocupação da terra ...................................... 90

Figura 21 - Fluxograma de trabalho do experimento 2. ........................................................ 102

Figura 22 - Fluxograma de trabalho do experimento 3 ......................................................... 103

Figura 23 - Fluxograma de trabalho do experimento 4 ......................................................... 104

Figura 24 - Fluxograma de trabalho dos mapas uso e ocupação da terra e de mudanças ..... 106

Figura 25 - Fluxograma de trabalho da análise do uso e ocupação ....................................... 108

Figura 26 – Recorte da área de estudo para as figuras 27, 28 e 29 ....................................... 109

Figura 27 – Síntese da técnica de comparação de imagem ................................................... 111

Figura 28 – Síntese da técnica NDVI .................................................................................... 112

Figura 29 – Comparação entre as técnicas de diferença de NDVI e comparação de imagem

classificada.............................................................................................................................. 114

Figura 30 – Sistemas de relevo “original” e “revisado” ........................................................ 116

Figura 31 – Zonas de influência do duto ............................................................................... 118

Figura 32 – Mapa de regiões de interesse ............................................................................. 120

Figura 33 – Recorte da área de estudo para as figuras 35, 36, 37 e 38 ................................. 122

Figura 34 – Resultado geral das classificações do experimento 2 ........................................ 124

Figura 35 – Resultado das classificações do experimento 2 – Área 1................................... 126

Figura 36 – Resultado das classificações do experimento 2 – Área 2................................... 127

Figura 37 – Resultado das classificações do experimento 2 – Área 3................................... 128

Figura 38 – Resultado das classificações do experimento 2 – Área 4................................... 129

Figura 39 – Resultado geral das classificações do experimento 3 ........................................ 132

Figura 40 – Comparação das classificações de 1986, com e sem MDE ............................... 134

Figura 41 – Resultado geral das classificações do experimento 4 ........................................ 136

Figura 42 – Mapas de uso e ocupação da terra – 1986, 1995 e 2005 .................................... 139

Figura 43 – A) Mapa de mudanças 1986-1995. B) Mapa de uso e ocupação da terra 1986 . 143

Figura 44 – A) Mapa de mudanças 1995 - 2005. B) Mapa de uso e ocupação da

terra 1995 ................................................................................................................................ 144

Figura 45 – Gráficos correspondentes ao sistema de relevo Planícies colúvio-

alúvio-marinhas ...................................................................................................................... 146

Figura 46 – Gráficos correspondentes ao sistema de relevo Planícies flúvio-marinhas ....... 147

Figura 47 – Gráficos correspondentes ao sistema de relevo Planícies aluviais .................... 149

Figura 48 – Gráficos correspondentes ao sistema de relevo Colinas isoladas ...................... 150

Figura 49 – Gráficos correspondentes ao sistema de relevo Domínio de colinas dissecadas,

morrotes e morros baixos ....................................................................................................... 152

Figura 50 – Gráficos correspondentes ao sistema de relevo Escarpas serranas .................... 153

Figura 51 – Gráficos correspondentes ao sistema de relevo Morros isolados ...................... 154

Figura 52 – IPA

1986 para as unidades dos sistemas de relevo........................................... 155

Figura 53 – IPA

1995 para as unidades dos sistemas de relevo........................................... 156

Figura 54 – IPA

2005 para as unidades dos sistemas de relevo........................................... 156

Figura 55 – Variação IPA

1986-2005 para as unidades dos sistemas de relevo .................. 158

Figura 56 – Gráficos correspondentes a zona de influência direta ........................................ 160

Figura 57 – Gráficos correspondentes a zona de influência indireta à direita da faixa ........ 161

Figura 58 – Gráficos correspondentes a zona de influência indireta à esquerda da faixa .... 162

Figura 59 – Gráficos correspondentes a zona de influência variável à direita da faixa ........ 163

Figura 60 – Gráficos correspondentes a zona de influência variável à esquerda da faixa ... 164

Figura 61 – Gráficos correspondentes a zona de influência indireta entre a faixa ................ 165

Figura 62 – Gráficos correspondentes a zona de influência indireta entre a faixa ................ 166

Figura 63 – IPA

1986 para as zonas de influência da faixa de dutos................................... 167

Figura 64 – IPA

1995 para as zonas de influência da faixa de dutos................................... 168

Figura 65 – IPA

2005 para as zonas de influência da faixa de dutos................................... 168

Figura 66 – IPA

1986 para as regiões de interesse da faixa de dutos .................................. 172

Figura 67 – IPA

1995 para as regiões de interesse da faixa de dutos .................................. 173

Figura 68 – IPA

2005 para as regiões de interesse da faixa de dutos .................................. 174

Figura 69 – Variação IPA

1986-2005 para as regiões de interesse...................................... 175

LISTA TABELAS

Tabela 1 - Hierarquização das unidades morfoestruturais, morfoesculturais e geomorfológicas

presentes na área de estudo ....................................................................................................... 21

Tabela 2 – Dados populacionais dos municípios..................................................................... 36

Tabela 3 – Dados econômicos dos municípios ........................................................................ 36

Tabela 4 – População residente na região metropolitana e municípios de 1940 a 2000 ......... 36

Tabela 5 – Matriz de transporte de cargas no Brasil ............................................................... 41

Tabela 6 - Distribuição das causas dos acidentes com dutos, no período de 1980 a 2006, no

estado de São Paulo .................................................................................................................. 44

Tabela 7 – Parâmetros de calibração do sensor TM -5 ............................................................ 54

Tabela 8 – Irradiância solar média para o sensor TM-5 .......................................................... 55

Tabela 9 – Distância terra-sol em unidades astronômicas ....................................................... 55

Tabela 10 – Matriz de auto-vetores ......................................................................................... 71

Tabela 11 – Exemplo de matriz de correlação ........................................................................ 71

Tabela 12 – Componentes principais e porcentagem da informação ...................................... 72

Tabela 13 – Coeficientes TC para transformação de imagem TM-5 ...................................... 73

Tabela 14 – Sistema de classificação de uso e ocupação da terra. .......................................... 76

Tabela 15 – Relação de imagens adquiridas ............................................................................ 83

Tabela 16 – Relação de mapas e outros dados espaciais adquiridos ....................................... 83

Tabela 17 – Relação de cartas topográficas adquiridas ........................................................... 83

Tabela 18 – Visão geral das classes através das amostras, chave de interpretação, estatísticas

descritivas e resultados das classificações ................................................................................ 92

Tabela 19 – Número de amostras verdade adquiridas para validação das classificações ....... 94

Tabela 20 – Escala Kappa de concordância nominal .............................................................. 94

Tabela 21 – Pressão antrópica das classes de uso e ocupação da terra ................................... 96

Tabela 22 – Classificação do IPA

.......................................................................................... 98

Tabela 23 – Número de amostras adquiridas no experimento 4 ............................................ 105

Tabela 24 – Área total relativa das classes para as imagens classificadas ............................ 113

Tabela 25 – Área total relativa das classes para as imagens diferença .................................. 113

Tabela 26 – Área total relativa das classes de sistemas de relevo ......................................... 117

Tabela 27 – Caracterização das zonas de influência da faixa de dutos ................................. 118

Tabela 28 – Acerto geral e coeficiente Kappa das classificações ......................................... 121

Tabela 29 - Área total relativa das classes para área total dos municípios ............................ 123

Tabela 30 – Crescimento relativos das classes ...................................................................... 123

Tabela 31 - Área total relativa das classes para os municípios ............................................. 131

Tabela 32 – Crescimento relativos das classes ...................................................................... 131

Tabela 33 - Área total relativa das classes para os municípios ............................................. 135

Tabela 34 – Crescimento relativos das classes ...................................................................... 135

Tabela 35 - Área total relativa das classes para os municípios ............................................. 138

Tabela 36 – Crescimento relativos da área das classes ......................................................... 140

Tabela 37 – Relação entre as classes de mudança (1986 e 1995) e as classes de uso e

ocupação da terra (1986) ........................................................................................................ 140

Tabela 38 – Relação entre as classes de mudança (1995 e 2005) e as classes de uso e

ocupação da terra (1995) ........................................................................................................ 141

Tabela 39 – Proporção de mudança e não mudança para os sistemas de relevo ................... 145

Tabela 40 – IPA

das unidades dos sistemas de relevo ......................................................... 157

Tabela 41 – Proporção de mudança e não mudança para as zonas de influência.................. 159

Tabela 42 – IPA

das zonas de influência da faixa de dutos ................................................. 169

Tabela 43 – IPA

das regiões de interesse da faixa de dutos ................................................. 176

SUMÁRIO

1- INTRODUÇÃO .................................................................................................................. 13

2- OBJETIVO ......................................................................................................................... 16

3 - CARACTERIZAÇÃO DA ÁREA DE ESTUDO ........................................................... 17

3.1 – Contexto Geológico ........................................................................................................ 17

3.1.1 - Depósitos flúvio-lagunares ............................................................................. 18

3.1.2 - Suíte do Tinguá ............................................................................................... 19

3.1.3 - Serra do Mendanha ......................................................................................... 19

3.1.4 - Maciço Canaã .................................................................................................. 19

3.1.5 - Unidade Serra dos Órgãos............................................................................... 19

3.1.6 - Unidade Santo Aleixo ..................................................................................... 19

3.1.7 - Unidade Rio Negro ......................................................................................... 19

3.1.8 - Unidade São Fidélis ........................................................................................ 20

3.2 – Geomorfologia ................................................................................................................ 21

3.2.1 - Cinturão Orogênico do Atlântico .................................................................... 22

3.2.1.1 - Unidade Morfoescultural Maciços Alcalinos .......................................... 22

3.2.1.2 - Unidade Morfoescultural Escarpas Serranas.......................................... 23

3.2.1.3 - Unidade Morfoescultural Planaltos residuais ........................................ 24

3.2.2 - Unidade Morfoestrutural Bacias Sedimentares Cenozóicas ........................... 25

3.2.2.1 - Unidade Morfoescultural Planícies Flúvio-marinhas (baixadas) ............ 25

3.2.3 – Sistemas de relevo .......................................................................................... 26

3.2.3.1 - Continentais ............................................................................................ 26

3.2.3.2 - Planícies colúvio-alúvio-marinhas .......................................................... 27

3.2.3.3 - Planícies flúvio-marinhas ........................................................................ 27

3.2.3.4 - Colinas isoladas ....................................................................................... 27

3.2.3.5 - Domínio de colinas dissecadas, morrotes e morros baixos ................... 27

3.2.3.6 - Maciços intrusivos alcalinos ................................................................... 28

3.2.3.7 - Escarpas serranas ................................................................................... 28

3.3 – Clima e pluviosidade ..................................................................................................... 29

3.4 –Unidades Geoambientais ................................................................................................ 31

3.4.1 - Planícies flúvio-marinhas ou mangues (1) ...................................................... 31

3.4.2 - Planícies flúvio-lagunares ou brejos (2).......................................................... 32

3.4.3 - Baixadas (3) .................................................................................................... 32

3.4.4 - Planícies fluviais ou várzea (4) ....................................................................... 32

3.4.5 - Colinas isoladas (5a/5b) .................................................................................. 32

3.4.6 - Morrotes e morros baixos (6) .......................................................................... 33

3.4.7 - Maciços alcalinos (7a/7b) ............................................................................... 33

3.4.8 - Escarpas serranas (8a/8b/8c/8d) ...................................................................... 33

3.4.9 –Vegetação natural e de uso e ocupação ........................................................... 34

3.5 - Aspectos socioeconômicos .............................................................................................. 36

4 – FUNDAMENTAÇÃO BIBLIOGRÁFICA .................................................................... 41

4.1 - Dutos ................................................................................................................................ 41

4.1.1 - Contexto das faixas de dutos ........................................................................... 41

4.1.2 - Faixa de dutos Rio – Belo Horizonte .............................................................. 45

4.2 – Estudo do meio físico e antrópico ................................................................................. 47

4.3 - Técnicas de detecção de mudanças ............................................................................... 49

4.4 – Sistemas de Informação Geográficos - SIG ................................................................. 52

4.5 – Processamento digital de imagem ................................................................................ 53

4.5.1 - Correção Radiométrica .............................................................................. 53

4.5.1.1 - Radiância................................................................................................. 54

4.5.1.2 - Reflectância aparente ............................................................................. 54

4.5.1.3 - Reflectância de superfície ....................................................................... 55

4.5.1.4 - Reflectância em superfície...................................................................... 56

4.5.2 - Classificação de imagem ................................................................................. 58

4.5.2.1 - Classificação supervisionada .................................................................. 59

4.5.2.2 - Classificação não supervisionada ........................................................... 62

4.5.2.3 – Classificação orientada ao objeto .......................................................... 65

4.5.3 - Índices de Vegetação ...................................................................................... 68

4.5.4 - Principais Componentes - PCA....................................................................... 70

4.5.5 - Tasseled-Cap componentes ............................................................................. 73

4.6 - Metodologias para mapas de uso e ocupação da terra ............................................... 74

4.7 – Pressão antrópica ........................................................................................................... 79

5 – MÉTODOS E ETAPAS DA PESQUISA ....................................................................... 80

5.1 - Aquisição dos dados ....................................................................................................... 83

5.2 - Pré-processamento das imagens ................................................................................... 85

5.3 - Experimento 1 ................................................................................................................. 86

5.4 – Classificação de imagens para uso e ocupação da terra. ........................................... 88

5.4.1 – Ferramentas para classificação ....................................................................... 88

5.4.2 – Escala de trabalho ........................................................................................... 89

5.4.3 – Classes de uso e ocupação da terra ................................................................. 90

5.4.4 – Ferramentas para validação e análise da classificação ................................... 94

5.5 – Índice de pressão antrópica às faixas de dutos – IPA

............................................... 96

5.6 – Atualização do mapa de sistemas de relevo................................................................. 99

5.7 – Mapa de zonas de influência da faixa de dutos ......................................................... 100

5.8 – Mapa de regiões de interesse ...................................................................................... 101

5.9 - Experimento 2 ............................................................................................................... 102

5.10 - Experimento 3 ............................................................................................................. 103

5.11 - Experimento 4 ............................................................................................................. 104

5.12 – Análise do uso e ocupação da terra e de mudanças ................................................ 106

5.12.1 – Mapa uso e ocupação da terra e mapa de mudanças .................................. 106

5.12.2 – Uso e ocupação segundo os sistemas de relevo, zonas de influência e regiões

de interesse da faixa de dutos. .................................................................................. 108

6 - RESULTADOS E DISCUSSÕES .................................................................................. 109

6.1. - Experimento 1 .............................................................................................................. 109

6.2 – Mapa de sistemas de relevo atualizado ...................................................................... 116

6.3 – Mapa de zonas de influência da faixa de dutos ......................................................... 118

6.4 – Mapa de regiões de interesse ...................................................................................... 119

6.5 – Classificações de imagens para uso e ocupação da terra ......................................... 121

6.6 - Experimento 2 ............................................................................................................... 122

6.7 - Experimento 3 ............................................................................................................... 131

6.8 - Experimento 4 ............................................................................................................... 134

6.9 – Análises do uso e ocupação da terra e das mudanças .............................................. 138

6.9.1 – Mapa de uso e ocupação da terra.................................................................. 138

6.9.2 Mapa de mudanças .......................................................................................... 140

6.9.3 – Relação entre sistemas de relevo, classes uso e ocupação da terra e classes de

mudança.................................................................................................................... 145

6.9.5 – Relação entre zonas de influência da faixa de dutos, classes de uso e

ocupação da terra e classes de mudança ................................................................... 159

6.9.6 – Relação entre regiões de interesse da faixa de dutos, classes de uso e

ocupação da terra e classes de mudança ................................................................... 170

7 - CONCLUSÃO ................................................................................................................. 178

8 - REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .......................................................................... 179

1- INTRODUÇÃO

Faixa de dutos são obras lineares muito superficiais, que envolvem quase sempre

apenas o horizonte de solo e a rocha decomposta. Em um país de grande extensão territorial

como o Brasil, este aspecto adquire maior relevância, sendo comum os traçados com muitas

centenas e até milhares de quilômetros, que atravessam regiões de grande diversidade

morfológica, rios, ambientes marinhos costeiros e regiões metropolitanas. Ainda é muito

importante considerar a diversidade geológica encontrada, pois, em geral, são interceptadas

diferentes formações, com os tipos de solos e condições hidrogeológicas e fenomenológicas a

elas associados (NOGUEIRA

JUNIOR e MARQUES, 1998).

A partir do momento em que a faixa de duto é instalada, passa a sofrer influência

do ambiente e também a causar impactos sobre o mesmo. De acordo com CETESB (2009),

grande parte dos acidentes envolvendo vazamento de dutos no estado de São Paulo, Europa e

Estados Unidos estão relacionados a falhas operacionais, no entanto, uma parcela significativa

é causada pela ação de terceiros, ou seja, pessoas sem qualquer relação com os dutos, sendo

em grande parte atos de vandalismo. Já os acidentes causados por ação do meio físico, como

eventos associados à erosão, deslizamentos de terra ou movimentação do solo, ocorrem com

menor freqüência.

Segundo Carvalho e Riedel (2004), os acidentes ocorridos nos últimos anos com

vazamentos em dutos, geraram interesse por pesquisas que envolvem sua integridade e

confiabilidade e, conseqüentemente, por estudos dos meios físico e antrópico que venham a

auxiliar no aumento da segurança. Assim, este trabalho tem como objetivo analisar as

pressões do uso e ocupação da terra sobre trecho da faixa de dutos Rio – Belo Horizonte,

localizados nos municípios de Belford Roxo, Duque de Caxias e Nova Iguaçu no período de

1986 a 2005, através de técnicas de geoprocessamento.

Para identificar e avaliar as pressões do meio antrópico sobre a faixa de dutos

foram utilizados dados multitemporais e um conjunto de técnicas, denominadas como técnicas

de detecção de mudanças. Detecção de mudanças é o processo de identificar diferenças no

estado de um objeto ou fenômeno qualquer através da observação em diferentes espaços de

tempo (Singh 1989). As técnicas diferenciam-se principalmente no que tange à sua

capacidade de quantificar as mudanças: muitas apenas proporcionam a localização das áreas

que mudaram e das que permaneceram iguais, outras, no entanto, podem determinar a direção

de tais mudanças.

Através do estudo e dos experimentos realizados com as técnicas de detecção de

mudanças, concluiu-se que, para o estudo da pressão antrópica sobre a faixa de dutos, era

necessário elaborar mapas de uso e ocupação da terra e de suas mudanças. A técnica de

detecção de mudança que melhor atendeu esta necessidade foi a de diferença de imagens

classificadas.

Para relacionar os mapas de uso e ocupação da terra e de mudanças com o

problema da pressão antrópica sobre a faixa de dutos, foi proposto a utilização de áreas e

zonas de análises (sistemas de relevo, zonas de influência da faixa de dutos e regiões de

interesse da faixa de dutos) e de um índice de pressão antrópica às faixas de dutos – IPA

sendo este uma medida de proporção de área entre as classes de uso e ocupação da terra

acrescido da ponderação da pressão antrópica às faixas de dutos considerada para cada uma

das classes.

A área de estudo foi selecionada no entorno de uma faixa de duto que se estende

de Duque de Caxias (RJ) à Betim (MG) (figura 1A). Esta faixa é compartilhada por diversas

linhas de duto, destacando-se o ORBEL I, ORBEL II e GASBEL. Os produtos transportados

por essas linhas são gás natural, petróleo bruto e seus derivados como gasolina, diesel, nafta,

etc (PETROBRAS, 2006).

Os municípios apresentam as áreas urbanas localizadas na periferia intermediária

e distante da região metropolitana do Rio de Janeiro (ABREU, 1987), próxima à REDUC –

Refinaria Duque de Caxias. Nesta área, a faixa se inicia nos reservatórios próximos à refinaria

e cruza áreas urbanas ainda pouco consolidadas, seguindo em direção a Serra do Mar. A

existência de uma região metropolitana gera uma dinâmica acelerada de mudanças de uso da

terra, sendo assim, de extrema relevância o estudo das pressões antrópicas sobre a faixa.

Figura 1 - Área de Estudo. A – localização da faixa de dutos. B – área selecionada

2- OBJETIVO

Analisar as pressões do uso e ocupação da terra sobre trecho da faixa de dutos Rio

– Belo Horizonte, localizados nos municípios de Belford Roxo, Duque de Caxias e Nova

Iguaçu no período de 1986 a 2005, através de técnicas de geoprocessamento.

Objetivos específicos

(a) - Avaliar técnicas de detecção de mudanças para o monitoramento do uso e

ocupação da terra para os anos 1986, 1995 e 2005;

(b) - Avaliar os diferentes métodos e algoritmos de classificação digital de

imagem de média resolução espacial, com a finalidade de selecionar o mais adequado para

discriminação de diferentes tipos de uso e ocupação da terra;

(d) - Analisar a relação entre as classes de uso e ocupação da terra com os

sistemas de relevo e a distância dos dutos;

(e) - Classificar as áreas dos municípios de acordo com o índice de pressão

antrópica às faixas de dutos.

3 - CARACTERIZAÇÃO DA ÁREA DE ESTUDO

3.1 – Contexto Geológico

Á área de estudo está completamente inserida na província estrutural da

Mantiqueira, conforme a figura 2, sendo uma das províncias estruturais definidas por Almeida

et al. (1981).

Figura 2 – Províncias estruturais do Brasil. Fonte: Adaptado de Almeida et al. (1981)

Essa província cobre uma extensa área (cerca de 700.000 km

), sendo a mais

complexa província estrutural afetada pelo ciclo orogênico Neoproterozóico/Cambriano

(Brasiliano) na América do Sul. A província estende-se da latitude 34º S, no Uruguai, até o

sul da Bahia, latitude 15º S, por cerca de 3.000 km de extensão e com largura média de 200

km. Está disposta paralelamente à costa brasileira, junto às margens orientais dos crátons Rio

de La Plata e São Francisco (CPRM, 2000).

A província Mantiqueira apresenta embasamento arqueano e/ou paleoproterozóico

mais velho que 1,7 Ga e está compartimentada pelos segmentos orógenos Araçuaí, Ribeira,

Brasília Meridional, Dom Feliciano e São Gabriel. O estado do Rio de Janeiro está localizado

na porção interna da faixa do Ribeira que constitui uma entidade geotectônica do

Neoproterozóico (ALMEIDA et al., 1973). A evolução orogênica desta faixa é considerada

por Heilbron et al. (1999) como a mais nova no cenário das colagens brasilianas/pan-africanas

do segmento crustal considerado, que foi responsável pela deformação, metamorfismo,

magmatismo e articulação dos diversos terrenos.

Todas as considerações realizadas a seguir com relação às unidades litológicas

presentes e o mapa litológico da área (figura 3) foram extraídas do Departamento de Recursos

Minerais - DRM, (1980); e da Companhia de Recursos Minerais - CPRM, (2000) e (2004).

Figura 3 – Unidades litológicas. Fonte: Adaptado de CPRM (2000)

3.1.1 - Depósitos flúvio-lagunares

Trata-se de depósitos recentes, do período quaternário, compostos de argila, rica

em matéria orgânica, e concentrações localizadas de diatomita, turfas, localmente portadoras

de depósitos conchíferos.

3.1.2 - Suíte do Tinguá

Esta unidade é constituída de rochas alcalinas do período Cretáceo/Terciário

composta por nefelina sienitos, fonolitos e brechas, sendo sua idade média de 66 m.a.

3.1.3 - Serra do Mendanha

Constituída de rochas alcalinas do período Cretáceo/Terciário compostas de

sienitos, nefelina sienitos e brechas magmáticas tendo idade média de 72 m.a.

3.1.4 - Maciço Canaã

Corresponde a uma suíte alcalina do período Cambriano (Brasiliano III),

composta de sienito associado a migmatitos.

3.1.5 - Unidade Serra dos Órgãos

Esta unidade integra a Suíte Serra dos Órgãos, sendo composta por granitóides do

período Neoproterozóico (Brasiliano II), constituída de hornblenda-biotita granitóide de

granulação grossa e composição de tonalítica a granítica.

3.1.6 - Unidade Santo Aleixo

Composta por granitóides do período Neoproterozóico (Brasiliano II), integra

marginalmente a Suíte Serra dos Órgãos, sendo constituída por granada-hornblenda-biotita

granodiorito, rico em xenólitos de paragnaisse.

3.1.7 - Unidade Rio Negro

Esta unidade faz parte do Complexo Rio Negro, composta por granitóides do

período Neoproterozóico (Brasiliano II), sendo constituídos por ortognaisse bandado, de

granulação grossa. Apresenta intercalações de metagabro e metadiorito deformados

(anfibolito) ocorrem localmente.

3.1.8 - Unidade São Fidélis

Esta unidade faz parte do Complexo Paraíba do Sul do período

Meso/Neoproterozóico, constituída de granada-biotita-sillimanita gnaisse, com bolsões e

veios de composição granítica. É observado intercalações de gnaisse calcissilicático e

quartzito são freqüentes. Também ocorrem rochas calcissilicáticas, metacarbonáticas (ca) e

quartzitos (qz).

3.2 – Geomorfologia

A área de estudo está inserida dentro de duas grandes unidades morfoestruturais, o

Cinturão Orogênico do Atlântico e as Bacias Sedimentares Cenozóicas. Observa-se na tabela

1 a proposta da CPRM (2000) de subdivisão das unidades morfoestruturais. A figura 4 ilustra

as unidades geomorfológicas presentes na área de estudo.

Tabela 1 - Hierarquização das unidades morfoestruturais, morfoesculturais e geomorfológicas

presentes na área de estudo (Adaptado de CPRM, 2000)

Unidades

Morfoestruturais

Unidades Morfoesculturais

Unidades Geomorfológicas

Cinturão Orogênico do

Atlântico

Maciços Alcalinos

Intrusivos

Maciço do Tinguá

Maciço do Mendanha

Escarpas Serranas

Escarpas das Serras do Couto

e dos Órgãos

Planaltos Residuais

Planalto do Reverso da Serra

dos Órgãos

Bacias Sedimentares

Cenozóicas (2)

Planícies Fluviomarinhas

(Baixadas)

Baixadas da Baías de

Guanabara

Figura 4 – Unidades geomorfológicas. Fonte: Adaptado de CPRM (2000)

3.2.1 - Cinturão Orogênico do Atlântico

O Cinturão Orogênico do Atlântico, também denominado Escudo Atlântico,

representa uma das importantes feições geotectônicas da fachada atlântica brasileira,

estendendo-se de Santa Catarina até o norte da Bahia. É composto por diversas faixas de

dobramento, dentre as quais se destaca a Faixa de Dobramentos Ribeira, que abrange todo o

estado do Rio de Janeiro. Esse cinturão constitui-se em um conjunto diversificado de rochas

graníticas e gnáissicas, submetidas a diversos eventos orogenéticos ao longo do Pré-

Cambriano (ALMEIDA ; HASUI e NEVES, 1976; HEILBRON et al., 1995). Na área de

estudo essa unidade apresenta três divisões: Maciços Alcalinos Intrusivos, Escarpas Serranas

e Planaltos Residuais.

3.2.1.1 - Unidade Morfoescultural Maciços Alcalinos

A Unidade Morfoescultural Maciços Alcalinos compreende um conjunto de

maciços montanhosos de rochas alcalinas geradas em um período de atividade vulcânica entre

o final do Cretáceo e o início do Terciário, decorrente da abertura do oceano Atlântico

(ALMEIDA, 1976). Esse magmatismo gerou uma série de corpos alcalinos que intrudiram o

embasamento cristalino de idade pré-cambriana, compondo o alinhamento magmático de

Cabo Frio (ALMEIDA, 1992). No estado do Rio de Janeiro, esse alinhamento estende-se do

Maciço do Itatiaia à Ilha de Cabo Frio. Esses maciços intrusivos têm, em geral, uma forma

dômica, muitas vezes assemelhando-se a vulcões extintos, parcialmente ou bastante erodidos,

demonstrando uma drenagem radial e centrífuga. Freqüentemente, a base desses maciços

intrusivos é constituída de rochas cristalinas encaixantes. São constituídos por blocos

montanhosos escarpados, apresentando vertentes íngremes, freqüentemente recobertas por

colúvios e depósitos de tálus. Os gradientes são de elevados a muito elevados e os topos são

aguçados, arredondados ou em cristas anelares. Apresentam altas densidades de drenagem e o

padrão de drenagem é radial e centrífugo à dendrítico.

Na área de estudo, o Maciço do Tinguá e o Maciço do Medanha compõe essa

unidade morfoestrutural.

O Maciço do Tinguá consiste em um corpo montanhoso imponente, com formato

dômico bem definido, bastante elevado (1.600m de altitude), destacando-se topograficamente

na escarpa da Serra do Mar, junto à Região Metropolitana do Rio de Janeiro. Atua como zona

dispersora de águas entre as bacias das Baías de Guanabara e de Sepetiba, alojando as

nascentes de importantes drenagens dessas bacias, tais como os rios Iguaçu e Tinguá, que

drenam para a Baía de Guanabara, e rios Douro e Santo Antônio, que drenam para a Baía de

Sepetiba. Em seu topo, ressaltam cristas de estruturas anelares, sugerindo o rebordo de uma

antiga cratera vulcânica. Esse rebordo está erodido apenas em sua porção sudoeste pelas

cabeceiras de drenagem do rio Douro. A face sul do Maciço do Tinguá forma um

escarpamento íngreme e imponente em direção às baixadas litorâneas (CPRM, 2000).

O Maciço do Medanha consiste em um corpo montanhoso intrusivo isolado, com

formato dômico, alongado, atingindo altitudes superiores a 800m e delimita-se abruptamente

com as baixadas flúvio-marinhas e elevações isoladas. Apresenta cristas paralelas e padrão de

drenagem dendrítico a retangular, condicionado pela rede de fraturamento. Atua como zona

dispersora de águas entre a zona oeste do município do Rio de Janeiro e a Baixada

Fluminense, alojando as nascentes de importantes tributários das bacias dos rios Guandu e

Cabuçu, que drenam para a baía de Sepetiba, e dos rios Sarapuí e Iguaçu, que drenam para a

Baía de Guanabara (CPRM, 2000).

3.2.1.2 - Unidade Morfoescultural Escarpas Serranas

A Unidade Morfoescultural Escarpas Serranas compreende um conjunto de

escarpas montanhosas festonadas, compostas pelas serras do Mar e da Mantiqueira. As

escarpas serranas apresentam, em geral, desnivelamentos extremamente elevados, por vezes,

superiores a 2.000m com vertentes muito íngremes e rochosas. As configurações

morfológicas das escarpas são bastante diversificadas, causadas principalmente por

condicionantes lito-estruturais. Assim sendo, pode-se observar tanto uma muralha

montanhosa imponente, quanto um degrau escarpado mais degradado devido à ação

diferencial dos processos tectônicos e erosivos durante todo o Cenozóico. As vertentes se

apresentam íngremes, por vezes rochosas, freqüentemente recobertas por depósitos de tálus e

colúvios. Os gradientes são muito elevados e os topos aguçados ou em cristas alinhadas. A

densidade drenagem é muito alta e o padrão de drenagem é, geralmente, dendrítico a paralelo

ou retangular (CPRM, 2000).

Na área de estudo a Escarpa das Serras do Couto e dos Órgãos compõe essa

unidade morfoestrutural.

A Escarpa das Serras do Couto e dos Órgãos consiste em uma muralha

montanhosa, que delimita o recôncavo da bacia da Baía de Guanabara. Nos topos mais

elevados da Serra dos Órgãos, entre Petrópolis e Teresópolis, salienta-se uma estreita

superfície rochosa ou com solos muito rasos, dominada por campos de altitude e relevo

praticamente plano, bruscamente delimitado por paredões subverticais, tanto voltados para a

Baía de Guanabara, quanto para o continente. Esse planalto elevado, alçado a mais de 2.000m

de altitude, contrasta com o relevo extremamente acidentado das escarpas serranas,

caracterizado por vertentes muito íngremes e topos aguçados associou esse planalto elevado a

um remanescente de uma antiga superfície de erosão, denominada Superfície dos Campos,

cuja idade seria anterior à abertura do oceano Atlântico (CPRM, 2000).

3.2.1.3 - Unidade Morfoescultural Planaltos residuais

A Unidade Morfoescultural Planaltos Residuais representa os terrenos

montanhosos e amorreados, de amplitude de relevo elevada, localizados, em geral, no reverso

das escarpas serranas. Ocorrem, subordinadamente, compartimentos colinosos no interior da

zona planáltica. Trata-se de superfícies residuais, soerguidas por tectônica, e que resistiram

aos processos erosivos e de aplainamento atuantes durante o Cenozóico Superior,

configurando-se, portanto, nos terrenos mais elevados no estado do Rio de Janeiro. Esses

planaltos residuais associam-se a superfícies de erosão mais antigas que as que modelaram as

depressões interplanálticas ou as superfícies aplainadas junto às baixadas litorâneas.

Caracterizam-se por relevos colinosos de baixa amplitude de relevo, alternados com tipos de

relevos mais movimentados com morros mais elevados, degraus estruturais ou zonas

montanhosas que se sobressaem em relação à superfície colinosa regional. Apresentam

vertentes de gradientes suaves a médios, ou elevados, nas áreas de relevo acidentado,

freqüentemente recobertas por colúvios. Possuem densidade de drenagem alta e padrão

dendrítico a treliça (CPRM, 2000).

Na área de estudo o Planalto Reverso da Serra dos Órgãos compõe essa unidade

morfoestrutural.

O Planalto Reverso da Serra dos Órgãos trata-se de uma das mais importantes

unidades geomorfológicas do Estado do Rio de Janeiro. Esse extenso planalto situa-se no

reverso da Serra do Mar.

3.2.2 - Unidade Morfoestrutural Bacias Sedimentares Cenozóicas

A Unidade Morfoestrutural Bacias Sedimentares Cenozóicas representa uma das

mais importantes feições geotectônicas resultantes da tectônica extensional pós-cretácica no

sudeste brasileiro. Compreende um conjunto de bacias tafrogênicas continentais: Bacia de

Curitiba (PR); bacias de São Paulo e Taubaté (SP); bacias de Resende, Volta Redonda,

Macacu e Itaboraí (RJ). Essas bacias, de idade terciária (Paleoceno ao Oligoceno), foram

denominadas “Sistema de Rifts da Serra do Mar” por Almeida (1976) ou “Sistema de Rifts

Continentais do Sudeste do Brasil” por Riccomini (1989).

A área de estudo apresenta apenas o domínio Planícies Flúvio-Marinhas

(Baixadas) é inserido neste domínio.

3.2.2.1 - Unidade Morfoescultural Planícies Flúvio-marinhas (baixadas)

Essa unidade morfoescultural compreende um conjunto de baixadas aluviais,

planícies flúvio-marinhas e flúvio-lagunares, que preenchem extensas áreas deprimidas

localizadas próximo ao litoral, tais como as baixadas de Sepetiba, da Guanabara e Campista.

Também compreendem os baixos cursos dos principais canais que deságuam diretamente no

oceano, como os rios São João, Macaé e Itabapoana. Essas baixadas são caracterizadas por

uma sedimentação de interface entre ambientes continentais e marinhos ou transicionais

(CPRM, 2000).

Na área de estudo a Unidade Baixadas da Baía da Guanabara compõe essa

unidade morfoescultural, e consistem em importantes áreas de acumulação flúvio-marinha

que preenchem o recôncavo dessa baía. Resultam de uma sucessão de eventos de regressão e

transgressão do nível relativo do mar que modelaram sua morfologia original e que,

posteriormente, foi modificada pela intervenção humana (AMADOR e AMADOR, 1995).

3.2.3 – Sistemas de relevo

Segundo Ponçano et al. (1979), o mapeamento de sistemas de relevo baseia-se em

distinguir, em uma região, áreas cujos atributos físicos sejam distintos das áreas adjacentes.

Para compor o estudo geomorfológico do estado do Rio de Janeiro, a CPRM (2000) analisou

as unidades morfoesculturais segundo sistemas de relevo predominantes e subordinados. A

figura 5 ilustra os sistemas de relevo presentes na área de estudo. Este mapa foi

posteriormente detalhado e adaptado para o desenvolvimento do trabalho

Figura 5 – Sistemas de relevo. Fonte Adaptado de CPRM (2000)

Todas as considerações realizadas a seguir, em relação aos sistemas de relevo,

foram extraídas da CPRM, (2000).

3.2.3.1 - Continentais

O sistema de relevo Continentais é constituído de planícies aluviais de inundação,

terraços fluviais e leques alúvio-coluviais. Apresenta superfícies sub-horizontais, com

gradientes extremamente suaves e convergentes em direção aos canais-tronco.

3.2.3.2 - Planícies colúvio-alúvio-marinhas

O sistema de relevo Planícies colúvio-alúvio-marinha é constituído de terrenos

argilo-arenosos das baixadas. Apresenta superfícies sub-horizontais, com gradientes

extremamente suaves e convergentes à linha de costa, de interface com os sistemas

deposicionais continentais (processos fluviais e de encosta) e marinhos. Os terrenos são mal

drenados com padrão de canais meandrante. Existe a presença de superfícies de aplainamento

e pequenas colinas ajustadas ao nível de base das Baixadas.

3.2.3.3 - Planícies flúvio-marinhas

As Planícies flúvio-marinhas são constituídas de terrenos argilosos orgânicos de

fundo de baías ou enseadas, ou deltas dominados por maré. Apresentam superfícies planas, de

interface com os sistemas deposicionais continentais e marinhos. Os terrenos são muito mal

drenados com padrão de canais bastante meandrantes, sob influência de refluxo de marés.

3.2.3.4 - Colinas isoladas

O sistema de relevo Colinas isoladas é constituído de formas de relevo residuais,

com vertentes convexas e topos arredondados ou alongados, com sedimentação de colúvios,

remanescentes do afogamento generalizado do relevo produzido pela sedimentação flúvio-

marinha que caracteriza as baixadas litorâneas. Apresenta densidade de drenagem muito baixa

com padrão dendrítico, drenagem imperfeita nos fundos de vales afogados e predomínio de

amplitudes topográficas inferiores a 100m e gradientes suaves.

3.2.3.5 - Domínio de colinas dissecadas, morrotes e morros baixos

Este sistema de relevo é constituído por colinas dissecadas, com vertentes

convexo-côncavas e topos arredondados e/ou alongados e de morrotes e morros dissecados,

com vertentes retilíneas e côncavas e topos aguçados ou alinhados, com sedimentação de

colúvios e alúvios. Apresenta densidade de drenagem média a alta com padrão variável, de de

dendrítico a treliça ou retangular e o predomínio de amplitudes topográficas entre 100 e 200m

e gradientes suaves a médios.

3.2.3.6 - Maciços intrusivos alcalinos

Este sistema é constituído de relevos dômicos sustentados por maciços alcalinos,

com vertentes predominantemente retilíneas a côncavas, escarpadas, com topos arredondados,

por vezes, preservando uma borda circular (cratera vulcânica erodida). Apresenta densidade

de drenagem alta com padrão radial ou anelar, com predomínio de amplitudes topográficas

superiores a 500m e gradientes elevados a muito elevados, com sedimentação de colúvios e

depósitos de tálus e solos rasos.

3.2.3.7 - Escarpas serranas

As Escarpas serranas são constituídas de relevos montanhosos, extremamente

acidentados, transicional entre dois sistemas de relevo. As vertentes são predominantemente

retilíneas a côncavas, escarpadas e topos de cristas alinhadas, aguçados ou levemente

arredondados. Apresentam densidade de drenagem muito alta com padrão variável, de

paralelo a dendrítico, ou treliça a retangular, com predomínio de amplitudes topográficas

superiores a 500m e gradientes muito elevados, com ocorrência de colúvios e depósitos de

tálus.

3.3 – Clima e pluviosidade

Segundo Strahler (1975) e Koeppen (1948) o clima do litoral entre as latitudes

de10º e 25º é regulado por massas de ar equatoriais e tropicais. Os ventos alísios trazem

massas de ar tropicais marítimas (mT) dos lados ocidentais úmidos das células subtropicais

oceânicas de alta pressão, dando origem a estreitas zonas nas costas orientais com fortes

chuvas e temperaturas uniformemente altas. As chuvas mostram uma forte variação

estacional.

Segundo a classificação de Strahler (1975) o que predomina na área é o tipo

climático um (1), ou seja,”clima equatorial úmido da área de convergência dos alísios e/ou

convergência de massas tropicais marítimas e equatoriais”. Para classificação de Koeppen

(1948) o clima da área é Af significando A, temperatura média anual sempre superior a 22º e

f, sem estação seca.

Na área de estudo há um período de chuvas bem definido (verão), alternado com

um período de baixo índice de pluviosidade (inverno). Durante o verão, as frentes frias que se

originam na região antártica cruzam o Oceano Atlântico sul, e se deparam com as massas

tropicais de ar quente. Esse encontro gera uma instabilidade atmosférica que, associada ao

relevo escarpado, forma uma barreira natural para as correntes de ar e tem como

conseqüência, chuvas torrenciais (GUIDICINI e IWASA, 1976).

O posicionamento das escarpas das serras do Mar e da Mantiqueira, opondo-se

frontalmente à direção dos ventos das correntes de circulação atmosférica, gera um aumento

das precipitações na proporção direta do aumento da altitude. Muitas vezes, enquanto na

Baixada Litorânea e no vale do Paraíba do Sul as chuvas são insignificantes, e até mesmo

inexistentes, em largos trechos dessas serras se verifica pluviosidade elevada (CPRM, 2000).

Os índices pluviométricos mais elevados do estado são registrados na Serra do

Mar, de 2000mm a 4500mm, pois a maior parte das precipitações estão relacionadas à

instabilidades frontais e pós-frontais, sendo assim, a Serra do Mar é sempre a primeira a ser

atingidas pelas correntes de origem subpolar. Em função desta dinâmica, a Serra da

Mantiqueira registra pluviosidade um pouco menor, em média de 2.000 a 2.500mm de chuva

durante o ano (CPRM, 2000).

Em contraste ao cenário de grande pluviosidade, aparece o Vale do Paraíba. A

subtração de umidade do ar realizada pelas serras da Mantiqueira e do Mar, tornam essa

depressão topográfica bem menos úmida e chuvosa. A pluviometria anual registrada nessa

região varia de 750mm a 1.000mm (CPRM, 2000).

Especificamente nos municípios selecionados, a pluviosidade média anual varia

de 1200mm a 2200mm. Através das isoietas de médias anuais e do mapa altimétrico,

ilustrados na figura 6, é possível notar a relação direta da pluviosidade com a variação da

altitude.

Figura 6 – Mapa altimétrico e isoietas. Fonte: Adaptado de CPRM (2000) e Miranda (2005)

3.4 – Unidades Geoambientais

A área de estudo está localizada segundo o IBGE (2004) no bioma da Mata

Atlântica. De acordo com o projeto RADAMBRASIL (BRASIL, 1983), a área está inserida

no domínio vegetacional denominado de Floresta Ombrófila Densa, caracterizada pelos

índices pluviométricos mais elevados da região litorânea, com precipitação bem distribuída

durante todo o ano, determinando um clima sem período seco.

Para caracterizar a vegetação natural e o uso e ocupação atual será utilizado o

mapa Geoambiental obtido do Projeto Rio (CPRM, 2000), que se utilizou da geologia e

geomorfologia para delimitar grandes domínios geoambientais e da morfologia do terreno,

solo, vegetação original, uso da terra e precipitação para subdividir os domínios em unidades

geoambientais. A figura 7 apresenta o mapa das unidades geoambientais.

Figura 7 – Mapa de Unidades Geoambientais. Fonte: Adaptado de CPRM (2000)

Todas as considerações realizadas a seguir foram extraídas da CPRM, (2000).

3.4.1 - Planícies flúvio-marinhas ou mangues (1)

As Planícies flúvio-marinhas ou mangues são constituídos por sedimentos

quaternários, argilosos, ricos em matéria orgânica. Os mangues são áreas de proteção

ambiental permanente, localizados no entorno da Baía da Guanabara, e estão parcialmente

ocupados pela área urbana de Duque de Caxias.

3.4.2 - Planícies flúvio-lagunares ou brejos (2)

As Planícies flúvio-lagunares são constituídas por sedimentos quaternários,

argilo-arenosos ou argilosos ricos em matéria orgânica. Concentram-se próximos aos

mangues da Baía da Guanabara, a vegetação original é constituída de campos halófilos de

várzea, que atualmente encontram-se, em sua maior parte, ocupada por pastagens.

3.4.3 - Baixadas (3)

As Baixadas são planícies constituídas por sedimentos quaternários, argilo-

arenosos e/ou areno-argilosos. A vegetação original é composta por florestas subperenifólia e

subcaducifólia de várzea ou campos higrófilos de várzea. A área está atualmente ocupada por

pastagens e sofre uma constante expansão da malha urbano-industrial, restando apenas

pequenos fragmentos de mata nativa.

3.4.4 - Planícies fluviais ou várzea (4)

As Planícies fluviais são constituídas por sedimentos quaternários, arenosos e/ou

areno-argilosos, localizadas no sopé da escarpa da Serra do Mar, a vegetação original é

composta por floresta subcaducifólia e campos higrófilos de várzea. Atualmente, estão

ocupadas por pastagens e agricultura e, subordinadamente, por pequenos núcleos urbanos e

fragmentos de mata.

3.4.5 - Colinas isoladas (5a/5b)

As Colinas isoladas correspondem a colinas residuais sustentadas por

ortognaisses, paragnaisses, granitóides e granodioritos, situados no graben da Baía da

Guanabara, estão isoladas pela sedimentação fluvial nos baixos cursos dos principais rios. A

vegetação original é composta por floresta subperenifólia (5a), junto aos contrafortes da Serra

do Mar, desde o recôncavo da Baía de Guanabara até o Rio do Imbé; e floresta subcaducifólia

(5b), nas bacias dos rios Guandu, Caceribu e Bacaxá. Esta área está ocupada por pastagens e

pequenos fragmentos de mata, sendo densamente urbanizadas pela Região Metropolitana.

3.4.6 - Morrotes e morros baixos (6)

Morrotes e morros baixos são sustentados por ortognaisses, paragnaisses, granitos

e granitóides. O relevo é bastante dissecado, apresentando morros com vertentes convexo-

côncavas e topos arredondados ou alongados ou morrotes com vertentes côncavas e topos

alinhados. Amplitudes topográficas entre a 100m e 200m A vegetação original era composta

por floresta subperenifólia (6), Atualmente esta unidade esta ocupada principalmente por

pastagens, seguido de pequenos fragmentos de mata.

3.4.7 - Maciços alcalinos (7a/7b)

Os Maciços alcalinos apresentam a relevos montanhosos sustentados por rochas

alcalinas, com presença de vertentes predominantemente retilíneas a côncavas com

amplitudes topográficas superiores a 400m. A vegetação original é composta de floresta

perenifólia (7a), restrita ao maciço do Tinguá e floresta subperenifólia e, subordinadamente,

subcaducifólia (7b) restrita ao maciço do Medanha. Ambos os maciços preservam a Mata

Atlântica original.

3.4.8 - Escarpas serranas (8a/8b/8c/8d)

As Escarpas serranas são sustentadas por granitóides, paragnaisses, ortognaisses

migmatíticos, granulitos e charnockitos e apresentam vertentes retilíneas à côncava com

amplitudes topográficas superiores a 300m. A vegetação original era composta por floresta

perenifólia (8a/8c/8d), que abrangiam vastas áreas das escarpas da Serra do Mar e da Serra da

Mantiqueira, e floresta subperenifólia (8b). Atualmente são ocupados por vegetação da Mata

Atlântica preservada (8a/8c/8d) e por extensos fragmentos de mata e pastagens (8b).

3.4.9 –Vegetação natural e de uso e ocupação

A partir das informações obtidas no mapa Geoambiental foi possível reclassificar

as unidades Geoambientais segundo a vegetação natural (figura 8) e o indicativo de uso e

ocupação atual da terra (figura 9). A figura 9 foi considerada um mapa indicativo, pois

algumas das classes representam mais de um uso, não sendo possível determinar qual é o uso

exato da área.

Figura 8 – Mapa da vegetação natural. Fonte: Adaptado de CPRM (2000)

Figura 9 – Mapa indicativo de uso e ocupação. Fonte: Adaptado de CPRM (2000)

De acordo com as figuras 8 e 9 é possível observar que os maiores núcleos

urbanos ocuparam as áreas de planícies fluviais, marinhas e lagunares, seguido pelas áreas de

colinas e morros baixos, enquanto que a vegetação natural encontra-se melhor preservada em

regiões das escarpas serranas e de maciços alcalinos.

3.5 - Aspectos socioeconômicos

Os municípios de Belford Roxo, Duque de Caxias e Nova Iguaçu estão entre os

mais populosos do Brasil e apresentam uma dinâmica socioeconômica acelerada pela

presença de grandes parques industriais e pela proximidade da capital.

As tabelas 2 e 3 apresentam os dados populacionais e econômicos dos municípios

estudados.

Tabela 2 – Dados populacionais dos municípios

Município

População

total (2008)

População

urbana

(2008)

População

rural (2008)

Densidade

demográfica

hab/km² (2007)

Crescimento

de1996 a 2007

IDHM

1 2000

Belford Roxo

480.555

100%

6.022,7

20,46%

0,742

Duque de

Caxias

842.686

99,52%

0,48%

1.813,9

18,33%

0,753

Nova Iguaçu

830.672

100%

1.585,6

0,73%

0,777

IDHM Índice de desenvolvimento humano de municípios;

Fonte: PNUD (2000); IBGE (2008)

Tabela 3 – Dados econômicos dos municípios

Município

PIB total 2006

(em milhões de

reais)

Serviços e

comércio

Indústria

Agropecuária

PIB per capita

(em reais)

Belford Roxo

2800

76,92%

23,02%

0,06%

5.978

Duque de Caxias

19900

58,8%

41.17%

0,03%

26.392

Nova Iguaçu

5700

85,49%

14,37%

0,14%

7.418

Fonte: IBGE 2008

Na tabela 4 se observa a evolução da população nos municípios, de 1940 a 2000,

de acordo com CIDE (2009).

Tabela 4 – População residente na região metropolitana e municípios de 1940 a 2000

Município

1940

1950

1960

1970

1980

1991

1996

2000

Belford Roxo

6.149

23.750

73.178

173.272

282.428

360.714

399.319

433.120

Duque de

Caxias

29.613

92.459

243.619

431.397

575.814

667.821

715.089

770.865

Nova Iguaçu

38.960

103.125

240.275

455.017

661.789

772.442

826.188

915.366

Fonte: (CIDE, 2009)

A dinâmica socioeconômica dos municípios analisados está diretamente

relacionada com a região metropolitana do Rio de Janeiro do qual os três fazem parte. A

região metropolitana do Rio de Janeiro, também conhecida como Grande Rio foi instituída

pela Lei Complementar nº20, de 1º de julho de 1974, após a fusão dos antigos estados do Rio

de Janeiro e da Guanabara. Com 11.812.482 habitantes (IBGE, 2008), é a segunda maior área

metropolitana do Brasil.

Seus limites sofreram alterações, em anos posteriores, com a exclusão dos

municípios de Petrópolis (1993), Itaguaí (julho de 2002), Mangaratiba (julho de 2002) e

Maricá (outubro de 2001), que também faziam parte da região metropolitana, conforme a

primeira legislação. Sendo assim, em 2009 os municípios que fazem parte da região

metropolitana são: Rio de Janeiro, Belford Roxo, Duque de Caxias, Guapimirim, Itaboraí,

Japeri, Magé, Nilópolis, Niterói, Nova Iguaçu, Paracambi, Queimados, São Gonçalo, São

João de Meriti, Seropédica, Mesquita e Tanguá. Na figura 10, pode-se observar os municípios

da região metropolitana e os municípios do seu entorno.

Figura 10 – Municípios da região metropolitana do Rio de Janeiro

Abreu (1987) divide a região metropolitana do Rio de Janeiro em quatro faixas

(núcleo, periferia imediata, periferia intermediária e periferia distante) com a finalidade

puramente metodológica. As faixas apresentam limites imprecisos, mas que, pelas

características físicas do espaço metropolitano e face ao desenho da estrutura viária

condicionante da expansão, são mais ou menos circulares e concêntricos. A figura 11

apresenta um esboço dessa divisão. Nota-se que a divisão foi elaborada para a antiga região

metropolitana, em que sua área de abrangência é maior e ainda não havia os municípios que

foram emancipados após 1987.

Figura 11 – Esboço das faixas de divisão da metropole do Rio de Janeiro. Fonte: Abreu (1987)

As considerações realizadas a seguir, em relação às faixas metropolitanas, foram

retiradas de Abreu (1987).

A primeira faixa é chamada de núcleo, é constituída pela área comercial e

financeira central (o antigo centro histórico da cidade) e por suas expansões em direção à orla

oceânica (a zona sul) e ao interior (cujos limites seriam os bairros da Tijuca, de Vila Isabel, de

São Cristovão, e do Caju), mais o centro e a zona sul de Niterói.

A segunda faixa é denominada de periferia imediata e abrange os subúrbios mais

antigos do Rio de Janeiro, que se formaram ao longo das linhas das estradas de ferro (os

limites vão de Benfica Riachuelo e Méier até Penha, Irajá e Madureira) e a zona norte de

Niterói. Também inclui nesta faixa a Barra da Tijuca e a parte de Jacarepaguá.

A terceira faixa é chamada de periferia intermediária e abrange o restante do

tecido urbano carioca situado além dos limites da periferia imediata, mais a conurbação do

Grande Rio, que se constitui por Nilópolis, São João de Meriti, grande parte de Duque de

Caxias, São Gonçalo e Nova Iguaçu, e parte de Magé. Finalmente, a quarta faixa é

denominada de periferia distante e engloba o restante da região metropolitana, ainda não

conurbada com a área metropolitana.

O núcleo concentra as funções centrais (econômicas, administrativas, financeiras e

culturais) da área metropolitana. Apresenta os melhores padrões de infra-estrutura urbanística

e de equipamento social urbano, além de ter como residentes, na sua maioria, representantes

das classes média e alta da metrópole. A primitiva função residencial da área central do

núcleo foi gradativamente sendo substituída por zonas comerciais e financeiras, entretanto,

essas áreas são cercadas por regiões consideradas decadentes.

A periferia imediata é, principalmente, o local de residência da baixa classe

média. Nela estão os prolongamentos das zonas industriais mais antigas, que se irradiaram a

partir do núcleo. Apresenta centros de prestação de serviços de importância regional, com

hierarquia imediatamente inferior aos do núcleo. A infra-estrutura urbanística, extensão

daquela do núcleo, é bastante adequada frente aos padrões predominantes na área

metropolitana. Sua ocupação se fez através dos primitivos pólos residenciais ao redor das

paradas de trem suburbano, que hoje se apresentam interligados, configurando uma densa

malha urbana. É notável, no entanto, a grande diferença nas condições de moradia entre o

núcleo e a periferia imediata. O núcleo é privilegiado por melhores condições ambientais,

infra-estrutura superior, sistema de transporte mais eficiente e equipamentos sociais de melhor

qualidade.

A periferia intermediária é a área através da qual a metrópole se expande. As taxas

de crescimento populacional são muito elevadas. De acordo com o censo demográfico de

1970, o crescimento da periferia intermediária na década de 60 foi de 69%, mais ou menos 1,2

milhões de habitantes, representando mais da metade do crescimento da população de toda a

área metropolitana do Rio de Janeiro. Vale a pena lembrar que a periferia intermediária esta

crescendo através de fluxos migratórios duplamente induzidos: através da expulsão das

populações mais pobres residentes no núcleo ou na periferia imediata e por meio de pessoas

vivendo fora da área metropolitana, principalmente do próprio estado do Rio de Janeiro.

Ressalta-se que se trata de uma população pobre que, em quase sua totalidade recebia, em

1970, não mais de três salários mínimos. Os centros de serviços existentes, apesar de

dinâmicos e possuírem alguma expressividade, são de baixo padrão, adaptados às

possibilidades de consumo de seus usuários. O autor coloca que o crescimento industrial é

restrito a algumas áreas, especialmente no município de Duque de Caxias, que participa com

12,5% da produção industrial metropolitana (censo industrial de 1970 – IBGE). A densidade

de ocupação da terra é muito irregular. A infra-estrutura urbanística inexistente ou é muito

precária. O mesmo acontece com o equipamento social, ocorrendo uma tendência para a

busca daqueles do núcleo ou da periferia imediata.

A conurbação da periferia intermediária com a imediata sacralizou-se

definitivamente a partir do início da década de sessenta, quando houve a mudança da capital,

e o município do Rio de Janeiro tornou-se cidade-estado. A partir do inicio do período militar,

o núcleo passa a ser alvo preferencial de investimento do estado em infra-estrutura, o que

apenas faz aumentar o contraste existente entre o núcleo e a periferia.

4 – FUNDAMENTAÇÃO BIBLIOGRÁFICA

4.1 - Dutos

4.1.1 - Contexto das faixas de dutos

Duto é uma designação genérica de uma instalação de conduto fechado destinado

ao transporte ou transferência de petróleo e seus derivados ou gás natural (ANP, 2009). Faixas

de dutos são obras lineares muito superficiais, que envolvem, na maioria das vezes, apenas o

horizonte de solo e a rocha decomposta. Em um país de grande extensão territorial como o

Brasil, este aspecto adquire maior relevância, sendo comum os traçados com muitas centenas

e até milhares de quilômetros, que atravessam regiões de grande diversidade morfológica,

rios, ambientes marinhos costeiros e regiões metropolitanas. Sendo ainda de grande

relevância, a diversidade geológica encontrada, pois, em geral, são interceptadas diferentes

formações, com os tipos de solos e condições hidrogeológicas e fenomenológicas a elas

associados (NOGUEIRA

JUNIOR e MARQUES, 1998).

A estrutura de abastecimento de petróleo e derivados interliga, através de várias

modalidades de transporte, três pontos distintos: fontes de produção, refinarias e centros de

consumo. Dentre estes pontos, apenas as refinarias podem ter a sua posição definida por

estudos logísticos. Os oleodutos tornaram-se um meio de transporte preferencial tanto para

atender ao abastecimento das refinarias como suprir a necessidade dos grandes centros

consumidores de derivados (TERZIAN, 2005).

A participação dutoviária na matriz nacional do transporte de cargas iniciou-se no

Brasil nos anos 50, evoluiu gradativamente nos anos 60, tendo apresentado importante

incremento na década de 70 e inicio da década de 80. No entanto, na década de 90 a

participação dutoviária não sofreu variações representativas, atingindo no ano de 2000 uma

participação de 4,46%, conforme apresentado na tabela 5 (GEIPOT, 2000).

Tabela 5 – Matriz de transporte de cargas no Brasil. Fonte: GEIPOT (2000)

Modal

1993

1999

2000

Rodoviário

61,74%

61,82%

60,49%

Ferroviário

22,61%

19,46%

20,86%

Aquaviário

11,15%

13,83%

13,86%

Dutoviário

4,21%

4,58%

4,46%

Aeroviário

0,30%

0,31%

0,33%

A malha duto viária no Brasil, no ano de 2007, era composta de 526 dutos

destinados à movimentação de petróleo, derivados, gás natural e outros produtos. Esses dutos

somaram 16 mil km de extensão, divididos em 10,7 mil km para transporte e 5,2 mil km para

transferência. Com extensão de 8,1 mil km, 87 dutos destinavam-se à movimentação de gás

natural; 372 dutos, com extensão de 5,8 mil km, à movimentação de derivados de petróleo; 30

dutos, com extensão de 2 mil km, à movimentação de petróleo; e os 76 km restantes,

compostos por 37 dutos, destinaram-se à movimentação dos demais produtos, tais como

álcool, solventes e outros de menor importância. Esta malha pertence, em sua quase

totalidade, à Petrobras, sendo a maior parte dos seus dutos de transporte e alguns dutos de

transferência geridos pela subsidiária Transpetro (ANP, 2008).

A malha dutoviária da Transpetro integra a malha da Petrobras, no entanto, não

representa sua totalidade, pois outras áreas da Petrobrás e empresas da Holding possuem

dutos, destacando-se dutos da área internacional. É o caso do GASBOL, que transporta o gás

vindo da Bolívia, gerenciado pela Transportadora Brasileira Gasoduto Bolívia-Brasil – TBG.

No Brasil, as instalações de refino, e conseqüentemente os dutos, encontram-se

majoritariamente próximos à linha da costa, onde se localizam os portos e maior concentração

populacional, nos grandes centros consumidores e as regiões onde haja exploração.

Os dutos são construídos de acordo com as normas internacionais e nacionais. No

início da construção de um duto são elaborados procedimentos executivos segundo

especificações definidas nas normas vigentes. As principais fases da construção são: abertura

de pista, desfile dos dutos, solda, abertura de valas, abaixamento da tubulação e

recomposição, ilustradas na figura 12 (TRANSPETRO, 2006b).

abertura de pista

desfile dos dutos

solda

abertura de valas

abaixamento da tubulação

recomposição

Figura 12 – Principais fases de instalação de uma faixa de dutos. Fonte: Oliveira (2008)

A partir do momento em que a faixa de duto é instalada, passa a sofrer influência

do ambiente e também a causar impactos sobre o mesmo. É bastante limitada a

disponibilidade de informações sobre acidentes ocorridos em dutos no Brasil. O estado que

disponibiliza tais informações, de maneira mais organizada, para acesso publico é o estado de

São Paulo, através da Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental – CETESB.

De acordo com a CETESB (2009), grande parte dos acidentes envolvendo

vazamento de dutos no Estado de São Paulo, Europa e Estados Unidos está relacionada a

falhas operacionais, no entanto, uma parcela significativa é causada pela ação de terceiros, ou

seja, pessoas sem qualquer relação com os dutos, sendo em grande parte atos de vandalismo.

Já os acidentes causados por ação do meio físico, como eventos associados à erosão,

deslizamentos de terra ou movimentação do solo, ocorrem com menor freqüência.

A tabela 6 apresenta a distribuição das ocorrências de acidentes de maneira mais

detalhada por períodos para o estado de São Paulo (CETESB, 2009).

Tabela 6 - Distribuição das causas dos acidentes com dutos, no período de 1980 a 2006, no estado de

São Paulo. Fonte: CETESB (2009)

Modo de falha

1980-1989

1990-1999

2000-2006

Total

Terceiros

Natural

Operacional/manutenção

Operacional/outras

Mecânica/corrosão

Mecânica/outras

Não apurada

TOTAL

172

A CESTESB (2009) analisa a tabela e afirma:

1) - os registros gerados por ação de terceiros aumentaram entre 1980

e 2006, sendo que nos últimos sete anos praticamente todos os casos envolveram

linhas transportando gás natural, perfuradas acidentalmente por obras de

empreiteiras contratadas por empresas de telefonia, água e esgoto ou mesmo por

obras viárias municipais;

2) - as causas naturais não têm sido registradas desde 1989, sendo que

estas ocorrências envolveram basicamente o transporte de petróleo e derivados;

3) - as falhas mecânicas vêm diminuindo progressivamente desde

1980 e estas ocorrências envolveram principalmente dutos que transportam petróleo

e derivados. O declínio desses registros sinaliza que as exigências requisitadas pelo

Programa de Gerenciamento de Riscos em Dutos e Terminais Químicos da

CETESB, implantado a partir de 1988, abrangendo os Terminais Aquaviários de São

Sebastião e de Santos da PETROBRAS/TRANSPETRO entre outros, conjuntamente

com investimentos de manutenção implantados por esta empresa desde 2000 já vem

trazendo resultados positivos;

4) - é grande o número de registros classificados como causas não

apuradas. A grande maioria desses casos está relacionada com rompimento dos

dutos que transportam gás natural, com vazamentos muito pequenos, sobre os quais

não havia maior disponibilidade de informações a respeito quando do cadastro

dessas ocorrências no CADEQ CETESB. (CETESB, 2009. Não paginado).

No estado do Rio de Janeiro, o último grande acidente ocorrido envolvendo dutos

aconteceu no oleoduto entre a Refinaria Duque de Caxias e o Terminal da Ilha d'Água,

controlado pela PETROBRAS, no ano de 2000. O duto se rompeu devido à corrosão,

liberando 1.300 m³ de óleo no interior de um manguezal. Este fato gerou uma grande pressão

sobre a PETROBRAS, por parte de ministério público e da mídia, o que levou a empresa a

investir mais em procedimentos de prevenção e remediação de acidentes (CETESB, 2009).

4.1.2 - Faixa de dutos Rio – Belo Horizonte

A área de estudo intercepta a faixa de dutos Rio – Belo Horizonte no município de

Duque de Caxias/RJ, onde se inicia próxima aos reservatórios da REDUC e estende-se até

Belo Horizonte/MG. Em Duque de Caxias esta faixa é compartilhada com os seguintes dutos:

Poliduto Rio - Belo Horizonte I (ORBEL I), Oleoduto Rio - Belo Horizonte II (ORBEL II),

Gasoduto Rio de Janeiro – Belo Horizonte (GASBEL), Oleoduto São Paulo – Rio de Janeiro

(OSRIO) e o Gasoduto Rio de Janeiro – São Paulo (GASPAL). No entanto foi possível

apenas obter informações detalhadas dos dutos ORBEL I e ORBEL II através do relatório

ambiental ORBEL I (TRANSPETRO, 2006a) e ORBEL II (TRANSPETRO, 2006b).

O poliduto Rio-Belo Horizonte I (ORBEL I) entrou em operação em 1968, possui

cerca de 362 km e transporta nafta petroquímica, nafta craqueada e óleo leve de diluição

(Light Ceracking Oil) produzidos na Refinaria Gabriel Passos (REGAP) no estado de Minas

Gerais para o armazenamento no Terminal de Campos Elíseos ou diretamente para a REDUC,

ambos localizados no estado do Rio de Janeiro. O oleoduto Rio-Belo Horizonte II (ORBEL

II) começou a operar em 1980, possui cerca de 358 km e transporta petróleo e óleo diesel do

Terminal de Campos Elíseos (TECAM), no Rio de Janeiro, para a REGAP, em Minas Gerais.

Existem apenas dois registros de acidentes envolvendo estes dutos. O primeiro,

ocorrido em 1984, foi um vazamento de nafta do poliduto ORBEL I no município de Miguel

Pereira. O segundo ocorreu em 2005, quando houve um vazamento de petróleo do oleoduto

ORBEL II na Estação da Mantiqueira, localizado no município de Santos Dumont.

Com a finalidade de instalar, proteger, delimitar e identificar os locais onde estão

instalados os dutos, há uma faixa de segurança sinalizada, com largura de 20 metros, que

acompanha, na superfície, o percurso subterrâneo dos dutos, chamada faixa de servidão.

Os relatórios ambientais dos dutos definem, de acordo com a resolução Conama

001/86 em seu artigo 5°, as áreas de influência direta (AID) e indireta (AII) do

empreendimento como base para o desenvolvimento dos estudos ambientais. A AID é uma

faixa de 400 m para ambos os lados do duto, sujeita aos impactos diretos da operação do duto,

compreendendo a faixa de servidão e a área não edificante, sendo utilizada para o estudo do

risco geotécnico. A AII compreende uma faixa de 5 km para ambos os lados do duto e é

aquela potencialmente sujeita aos impactos indiretos da operação do duto, sendo utilizada

para o estudo dos meios físicos e bióticos.

Com o objetivo de estudo do meio antrópico, os relatórios consideram ainda uma

faixa de largura variável (AIV), devido suas características peculiares de distribuição espacial,

que engloba todos os municípios interceptados pela AII.

Neste trabalho serão consideradas as AID e AII, além da área total dos três

municípios estudados para a análise da influência do meio antrópico na faixa de dutos.

4.2 – Estudo do meio físico e antrópico

As caracterizações do meio ambiente, desenvolvidas sob formato de mapas,

cartas, entre outros, constituem informação básica para a avaliação das condições ambientais

das propostas de uso e ocupação da terra e para definição de critérios de decisão.

Lollo (2008) afirma que, nesse contexto, os componentes considerados

fundamentais são as condições naturais do subsolo (em termos de solos, rochas, águas

subterrâneas e seus processos dinâmicos de subsuperfície), as condições naturais superficiais

(relevo, clima, vegetação, fauna, mananciais superficiais, e processos geodinâmicos de

superfície), e os componentes relativos às atividades humanas (representados pelo uso e

ocupação do solo). Em função da variedade dos atributos possíveis e da relevância de cada

um deles, o processo de obtenção de dados e informações poderá ser mais ou menos

complexo e demorado.

O primeiro aspecto fundamental a se destacar em relação aos componentes

ambientais a serem levantados num processo de cartografia do meio, é que, dados sua

finalidade, escala e métodos de investigação, cada projeto exige o conhecimento de um

conjunto especifico de atributos influentes no processo.

Neste trabalho as ações humanas ganham destaque, visto que nas situações em

que a ocupação da superfície do terreno foi toda ou quase toda substituída por atividades

humanas que descaracterizaram suas condições originais, as pressões antrópicas se impõem

como agente transformador do ambiente.

De acordo com Vedovello e Mattos (1993), as atividades humanas (como

agricultura, obras de engenharia civil, mineração, etc) sobre a superfície terrestre diversas

vezes apresentam-se problemáticas, principalmente quando associadas à ocorrência de

fenômenos geodinâmicos, tais como escorregamentos, os quais podem ser naturais ou

induzidos pelo uso e ocupação.

Partindo do princípio de que cada tipo de atividade humana está associada a um

grupo de ações e processos conhecidos, e que a influência de tais ações e processos nos

componentes ambientais podem ser determinadas, pode-se utilizar a caracterização do uso e

ocupação da terra para avaliar como as atividades humanas estão interagindo com o meio.

A caracterização do uso e ocupação envolve os usos atuais e futuros previstos,

geralmente classificados em categorias. No caso deste trabalho, as categorias de maior

importância são: 1 - uso urbano (que pode ser muito diversificado em tipos de atividade,

intensidade, e adensamento), 2 - faixas de domínio de obras lineares (dutos, rodovias,

ferrovias).

É relevante destacar que independentemente de serem naturais ou induzidos, os

problemas decorrentes da interação entre a ação antrópica e o meio físico são causados

principalmente pela não consideração das limitações e aptidões desse meio. Neste sentido,

Vedovello e Mattos (1993) identificam o mapeamento geotécnico como um importante

mecanismo de análise ambiental o qual objetiva harmonizar o uso e ocupação da terra pelo

homem.

4.3 - Técnicas de detecção de mudanças

Detecção de mudanças é o processo de identificar diferenças no estado de um

objeto ou fenômeno qualquer através da sua observação em diferentes espaços de tempo

(SINGH, 1989). Utiliza-se de dados multitemporais e um conjunto de técnicas denominadas

por Singh (1989), Coppin e Bauer (1994), Seto et al.(2002), Lu et al. (2004), entre outros, de

técnicas de detecção de mudanças, para identificar e quantificar as alterações ao longo de um

período de tempo.

As fontes dos dados podem ser diversas, no entanto, os produtos advindos de

sensores remotos têm se mostrado cada vez mais indispensáveis como fontes de informação

para essa aplicação, devido à capacidade de aquisição repetitiva de informação e da visão

integradora do espaço. Informações originadas de mapas temáticos e cartas topográficas

também são usualmente utilizadas no processo de detecção de mudanças.

Muitos produtos advindos de sensores remotos estão disponíveis e segundo LU et

al. (2004), os sistemas sensores mais conhecidos e utilizados com as técnicas de detecção de

mudanças são: Landsat Multi-Spectral Scanner (MSS), TM, SPOT, AVHRR, radar e

fotografia aérea. Mas é relevante destacar que a diversidade de produtos aumenta rapidamente

e sistemas sensores como ASTER, o CBERS, o Kombsat de resolução média e IKONOS,

QUICKBIRD e Worldview de alta resolução, vem se tornando cada vez mais importantes

para estudos em diversas áreas.

Um modo de classificação possível das técnicas é de acordo com as possibilidades

dos resultados, dessa forma, existem as técnicas que apenas permitem identificar as áreas que

mudaram e não mudaram e aquelas que possibilitam identificar também a direção em que

estão ocorrendo às mudanças. Lu et al. (2004) agrupam as técnicas de detecção de mudanças

de acordo com a semelhança de trabalho dos métodos de processamento, resultando em seis

categorias principais: Álgebra, Transformação, Classificação, Modelos avançados, Sistema de

informação geográfico (SIG) e Análises visuais.

A Álgebra engloba técnicas de imagem diferença, regressão de imagem, razão de

imagem, diferença de índices de vegetação, entre outras. Todos os algoritmos desse grupo são

apoiados no estabelecimento de um limiar para determinar as áreas que mudaram e não

mudaram.

As técnicas agrupadas em Transformação são: análise das principais

componentes, tasselled Cap, gramm shimidt e chi-square. Também são técnicas que

necessitam que se selecione um limiar para determinar as áreas de mudanças e não provêm

um detalhamento do resultado. As vantagens desses métodos são a redução da redundância de

informação entre as bandas da imagem e o destaque das informações diferentes nas

componentes derivadas.

A categoria Classificação é composta pelas técnicas: comparação de resultados de

classificação supervisionada e não supervisionada, análises espectro temporais, redes neurais

e outros métodos híbridos de detecção de mudanças. A qualidade dos resultados está

diretamente relacionada com a representatividade e acurácia das amostras de treinamentos

adquiridas. O ponto positivo dessa categoria é que possibilita ao usuário obter uma completa

matriz de mudança e reduz o impacto causado pelas diferenças atmosférica e do meio

existente entre imagens de diferentes datas. Contudo, selecionar boas amostras de treinamento

para uma análise multi-temporal torna-se uma tarefa muito trabalhosa, requerendo bastante

tempo do usuário. É relevante destacar que os erros cometidos nessa etapa irão ser ampliados

ao longo de todo processo.

A categoria denominada de Modelos avançados por LU et al. (2004) é composta

pelos seguintes métodos: modelo de refletância de Li Strahler, modelo espectral de mistura e

modelos elaborados através de parâmetros biofísicos. Esses métodos convertem os valores da

imagem refletância em parâmetros físicos básicos através de modelos lineares e não lineares.

A grande dificuldade dessa técnica é determinar corretamente os modelos de conversão,

significando um grande consumo de tempo.

A categoria Sistema de informação geográfico (SIG) é composta por métodos de

detecção de mudança que integram ferramentas de análise espacial, presentes nos SIG’s, e os

métodos e produtos do sensoriamento remoto. A principal característica desse grupo é

permitir a utilização de dados de fontes diversas, e que não necessitam ser obrigatoriamente

de sensores remotos. No entanto, a precisão dos resultados será diretamente proporcional à

precisão das diferentes fontes de informação.

O grupo Análise visual inclui todos os trabalhos em que se utiliza a interpretação

visual e a extração manual das áreas de mudanças. Os métodos dessa categoria são totalmente

baseados na experiência do usuário, possibilitando a extração de características das imagens

como textura, forma, tamanho e padrões que não são comumente utilizados nas outras

categorias por serem muito complexos para implementação computacional. A desvantagem

desse método é que este consome muito tempo, tornando-se inviável para extensas áreas.

O que se observa nos trabalhos dessa área é que inúmeros autores não utilizam

métodos de apenas uma categoria, e que esses grupos devem ser utilizados apenas para

facilitar a compreensão da natureza dos diversos métodos.

4.4 – Sistemas de Informação Geográficos - SIG

Os Sistemas de Informação Geográficos - SIG é uma tecnologia que surgiu por

volta de 1964 no Canadá. Sua evolução ocorreu em paralelo à evolução dos computadores,

que ao se tornarem mais “potentes”, possibilitaram que os SIGs se sofisticassem e

adquirissem novas funcionalidades. Para Bonham-Carter (1994), o principal propósito de um

SIG é ser uma ferramenta de suporte à decisão baseado em informação espacial que possa

atender às mais diversas áreas do conhecimento.

A principal diferença de um SIG para qualquer outro sistema de informação é sua

capacidade de armazenar tanto atributos descritivos como a geometria dos diversos dados

geográficos. Um SIG deve ser capaz de capturar, armazenar, analisar, transformar, integrar e

apresentar da melhor forma possível os dados geográficos, sendo uma ferramenta que

automatiza tarefas até então realizadas manualmente e facilita a realização de análises

complexas, através da integração de dados de diversas fontes. Sua finalidade principal é

prover suporte aos processos de decisão (CÂMARA, 2005).

Desta forma, o SIG apresenta-se como uma ferramenta fundamental para

monitorar os meios físico e antrópico em regiões de entorno de dutos. O monitoramento se faz

necessário, pois a partir do momento em que a faixa é instalada, passa a sofrer influência do

ambiente e também a causar impactos sobre o mesmo. As faixas de dutos, muitas vezes,

apresentam grandes extensões e estão submetidas a diferentes formas de ocupação, de maior

ou menor dinamismo, e a diferentes contextos geológicos e geomorfológicos.

Os sistemas para monitoramento tradicional de dutos são compostos,

simplificadamente, por uma estação de monitoramento que controla as variáveis de pressão,

vazão, temperatura, densidade e volume durante o processo de transferência de produtos,

equipamentos que inspecionam a integridade física interna dos dutos, sobrevôos periódicos da

faixa com aeronaves tripuladas e através de equipes terrestres que percorrem a faixa. O SIG,

aliado ao uso de produtos de sensoriamento remoto, tem grande contribuição a oferecer no

monitoramento destes processos, auxiliando na identificação de áreas com maior

suscetibilidade à ocorrência de eventos naturais e consequente setorização das áreas de risco,

além de possibilitar o acompanhamento das mudanças do uso da terra no entorno da faixa.

4.5 – Processamento digital de imagem

4.5.1 - Correção Radiométrica

A correção radiométrica de imagem baseia-se em um conjunto de técnicas de

processamento que tem como objetivo minimizar as distorções provocadas pela atmosfera e

por problemas derivados do mau funcionamento dos sensores, sendo necessária quando se

está interessado em analisar o comportamento espectral dos alvos, comparar dados obtidos

por diferentes sensores e em datas distintas.

Segundo Schowengerdt (1997), existem três níveis de correção radiométrica. O

primeiro converte o número digital (ND) do sensor em radiância e requer parâmetros de

calibração do sensor. O segundo trata das correções que envolvem a atmosfera e a irradiância

solar. Neste nível, a radiância do sensor é transformada em reflectância da superfície, sendo

importante adotar um modelo para correção atmosférica. O terceiro trata das distorções

causadas pela topografia, sendo fundamental primeiramente a obtenção de um modelo de

elevação do terreno. A escolha do nível de correção e a forma de correção devem ser adotadas

tendo em vista a necessidade particular de cada trabalho e a disponibilidade da informação.

Neste trabalho o segundo nível de correção será dividido em dois, conforme a figura 13.

DN (número

digital

Calibração do

sensor

Radiância no

sensor

Reflectância

aparente

Reflectância

da superfície

Correção

atmosférica

Correção de

iluminação

Reflectância

em superfície

Correção

topográfica

* Parâmetros do sensor

(ganho e offset)

* Irradiância solar

* Distância terra-sol

* Ângulo zenital solar

* Modelos atmosféricos

* Medidas da cena

* Modelo de elevação

do terreno

1º Nivel

2º Nivel A

2º Nivel B

3º Nivel

Figura 13 – Esquema para correção radiométrica. Fonte: adaptado de Schowengerdt (1997)).

4.5.1.1 - Radiância

No momento em que os sensores captam o sinal, advindo do alvo, a informação é

armazenada em valores de radiância espectral e convertida em números digitais (ND) através

da aplicação de valores de ganho e offset, relacionados à calibração do sensor. O propósito da

conversão de ND em radiância é apenas realizar o caminho inverso e para isso aplica-se esta

equação simplificada (CHANDER e MARKHAM, 2003).

𝐿𝛾 = 𝑐𝑎𝑙

𝑔𝑎𝑖𝑛

. 𝐷𝑁 + 𝑐𝑎𝑙

𝑜𝑓𝑓𝑠𝑒𝑡

Em que:

Lγ é a radiância espectral no sensor em W/(m

.sr μm);

Cal

gain

é o parâmetro de ganho da banda do sensor;

Cal

offset

é o parâmetro de offset da banda do sensor.

Os valores de ganho e offset devem ser obtidos nas especificações técnicas de

cada sensor. São valores de calibração que variam para cada banda e ao longo do tempo de

operação do sensor. A tabela 7 apresenta um exemplo de parâmetros para calibração do sensor

TM-5, adaptado de Chander e Markham (2003).

Tabela 7 – Parâmetros de calibração do sensor TM -5

Data de

aquisição da

imagem

De 01/03/1984 até

04/05/2003

A partir de 05/05/2003

Bandas

Ganho

Offset

Ganho

Offset

0,602431

-1,52

0,762824

-1,52

1,175100

-2,84

1,442510

-2,84

0,805765

-1,17

1,039880

-1,17

0,814549

-1,51

0,872588

-1,51

0,108078

-0,37

0,119882

-0,37

0,055158

1,2378

0,055158

1,2378

0,056980

-0,15

0,065294

-0,15

4.5.1.2 - Reflectância aparente

A finalidade da conversão de radiância espectral para reflectância aparente (ou

reflectância de topo da atmosfera) é normalizar o efeito da geometria de iluminação, ajudando

assim a reduzir a variabilidade entre cenas e organizar toda a informação espectral em uma

(Eq. 1)

(Eq. 2)

mesma escala radiométrica. Segundo Chander e Markham (2003), a equação para transformar

a radiância em reflectância aparente é a seguinte:

𝜌

𝑝

= (𝜋. 𝐿𝛾. 𝑑

)/(𝐸𝑆𝑈𝑁𝛾. cos 𝜃𝑠)

Em que:

- Reflectância aparente;

Lγ - radiância espectral no sensor em W/(m

.sr μm);

d - distância terra-sol em unidades astronômicas;

ESUNγ - irradiância solar média acima da atmosfera em W/(m

.µm);

θs – ângulo zenital solar em graus (90

menos o ângulo de elevação solar).

Os valores de irradiância solar médio (ESUNγ) variam para cada sensor e banda e

devem ser obtidos junto à distribuidora da imagem. A tabela 8 exemplifica essa informação

para o sensor TM-5.

Tabela 8 – Irradiância solar média para o sensor TM-5

Banda

ESUNγ TM-5

1957

1826

1554

1036

215

80,67

A distância da terra ao sol (d) irá variar de acordo com o dia de aquisição da

imagem. A tabela 9 apresenta a distância terra-sol em unidades astronômicas para diversos

dias julianos ao longo do ano.

Tabela 9 – Distância terra-sol em unidades astronômicas

Dia

Juliano

Distância

Dia

Juliano

Distância

Dia

Juliano

Distância

Dia

Juliano

Distância

0.9832

106

1.0033

213

1.0149

319

0.9892

0.9836

121

1.0076

227

1.0128

335

0.986

0.9853

135

1.0109

242

1.0092

349

0.9843

0.9878

152

1.014

258

1.0057

365

0.9833

0.9909

166

1.0158

274

1.0011

0.9945

182

1.0167

288

0.9972

0.9993

196

1.0165

305

0.9925

4.5.1.3 - Reflectância de superfície

A reflectância acima da superfície, ou reflectância de superfície, é produzida a

partir da reflectância aparente com o objetivo de atenuar os efeitos da atmosfera, sendo

imprescindível nessa etapa adotar um modelo para correção dos efeitos da atmosfera.

Segundo Vermote (1997), são dois os processos atmosféricos que modificam a radiância

refletida por um alvo qualquer: a absorção causada por gases e o espalhamento, conseqüência

de aerosóis e moléculas.

Existem muitos modelos para correção dos efeitos da atmosfera, variando em

complexidade e finalidade. O mais simples e utilizado é o de subtração do pixel escuro (DOS)

proposto por Chavez (1988). Esta técnica assume a existência de uma atmosfera homogênea e

admite a presença de alvos escuros que deveriam apresentar reflectância zero ou próximo de

zero, mas que devido aos efeitos aditivos da atmosfera apresentam valores superiores. A

técnica consiste em identificar o objeto escuro e seu valor de reflectância para cada banda e

subtrair esse valor do restante da cena.

Existem possibilidades de sofisticação da técnica DOS utilizando os objetos

escuros para derivar as propriedades ópticas da atmosfera e corrigir as imagens com a

informação derivada conforme realizado por Kaufman (1989), Chavez (1996), Liang et al.

(1997), entre outros. Também é possível estimar a reflexão atmosférica utilizando um código

de transferência de radiação, um exemplo muito conhecido é o método de estimativa 6S -

Second Simulation of the Satellite Signal in the Solar Spectrum proposto por Vermote et al.

(1997).

Outra abordagem possível é o método de correção relativa de imagem em que se

admite uma relação linear entre as bandas das imagens ao longo do tempo. A relação linear

pode ser determinada através de medidas radiométricas sobre alvos pseudo-invariantes

(SCHOTT ; SALVAGGIO e VOLCHOK, 1988; HALL et al., 1991; COPPIN e BAUER,

1994). A dificuldade desta técnica é determinar quais os alvos pseudo-invariantes ao longo do

período de tempo analisado, o que pode tornar esse método muito subjetivo e demandar muito

tempo. Hajj et al. (2008) propõem um método automático de seleção desses alvos, contudo é

necessário diversos mapas temáticos da área, como por exemplo, da área urbana e área de

agricultura.

4.5.1.4 - Reflectância em superfície

A reflectância em superfície corresponde àquela observada em uma superfície

horizontal. Este nível de correção trata da influência exercida pela topografia sobre a imagem.

Meyer et al. (1993) destacam que a influência do terreno não pode ser descartada quando se

trata de um estudo em uma região montanhosa, entretanto para certos estudos comparativos,

pode-se assumir que o efeito do relevo é constante ao longo do tempo e descartar esta

correção.

Teillet et al. (1982) descreveu quatro métodos para correção da influência do

terreno sobre a imagem:

(a) - método de correção empírica-estatística;

(b) - método de correção dos cossenos;

Todos os quatro métodos assumem uma superfície lambertiana e são

relativamente de fácil aplicação. A equação 3 trata de uma adaptação do método de correção

dos cossenos, para ser aplicada sobre a reflectância em superfície:

𝑅

= 𝑅

cos 𝑠𝑧

cos 𝑖

Em que:

– reflectância em superfície;

– reflectância da superfície;

sz – ângulo zenital solar;

i – ângulo de incidência do sol em relação à normal do pixel.

(Eq. 3)

4.5.2 - Classificação de imagem

A classificação de imagem é um processo utilizado para criação de mapas

temáticos a partir de dados advindos de sensores remotos, produzindo uma interpretação da

informação trazida na imagem. Os temas devem variar de acordo com a necessidade e a área

de estudo selecionada. Jensen (1996) propõe um esquema geral para classificação, como

observa-se no quadro 1.

Quadro 1 – Esquema geral para classificação de imagem (Fonte: Jensen (1996)

Contexto da classificação

 Definir a região de interesse

 Identificar as classes de interesse para o sistema de classificação

Aquisição de dados

 Selecionar dados de sensoriamento de acordo com os critérios abaixo:

 Considerações em relação ao sistema de sensoriamento remoto

- Resolução espacial, espectral, temporal e radiométrica

 Considerações com relação ao meio

- Atmosfera, confusão dos alvos, entre outros.

 Obter as referências iniciais de campo de acordo com:

 Conhecimento anterior da área de estudo

Processamento de Imagem para extração de informação temática

 Correção radiométrica (ou normalização)

 Correção geométrica

 Seleção apropriada do algoritmo e da lógica de classificação de imagem

 Supervisionada

- Paralelepípedo e/ou mínima distância

- MAXVER (máxima veroximilhança)

- entre outros

 Não supervisionada

- Método linear

- ISODATA

- Entre outros

 Híbrido

 Extrair amostras de treinamento utilizando muitas bandas (se necessário)

 Extrair as estatísticas das amostras adquiridas

 Extrair a informação temática

 Através de um método de classificação

Avaliação dos erros de classificação

 Realizar testes adicionais de referências de acordo com os critérios abaixo

 Conhecimento a posteriori da área de estudo adquirido

 Comparar o resultado com as amostras

 Avaliar a precisão utilizando métodos estatísticos

 Porcentagem geral de precisão

 Coeficiente Kappa

Hipóteses aceitáveis e rejeitáveis

4.5.2.1 - Classificação supervisionada

A classificação supervisionada é o procedimento freqüentemente utilizado para

extração de informação a partir de imagens, sendo baseado em algoritmos que identificam os

pixels de acordo com classes previamente definidas. As classes devem refletir uma

necessidade de análise do usuário, que necessita definir amostras de treinamento a partir de

um conhecimento prévio da área que pode ser obtido através da interpretação da imagem,

visitas de campo, mapas, entre outros. Os principais algoritmos para classificação

supervisionada são: paralelepípedo, mínima distância, máxima verossimilhança e redes

neurais (MATHER, 1987; RICHARDS, 1993; JENSEN, 1996).

A precisão desse conjunto de técnicas estará diretamente relacionada com a

representatividade e coerência das amostras de treinamento adquiridas que pode variar de

acordo com o método adotado. Existem várias formas de se analisar as amostras, sendo a mais

comum através de uma matriz de confusão produzida a partir da classificação aplicada apenas

sobre as amostras (MATHER, 1987).

4.5.2.1.1 - Paralelepípedo

Conforme Jensen (1996), o classificador paralelepípedo é considerado bastante

simples, pois utiliza o histograma produzido a partir das amostras de treinamentos de cada

componente espectral para obter o limiar máximo e mínimo para cada classe que, passa então

a descrever um paralelepípedo no espaço multidimensional. A classe X é atribuída para um

pixel Y se o vetor característico de Y estiver entre os mínimos e máximos de X.

A limitação desse classificador é que os “pixels” que estiverem fora das regiões

dos paralelepípedos não serão classificados e pode ocorrer confusão para um ou vários

atributos.

4.5.2.1.2 - Mínima distância

Segundo Jensen (1996), a mínima distância é um método bastante simples, que

quando bem utilizado pode gerar resultados compatíveis com os de métodos

computacionalmente mais complexos. Utilizam-se as amostras para determinar os pontos

médios de cada classe e a classe X é atribuída ao pixel Y quando a distância Euclidiana de X e

Y for menor dentre todas as classes.

4.5.2.1.3 - Máxima verossimilhança

Esse método é apoiado em um elipsóide construído no espaço multidimensional a

partir do vetor de médias e a matriz inversa de covariância das amostras adquiridas. A classe

X é atribuída ao pixel Y quando a verossimilhança entre Y e X for maior para todas as

classes. Quando ocorrer de um "pixel" ter igual probabilidade de pertencer às duas classes,

estabelece-se um critério de decisão a partir da definição de limiares (RICHARDS, 1993).

O limiar de aceitação deve ser definido pelo usuário e indica a porcentagem de

"pixels" da distribuição de probabilidade de uma classe que será classificada como

pertencente à esta classe. Um limite de 99%, por exemplo, engloba 99% dos "pixels", sendo

que 1% serão ignorados (os de menor probabilidade), compensando a possibilidade de alguns

"pixels" terem sido adquiridos no treinamento por engano, nesta classe, ou estarem em regiões

de confusão entre duas ou mais classes. Um limiar de 100% resulta em uma imagem

classificada sem rejeição, ou seja, todos os "pixels" serão classificados.

4.5.2.1.4 - Redes neurais

Redes neurais artificiais são técnicas computacionais que apresentam um modelo

matemático inspirado na estrutura neural de organismos inteligentes e que adquirem

conhecimento através da experiência. Uma grande rede neural artificial pode ter centenas ou

milhares de unidades de processamento. Sua organização é apoiada em múltiplas camadas,

como pode-se observar na figura 14 (RICHARDS, 1993).

Camada de Entrada

Camadas Intermediárias Camada de saída

Figura 14 – Exemplo da estrutura de organização de uma rede neural.

A camada de entrada é o momento onde os padrões são apresentados à rede, ou

seja, no exemplo de organização de rede apresentado na figura 14, os três neurônios

correspondem a três atributos para um “pixel”. As camadas intermediárias, nesse caso

compostas por três e dois neurônios respectivamente, é o local em que são feitos a maior parte

dos processamentos, através de conexões ponderadas, podendo ser denominadas também

como camadas extratoras de características. Por ultimo, a camada de saída, nesse caso

composta por três neurônios, resulta em uma classificação de um “pixel” em três classes.

As camadas intermediárias trabalham realizando somatórias de valores

ponderados que são linearizados para produzir a ativação para algum neurônio de saída.

Nessas camadas ocorre o processo de aprendizado através de um processo iterativo de ajustes

de pesos comandado por um algoritmo de aprendizado especifico. Para a finalidade de

classificação de imagem, o algoritmo mais utilizado é o Backpropagtion (SIMPSON, 1990).

As amostras de treinamentos adquiridas da imagem são utilizadas para determinar

os pesos da função linear e o limiar para cada uma das classes e a rede é então inicializada

utilizando pesos arbitrários. Os “pixels” são apresentados a rede um de cada vez. Para cada

“pixel” a saída da rede é computada utilizando o algoritmo escolhido. Caso a saída da rede

não for a mesma da entrada observada através da amostra, os pesos são recalculados obtendo-

se novas ponderações (SIMPSON, 1990).

Assim sendo, o erro é propagado de volta através de todas as camadas da rede, no

sentido de corrigir os pesos. Esse processo é repetido até que a rede classifique todos os

pontos amostrais corretamente, ou quando os erros de classificação atingem um valor

definido.

Segundo Richards (1993), essa técnica é bastante robusta, contudo muito lenta no

treinamento e sua precisão é muito dependente das amostras de treinamento, da estrutura da

rede e de parâmetros de aceitação.

4.5.2.2 - Classificação não supervisionada

A classificação não supervisionada é muito utilizada para realizar uma primeira

análise da imagem ou como auxiliar ao método supervisionado, pois as classes criadas

dificilmente irão representar as classes de interesse. É baseada em limiares de similaridade

para realizar os agrupamentos de pixels. Para algumas técnicas, o usuário necessita informar o

número de classes a serem criadas, entretanto o usuário precisa nomear a classes após a

classificação. Os principais algoritmos para classificação não supervisionada são: K-médias,

ISODATA, Fuzzy c-médias, Fuzzy ISODATA e classificação hierárquica.

4.5.2.2.1 - K-médias

De acordo com Richards (1993), K-médias é um procedimento que requer a

especificação do número K de classes, sendo baseado em um processo iterativo que desloca

cada vetor de média pelo espaço até que sua posição defina bem a classe que representa. Os

quatro passos básicos dessa técnica são.

(a) - K vetores (V) devem ser iniciados formando os centros dos K agrupamentos.

A inicialização pode ser feita de diversos modos;

(b) - Calcula-se a distância euclidiana de cada vetor aos “pixels” e verificam-se os

agrupamentos mais próximos;

produzido no passo (b);

(d) - Se todos os centros médios não se modificarem do passo (b) para o passo (c),

então o processo está terminado. Caso contrário, cada vetor recebe os valores dos centros

médios obtidos no passo (c) e o retorna ao passo (b) (processo iterativo). O processo pode

também termina se a soma dos quadrados dos erros for inferior a um valor previamente

definido.

4.5.2.2.2 - ISODATA

Segundo Richards (1993) e Jensen (1996), ISODATA é um processo iterativo que

se utiliza de um procedimento semelhante ao K-médias, no entanto pode alterar o número de

classes pré-estabelecidas. O usuário define cinco parâmetros antes da inicialização do

processo: o número K de classes, parâmetros para inicialização dos vetores, limiar de divisão

dos agrupamentos, limiar de união dos agrupamentos e o número mínimo de pixel que um

agrupamento deve possuir. Os nove passos básicos dessa técnica são:

(a) - Calcula-se a distância euclidiana de cada vetor aos “pixels” e verificam-se os

agrupamentos mais próximos;

(b) - São computados então os novos centros médios para cada agrupamento

produzido no passo (a);

(d) - Se houver alguma divisão no passo (c), os centros médios serão recalculados;

(e) - Se algum agrupamento não possuir o número mínimo de “pixels” definidos,

elimina-se então o agrupamento;

(f) - Se algum agrupamento foi eliminado no passo (e), reagrupa-se os “pixels” e

recalcula-se os centros médios;

(g) - Se a distância entre dois agrupamentos for inferior ao limiar de união, junta-

se os dois agrupamentos;

(h) - Se ocorrer alguma união no passo (g), recalculam-se os centros médios;

(i) - Repetir os passos (b) ao (h), até que os agrupamentos se estabilizem de

acordo com a soma quadrada dos erros, ou até que o número de iterações definida seja

excedido.

4.5.2.2.3 - Fuzzy C-médias

Segundo Mather (1987) e Jensen (1996), o algoritmo de iteração utilizado pelo

método Fuzzy C-médias é idêntico ao utilizado pelo K-média, no entanto considera-se que um

vetor pode possuir pertinência parcial para mais de um grupo e ao final do processo uma

tabela de pertinência do vetor para cada grupo é criada.

4.5.2.2.4 - Fuzzy ISODATA

O algoritmo de iterações utilizado pelo método Fuzzy ISODATA é semelhante ao

utilizado no método ISODATA, no entanto, considera-se que um vetor pode possuir

pertinência parcial para mais de grupo e ao final do processo uma tabela de pertinência do

vetor para cada grupo é criada (MATHER, 1987; JENSEN, 1996).

4.5.2.2.5 - Classificação hierárquica

Esse processo não requer a definição do número inicial de classes. O processo se

inicia com cada “pixel” representado uma classe. As matrizes de distância das classes são

calculadas e conforme as iterações ocorrem, os “pixels” passam a ser agrupados. O processo

termina quando todos os “pixels” formam uma única classe. Cada agrupamento ocorrido é

assinalado em um dendograma, que pode auxiliar o usuário a compreender os agrupamentos

naturais presentes em seus dados (RICHARDS, 1993).

4.5.2.3 – Classificação orientada ao objeto

A classificação baseada em objetos consiste em subdividir a imagem em objetos

de interesse, através da segmentação, para em seguida classificá-los. A segmentação de

imagem realiza recortes automáticos ao redor de objetos de interesse. O nível até o qual essa

subdivisão deve ser realizada, assim como a técnica utilizada, depende do problema que está

sendo resolvido. (GONZALES e WOODS, 2000).

A etapa mais importante do método de classificação baseada em objetos é a

segmentação da imagem em objetos significativos, sendo o procedimento de maior relevância

para a qualidade da classificação. Os principais fatores que determinam a qualidade da

segmentação são o algoritmo de segmentação utilizado e os valores de seus parâmetros.

Contudo a relação entre os valores dos parâmetros e o correspondente resultado da

segmentação não é muitas vezes evidente, levando o operador a realizar uma série de

tentativas e erros para obter um resultado que seja visualmente satisfatório (FEITOSA et al.,

2007).

Os algoritmos de segmentação permitem achar diferenças entre dois ou mais

objetos, e distinguir as partículas umas das outras. Esta distinção permitirá ao programa

interpretar pixels contíguos e agrupá-los em regiões. Os algoritmos de segmentação para

imagens são geralmente baseados em uma das seguintes propriedades básicas de valores de

níveis de cinza: descontinuidade e similaridade. Na descontinuidade, a abordagem é

particionar a imagem baseada em mudanças bruscas nos níveis de cinza. As principais áreas

de interesse são a detecção de pontos isolados, detecção de linhas e bordas na imagem. Na

similaridade as principais abordagens baseiam-se em limiarização e crescimento de regiões.

Desta forma, uma região é uma coleção de pixels conectados de acordo com suas

propriedades (BASTOS, 2003).

O método de classificação orientada ao objeto é de grande relevância para se

classificar uma imagem de satélite com a finalidade de mapear os diferentes usos da terra,

pois tem um melhor funcionamento para classes com respostas espectrais heterogêneas,

podendo significar um avanço quando comparado a métodos de classificação pixel a pixel em

que a análise é pontual e baseada unicamente em atributos espectrais (BASTOS, 2003).

A caráter de exemplificação, será utilizada a segmentação por crescimento de

regiões implementada no software SPRING 5.0 (INPE, 2008), descrito por Batista et al.

(1994) e por Bins et al. (1996), que opera da seguinte forma:

(a) - Inicialmente rotula cada "pixel" como uma região distinta;

(b) - Calcula-se um critério de similaridade para cada par de regiões adjacentes

espacialmente. O critério de similaridade baseia-se em um teste de hipótese estatístico que

testa a média entre as regiões;

união entre elas, segundo um limiar de agregação definido.

Para a união de duas regiões A e B vizinhas, deve-se adotar o seguinte critério:

(a) - A e B são similares (teste das médias);

(b) - a similaridade satisfaz o limiar estabelecido;

próxima, e dentre os vizinhos de B, A é a mais próxima).

Caso as regiões A e B satisfaçam estes critérios, estas são agregadas, caso

contrário, o sistema reinicia o processo de teste de agregação.

Após segmentação da imagem, deve-se passar a adquirir amostras, semelhante ao

processo de aquisição da classificação supervisionada, para enfim executar a classificação

utilizando um classificador específico para regiões. Os classificadores de regiões disponíveis

no software SPRING 5.0 são: Isoseg, Battacharya e ClaTex.

A classificação orientada ao objeto disponível no software ENVI 4.6, no módulo

Feature Extration, utiliza-se de um método de segmentação baseado em detecção de bordas.

Requer para a segmentação dois parâmetros: escala e agrupamento. O primeiro determina o

nível de segmentação da imagem e o segundo a relação de similaridade entre as regiões

criadas pelo primeiro. Os classificadores de regiões disponíveis são: K Nearest Neighbor e

Support Vector Machine (ITT, 2008).

São grandes as vantagens observadas no modulo Feature Extration quando

comparada com a classificação orientada ao objeto do SPRING 5.0. O modulo Feature

Extration permite a qualquer momento pré-visualizar o resultado da alteração de um

parâmetro ou da aquisição de uma amostra, ferramenta que facilita muito no momento de

determinar os melhores parâmetros para a segmentação. Permite trabalhar com atributos

espaciais (forma, tamanho, área, etc) e textura dos objetos extraídos, enquanto que o SPRING

5.0 trabalha apenas com atributos espectrais. Importante destacar que para o Feature

Extraction ainda falta uma documentação mais detalhada da ferramenta (INPE, 2006; ITT,

2008).

4.5.3 - Índices de Vegetação

Segundo Moreira e Shimabukuro (2004), os índices de vegetação começaram a

ser pesquisados no final da década de 60 por Jordan (1969) e estão todos apoiados na

diferença de resposta da vegetação existente entre a faixa espectral de 0,4 a 0,7 µm, (B, G e

R) e a faixa de 0,7 a 0,9 µm (IR), como pode ser observado na figura 15.

Figura 15 - Resposta espectral da vegetação.

Fonte: Moreira e Shimabukuro (2004)

O primeiro índice de vegetação foi o RVI (Rotation Vegetation Index), que era

uma simples razão entre bandas, definido por:

𝑅𝑉𝐼 = ρIVP/ ρV

Em que:

ρIVP é a reflectância no infravermelho próximo;

ρV

é a reflectância no vermelho.

A reflectância que deve ser utilizada nessa técnica é a reflectância na superfície da

terra, ou seja, é fundamental se corrigir os efeitos causados pela atmosfera em cada uma das

bandas. Uma das grandes vantagens de se utilizar a razão entre bandas é que não é preciso

corrigir os efeitos causados pela topografia, pois, sendo esse constante para todas as bandas, é

anulado.

A finalidade desse procedimento é destacar a diferença de resposta espectral

existente entre alvos como solo, rocha e vegetação. Rocha e solo exibem razão entre as

bandas similares próximo de um, enquanto que a vegetação apresenta uma razão igual ou

superior a dois.

A partir desse índice muitos outros foram criados, com objetivos diversos. O mais

utilizado é o NDVI (Normalized Difference Vegetation Index), que tem como objetivo

(Eq. 4)

(Eq. 5)

amenizar a interferência do solo, a influência atmosférica e as variações zenitais do sol, sendo

definido por:

NDVI= (ρIVP - ρV)/(ρIVP + ρV)

Em que:

ρIVP é a reflectância no infravermelho próximo;

ρV

é a reflectância no vermelho.

Para Schowengerdt (1997), o NDVI é indicado para monitoramento de vegetação

em escala continental e global, sendo pouco eficiente para monitoramento em escalas

maiores, pois não considera a influência do solo sobre o índice.

Huete (1988) propõe então o SAVI (Soil-Adjusted Vegetation Index) para

monitoramentos em escalas maiores.

SAVI= {(ρIVP - ρV)/(ρIVP + ρV+ L)}(1 + L)

Em que:

ρIVP é a reflectância no infravermelho próximo;

ρV

é a reflectância no vermelho.

L é a constante determinada empiricamente para minimizar o efeito do solo sobre o

índice.

(Eq. 6)

4.5.4 - Principais Componentes - PCA

A análise da principal componente aplicada ao processamento de imagens

multiespectrais parte da premissa de que existe uma grande correlação espectral entre as

informações existentes entre bandas de um sensor (JENSEN, 1996).

Segundo Schowengerdt (1997), a correlação ocorre devido a uma combinação de

diversos fatores:

(a) - Correlação espectral dos materiais - um exemplo claro desse componente é a

baixa refletância da vegetação ao longo do espectro visível, produzindo uma assinatura

espectral similar nessa faixa;

(b) - Topografia - para todas as proposições práticas a refletância da topografia é a

mesma para todas as bandas de refletância solar e pode ser um componente dominante nas

imagens de regiões montanhosas e em imagens com baixo ângulo de elevação solar. Esse

componente independe do tipo do material imageado;

descartado no atual estágio de evolução dos sensores.

Para exemplificação, pode-se utilizar uma imagem do sensor TM do satélite

Landsat 5, com as bandas 1, 2, 3, 4, 5 e 7.

A representação gráfica dos conceitos envolvidos nessa técnica, para apenas duas

bandas de um sensor, ou seja, bidimensional, é apresentado pela figura 16.

Figura 16 – Representação gráfica dos conceitos PCA

De acordo com a figura 16, o eixo A representa os valores dos números digitais

(ND) de uma das bandas e o eixo B os valores dos ND de outra banda do sensor. São então

sobrepostos aos eixos A e B, dois novos eixos, I e II, que foram rotacionados em relação aos

eixos originais, de forma que sua origem se situe na média da distribuição dos dados

originais. O eixo I define a direção da primeira componente principal enquanto que o eixo II

define a direção da segunda componente principal. Estes são ajustados para coincidir com as

direções de máxima e mínima variância de número digital.

Neste processo utiliza-se o coeficiente de correlação, ou da covariância, para se

determinar um conjunto de quantidades chamadas de autovalores, que representam o

comprimento dos eixos das componentes principais de uma imagem e são medidos em

unidade de variância. Associados a cada autovalor, existe um vetor de módulo unitário

chamado autovetor, representando as direções dos eixos das componentes principais

(JENSEN, 1996). São fatores de ponderação que definem a contribuição de cada banda

original para uma componente principal, numa combinação aditiva e linear, que é observado

através da tabela 10.

Tabela 10 – Matriz de auto-vetores

PC1

PC2

PC3

PC4

PC5

PC6

0.22

0.17

0.24

0.47

0.74

0.31

-0.50

-0.23

-0.37

0.71

-0.03

-0.24

0.57

0.25

0.21

0.50

-0.53

-0.19

-0.58

0.19

0.68

0.09

-0.27

0.28

0.10

-0.13

-0.37

0.11

-0.30

0.86

-0.19

0.89

-0.40

-0.05

0.01

-0.01

A redundância da informação pode ser observada quando se obtêm a matriz de

correlação. A tabela 11 apresenta a matriz de correlação para a imagem TM utilizada.

Tabela 11 – Exemplo de matriz de correlação

1,00

0.914

0.881

-0.009

0.463

0.689

0.914

1,00

0.956

0.216

0.668

0.815

0.881

0.956

1,00

0.123

0.830

-0.009

0.216

0.123

1,00

0.645

0.331

0.463

0.668

0.661

0.645

1,00

0.870

0.689

0.815

0.830

0.331

0.870

1,00

Nessa matriz quanto mais próximo de 1 for o valor, maior é a correlação entre as

bandas. Sendo assim observa-se uma grande redundância entre as bandas 1, 2 e 3, com

valores acima de 0.8, devido se tratarem de bandas do visível (1,2,3), e uma correlação baixa

quando comparada com as bandas do infra-vermelho(4,5,7).

O objetivo desse processamento de imagem é sempre reduzir a redundância

espectral existente entre as bandas dos sensores. O resultado são imagens de baixa correlação,

denominadas de principais componentes, em que se comprime a informação contida nas

bandas originais em duas ou três bandas transformadas (SCHOWENGERDT, 1997). A

compressão é apresentada na tabela 12, que relaciona as principais componentes com a

porcentagem da informação para a imagem TM analisada.

Tabela 12 – Componentes principais e porcentagem da informação

% da informação

PC1

68.27

PC2

24.51

PC3

5.27

PC4

0.79

PC5

0.73

PC6

0.3

Para esse caso, a PC1, PC2 e PC3 juntas representam 98,01% da informação

enquanto que as demais componentes somam apenas 1,99%.

As aplicações desta técnica para análises multitemporais podem ocorrer de

diversas maneiras. Resultados satisfatórios podem ser obtidos através da comparação de

imagens da principal componente classificada. Outra possibilidade é a aplicação da técnica da

principal componente sobre duas imagens multitemporais, o resultado apresentará na primeira

componente as áreas de uso da terra que não mudaram, enquanto que na segunda componente

as áreas que mudaram substancialmente. Uma grande dificuldade desse método é de nomear e

caracterizar as mudanças identificadas (RICHARDS, 1993).

4.5.5 - Tasseled-Cap componentes

O Tasseled-Cap (TC) foi desenvolvido por Kauth e Thomas (1976) como um

índice de vegetação, para aplicação na agricultura, no entanto sua aplicação se estendeu para

outras áreas.

O principio desse método é similar ao PCA, a grande diferença é que a enquanto o

PCA é dependente da cena da imagem, a transformação TC é independe da imagem e

dependente apenas do sensor. Sendo assim, devem-se utilizar parâmetros particulares para

cada sensor.

A tabela 13 apresenta os coeficientes TC para transformação das bandas 1, 2,3,4,5

e 7 do satélite Landsat 5 sensor TM elaborado por Crist et al. (1986).

Tabela 13 – Coeficientes TC para transformação de imagem TM-5

Banda

Aditivo

Soil Brightness

0.2909

0.2493

0.4806

0.5568

0.4438

0.1706

10.3695

Greenness

-0.2728

-0.2174

-0.5508

0.7221

0.0733

-0.1648

-0.7310

Wetness

0.1446

0.1761

0.3322

0.3396

-0.6210

-0.4186

-3.3828

Haze

0.8461

0.0731

0.4640

-0.0032

-0.0492

0.0119

0.7879

TC 5

0.0549

-0.0232

0.0339

-0.1937

0.4162

.0.7823

-2.4750

TC 6

0.1186

-0.8069

0.4094

0.0571

-0.0228

0.0220

-0.0336

O processamento resulta em um número de bandas iguais ao número de bandas de

entrada. As três primeiras bandas são denominadas de BGW (brightness, greenness e

wetness). A componente B apresenta os alvos com maior brilho na faixa espectral do visível,

sendo assim, destaca principalmente áreas de solo exposto e áreas densamente edificadas. A

componente G é praticamente um índice de vegetação, pois destaca a vegetação dos demais

alvos. A componente W está interessada na umidade contida na cena, sendo assim, a maior

resposta fica para os corpos da água.

As aplicações desta técnica para análises multitemporais resultam no destaque de

alvos de interesse, para na seqüência se realizar uma classificação supervisionada ou se

definir limiares para identificação dos alvos.

4.6 - Metodologias para mapas de uso e ocupação da terra

Para o IBGE (2006), classificar é agrupar objetos, elementos e eventos em

conjuntos levando-se em conta suas propriedades de acordo com um método ou sistema de

avaliação. As abstrações mentais necessárias para classificação do real são arquitetadas para

atender a certos propósitos e às necessidades do usuário. Sendo produto do sujeito que

organiza o mundo real, a classificação é subjetiva e nem sempre consegue atender a todo tipo

de usuário, tampouco abarcar toda a complexidade do alvo.

Para trabalhos de classificação do uso e ocupação da terra, quatro termos devem

estar bem definidos: terra, cobertura da terra, uso da terra e ocupação da terra.

Nesse contexto, a terra pode ser conceituada como um segmento da superfície do

globo terrestre definido no espaço e reconhecido em função de características e propriedades

compreendidas pelos atributos da biosfera, que sejam razoavelmente estáveis ou ciclicamente

previsíveis, incluindo aquelas da atmosfera, solo, substrato geológico, hidrologia e resultado

da atividade do homem (FAO, 1976).

A cobertura da terra é definida como os elementos da natureza, ou seja, a

vegetação (natural e plantada), água, gelo, rocha nua, areia e superfícies similares, além das

construções artificiais criadas pelo homem, que recobrem a superfície da terra (ANDERSON

et al., 1976).

O uso da terra, dentre as várias definições existentes, está sempre associada às

atividades conduzidas pelo homem relacionadas a uma área específica. Entende-se por

atividade do homem uma série de operações desenvolvidas, com a intenção de obter produtos

e benefícios, através do uso dos recursos naturais, ou seja, essa definição limita-se às

atividades que estão diretamente relacionadas à terra (BIE ; LEEUWEN e ZUIDEMA, 1996).

O termo ocupação da terra qualifica o uso da mesma, sendo que o uso somente é efetivado a

partir do momento em que a ocupação é processada (SIMON, 2007).

Sobre a utilização desses termos, o IBGE (2006) considera:

Os conceitos atribuídos à cobertura e ao uso da terra guardam íntima

relação entre si e costumam ser aplicados alternativamente. Geralmente, as

atividades humanas estão diretamente relacionadas com o tipo de revestimento do

solo, seja ele florestal, agrícola, residencial ou industrial. Dados de sensoriamento

remoto, como fotografias aéreas e imagens de satélite, podem ser correlacionados

com a cobertura da terra e usados para mapear o tema. Entretanto, como o sensor

remoto não registra a atividade diretamente, mas características da superfície da

terra que retratam o revestimento do solo, as atividades de uso da terra

correlacionadas à cobertura precisam ser interpretadas a partir de modelos,

tonalidades, texturas, formas, arranjos espaciais das atividades e localização no

terreno.

Por outro lado, nem todas as atividades antrópicas se encontram

diretamente relacionadas com a cobertura. O turismo, por exemplo, é uma atividade

de lazer que ocorre em coberturas variadas (florestas, campos, águas), e só pode ser

correlacionado com a cobertura a partir de dados suplementares.

Situações de usos múltiplos, geralmente difíceis de inventariar e

classificar, sobretudo aqueles localizados abaixo da superfície do solo, como a

extração mineral em terras florestais, também requerem atenção redobrada do

intérprete e a utilização de dados auxiliares para melhor compreensão do problema.

(IBGE, 2006. Não paginado).

Foram utilizadas nesse trabalho, como referência, três metodologias de

classificação de uso e cobertura da terra: Anderson et al (1976), Bossard; Feranec e Otahel

(2000) e IBGE (2006). Pode-se considerar que essas metodologias partem do mesmo esquema

teórico da cobertura terrestre para então diferenciar-se no momento de criação das classes de

uso do solo de acordo com os seus objetivos. A figura 17 apresenta o esquema teórico da

cobertura terrestre utilizada pelo IBGE (2006). Importante destacar que nesse esquema não

estão representadas as classes de uso, que estariam localizadas um nível abaixo.

Planeta Terra

Terra Água

Áreas

antrópicas

Áreas

naturais

Corpos

d’água

continentais

Corpos

d’água

costeiros

CampestreAgrícola Florestal

Não

agrícola

Figura 17 – Esquema teórico da cobertura terrestre. Fonte: IBGE (2006)

Para exemplificação das classes de uso criadas por cada metodologia serão

apresentadas todas as classes do primeiro nível e apenas o detalhamento da classe referente ao

urbano.

O estudo do uso da terra no Brasil tem como importante referência o trabalho de

Anderson et al. (1976) publicado pelo Departamento do Interior dos Estados Unidos. Esse

estudo teve como objetivo desenvolver um sistema nacional de classificação que fosse

receptivo às entradas de dados, tanto das fontes convencionais quanto dos sensores remotos

em aviões de grande altitude e em plataforma de satélites.

O IBGE (2006) considera este trabalho como um marco teórico-metodológico dos

estudos contemporâneos do uso da terra, pois além de discutir a importância dos novos

recursos tecnológicos para obtenção de informações, apresenta uma visão do conjunto do uso

da terra e uma preocupação ambiental.

Anderson et al. (1976) propõe um sistema de classificação com 4 níveis

subdivididos de acordo com a característica da informação, como observa-se na tabela 14.

Prevê ainda a possibilidade de criação de outros níveis para um possível maior detalhamento.

Tabela 14 – Sistema de classificação de uso e ocupação da terra. Fonte: Anderson et al. (1976).

Nivel da classificação

Característica da informação

Dados de satélites como o LANDSAT

Dados de grandes altitudes, obtidos acima de 40 mil pés (Escala <

1:80.000).

III

Dados de médias altitudes, obtidos entre 10 mil e 40 mil pés (1:20.000 <

Escala > 1:80.000)

Dados de pequena altitudes, obtidos abaixo de 10 mil pés (Escala >

1:20.000

A sugestão de classes para o primeiro nível foi à seguinte: 1 - Urbano e área

construída; 2 - Agricultura; 3 - Pastagem; 4 - Floresta; 5 - Água; 6 - Área alagada; 7 - Área

árida; 8 – Tundra, 9 - Área permanentemente congelada. Essas classes foram então

sucessivamente detalhadas para os níveis inferiores. O detalhamento da classe Urbano e área

construída para o nível II é a seguinte: 1.1 - Residencial, 1.2 – Comercial, 1.3 – Industrial, 1.4

– Transporte, comunicação e utilidades, 1.5 – Urbano misto ou área construída, 1.6 – Outros

urbanos e áreas construídas.

Bossard; Feranec e Otahel (2000) descrevem a metodologia adotada e

desenvolvida pela European Environment Agency – EEA tendo como foco o contexto

europeu. Este trabalho confere grande importância aos Sistemas de Informação Geográficos -

SIG para mapeamentos do uso e cobertura da terra.

Entre as principais diferenças para o trabalho de Anderson et al. (1976), nota-se

que a metodologia européia é bastante específica e, consequentemente, mais prática, tendo

como proposta mapear o continente europeu na escala 1:100.000 através de imagens SPOT. O

trabalho discute com detalhes as técnicas para identificação das classes na imagem, técnicas

para classificação de imagens, bem como sua validação, sobre a plataforma de um SIG

próprio.

A metodologia proposta por Bossard, Feranec e Otahel (2000) inclui, no primeiro

nível, as seguintes classes, 1 - Áreas artificiais, 2 - Agricultura, 3 - Floresta e áreas semi-

naturais, 4 - Áreas alagadas, 5 - Corpos d’água. O detalhamento da classe Áreas artificiais é a

seguinte: 1.1 - Área administrativa, 1.2 - Industrial, comercial e unidades de transporte, 1.3 -

Mineração e extrativismo, 1.4 - Vegetação artificial (não-agrícola). Pelo fato da metodologia

utilizar apenas a escala 1:100.000, limita-se a dois níveis para classificação do uso e cobertura

da terra.

A proposta do IBGE (2006) é bastante semelhante à proposta de Anderson (1976)

por tratar-se de uma metodologia de mapeamento de caráter geral e pouco específica. Divide

o universo em três níveis de abstração. O primeiro nível é o único que a metodologia indica

um intervalo de escala (entre 1:100.000 e 1:250.000), para os dois níveis demais não é

associado escala de trabalho.

Esta metodologia inclui, no primeiro nível, as seguintes classes: 1 – Áreas

antrópicas não-agrícolas, Áreas antrópicas agrícolas, Áreas de vegetação natural, Águas. O

detalhamento da classe Áreas antrópicas não-agrícolas é a seguinte: 1.1 – Áreas urbanizadas,

1.2 – Áreas de extração mineral. O detalhamento da classe Áreas urbanizadas é a seguinte:

1.1.1 Unidade de conservação de proteção integral, 1.1.2 – Unidade de conservação de uso

sustentável, 1.1.3 – Terra indígena, 1.1.4 – Cidades, vilas, 1.1.5 – Complexo industrial.

O IBGE (2006) destaca que esta nomenclatura foi concebida para o uso da terra

voltado para os recursos naturais, com preocupação socioeconômica e ambiental.

Analisando as três metodologias é possível fazer as seguintes considerações sobre

os níveis de abstração utilizados:

Nivel I - Indica as principais categorias da cobertura terrestre no planeta. Tais

coberturas podem ser discriminadas apenas com o uso de produtos de sensoriamento remoto,

atendendo a necessidade de escalas menores que 1:100.000. As diferenças de termos

utilizados nesse nível ocorreram, principalmente, por se tratarem de metodologias propostas

para continentes diferentes;

Nivel II - Indica uma mistura de categorias de coberturas e classes de usos da

terra, pois nem todos os usos podem ser discriminados nesse nível. Necessita-se do uso de

produtos de sensoriamento, além de dados auxiliares. Para áreas urbanas, a metodologia

européia e americana são mais semelhantes, e a brasileira opta por não detalhar a área urbana

neste nível;

Nivel III - Apresenta as classes de usos da terra propriamente ditas. Neste nível é

indispensável à utilização dados auxiliares aos produtos de sensores remotos. As

metodologias brasileira e americana não estabelecem um limite de classes para este nível,

visto a enorme diversidade possível de usos da terra.

É importante destacar que as metodologias brasileira e européia não privilegiam o

estudo de áreas intra-urbanas, estando todas voltadas para os recursos naturais e econômicos.

Anderson (1976) é o que melhor aborda este tema, trabalhando com diferentes escalas,

prevendo um detalhamento progressivo das áreas urbanas.

4.7 – Pressão antrópica

O antropismo é caracterizado por toda e qualquer interferência do homem na

natureza. Para Monteiro e Sawyer (2001) pressão antrópica é o potencial humano para

transformação do meio ambiente e mensurar esse potencial é o objetivo dos índices de pressão

antrópica.

O índice de pressão antrópica, proposto por Monteiro e Sawyer (2001), representa

um indicador de pressões econômicas e demográficas sobre o meio ambiente. Segundo estes

autores, o índice de pressão antrópica, construído sobre uma base de dados secundários,

sintetiza as pressões de transformação que um determinado meio-ambiente está sujeito devido

à ação humana, quer seja no tocante à poluição ou depleção dos recursos naturais. Em outras

palavras, o índice de pressão antrópica consiste em indicador útil para se avaliar o potencial

de dinâmica ambiental de uma determinada região diante de um conjunto de condições

socioeconômicas de contorno.

Braga e Freitas (2003) elaboraram um índice de pressão antrópica para municípios

que avalia o potencial de impacto e degradação, por meio do grau de estresse exercido pela

intervenção antrópica (urbanização e principais atividades econômicas) sobre o sistema

ambiental local, com especial atenção para seu potencial poluidor, ritmo de crescimento e

concentração espacial. Para esses autores a pressão antrópica de um município deve ser

mensurada através da relação entre as pressões urbanas, industrial, mineração e agropecuária.

O índice de pressão antrópica para os municípios da Amazônia brasileira,

elaborado por Soares-Filho e Garcia (2003) é composto por quatro dimensões: concentração

demográfica, desenvolvimento econômico, infra-estrutura agrária e pressão agropecuária e

extração vegetal. A proposta é que o índice seja uma síntese dos dados sociais e econômicos

presentes nos censos demográficos.

Neste trabalho, entende-se como pressão antrópica o potencial humano existente

para transformação do meio, sendo natural ou alterado. Assim, considerando a faixa de dutos

como foco principal deste trabalho, foi elaborado o índice de pressão antrópica às faixas de

dutos – IPA

. Ele representa uma medida de proporção de área entre as classes de uso e

ocupação da terra acrescido da ponderação da pressão antrópica a faixa de dutos considerada

para cada uma das classes.

5 – MÉTODOS E ETAPAS DA PESQUISA

A pesquisa foi realizada em diferentes fazes, conforme ilustrado no fluxograma

da figura 18.

Seleção da área

de estudo

Revisão

bibligráfica

Aquisição e

organização dos

dados

Caracterizacão

básica da área

Análise do

meio físico e

antrópico

Técnicas de

detecção de

mudanças

Conclusão

Resultados

Análise dos

resultados

Geologia

Geomorfologia

Clima

Uso e

ocupação

Vegetação

Técnicas de pré-

processamento de

imagens

Técnicas de

processamento de

imagens

Técnicas de análise

espaciais

Pré-

processamento

dos dados

Banco de dados

geográfico

Processamento

dos dados

Figura 18 - Fluxograma da pesquisa

As fazes de aquisição, pré-processamento e processamento dos dados e de análise

dos resultados, foram desenvolvidas através das seguintes etapas:

(1) Aquisição dos dados – os dados foram adquiridos com a finalidade de

compor a base cartográfica do estudo e para caracterização da área em termos físicos e

socioeconômicos;

(2) Pré-processamento das imagens – Esta etapa consistiu-se em executar a

correção radiométrica sobre as imagens originais, necessária para alguns experimentos, e

produção de arquivos auxiliares para classificação;

(3) Experimento 1 – Esta etapa teve como objetivo testar duas técnicas de

detecção de mudanças e os resultados determinou a necessidade em se trabalhar com a técnica

de diferença de imagem classificada, desconsiderando assim as demais;

(4) Classificação de imagens para uso e ocupação da terra – Buscou-se

determinar e caracterizar as classes de uso e ocupação da terra que foram utilizadas nos

experimentos 2, 3 e 4;

(5) Índice de pressão antrópica às faixas de dutos – IPA

– Neste ponto se fez a

proposta do Índice para relacionar as classe de uso e ocupação da terra com a pressão

oferecida aos dutos;

(6) Atualização do mapa de sistemas de relevo – A atualização foi necessária,

pois existia a necessidade de compatibilização da escala do mapa de sistema de relevo obtido

da CPRM com a escala das imagens utilizadas. O relevo foi utilizado como condicionante do

uso e ocupação;

(7) Mapa de zonas de influência da faixa de dutos – Foi produzido para servir

como uma referência de posição de um determinado ponto em relação à faixa de dutos;

(8) Mapa de regiões de interesse – Nesta etapa realizou-se o cruzamento do

mapa de zonas de influência da faixa de dutos com o mapa de sistemas de relevo produzindo

as regiões de interesse;

(9) Experimento 2 – Esta etapa foi importante para testar a técnica de

classificação de imagem pixel a pixel, bastante conhecida e já implementada em diferentes

programas de forma semelhante. Os resultados apontaram a impossibilidade dessa técnica em

delimitar duas das classes de uso e ocupação propostas;

(10) Experimento 3 – Nesta etapa foi testado um segmentador e um classificador

de imagem por região implementado em um SIG gratuito nacional, o SRPING 5.0 (INPE,

2008). Os resultados mostraram que o caminho era utilizar uma classificação por região, no

entanto identificou-se a necessidade de buscar outra ferramenta, que oferecesse uma melhor

segmentação e a possibilidade de se trabalhar com outros atributos para classificação, como

por exemplo, a textura;

(11) Experimento 4 – Foi testado uma ferramenta de segmentação e de

classificação implementada recentemente no software Envi 4.6 (ITT, 2009), que ofereciam

outra possibilidade de segmentação e classificação, os resultados apresentaram os melhores

acertos gerais e coeficiente Kappa, sendo assim, adotou-se estes resultados para produção dos

mapas de uso e ocupação da terra;

(12) Mapa uso e ocupação da terra e mapa de mudanças – A partir dos

resultados do experimento 4 e com a utilização de algumas premissas, se produziu o mapa de

uso e ocupação da terra. Os mapas de mudanças foram gerados aplicando a técnica de

diferença de imagem sobre os mapas de uso e ocupação da terra.

(13) Análise do uso e ocupação da terra e de mudanças – Nesta etapa foi

calculado o IPA

para os sistemas de relevo, zonas de influência da faixa de dutos e regiões de

interesse, sendo em seguida analisados

Todas as etapas estão detalhadas nos subitens do item Métodos e Etapas da

Pesquisa

5.1 - Aquisição dos dados

Foram adquiridos imagens, mapas e folhas topográficas relacionados nas tabelas

15, 16 e 17.

Tabela 15 – Relação de imagens adquiridas

Satélite/Sensor

Data

Orbita/ponto

Local

Resolução

Instituição

Landsat 5/TM

20/05/1986

217/076

30m

INPE

Landsat 5/TM

29/05/1995

217/076

30m

INPE

Landsat 5/TM

09/06/2005

217/076

30m

INPE

Lansat 7/ETM+

28/10/2001

217/076

30m multi

15m pan

GLCF

Lansat 7/ETM+

2000

S-23/20

14,25m

NASA

SRTM

2000

SF-23-Z-A

90m

Embrapa

SRTM

2000

SF-23-Z-B

90m

Embrapa

Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais;

Global Land Cover Facility;

National Aeronautics and Space Administration;

Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária;

Shuttle Radar Topography Mission

Tabela 16 – Relação de mapas e outros dados espaciais adquiridos

Nome

Escala

Formato

Ano

Fonte

Mapa de Unidades Geomorfológicas do

Estado do Rio de Janeiro

1:400.000

Digital/Raster

2000

CPRM

Mapa de Unidade do Relevo do Estado

do Rio de Janeiro

1:400.000

Digital/Raster

2000

CPRM

Mapa de Isoietas Totais Anuais do

Estado do Rio de Janeiro

1:400.000

Digital/Raster

2000

CPRM

Mapa de Unidades Geoambientais do

Estado do Rio de Janeiro

1:400.000

Digital/Raster

2000

CPRM

Mapa de Sistemas de Relevo do Estado

do Rio de Janeiro

1:250.000

Digital/Raster

2000

CPRM

Mapa de reconhecimento de baixa

intensidade dos solos do estado do Rio

de Janeiro

1:250.000

Digital/Vetor

2003

Embrapa

Carta geológica do Brasil ao

milionésimo, folha SF.23

1:1.000.000

Digital/Vetor

2004

CPRM

Traçado Faixa de Dutos (Rio – Belo

Horizonte)

1:30.000

Digital/Vetor

Transpetro

Área municípios

1:500.000

Digital/Vetor

2005

IBGE

Companhia de Recursos Minerais;

Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária;

A Petrobras Transporte S.A;

Instituto Brasileiro de

Geografia e Estatística

Tabela 17 – Relação de cartas topográficas adquiridas

Folha

Código

Formato

Escala

Levantamento

Cava

SF-23-Z-B-IV-1

Digital/Raster

1:50.000

DSG

Vila Militar

SF-23-Z-B-IV-3

Digital/Raster

1:50.000

DSG

Baía da

Guanabara

SF-23-Z-B-IV-4

Digital/Raster

1:50.000

DSG

Santa Cruz

SF-23-Z-A-VI-4

Digital/Raster

1:50.000

DSG

Paracambi

SF-23-Z-A-VI-2

Digital/Raster

1:50.000

DSG

Petrópolis

SF-23-Z-B-IV-2

Digital/Vetor

1:50.000

IBGE

Diretoria de Serviço Geográfico;

Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística

As imagens TM foram adquiridas do catálogo de imagens do site do Instituto

Nacional de Pesquisas Espaciais - INPE, com a finalidade de realizar uma análise

multitemporal em um período de 20 anos, e assim optou-se por imagens do sensor Landsat

TM5, que está em operação desde 1984. As datas das imagens foram selecionadas de acordo

com a disponibilidade, ocorrência de nuvens, período do ano e proximidade do dia de

aniversário. As datas das imagens disponíveis que melhor atenderam os quesitos descritos

acima foram: 20/05/1986, 29/05/1995 e 09/06/2005 da orbita/ponto 217/76.

As imagens do sensor ETM+/Landsat 7 foram adquiridas pois apresentam uma

banda pancromática de resolução de 15 metros.

Os mapas, com exceção do mapa de reconhecimento de baixa intensidade dos

solos do estado do Rio de Janeiro (EMBRAPA, 2003) e da Carta Geológica do Brasil ao

milionésimo, folha SF-23 (CPRM, 2004), foram obtidos do Projeto Rio de Janeiro (CPRM,

2000). As cartas topográficas de responsabilidade do IBGE foram obtidas no próprio site da

instituição, e as cartas sob responsabilidade do DSG foram cedidas pela 5ª Divisão de

Levantamento do DSG/RJ - Diretoria de Serviço Geográfico. O objetivo da aquisição dessas

informações foi caracterizar a área de estudo e compor a base cartográfica para pré-

processamento das imagens e análise do meio físico e antrópico.

5.2 - Pré-processamento das imagens

A partir das imagens originais, foram geradas as imagens de reflectância aparente

através da proposta de Chander e Markham (2003) e, na sequência, foram obtidas as imagens

de reflectância de superfície através do método de correção da atmosfera de subtração do

pixel escuro proposto por Chavez (1988). Esse procedimento foi necessário, pois algumas

técnicas de detecção de mudanças necessitam de imagens normalizadas. Posteriormente, as

imagens originais e de refletância foram georreferenciadas tendo como referência a base

cartográfica do IBGE e do DSG obtidas em formato digital. Toda a etapa de pré-

processamento foi realizada com o auxilio do software ENVI 4.5 (ITT, 2009) e ArcGis 9.3

(ESRI, 2008).

Para auxiliar a visualização das imagens e aquisição das amostras foram criadas

quatro novas imagens para cada data utilizando as seguintes técnicas:

(a) - Contraste linear;

(b) - Principais Componentes;

(d) - Realce TM – Tipo de filtro passa alta presente no software SPRING 5.0,

construído com a finalidade especifica de realce das imagens TM. O resultado são imagens

que apresentam as feições de bordas realçadas.

5.3 - Experimento 1

As duas primeiras técnicas de detecção experimentadas são denominadas por Lu

et al. (2004) de diferença de NDVI (índice de vegetação por diferença normalizada) e

comparação de imagens classificadas. O objetivo deste experimento foi identificar as

transformações das áreas verdes para não verdes e vice-versa para o ano de 1986 e 1995. A

figura 19 apresenta o fluxograma simplificado de trabalho deste primeiro experimento.

LandSat

TM5

Reflectância

20/05/1986

LandSat

TM5

Reflectância

29/05/1995

Classificação

(pixel a pixel)

Diferença de

imagens

classificadas

Comparação

entre as

técnicas

Conversão

para imagem

NDVI

Diferença de

imagens NDVI

Aquisição de

amostras

LandSat

TM5

Original

20/05/1986

LandSat

TM5

Original

29/05/1995

Figura 19 - Fluxograma de trabalho do experimento 1.

Para realizar o processamento da comparação de imagens classificadas utilizou-se

o software Spring 5.0 (INPE, 2008), com o classificador pixel a pixe denominado MAXVER

(máxima verossimilhança). Para esta técnica utilizou-se as imagens originais. A escolha de

um classificador pixel a pixe nesse primeiro experimento ocorreu para permitir uma maior

comparação com o método de diferença do NDVI.

Foram utilizadas apenas duas classes para aquisição das amostras, uma

denominada AREA-VERDE, que representava os alvos com resposta espectral de vegetação e

outra denominada OUTROS, que representava os demais elementos da imagem. Optou-se

inicialmente por essas classes, pois além de ser serem de fácil reconhecimento nas imagens,

permitiu utilizar uma técnica que não requer uma classificação, o NDVI.

Adquiriram-se amostras diferentes para cada data, entretanto buscou-se utilizar

sempre os mesmo critérios de aquisição.

Após a classificação das duas datas, realizou-se a subtração da imagem de 1986

da imagem de 1995 produzindo uma imagem diferença da classificação com três classes: a

primeira que representava as áreas em que não houve alteração da classe, a segunda as áreas

que deixaram de ser AREAS-VERDES e se tornaram OUTROS e a terceira que deixou de ser

OUTROS e se tornaram AREAS-VERDES.

O processamento referente à técnica de diferença de NDVI foi realizado no

software ENVI 4.6 (ITT, 2009). Para esta técnica utilizou-se as imagens normalizadas. O

índice de vegetação foi calculado utilizando-se a seguinte fórmula:

𝑁𝐷𝑉𝐼 =

(𝑁𝐼𝑅−𝑅𝐸𝐷)

(𝑁𝐼𝑅+𝑅𝐸𝐷)

Em que:

NIR é a reflectância do infravermelho próximo;

RED é a reflectância do vermelho

As imagens NDVI foram classificadas utilizando um limiar definido através de

amostras, com o objetivo de separar as áreas verdes dos demais alvos. Utilizou-se a subtração

de imagens para produzir uma imagem diferença de NDVI com três classes iguais às da

imagem diferença da classificação.

Na tentativa de análise dos resultados, notou-se que a classe AREA-VERDE e a

classe OUTROS utilizadas não apresentavam relevância para o estudo de risco dos dutos.

Assim, optou-se por realizar novos experimentos inserindo novas classes de uso da terra.

(Eq. 7)

5.4 – Classificação de imagens para uso e ocupação da terra.

5.4.1 – Ferramentas para classificação

Neste estudo foram avaliadas três diferentes abordagens de classificação de

imagens para uso e ocupação da terra.

(a) - Classificação pixel a pixel através do classificador de máxima

verossimilhança, implementado no software SPRING 5.0 (INPE, 2008) (Experimento 2);

(b) - Classificação pela segmentação de imagens através do classificador

Battacharya, implementado no software SPRING 5.0 (INPE, 2008) (Experimento 3);

vizinho mais próximo, implementado no software Envi 4.6 (ITT, 2009) (Experimento 4).

5.4.2 – Escala de trabalho

A definição da escala de trabalho foi feita de acordo com a precisão gráfica e a

resolução espacial das imagens TM-5. Precisão gráfica é a menor grandeza medida no terreno,

capaz de ser representada em desenho na mencionada escala. De acordo com Silva et al.

(1998) e Menezes e Neto (1999) a precisão gráfica admitida no Brasil é de 0,2 mm, sendo este

também o erro admissível. Por exemplo, em uma escala 1:50.000, o tamanho do menor objeto

no terreno que pode ser representado tem um diâmetro de 10 m.

Partindo da relação entre precisão gráfica (0,2 mm) e a resolução espacial da

imagem TM-5 (30 m) resulta a escala de trabalho. Sendo 30 m o menor diâmetro de um

objeto no terreno representando em uma imagem TM-5, a escala de trabalho é 1:150.000. A

menor área mapeável foi também retirada da resolução da imagem, ou seja, 900 m

(30m X

30m).

A escala de trabalha influenciou diretamente na definição das classes de uso e

ocupação e na atualização do mapa de sistemas de relevo.

5.4.3 – Classes de uso e ocupação da terra

As classes de uso e ocupação da terra foram elaboradas com base nas

metodologias discutidas no item 4.6, mas também foi considerado o fato que o uso ou a

ocupação delimitado deveria ter uma relação direta com a questão das pressões antrópicas

sobre a faixa de dutos. A pressão antrópica inferida para as classes de uso e ocupação indicam

a presença maior ou menor de atividade humana naquela classe.

A figura 20 apresenta o desdobramento do esquema teórico, utilizado pelo IBGE

(2006), para as classes de uso e ocupação da terra adaptado para esse trabalho.

Planeta Terra

Terra Água

Áreas

antrópicas

Áreas

naturais

Corpos

d’água

continentais

Corpos

d’água

costeiros

CampestreAgrícola Florestal

Não

agrícola

VEGETACAOALTERADA

VEGETACAODENSA

URBANODENSO

URBANOESPARSO

SOMBRA

AGUA

NUVEM

Figura 20 - Esquema teórico das classes de uso e ocupação da terra. Fonte: adaptado de IBGE (2006)

As classes de uso e ocupação da terra estão descritas a seguir.

(a) - duas classes de uso urbano: a primeira denominada URBANODENSO,

caracteriza-se por um uso urbano mais consolidado e denso, em que predominam a

pavimentação, edificações e pouca vegetação. A segunda denominada URBANOESPARSO,

caracteriza-se por uma ocupação urbana mais espaçada em que ocorre uma mistura grande de

pavimentação, edificações e vegetação. A resposta espectral dessa classe confunde-se com a

resposta da classe VEGETACAOALTERADA;

(b) - duas classes de vegetação: a primeira denominada VEGETACAODENSA,

caracterizada pela predominância da vegetação original e de grande porte, localizada em sua

grande parte em regiões da serra do mar e em topos de morro. A segunda, denominada

VEGETACAOALTERADA, caracterizada por uma vegetação de menor porte, como

gramíneas e arbustos, em que muitas vezes observa-se a influência do solo na resposta dos

alvos;

(d) - uma classe representando as áreas não imageadas pelo sensor devido a

sombras do relevo e das nuvens, denominada SOMBRA;

(e) - uma classe de nuvem, denominada NUVEM.

A tabela 18 apresenta uma visão geral das amostras das classes de uso e ocupação

da terra, bem como sua chave de interpretação, estatística descritiva e os resultados

estatísticos em cada uma das classificações experimentadas.

Tabela 18 – Visão geral das classes através das amostras, chave de interpretação, estatísticas descritivas e resultados das classificações

Classe

Caracterização

Exemplo de amostra

(TM 7R4G3B)

Chave de interpretação

Estatística descritiva das amostras

Resultado da classificação

AGUA

Corpos d`água

Cor: Azul com tonalidade escura

Textura: Homogênea

Porcentagem de acertos

Maxver1 1986: 100%

Maxver 1 1995: 100%

Maxver 2 1986: 100%

Maxver 2 1995: 100%

SegSpring 1986: 100%

SegSpring 1995: 100%

SegSpring 2005: 100%

SegFX 1986: 100%

SegFX 1995: 100%

SegFX 2005: 100%

SOMBRA

Áreas não imageadas pelo

satélite devido a sombras do

relevo e das nuvens

Cor: Preto

Textura: Homogênea

Porcentagem de acertos

Maxver1 1986: 33,33%

Maxver 1 1995: 40,00%

Maxver 2 1986: 16,67%

Maxver 2 1995: 40,00%

SegSpring 1986: 66,67%

SegSpring 1995: 60,00%

SegSpring 2005: 60,00%

SegFX 1986: 83,33%

SegFX 1995: 60,00%

SegFX 2005: 60,00%

NUVEM

Nuvens

Cor: Branca e magenta

Textura: Homogênea

URBANODENSO

Áreas predominantemente

construídas com pouca ou

nenhuma vegetação.

Cor: Predomina o magenta com

variações de tonalidade do claro ao

escuro.

Textura: Homogênea

Obs: Padrão regular de edificação e

arruamento

Porcentagem de acertos

Maxver1 1986: 75,00%

Maxver 1 1995: 73,68%

Maxver 2 1986: 93,75%

Maxver 2 1995: 72,22%

SegSpring 1986: 87,50%

SegSpring 1995: 77,78%

SegSpring 2005: 92,31%

SegFX 1986: 87,50%

SegFX 1995: 94,44%

SegFX 2005: 92,31%

0,00

20,00

40,00

60,00

80,00

Número Digital

1986

1995

2005

0,00

10,00

20,00

30,00

40,00

50,00

60,00

Número Dgital

1986

1995

2005

0,00

20,00

40,00

60,00

80,00

100,00

Número Digital

1986

1995

2005

Classe

Caracterização

Exemplo de amostra

(TM 7R4G3B)

Chave de interpretação

Estatística descritiva das amostras

Resultado da classificação

URBANOESPARSO

Mistura de pavimentação,

edificações e vegetação.

Cor: Apresenta as cores magenta e

verde com tonalidades variando do

claro ao escuro.

Textura: Heterogênea

Obs: Padrão regular de edificação e

arruamento

Porcentagem de acertos

Maxver1 1986: 62,50%

Maxver 1 1995: 75,00%

Maxver 2 1986: 68,75%

Maxver 2 1995: 80,00%

SegSpring 1986: 75,00%

SegSpring 1995: 55,00%

SegSpring 2005: 66,67%

SegFX 1986: 81,25%

SegFX 1995: 85,00%

SegFX 2005: 80,00%

VEGETACAOALTERADA

Vegetação de menor porte,

como gramíneas e arbustos,

em que muitas vezes

observa-se a influência do

solo na resposta dos alvos

Cor: Apresenta as cores magenta e

verde com tonalidades variando do

claro ao escuro.

Textura: Homogênea

Porcentagem de acertos

Maxver1 1986: 74,14%

Maxver 1 1995: 49,02%

Maxver 2 1986: 48,28%

Maxver 2 1995: 55,77%

SegSpring 1986: 60,34%

SegSpring 1995: 59,62%

SegSpring 2005: 40,82%

SegFX 1986: 86,21%

SegFX 1995: 80,77%

SegFX 2005: 87,76%

VEGETACAODENSA

Vegetação original e de

grande porte, localizada, em

sua grande parte, em regiões

da serra do mar e em topos

de morro

Cor: predomina o verde com

tonalidades variando do claro ao

escuro.

Textura: Homogênea

Porcentagem de acertos

Maxver1 1986: 96,97%

Maxver 1 1995: 97,06%

Maxver 2 1986: 100,00%

Maxver 2 1995: 97,06%

SegSpring 1986: 96,97%

SegSpring 1995: 94,12%

SegSpring 2005: 94,12%

SegFX 1986: 87,88%

SegFX 1995: 91,18%

SegFX 2005: 85,29%

0,00

20,00

40,00

60,00

80,00

Número Digital

1986

1995

2005

0,00

20,00

40,00

60,00

80,00

Número Digital

1986

1995

2005

0,00

10,00

20,00

30,00

40,00

50,00

60,00

Número Digital

1986

1995

2005

5.4.4 – Ferramentas para validação e análise da classificação

Para avaliação das classificações dos experimentos 2, 3 e 4 foi gerada uma matriz

regular de 3 km por 3 km, sendo adquirido um ponto no centro de cada célula, totalizando 130

pontos amostrais para uma área de aproximadamente 1068 km

correspondente a área dos três

municípios. Os pontos foram então classificados visualmente segundo as classes de uso da

terra estabelecidas sendo utilizados como verdade. A tabela 19 apresenta o número de

amostras adquiridas para cada classe.

Tabela 19 – Número de amostras verdade adquiridas para validação das classificações

Classe

Nº Amostra 1986

Nº Amostra 1995

Nº Amostra 2005

AGUA

NUVEM

SOMBRA

URBANODENSO

URBANOESPARSO

VEGETACAOALTERADA

VEGETACAODENSA

As matrizes de confusão foram produzidas a partir do cruzamento das amostras

verdade com os resultados das classificações. Dessas matrizes foram avaliados os

desempenhos das classificações, através do acerto geral (medida de proporção entre os acertos

e os erros) e do coeficiente Kappa (COHEN, 1960).

Segundo Antunes e Lingnau (1997) o coeficiente Kappa é um dos mais indicados

para mensurar concordância entre classificações de imagens orbitais. O índice demonstra uma

concordância, em escala nominal, entre os resultados das classificações e as amostras verdade.

A tabela 20 apresenta a escala de concordância Kappa.

Tabela 20 – Escala Kappa de concordância nominal

Intervalo Kappa

Concordância

K < 0

Péssima

0 – 0,20

Ruim

0,21 – 0,40

Moderada

0,41 – 0,60

Boa

0,61 - 0,80

Ótima

0,81 – 1,00

Excelente

Com base nas análises visuais das imagens e do conhecimento da dinâmica de uso

e ocupação da terra, foram estabelecidas algumas premissas relacionadas ao comportamento

esperado das classes de vegetação e urbano para auxiliar a análise dos resultados.

premissa - uma vez que uma área é classificada como URBANODENSO não é

esperado que ocorra nenhuma mudança em datas posteriores, sendo assim é esperado um

crescimento da mesma ao longo do tempo.

premissa - uma vez que uma área é classificada como URBANO ESPARSO é

esperado apenas a mudança para a classe URBANODENSO, pois esse fato indicaria um

adensamento de edificações naquele local. Sendo assim, podem-se admitir pequenas reduções

de área ao longo tempo para esta classe.

premissa - Para VEGETACAOALTERDA é coerente a alteração para qualquer

uma das três classes, no entanto espera-se uma significativa redução de área ao longo dos

períodos.

premissa - Para VEGETACAODENSA é coerente a alteração para qualquer

uma das três classes, no entanto não se espera mudanças significativas de área ao longo dos

períodos.

5.5 – Índice de pressão antrópica às faixas de dutos – IPA

O índice de pressão antrópica às faixas de dutos – IPA

utilizado nesse trabalho é

uma medida de proporção de área entre as classes de uso e ocupação da terra acrescido da

ponderação da pressão antrópica à faixas de dutos considerada para cada uma das classes. A

principal função do índice no trabalho é permitir a análise de forma conjunta as classes de uso

e ocupação relacionadas ao urbano e vegetação, sendo elaborado de forma genérica para

permitir sua aplicação em qualquer áreas de interesse.

Considerando a descrição e caracterização de cada classe, foi possível ponderar

um valor para pressão antrópica entre as classes de vegetação e urbano. Utilizou-se uma

amplitude de valores entre 0 (menor pressão) e 1 (maior pressão). A tabela 21 apresenta os

valores de pressão ponderados para as classes de vegetação e urbano.

Tabela 21 – Pressão antrópica das classes de uso e ocupação da terra

Classes

Pressão antrópica

URBANODENSO

URBANOESPARSO

0,75

VEGETACAOALTERADA

0,5

VEGETACAODENSA

A classe URBANODENSO recebeu o valor 1 e corresponde as áreas

predominantemente construídas com pouca ou nenhuma vegetação, ou seja, há grande

intensidade de atividade humana e consequentemente maior pressão antrópica dentre as

classes analisadas.

A classe VEGETACAODENSA recebeu o valor 0 e corresponde as áreas de

vegetação original e de grande porte, localizadas, em sua grande parte, em regiões da Serra do

Mar e em topos de morro, não havendo indícios de atividade humana significativa ou

impactante, sendo considerada uma área de pressão antrópica nula.

A classe VEGETACAOALTERADA recebeu o valor 0,5 e corresponde as áreas

de vegetação de pequeno porte, como gramíneas e arbustos, em que muitas vezes observa-se a

influência do solo na resposta dos alvos, devido possivelmente ao uso agrícola diversificado e

a vegetação natural degradada. As atividades humanas são dispersas e em menor número que

a classe URBANOESPARSO, representando assim pressão antrópica menor, porém existente.

A dinâmica esperada para essa classe é que a mesma pode tanto tornar-se

VEGETACAODENSA quanto seguir para as classes de urbano, o que justifica o valor de 0,5.

A classe URBANOESPARSO recebeu o valor 0,75 e corresponde a áreas com um

misto de pavimentação, edificações e vegetação, onde o uso é tipicamente urbano, entretanto

com menor densidade das atividades humanas. Assim, apresenta pressão antrópica menor que

a classe URBANODENSO, porém maior que a VEGETACAOALTERADA. O valor

atribuído está entre os valores de URBANODENSO e VEGETACAOALTERADA, pois foi

considerado que nessas áreas, de forma geral, havia iguais proporções de área edificadas e

áreas com vegetação.

O valor do IPA

deve ser sempre analisado tendo como referencial a tabela de

pressão antrópica das classes, visto que a pressão antrópica não foi quantificada e sim

ponderada entre as classes de uso e ocupação.

O IPA

foi calculado de acordo com a equação a seguir:

𝐼𝑃𝐴 = 𝑑𝑈𝐷 ∗ 𝑝𝑈𝐷 + 𝑑𝑈𝐸 ∗ 𝑝𝑈𝐸 + 𝑑𝑉𝐴 ∗ 𝑝𝑉𝐴 + 𝑑𝑉𝐷 ∗ 𝑝𝑉

Em que:

d - densidade da classe de uso e ocupação na região ou zona de análise, obtida através da

razão entre a área total da classe na região de análise e a área total da região.

p – pressão antrópica da classe de uso e ocupação

UD – URBANODENSO

UE - URBANOESPARSO

VA – VEGETACAOALTERADA

VD - VEGETACAODENSA

Como exemplificação, considere uma região ou zona de análise composta por

50% de URBANODENSO, 20% de URBANOESPARSO, 20% de

VEGETACAOALTERADA e 10% de VEGETACAODENSA. O cálculo do IPA para esse

caso fica assim:

IPA = 0,5*1 + 0,2*0,75 + 0.2*0.5 + 0.1*0

IPA = 0,75

Como a pressão antrópica da classe VEGETACAODENSA foi considerada 0,

pode-se simplificar a equação:

𝐼𝑃𝐴 = 𝑑𝑈𝐷 ∗ 𝑝𝑈𝐷 + 𝑑𝑈𝐸 ∗ 𝑝𝑈𝐸 + 𝑑𝑉𝐴 ∗ 𝑝𝑉𝐴

(Eq. 8)

(Eq. 9)

No momento do cálculo da área total de cada região, para em seguida calcular a

densidade de cada classe, foram subtraídas as áreas correspondentes as classes de AGUA,

SOMBRA e NUVEM.

Os resultados do IPA

foram agrupados e classificados de acordo com a tabela 22.

Os limiares das classes de IPA

foram definidos tendo como referência os valores ponderados

para pressão antrópica. Optou-se por dividir a diferença de cada valor ponderado para pressão

em duas classes, por exemplo, a diferença entre 1 (URBANODENSO) e 0,75

(URBANOESPARSO) é 0,25 que foi dividido em duas classes 0,125.

Tabela 22 – Classificação do IPA

Classes IPA

Intervalo do IPA

Pressão antrópica

alta

0,876 – 1

Pressão antrópica

média alta

0,751 – 0,875

Pressão antrópica

média

0,626 – 0,750

Pressão antrópica

média baixa

0,501 – 0,625

Pressão antrópica

baixa

0,251 – 0,500

Pressão antrópica

não significativa

0 - 0,25

O IPA

foi calculado para os sistemas de relevo, zonas de influência da faixa de

dutos e para as regiões de interesse, que estão discutidas nos itens 5.6, 5.7 e 5.8 e apresentadas

nos itens 6.9.3, 6.9.4 e 6.9.5.

5.6 – Atualização do mapa de sistemas de relevo

Os limites dos sistemas de relevo foram adquiridos do mapa Geomorfológico do

estado do Rio de Janeiro na escala 1:400.00, elaborado pela CPRM (2000). Teve os limites

das classes revistos de acordo com a proposta de Ponçano et al. (1979). Essa atualização foi

necessária devido à escala do mapa não ser compatível com a escala pretendida para o

trabalho (1: 150.000).

Foi utilizada a imagem TM de 1986 para esse trabalho por apresentar menor

alteração antrópica da paisagem. Os critérios de interpretação de imagem de Ponçano et al

(1979) utilizados nesse trabalho, para atualização dos limites, foram:

(a) Amplitude local – Altura máxima da unidade em metros, acima do assoalho

dos grandes vales;

(b) Declividade – Inclinação média do perfil da encosta;

seus vales limítrofes, ou seja, área dos interflúvios;

(d) Extensão do topo – Sendo extensos ou restritos;

(e) Formas de topos – Sendo aplainados, arredondados ou angulosos;

(f) Perfil das vertentes – Sendo convexo, retilíneo ou côncavo;

(g) Orientação do relevo – Sendo muito orientado, pouco orientado e não

orientado.

Duas classes tiveram seus nomes alterados. A classe Maciços intrusivos alcalinos

foi alterada para Morros isolados e a classe Continentais alterada para Planícies aluviais.

100

5.7 – Mapa de zonas de influência da faixa de dutos

Esse mapa foi elaborado tendo como referência a proposta presente nos relatórios

ambientais da Transpetro (2006a; b). Junto a essa proposta foram adicionadas referências de

posicionamento das zonas em relação à faixa, sendo assim, é possível saber se as mesmas

estão localizadas á direita, esquerda ou entre a faixa de dutos.

O principal objetivo desse mapa é servir de referencial de distância das faixas de

dutos para análise do uso e ocupação da terra, bem como para observação das alterações ao

longo dos períodos trabalhados.

101

5.8 – Mapa de regiões de interesse

O mapa de regiões de interesse foi produzido a partir da intersecção das zonas de

influência e dos sistemas de relevo. Assim sendo, cada região de interesse possui os seguintes

atributos: a zona de influencia da faixa de dutos, a posição em relação à faixa e o sistema de

relevo.

Através dessas regiões foi possível relacionar a distância e posição em relação à

faixa de dutos com um condicionante direto do uso e ocupação da terra e com os sistemas de

relevo. A análise da variação da densidade de cada classe de uso e ocupação no interior das

regiões de interesse permitiu mapear as áreas de maior ou menor densidade de ocupação,

tendo sempre como referência à faixa de dutos.

102

5.9 - Experimento 2

Neste experimento foi utilizada apenas a técnica de comparação de imagens

classificadas para as datas de 1986 e 1995 com o classificador pixel a pixe denominado

MAXVER (máxima verossimilhança) As amostras foram obtidas de duas formas, na primeira

utilizaram-se amostras diferentes para cada data, conforme o experimento 1, no segundo

buscou-se obter amostras multitemporais, ou seja, as mesmas amostras para as duas datas.

Para finalidade de identificação, o primeiro teste foi denominado Maxver 1 e o segundo de

Maxver 2.

Após a classificação, sobre os resultados de cada teste foi realizado o processo de

pós-classificação com a finalidade de remoção de pequenos agrupamentos de pixels ou de

pixels isolados. Utilizou-se o peso (refere-se ao número de vezes que será considerada a

freqüência do ponto central) de 2 e o limiar (refere-se ao valor de freqüência acima do qual o

ponto central é modificado) de 5.

A figura 21 apresenta o fluxograma simplificado de trabalho do experimento 2.

LandSat

TM5

Original

20/05/1986

LandSat

TM5

Original

29/05/1995

Classificação

(pixel a pixel)

Aquisição de

amostras

Classificação

(pixel a pixel)

Aquisição de

amostras

multitemporais

Comparação

entre as

técnicas

Figura 21 - Fluxograma de trabalho do experimento 2.

Os resultados de ambos os testes se mostraram insatisfatórios, para a delimitação

correta de áreas correspondentes às classes URBANOESPARSO e

VEGETACAOALTERADA, com respostas espectrais próximas. Assim, optou-se por realizar

o experimento 3, utilizando um método que opera por regiões.

103

5.10 - Experimento 3

Neste experimento foi utilizada apenas a técnica de comparação de imagens

classificadas com a finalidade de identificar as mesmas classes do experimento 2. A grande

diferença desse experimento para o anterior foi a utilização da segmentação do software

SPRING 5.0 (INPE, 2008) antes da aquisição das amostras e classificação. O classificador

utilizado foi o Battacharya. No processo de segmentação foram avaliados diversos limiares de

similaridade e de área mínima de agrupamento de pixels para a melhor identificação e

delimitação dos limites entre as classes. Após muitos testes, os melhores parâmetros avaliados

para segmentação da imagem foram 4 para similaridade mínima espectral e 100 pixel para

área mínima das regiões. A figura 22 apresenta o fluxograma simplificado de trabalho do

experimento 3.

LandSat

TM5

Original

20/05/1986

LandSat

TM5

Original

29/05/1995

Classificação

(por região)

Diferença de

imagens

classificadas

Aquisição de

amostras

LandSat

TM5

Original

09/06/2005

Figura 22 - Fluxograma de trabalho do experimento 3

O propósito inicial foi realizar uma classificação por região com um índice de

acerto superior a 80%, o que permitiria realizar uma análise multitemporal confiável.

Entretanto, após muitas classificações, este objetivo não foi atingido e os resultados

apresentaram muitos erros de classificação, que seriam somados ao longo das três datas.

Sendo assim, optou-se por realizar o experimento 4, utilizando um outro método de

classificação que também opera por regiões.

104

5.11 - Experimento 4

Este experimento foi semelhante ao experimento 3, sendo diferencial a ferramenta

de segmentação e classificação. Utilizou-se o módulo “Feature Extration” presente no Envi

4.6 (ITT, 2009). Esta ferramenta permite utilizar além da imagem de satélite, arquivos

auxiliares para refinar a classificação. Outra vantagem desse módulo é sua capacidade de

interatividade, ou seja, no momento em que se altera um parâmetro ou se adquire uma

amostra, o resultado é rapidamente visualizado. Neste experimento a classificação foi

realizada também utilizando um modelo de elevação do terreno (MDE) como arquivo

auxiliar, com o intuito de reduzir confusões como, por exemplo, a classificação de

URBANODENSO ou URBANOESPARSO em área da Serra do Mar. A figura 23 apresenta o

fluxograma simplificado de trabalho do experimento 4.

Aquisição de

amostras

Classificação

das regiões

Classificação

das regiões

Comparação

entre as

técnicas

LandSat

TM5

Original

20/05/1986

LandSat

TM5

Original

29/05/1995

LandSat

TM5

Original

09/06/2005

Segmentação

das imagens

MDE

(SRTM)

Figura 23 - Fluxograma de trabalho do experimento 4

Os melhores parâmetros encontrados para realização desse experimento foram:

(a) - Para segmentação da imagem é necessário dois parâmetros, inicialmente

informa-se o nível da escala, que varia de 0 (maior segmentação) a 100 (maior generalização),

em seguida uma imagem segmentada é gerada e pede-se para um limiar de similaridade entre

as regiões, que pode variar de 0 (menor similaridade) a 100 (maior similaridade). Os melhores

parâmetros encontrados foram 5 para o nível de escala e 80 para a similaridade;

(b) - Para extração dos atributos das regiões optou-se por utilizar os atributos

espectrais (mínimo, máximo, média e desvio padrão de todas as bandas das imagens), textura

(amplitude, média, variância e entropia), cores (matiz, saturação intensidade baseado na

composição 7R4G3B), razão entre bandas (divisão da banda 4 pela banda 3) e elevação média

das regiões;

classes e a data da classificação, como se observa na tabela 23;

105

Tabela 23 – Número de amostras adquiridas no experimento 4

1986

1995

2005

AGUA

NUVEM

SOMBRA

URBANODENSO

432

246

286

URBANOESPARSO

303

145

218

VEGETACAOALTERADA

790

384

526

VEGETACAODENSA

117

TOTAL

1684

847

1134

(d) - Na classificação foi utilizado o classificador K vizinho mais próximo com o

parâmetro K igual a 3.

106

5.12 – Análise do uso e ocupação da terra e de mudanças

5.12.1 – Mapa uso e ocupação da terra e mapa de mudanças

Os mapas de uso e ocupação da terra e de mudanças foram produzidos de acordo

com o fluxograma apresentado pela figura 24.

SegFX

1986

SegFX

1995

SegFX

2005

Aplicação da

e 2

premissas

Intersecção 1

Mapa de uso

e ocupação

1986

Mapa de uso

e ocupação

1995

Mapa de uso

e ocupação

2005

Intersecção 2

Mapa de

mudanças

1986-1995

Mapa de

mudanças

1995-2005

Figura 24 - Fluxograma de trabalho dos mapas uso e ocupação da terra e de mudanças

Os resultados da classificação do experimento 4 foram selecionados para a

produção do mapa de mudanças. Aplicaram-se sobre os resultados as regras propostas pela 1

e 2

premissas discutidas no item 5.4 deste trabalho. A implementação ocorreu de acordo com

o procedimento descrito a seguir:

(a) - Os polígonos classificados como URBANODENSO em 1986 foram

sobrepostos à classificação SegFX 1995. Os polígonos do URBANODENSO de 1995, já

modificados, foram sobrepostos da mesma forma à classificação SegFX 2005 (1

premissa);

(b) - Os polígonos do URBANOESPARSO de 1986 foram cruzados com os

polígonos do URBANODENSO modificado de 1995, de formar que as áreas de intersecção

fossem apagadas do URBANOESPARSO de 1986. Os polígonos do URBANOESPARSO de

1986 modificados foram então sobrepostos a classificação SegFX 1995 modificada. Aplicou-

107

se o mesmo procedimento para somar o URBANOESPARSO 1995 à classificação SegFX

2005 (2

premissa).

Com esse procedimento, foram gerados os mapas de uso e ocupação da terra, que

foram interseccionados para gerar o mapa de mudanças de 1986-1995 e o mapa de mudanças

de 1995-2005.

Nos mapas de mudanças foram apenas consideradas as mudanças para classes de

URBANODENSO, URBANOESPARSO, VEGETACAODENSA e

VEGETACAOALTERADA, ficando excluídas as classes de SOMBRA, AGUA e NUVEM.

108

5.12.2 – Uso e ocupação segundo os sistemas de relevo, zonas de influência e

regiões de interesse da faixa de dutos.

Neste procedimento as classes de uso e ocupação e de mudanças, correspondentes

à vegetação e ao urbano, e as classes de mudanças foram cruzadas com os polígonos das

zonas de influência da faixa de dutos, sistemas de relevo e regiões de interesse da faixa. O que

permitiu gerar a densidade de ocorrência de cada classe de uso e ocupação e de mudança nas

áreas consideradas. A partir das densidades das classes de uso e ocupação foi obtido o IPA

para todas as unidades analisadas.

As zonas de influência foram utilizadas para permitir a visualização de como o

uso e ocupação ocorrem em relação à distância da faixa de dutos. Os sistemas de relevo foram

utilizados para dividir a faixa de dutos e a área de estudo em regiões que condicionam o uso

da terra. Por sua vez, as regiões de interesse foram utilizadas para relacionar a distância da

faixa com um condicionante direto da ocupação.

A figura 25 apresenta o fluxograma dessa etapa do trabalho.

Mapa de

mudanças

1986-1995

Mapa de uso

e ocupação

1986

Mapa de uso

e ocupação

1995

Mapa de uso

e ocupação

2005

Mapa de

mudanças

1995-2005

Regiões de

interesse

Zonas de

influência

Sistemas de

relevo

Cruzamento

1 - Densidade do uso e

ocupação

2 - Densidade de mudanças

3 – IPA

4 - Variação IPA

Figura 25 - Fluxograma de trabalho da análise do uso e ocupação

109

6 - RESULTADOS E DISCUSSÕES

6.1. - Experimento 1

Os resultados do experimento 1 serão apresentados de acordo com os recortes

destacados na figura 26.

Figura 26 – Recorte da área de estudo para as figuras 27, 28 e 29

Nos retângulos destacados na figura 26 observam-se áreas das imagens originais

e, posteriormente, o resultado obtido com a aplicação das duas técnicas. As figuras 27A e 28A

estão em uma área próxima à refinaria, onde houve uma grande mudança para a classe

AREA-VERDE. As figuras 27B e 28B estão localizadas no entorno da área urbana e a

mudança que predomina é para AREAVERDE, no entanto observam-se grandes regiões de

mudanças para OUTROS. As figuras 27C e 28C localizam-se em uma área urbana em que

ocorre equilíbrio entre as classes de mudanças. As figuras 27D e 28D estão em um área de

Fig 27 e 28 F

Fig 27 e 28 D

Fig 27 e 28 B

Fig 27 e 28 A

Fig 27 e 28 C

Fig 27 e 28 E

Fig 29

Composição TM

5R 4G 3B (1995)

110

expansão urbana, resultando na ausência predominância de uma classe de mudança especifica.

As figuras 27E e 28E estão localizadas em uma área urbana bastante consolidada,

prevalecendo à classe de Não mudança seguida pela classe de mudança para AREA-VERDE.

As figuras 27F e 28F localizam-se, em sua maior parte, na região da Serra do Mar,

predominando áreas Não mudança seguida pela classe de mudança para AREA-VERDE.

111

1995

1986

Imagem Diferença

Classificação

Figura 27 – Síntese da técnica de comparação de imagem. (Amarelo – Não mudança; Vermelho –

Mudança para OUTROS; Verde – Mudança para AREA-VERDE)

112

1995

1986

Imagem Diferença NDVI

Figura 28 – Síntese da técnica NDVI. (Amarelo – Não mudança; Vermelho – Mudança para

OUTROS; Verde – Mudança para AREA-VERDE)

113

As imagens de NDVI classificadas e as imagens classificadas apresentaram

resultados bastante semelhantes em termos do total da área de cada classe, indicando uma

tendência geral de aumento das áreas verdes no período de nove anos analisados, como se

observa na tabela 24.

Tabela 24 – Área total relativa das classes para as imagens classificadas

1986

1995

AREA-VERDE (NDVI)

47,5%

56,5%

AREA-VERDE

(Classificação)

47%

55,5%

OUTROS (NDVI)

52,5%

43,5%

OUTROS (Classificação)

53%

44,5%

Os resultados do total da área de cada classe das duas imagens-diferença

produzidas também foram bastante semelhantes, refletindo o primeiro resultado, como

observa-se na tabela 25.

Tabela 25 – Área total relativa das classes para as imagens diferença

Classes

Área relativa

Não mudança (NDVI)

76%

Não mudança (classificação)

75,5%

Mudança para OUTROS (NDVI)

7,5%

Mudança para OUTROS

(classificação)

8,0%

Mudança para AREA-VERDE

(NDVI)

16,5%

Mudança para AREA-VERDE

(classificação)

16,5%

No entanto, uma grande diferença no resultado foi observada em uma área

específica, como mostra a figura 29. Pode-se notar que a imagem-diferença da classificação

apresenta duas grandes áreas de mudança de classes, uma para AREA-VERDE e uma para

OUTROS, o que não é observado na imagem diferença de NDVI. Quando as imagens iniciais

são consultadas, observa-se que não houve uma mudança significativa da vegetação o que

justifica a identificação de duas grandes áreas de mudanças na imagem diferença da

classificação. Sendo assim, o resultado apresentado pela técnica de diferença do NDVI foi

mais coerente com a realidade.

114

Classificação

NDVI

1986

1995

Figura 29 – Comparação entre as técnicas de diferença de NDVI e comparação de imagem

classificada. (Amarelo – Não mudou; Vermelho – Mudou para outros; Verde – Mudou para área

verde)

Os resultados demonstraram o potencial e também as limitações das técnicas

analisadas. A técnica de diferença de imagem NDVI se mostrou bastante eficiente, pois o seu

processamento foi bastante rápido e a única intervenção subjetiva realizada foi a definição do

limiar para separação das áreas verdes dos demais alvos, subjetividade essa que foi reduzida

pelo auxílio da literatura. A imagem-diferença dessa técnica se mostrou bastante coerente com

a realidade, retratando na maior parte das áreas, apenas as mudanças significativas. Contudo,

por ser uma técnica dependente da determinação de limiares para criação das classes, torna-se

inviável utilizá-la para elaboração de um mapa de uso da terra, podendo ser utilizada como

uma ferramenta auxiliar para interpretação da imagem.

A técnica da diferença de imagens classificadas necessitou de um maior tempo

para obtenção dos resultados devido à necessidade de aquisição de amostras para cada data

analisada. Utilizou-se um mesmo critério para seleção das amostras. O procedimento de

aquisição de amostras está relacionado aos “erros de classificação” que se tornam maiores

quando se realiza a subtração das imagens.

Verificou-se a necessidade de redefinir as classes, de forma que estas

apresentassem uma maior relação com a questão da segurança dos dutos. Um exemplo,

utilizando os resultados anteriores, seria analisar qual classe representa uma maior pressão

Composição TM

5R 4G 3B

115

antrópica para a faixa de dutos, a classe AREA-VERDE ou a OUTROS. A dificuldade em

encontrar uma resposta clara para essa questão levou ao abandono destas classes e gerou a

necessidade de se trabalhar com mais de 2 classes.

Concluiu-se que qualquer técnica do grupo álgebra (LU et al., 2004), como é o

caso da técnica diferença de NDVI, que tem como característica a necessidade de definição de

limiares, é inviável para análises em que se busca identificar mais que duas classes, sendo

assim, excluiu-se todas as técnicas do grupo álgebra dos experimentos seguintes.

116

6.2 – Mapa de sistemas de relevo atualizado

A figura 30 apresenta uma comparação do mapa de sistemas de relevo original

(figura 30a) e o revisado (figura 30b).

Figura 30 – Sistemas de relevo “original” e “revisado”

117

Dessa forma os sistemas de relevo “revisado” ficam distribuídos de acordo com a

tabela 26 na área de estudo.

Tabela 26 – Área total relativa das classes de sistemas de relevo

Classe

% da área total

Colinas isoladas

23,28%

Domínio de colinas dissecadas, morrotes e

morros baixos

6,25%

Escarpas serranas

20,30%

Morros isolados

12,57%

Planícies aluviais

7,43%

Planícies colúvio-alúvio-marinhas

26,96%

Planícies flúvio-marinhas

3,21%

118

6.3 – Mapa de zonas de influência da faixa de dutos

A tabela 27 apresenta a caracterização das zonas de influência da faixa de dutos e

a figura 31 sua representação espacial para a área de estudo.

Tabela 27 – Caracterização das zonas de influência da faixa de dutos

Sigla da zona

Nome

Distância das faixas

Tamanho relativo na

área de estudo

ZID

Zona de influência direta

0 a 400 m

3,99%

ZII-E

Zona de influência indireta

localizada à esquerda das

faixas duto

400 m a 5 km

16,01%

ZII-D

Zona de influência indireta

localizada à direita das faixas

de dutos

400 m a 5 km

11,98%

ZII-M1; ZII-M2

Zona de influência indireta

localizada entre as faixas de

dutos

400 m a 5 km

3,47%

ZIV-E

Zona de influência variável

localizada à esquerda das

faixas duto

Acima de 5 km, se

estendendo até os limites

dos municípios

46,01%

ZIV-D

Zona de influência variável

localizada à direita das faixas

de dutos

Acima de 5 km, se

estendendo até os limites

dos municípios

18,55%

Figura 31 – Zonas de influência do duto

119

6.4 – Mapa de regiões de interesse

A figura 32 apresenta o mapa de regiões de interesse. A sigla das regiões de

interesse foi composta com quatro algarismos (a,b,c,d) de acordo com os seguintes elementos:

(a) - Zona de influência da faixa de dutos, podendo ser direta (D), indireta (I) e

variável (V). Destacando que esta zona guarda o atributo de distancia à faixa de dutos;

(b) - Posição em relação à faixa de dutos, podendo ser entre a faixa (M), sobre a

faixa (S), à direta da faixa (D) e à esquerda da faixa (E);

alúvio-marinhas (2) Planícies flúvio-marinhas (3), Colinas isoladas (4), Domínio de colinas

dissecadas, morrotes e morros baixos (5), Escarpas serranas (6) e Morros isolados (7);

(d) – Identificador da região, utilizada para separar duas ou mais regiões que

apresentem os mesmo algarismos.

120

Figura 32 – Mapa de regiões de interesse

121

6.5 – Classificações de imagens para uso e ocupação da terra

A partir da tabela 28 é possível observar e comparar de forma quantitativa os

resultados de todas as classificações através do acerto geral e do coeficiente Kappa. A

representação espacial das classificações e sua discussão foram apresentadas nos itens 6.6, 6.7

e 6.8 deste trabalho.

Tabela 28 – Acerto geral e coeficiente Kappa das classificações

Acerto geral

Coeficiente

Kappa

Maxver 1 1986

0,77

0,68

Maxver 1 1995

0,70

0,61

Maxver 2 1986

0,69

0,58

Maxver 2 1995

0,72

0,63

SegSpring 1986

0,75

0,67

SegSpring 1995

0,71

0,61

SegSpring 2005

0,69

0,60

SegFX 1986

0,86

0,79

SegFX 1995

0,85

0,80

SegFX 2005

0,86

0,81

122

6.6 - Experimento 2

Os resultados do experimento 2 são apresentados de forma geral na figura 34 e

detalhados de acordo com os recortes destacados na figura 33. As classificações apresentadas

e discutidas a seguir são apenas as consideradas de melhor resultado e obtidas após muitos

testes.

Figura 33 – Recorte da área de estudo para as figuras 35, 36, 37 e 38

Os retângulos destacados na figura 33 contêm as áreas das figuras 35, 36, 37 e 38,

onde se pode observar recortes das imagens originais e posteriormente, o resultado obtido

com os dois testes de classificação, denominados de Maxver 1 e Maxver 2, utilizando o

classificador de máxima verossimilhança. Para o teste Maxver 1 foram adquiridas amostras

distintas para cada data, utilizando um mesmo critério para seleção. Para o teste Maxver 2, as

amostras foram adquiridas de forma simultânea, ou seja, foram selecionadas amostras sobre

áreas em que o uso permaneceu o mesmo em ambas as datas.

Fig 37

Fig 36

Composição TM

4R 7G 3B

UTM/SIRGAS2000

Fig 38

Fig 35

123

A tabela 29 demonstra numericamente o resultado das classificações para a área

total dos municípios de Belford Roxo, Duque de Caxias e Nova Iguaçu e a tabela 30 apresenta

o crescimento relativo, nos períodos de 1986 a 1995 das classes relacionadas ao urbano e a

vegetação.

Tabela 29 - Área total relativa das classes para área total dos municípios

Maxver1

1986

Maxver 1

1995

Maxver 2

1986

Maxver 2

1995

AGUA

0,55%

0,38%

0,53%

NUVEM

0,34%

0,19%

0,00%

SOMBRA

1,18%

1,80%

1,11%

1,86%

URBANODENSO

11,01%

12,61%

11,22%

10,37%

UBRANOESPARSO

17,50%

28,29%

24,00%

26,77%

VEGETACAOLTERADA

35,88%

23,46%

26,41%

24,27%

VEGETACAODENSA

33,54%

33,27%

36,73%

36,21%

Tabela 30 – Crescimento relativos das classes

Crescimento

86-95 (Maxver1)

Crescimento

86-95 (Maxver 2)

URBANODENSO

14,51%

-7,52%

UBRANOESPARSO

61,66%

11,52%

VEGETACAOALTERADA

-34,60%

-8,12%

VEGETACAODENSA

-0,80%

-1,42%

Analisando a tabela 30, destaca-se que o teste Maxver 1 identificou um

crescimento geral de 10,79% da área da classe URBANOESPARSO e um decréscimo de

12,42% da área da classe VEGETACAOALTERADA, enquanto que, para o teste Maxver 2, a

oscilação de ambas as classes foi inferior a 2% em relação a área total dos municípios. A

figura 34 apresenta distribuição espacial o resultado para a mesma área.

124

A) Maxver 1 1986

B) Maxver 1 1995

C) Maxver 2 1986

D) Maxver 2 1995

Figura 34 – Resultado geral das classificações do experimento 2

Nas figuras 35A e 35B é possível notar uma parte da área urbana de Duque de

Caxias, localizada à direita da faixa de dutos. Nesta área são perceptíveis dois padrões

distintos de urbanização, interpretados visualmente como UBBANODENSO e

URBANOESPARSO. Ainda é possível observar que do ano de 1986 para 1995 houve um

aumento da área correspondente ao URBANODENSO e um aumento da vegetação na área do

URBANOESPARSO, contudo nesse caso, não houve mudança no uso. Ambas as

classificações do ano de 1986 (figuras 35C e 35E) retrataram razoavelmente as áreas de

URBANOESPARSO e URBANODENSO, mas as classificações do ano de 1995 (figuras 35D

e 35F) não conseguiram identificar as área de URBANOESPARSO devido ao crescimento da

Faixa de dutos

Limite de municípios

Uso e ocupação

AGUA

NUVEM

SOMBRA

URBANODENSO

URBANOESPARSO

VEGETACAOALTERADA

VEGETACAODENSA

Acerto geral: 0,77

Índice Kappa: 0,68

Acerto geral: 0,72

Índice Kappa: 0,63

Acerto geral: 0,69

Índice Kappa: 0,58

Acerto geral: 0,70

Índice Kappa: 0,61

UTM/SIRGAS 2000

125

vegetação, o que resultaria em um decréscimo da área de URBANOESPARSO ao longo do

período.

As figuras 36A e 36B correspondem a uma região de conurbação das áreas

urbanas dos municípios de Belford Roxo e Nova Iguaçu, sendo possível perceber com as

imagens um adensamento significativo da ocupação urbana no período analisado. Observando

os testes, Maxver1 e Maxver 2 (figuras 36C, 36D, 36E e 36F) é possível verificar o

adensamento urbano dessa área.

As figuras 37A e 37B correspondem, em sua grande parte, a uma área rural dos

municípios de Duque de Caxias e Nova Iguaçu, em que a faixa de dutos cruza um domínio

geomorfológico colinoso. É possível identificar também a esquerda da faixa de dutos uma

área urbana com padrão de urbanização classificado como URBANOESPARSO. Analisando

as imagens pode-se afirmar que, no período de 1986 a 1995 ocorreu uma ligeira degradação

da vegetação localizada nas áreas colinosas e, um crescimento da vegetação na área urbana.

As classificações não conseguiram delimitar satisfatoriamente a área urbana, ocorrendo

confusões da classe URBANOESPARSO com VEGETACAOALTERADA. Nas áreas em

que ocorreram degradação da vegetação, em sua grande maioria, foram classificadas como

URBANOESPARSO (figuras 37D e 37F) quando se desejava VEGETACAOALTERADA.

Outro erro observado foi que áreas de solo exposto e de rodovias foram classificadas como

URBANODENSO.

As figuras 38A e 38B referem-se, em sua maioria, a áreas de escarpas da Serra do

Mar, localizadas na divisa dos municípios de Duque de Caxias, Miguel Pereira e Nova

Iguaçu. Analisando as imagens, percebe-se tratar-se de uma região de predomínio da

vegetação de grande porte, que não sofreu alteração no período. A classificação nessa área

apresentou ótimos resultados em todos os casos, pois se trata de uma área que, espectralmente

apresenta menor variabilidade.

126

A) Imagem TM 1986 (Composição: 4R7G3B)

B) Imagem TM 1995 (Composição: 4R7G3B)

C) Classificação Maxver 1 1986

D) Classificação Maxver 1 1995

E) Classificação Maxver 2 1986

F) Classificação Maxver 2 1995

Figura 35 – Resultado das classificações do experimento 2 – Área 1

Faixa de dutos

Limite de municípios

Uso e ocupação

AGUA

NUVEM

SOMBRA

URBANODENSO

URBANOESPARSO

VEGETACAOALTERADA

VEGETACAODENSA

URBANOESPARSO

URBANODENSO

127

A) Imagem TM 1986 (Composição: 4R7G3B)

B) Imagem TM 1995 (Composição: 4R7G3B)

C) Classificação Maxver 1 1986

D) Classificação Maxver 1 1995

E) Classificação Maxver 2 1986

F) Classificação Maxver 2 1995

Figura 36 – Resultado das classificações do experimento 2 – Área 2

Faixa de dutos

Limite de municípios

Uso e ocupação

AGUA

NUVEM

SOMBRA

URBANODENSO

URBANOESPARSO

VEGETACAOALTERADA

VEGETACAODENSA

128

A) Imagem TM 1986 (Composição: 4R7G3B)

B) Imagem TM 1995 (Composição: 4R7G3B)

C) Classificação Maxver 1 1986

D) Classificação Maxver 1 1995

E) Classificação Maxver 2 1986

F) Classificação Maxver 2 1995

Figura 37 – Resultado das classificações do experimento 2 – Área 3

Faixa de dutos

Limite de municípios

Uso e ocupação

AGUA

NUVEM

SOMBRA

URBANODENSO

URBANOESPARSO

VEGETACAOALTERADA

VEGETACAODENSA

URBANOESPARSO

VEGETACAO

ALTERADA

129

A) Imagem TM 1986 (Composição: 4R7G3B)

B) Imagem TM 1995 (Composição: 4R7G3B)

C) Classificação Maxver 1 1986

D) Classificação Maxver 1 1995

E) Classificação Maxver 2 1986

F) Classificação Maxver 2 1995

Figura 38 – Resultado das classificações do experimento 2 – Área 4

Faixa de dutos

Limite de municípios

Uso e ocupação

AGUA

NUVEM

SOMBRA

URBANODENSO

URBANOESPARSO

VEGETACAOALTERADA

VEGETACAODENSA

130

Os resultados se mostraram satisfatórios para classes com menor variabilidade

espectral, como AGUA, SOMBRA, NUVEM, VEGETACAODENSA e URBANODENSO, e

muito insatisfatórios para classes com maior variabilidade espectral como,

URBANOESPARSO e VEGETACAOALTERADA.

Optou-se então por realizar o experimento 3, utilizando uma classificação por

região, através de uma segmentação anterior da imagem, o que reduz a fragmentação. Outra

vantagem, segundo Bastos (2003), é que a segmentação permite delimitar melhor classes

heterogêneas.

131

6.7 - Experimento 3

Os resultados das classificações do experimento 3 (figura 39) serão denominados

de SegSpring seguida pela correspondente data. A tabela 31 demonstra numericamente o

resultado das classificações para a área total dos municípios de Belford Roxo, Duque de

Caxias e Nova Iguaçu e a tabela 32 apresenta o crescimento relativo, nos períodos de 1986 a -

1995 e de 1995 a 2005 das classes relacionadas ao urbano e a vegetação.

Tabela 31 - Área total relativa das classes para os municípios

SegSpring 1986

SegSpring 1995

SegSpring 2005

AGUA

0,57%

1,32%

0,47%

NUVEM

0,07%

0,00%

0,03%

SOMBRA

2,29%

2,51%

4,13%

URBANODENSO

10,50%

13,27%

17,40%

UBRANOESPARSO

24,10%

18,96%

22,50%

VEGETACAOALTERADA

29,78%

35,00%

18,50%

VEGETACAODENSA

32,70%

28,95%

27,72%

Tabela 32 – Crescimento relativos das classes

Crescimento

86-95

Crescimento

95-05

URBANODENSO

26,33%

44,53%

UBRANOESPARSO

-21,29%

30,70%

VEGETACAOALTERADA

17,54%

-41,76%

VEGETACAODENSA

-11,48%

5,52%

Analisando as tabelas 31 e 32, é bastante coerente com análise visual das imagens

o crescimento da classe URBANODENSO nos dois períodos, e um tanto incoerente a redução

de 21,29% da classe URBANOESPARSO no período de 1986 a 1995. Entretanto o resultado

aparentemente de maior incoerência é o crescimento relativo de 17,54% da classe

VEGETACAOALTERADA no período de 1986 a 1995 seguido de uma redução drástica de

41,76% no período de 1995 a 2005.

132

A) Imagem TM 1986 (Composição: 4R7G3B)

B) SegSpring 1986

C) Imagem TM 1995 (Composição: 4R7G3B)

D) SegSpring 1995

E) Imagem TM 2005- (Composição: 4R7G3B)

F) SegSpring 2005

Figura 39 – Resultado geral das classificações do experimento 3

Faixa de dutos

Limite de municípios

Uso e ocupação

AGUA

NUVEM

SOMBRA

URBANODENSO

URBANOESPARSO

VEGETACAOALTERADA

VEGETACAODENSA

UTM/SIRGAS 2000

Acerto geral: 0,75

Índice Kappa: 0,67

Acerto geral: 0,71

Índice Kappa: 0,61

Acerto geral: 0,69

Índice Kappa: 0,60

133

Visivelmente os resultados apresentaram uma fragmentação muito menor quando

comparados aos resultados do experimento 2. É bastante perceptível o crescimento da área

urbana consolidada através do aumento significativo da classe URBANODENSO.

Para classe VEGETACAODENSA, os resultados também foram satisfatórios,

ocorrendo alguns erros de classificação em áreas próximas à Baía da Guanabara, onde a

umidade do solo é alta e a resposta espectral confunde-se com a vegetação densa.

Continuaram ocorrendo confusões de classificação entre URBANOESPARSO e

VEGETACAOALTERADA. A comparação entre as figuras 39D e 39B permitem identificar

infrações da 2

e 3

premissas (apresentadas no item 5.4.4). Na figura 39F nota-se um grande

exagero da classe URBANOESPARSO enquanto que na figura 39D ocorre um exagero da

classe VEGETACAOALTERADA.

O maior erro está na figura 39D, em que uma grande área que foi classificada

corretamente como URBANOESPARSO na figura 30B, é classificada como

VEGETACAOALTERADA. Muitas aquisições e testes de amostras foram realizados com o

objetivo de equalizar melhor a relação dessas classes no ano de 1995 e 2005, entretanto, os

resultados sempre apresentavam um exagero de uma das classes.

Importante destacar que, de acordo com o acerto geral e o índice Kappa, os

resultados desse experimento não foram melhores que os resultados obtidos com o

experimento 2.

Observam-se duas grandes dificuldades com a classificação através da

segmentação no SPRING 5.0 (2008):

(a) - Para se realizar uma boa segmentação é necessário realizar diversas

segmentações e selecionar a que melhor delimite os objetos de interesse, tarefa que o software

leva muito tempo para executar;

(b) - Falta de ferramentas que auxiliem na avaliação da aquisição de amostras e

dos resultados da classificação.

134

6.8 - Experimento 4

A figura 40 apresenta o resultado das classificações com e sem MDE para o ano

de 1986.

A) Imagem TM 1986 (Composição: 4R7G3B)

B) SegFX 1986 sem MDE

C) SegFX 1986 com MDE

Figura 40 – Comparação das classificações de 1986, com e sem MDE

Faixa de dutos

Limite de municípios

Uso e ocupação

AGUA

NUVEM

SOMBRA

URBANODENSO

URBANOESPARSO

VEGETACAOALTERADA

VEGETACAODENSA

UTM/SIRGAS 2000

135

Analisando as informações representadas na figura 40 é possível notar que a

figura 40C apresenta uma melhor classificação das áreas correspondente a Serra do Mar e o

seu entorno. A figura 40B apresenta áreas de URBANODENSO e

VEGETACAOALTERADA em regiões que deveriam ser classificadas como NUVENS e

VEGETACAODENSA. Devido a esses resultados optou-se por utilizar apenas as

classificações realizadas com o auxilio do MDE.

Os resultados das classificações do experimento 4 (figura 41) serão denominados

de SegFX seguida pela correspondente data. A tabela 33 demonstra numericamente o

resultado das classificações para a área total dos municípios de Belford Roxo, Duque de

Caxias e Nova Iguaçu e a tabela 34 apresenta o crescimento relativo, nos períodos de 1986 a

1995 e de 1995 a 2005 das classes relacionadas ao urbano e a vegetação.

Tabela 33 - Área total relativa das classes para os municípios

SegFX 1986

SegFX 1995

SegFX 2005

AGUA

0,19%

0,22%

0,24%

NUVEM

0,24%

0,00%

0,07%

SOMBRA

3,81%

3,30%

3,74%

URBANODENSO

8,69%

11,82%

15,03%

UBRANOESPARSO

19,66%

19,90%

17,60%

VEGETACAOALTERADA

40,85%

37,76%

38,32%

VEGETACAODENSA

26,56%

27,00%

25,00%

Tabela 34 – Crescimento relativos das classes

Crescimento

86-95

Crescimento

95-05

URBANODENSO

36,08%

27,13%

UBRANOESPARSO

1,19%

-11,53%

VEGETACAOALTERADA

-7,56%

1,49%

VEGETACAODENSA

1,66%

-7,41%

Através dos resultados numéricos não é possível afirmar que houve alguma

infração clara das premissas estabelecidas. O que mais chama a atenção é a redução de

11,53% da área relativa da classe URBANOESPARSO no período de 1995 a 2005, que pode

significar tanto que houve um adensamento das áreas urbanas quanto uma confusão entre as

classes VEGETACAOALTERADA e URBANOESPARSO.

136

A) Imagem TM 1986 (Composição: 7R4G3B)

B) SegFX 1986

C) Imagem TM 1995 (Composição: 7R4G3B)

D) SegFX 1995

E) Imagem TM 2005 (Composição: 7R4G3B)

F) SegFX 2005

Figura 41 – Resultado geral das classificações do experimento 4

Faixa de dutos

Limite de municípios

Uso e ocupação

AGUA

NUVEM

SOMBRA

URBANODENSO

URBANOESPARSO

VEGETACAOALTERADA

VEGETACAODENSA

UTM/SIRGAS 2000

Acerto geral: 0,86

Índice Kappa: 0,79

Acerto geral: 0,85

Índice Kappa: 0,80

Acerto geral: 0,86

Índice Kappa: 0,81

137

De acordo com o acerto geral e o índice Kappa, esses foram os melhores

resultados observados. Nominalmente, segundo o índice Kappa, as classificações deste

experimento ficaram classificadas entre as classes de ótimo e excelente. Visualmente também

é o resultado de maior coerência. A classe URBANODENSO cresce ao longo período. A

dinâmica de crescimento do URBANODENSO preferencialmente em área de

URBANOESPARSO é registrada satisfatoriamente nesses resultados. Infrações da 2

e 3

premissas são observadas com menor freqüência que quando comparadas com as

classificações dos experimentos anteriores.

Em termos de fragmentação, não se observou tanta fragmentação quanto os

resultados do experimento 2, mas também não apresentaram a homogeneidade observada nos

resultados do experimento 3.

138

6.9 – Análises do uso e ocupação da terra e das mudanças

6.9.1 – Mapa de uso e ocupação da terra

A tabela 35 demonstra numericamente o resultado do mapa de uso e ocupação da

terra para a área total dos municípios de Belford Roxo, Duque de Caxias e Nova Iguaçu. A

figura 42 apresenta os mapas de uso e ocupação da terra, bem como o acerto geral e o índice

Kappa.

Tabela 35 - Área total relativa das classes para os municípios

Uso e ocupação

1986

Uso e ocupação

1995

Uso e ocupação

2005

AGUA

0,19%

0,81%

0,23%

NUVEM

0,24%

0,00%

0,06%

SOMBRA

3,81%

3,25%

3,72%

URBANODENSO

8,69%

13,69%

18,53%

UBRANOESPARSO

19,66%

24,03%

24,66%

VEGETACAOALTERADA

40,85%

31,89%

27,90%

VEGETACAODENSA

26,56%

26,93%

24,90%

Estatisticamente e visualmente não é possível perceber uma grande alteração entre

os produtos da classificação SegFx e o mapa de uso e ocupação da terra, demonstrando que os

resultados da classificação SegFX estão bastante coerentes.

139

A) Imagem TM 1986 (Composição: 7R4G3B)

B) Uso e ocupação 1986

C) Imagem TM 1995 (Composição: 7R4G3B)

D) Uso e ocupação 1995

E) Imagem TM 2005 (Composição: 7R4G3B)

F) Uso e ocupação 2005

Figura 42 – Mapas de uso e ocupação da terra – 1986, 1995 e 2005

Faixa de dutos

Limite de municípios

Uso e ocupação

AGUA

NUVEM

SOMBRA

URBANODENSO

URBANOESPARSO

VEGETACAOALTERADA

VEGETACAODENSA

UTM/SIRGAS 2000

Acerto geral: 0,86

Índice Kappa: 0,79

Acerto geral: 0,86

Índice Kappa: 0,81

Acerto geral: 0,86

Índice Kappa: 0,81

140

6.9.2 Mapa de mudanças

A tabela 36 apresenta o crescimento relativo, nos períodos de 1986 a 1995 e de

1995 a 2005, das classes relacionadas ao urbano e a vegetação.

Tabela 36 – Crescimento relativos da área das classes

Crescimento

86-95

Crescimento

95-05

URBANODENSO

57,54%

35,39%

UBRANOESPARSO

22,23%

2,60%

VEGETACAOALTERADA

-21,93%

-12,52%

VEGETACAODENSA

1,39%

-7,52%

As tabelas 37 e 38 relacionam as mudanças ocorridas, para as classes de urbano e

vegetação, com as classes de origem dessa mudança, ou seja, para o período de 1986 a 1995

as classes de origem correspondem às classes de uso e ocupação de 1986, e para o período de

1995 a 2005 as classes de origem correspondem às classes de uso e ocupação de 1995.

Tabela 37 – Relação entre as classes de mudança (1986 e 1995) e as classes de uso e ocupação da

terra (1986)

Classes de mudanças 1986-1995

(% do total da classe de mudança)

p.URBANO-

DENSO

p.URBANO-

ESPARSO

p.VEGETACAO-

ALTERADA

p.VEGETACAO-

DENSA

Classes de uso e ocupação 1986

URBANO-

DENSO

0,00%

URBANO-

ESPARSO

67,02%

0,00%

VEGETACAO-

ALTERADA

32,33%

97,87%

57,28%

VEGETACAO-

DENSA

0,17%

1,04%

78,20%

AGUA

0,14%

0,05%

1,93%

0,02%

SOMBRA

0,33%

1,04%

19,86%

37,82%

NUVEM

0,00%

4,88%

141

Tabela 38 – Relação entre as classes de mudança (1995 e 2005) e as classes de uso e ocupação da

terra (1995)

Classes de mudanças 1995-2005

(% do total da classe de mudança)

p.URBANO-

DENSO

p.URBANO-

ESPARSO

p.VEGETACAO-

ALTERADA

p.VEGETACAO-

DENSA

Classes de uso e ocupação1995

URBANO-

DENSO

0,00%

URBANO-

ESPARSO

86,85%

0,00%

VEGETACAO-

ALTERADA

12,40%

97,79%

62,91%

VEGETACAO-

DENSA

0,27%

1,48%

78,98%

AGUA

0,08%

0,02%

1,39%

0,09%

SOMBRA

0,40%

0,71%

19,63%

37,00%

NUVEM

0,00%

As figuras 43 e 44 apresentam os mapas de mudanças, para os períodos de 1986 a

1995 e 1995 a 2005, e os mapas de uso e ocupação da terra para permitir compreender as

dinâmicas das alterações. Importante destacar que os mapas de mudanças estão apenas

representando as alterações que ocorreram envolvendo as classes de uso URBANODENSO,

URBANOESPARSO, VEGETACAOALTERADA e VEGETACAODENSA. As alterações

envolvendo as demais classes não foram consideradas como alteração.

Observando as tabelas e as figuras são possíveis fazer as seguintes afirmações em

relação à dinâmica de mudanças:

(a) - As mudanças que ocorreram para a classe URBANODENSO foram

predominantemente originadas da classe URBANOESPARSO, ou seja, correspondem a

regiões urbanas que se densificaram ao longo dos períodos analisados;

(b) - As mudanças que ocorreram para a classe URBANOESPASO foram

originadas, quase que em sua totalidade, da classe VEGETACAOALTERADA;

originadas, em sua maioria, da classe VEGETACAODENSA;

(d) - A tabela 36 (de crescimento) reflete a tendência de perda de área para as

classes de vegetação e acréscimo de área para as classes de urbano;

142

(e) - No período de 1986 a 1995 observa-se um grande crescimento da classe

URBANODENSO (57,54%), que ocorreu, em sua grande parte, próximo ou entre os núcleos

urbanos estabelecidos a esquerda do duto. Entretanto no período de 1995 a 2005 nota-se uma

nova tendência de crescimento significativo da classe de URBANODENSO, localizado a

direita do duto;

(f) - No período de 1986 a 1995 a classe URBANOESPASO cresce 34% enquanto

que no período seguinte cresce apenas 2,60%. Esse decréscimo é reflexo da expansão da

classe URBANODENSO sobre a classe URBANOESPARSO;

(g) - As mudanças que ocorrem entre as classes de vegetação estão localizadas,

principalmente, em áreas de transição para relevos mais acidentados, onde ainda existe

vegetação natural preservada.

143

Figura 43 – A) Mapa de mudanças 1986-1995. B) Mapa de uso e ocupação da terra 1986

144

Figura 44 – A) Mapa de mudanças 1995 - 2005. B) Mapa de uso e ocupação da terra 1995

145

6.9.3 – Relação entre sistemas de relevo, classes uso e ocupação da terra e

classes de mudança

Em termos de uso e ocupação, pode-se agrupar os sistemas de relevo presentes na

área de estudo, em três grupos.

O primeiro é composto pelos sistemas de planícies (Planícies flúvio marinhas,

Planícies colúvio-alúvio-marinhas e Planícies aluviais), corresponde as áreas que foram

inicialmente ocupadas e onde se instalaram os centros urbanos. Por se tratarem de áreas de

baixa declividade, apresentam uma grande facilidade para ocupação.

O segundo grupo é composto pelo sistema de Colinas isoladas, que estão

distribuídas praticamente por toda a área de estudo. As colinas localizadas entre as áreas

urbanas foram densamente ocupadas, enquanto que as localizadas distantes dos centros

urbanos apresentam ainda a vegetação original preservada.

O terceiro grupo é composto pelo domínio de Colinas dissecadas, morrotes e

morros baixos, Escarpas serranas e Morros isolados. Estão distribuídos por toda área de

estudo, entretanto são pouco ocupados, por ser tratarem de sistemas de relevo muito

acidentados e de altas declividades.

A tabela 39 apresenta a proporção de mudança e não mudança do uso e ocupação

para cada sistema de relevo nos períodos analisados.

Tabela 39 – Proporção de mudança e não mudança para os sistemas de relevo

Não mudança

Mudança

1986-1995

1995-2005

1986-1995

1995-2005

Colinas isoladas

78,45%

83,66%

21,55%

16,34%

Domínio de colinas

dissecadas, morrotes e

morros baixos

75,76%

76,84%

24,24%

23,16%

Escarpas serranas

92,47%

92,91%

7,53%

7,09%

Maciços intrusivos

alcalinos

89,73%

92,55%

10,27%

7,45%

Planícies aluviais

77,79%

79,03%

22,21%

20,97%

Planícies colúvio-

alúvio-marinhas

79,70%

84,42%

20,30%

15,58%

Planícies flúvio-

marinhas

89,01%

93,52%

10,99%

6,48%

As áreas em que ocorreram mudanças foram detalhadas nos gráficos de classes de

mudança. As figuras 45, 46, 47, 48, 49, 50 e 51 correspondem aos gráficos que correlacionam

146

a proporção de cada classe de uso e ocupação e classes de mudança aos sistemas de relevo ao

longo do período estudado.

Figura 45 – Gráficos correspondentes ao sistema de relevo Planícies colúvio-alúvio-marinhas

As Planícies colúvio-alúvio-marinhas correspodem a 26,96% da área de estudo,

sendo o sistema de relevo que apresenta o maior crescimento da classe URBANODENSO,

justificado pela presença dos três centros urbanos dos municípios analisados neste contexto

geomorfológico. É importante destacar que em 1986 a classe URBANODENSO já

correspondia a 22,43% da área total do sistema, e em 2005 passou a ocupar 43,62% da área.

Dentre os sistemas estudados, o das Planícies colúvio-alúvio-marinhas é o que apresenta a

maior parte da sua extensão coberta pela classe URBANODENSO.

1986

1995

2005

URBANODENSO

22,43%

33,21%

43,62%

URBANOESPARSO

39,90%

41,35%

36,73%

VEGETACAOALTERADA

37,31%

24,98%

19,19%

VEGETACAODENSA

0,02%

0,11%

0,09%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

Planícies colúvio-alúvio-marinhas - Classes de uso e ocupação

URBANODENSO

URBANOESPARSO

VEGETACAOALTERADA

VEGETACAODENSA

1986-1995

1995-2005

VD-VA

0,07%

0,40%

VD-UE

0,01%

0,12%

VD-UD

0,00%

0,01%

VA-VD

0,46%

0,44%

VA-UE

46,51%

32,31%

VA-UD

13,40%

4,59%

UE-UD

39,55%

62,13%

0,00%

20,00%

40,00%

60,00%

80,00%

Planícies colúvio-alúvio-marinhas - Classes de mudança

VD-VA

VD-UE

VD-UD

VA-VD

VA-UE

VA-UD

UE-UD

UD - URBANODENSO

UE - URBANOESPARSO

VA - VEGETACAOALTERADA

VD - VEGETACAODENSA

147

A partir do gráfico de classes de mudanças nota-se que no período de 1986 a 1995

não existe uma dinâmica predominante, pois as mudanças para o URBANODENSO e

URBANOESPARSO têm valores aproximados. Já no período de 1995 a 2005 há uma

predominância da mudança do URBANOESPARSO para o URBANODENSO. É importante

destacar que as mudanças correspondem a 20,3% no período de 1986 e a 1995 e a 15,58% da

área total do sistema de relevo no período de 1995 a 2005.

Figura 46 – Gráficos correspondentes ao sistema de relevo Planícies flúvio-marinhas

As Planícies flúvio-marinhas correspondem a 3,21% da área de estudo e se

localizam em áreas de mangue da Baia da Guanabara, o que dificulta a ocupação por se tratar

de uma área de grande ocorrência de alagamentos. Na classificação, as áreas de mangues

foram tratadas como VEGETACAOALTERADA. O crescimento de aproximadamente 11%

1986

1995

2005

URBANODENSO

20,23%

27,26%

31,57%

URBANOESPARSO

12,88%

13,39%

12,86%

VEGETACAOALTERADA

63,17%

55,80%

52,57%

VEGETACAODENSA

0,00%

0,05%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

Planícies flúvio-marinhas - Classes de uso e ocupação

URBANODENSO

URBANOESPARSO

VEGETACAOALTERADA

VEGETACAODENSA

1986-1995

1995-2005

VD-VA

0,00%

VD-UE

0,00%

VD-UD

0,00%

VA-VD

0,00%

0,73%

VA-UE

36,46%

34,33%

VA-UD

31,66%

22,09%

UE-UD

31,88%

42,85%

0,00%

20,00%

40,00%

60,00%

80,00%

Planícies flúvio-marinha - Classes de mudança

VD-VA

VD-UE

VD-UD

VA-VD

VA-UE

VA-UD

UE-UD

UD - URBANODENSO

UE - URBANOESPARSO

VA - VEGETACAOALTERADA

VD - VEGETACAODENSA

148

do URBANODENSO seguido de uma queda superior a 10% da área de

VEGETACAOALTERADA indica que está ocorrendo um adensamento populacional sobre

ou em áreas próximas ao mangue.

Neste sistema de relevo ocorre uma grande predominância de mudança para a

classe URBANODENSO tanto a partir da classe URBANOESPARSO quanto a partir da

classe VEGETACAOALTERADA em ambos os períodos. As mudanças da classe

VEGETACAOALTERADA para a classe URBANOESPARSO também são representativas,

permanecendo em torno de 30% nos dois períodos analisados.

As Planícies flúvio-marinhas estão entre os sistemas de relevo com menor

porcentagem de mudança da área total, apresentando apenas 10,99% no período de 1986 a

1995 e 6,48%no período de 1995 a 2005.

149

Figura 47 – Gráficos correspondentes ao sistema de relevo Planícies aluviais

O sistema de relevo Planícies aluviais corresponde a 7,43% da área de estudo.

Está localizada na periferia dos centros urbanos de Nova Iguaçu e Duque de Caxias. Em 1986

apresentava uma ocupação pouco densificada, com 29,12% da sua área correspondendo ao

URBANOESPARSO e apenas 6,30% ao URBANODENSO. Prevalecia a classe

VEGETACAOALTERADA com 62,12%, correspondendo a áreas de intensa degradação da

vegetação original e provável uso agrícola. No período de 1986 a 1995 observa-se um

aumento de mais de 12% da classe URBANOESPARSO e um acréscimo de pouco mais de

5% da classe URBANODENSO, seguido de uma queda de quase 17% da classe

VEGETACAOALTERADA, indicando que a dinâmica que prevaleceu nesse período foi a de

expansão do URBANOESPARSO sobre áreas de VEGETACAOALTERADA. No período

seguinte, de 1995 a 2005, observa-se aumento de quase 4% da área de URBANOESPARSO e

1986

1995

2005

URBANODENSO

6,30%

11,46%

20,75%

URBANOESPARSO

29,12%

41,48%

45,40%

VEGETACAOALTERADA

62,12%

45,19%

32,40%

VEGETACAODENSA

1,75%

1,47%

1,25%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

Planícies aluviais - Classes de uso e ocupação

URBANODENSO

URBANOESPARSO

VEGETACAOALTERADA

VEGETACAODENSA

1986-1995

1995-2005

VD-VA

2,41%

1,65%

VD-UE

1,32%

0,41%

VD-UD

0,00%

0,10%

VA-VD

2,00%

1,11%

VA-UE

71,18%

52,71%

VA-UD

5,79%

9,36%

UE-UD

17,29%

34,67%

0,00%

20,00%

40,00%

60,00%

80,00%

Planícies aluviais - Classes de mudança

VD-VA

VD-UE

VD-UD

VA-VD

VA-UE

VA-UD

UE-UD

UD - URBANODENSO

UE - URBANOESPARSO

VA - VEGETACAOALTERADA

VD - VEGETACAODENSA

150

um aumento de aproximadamente 9% do URBANODENSO, seguido por um decréscimo de

aproximadamente 13% da área de VEGETACAOALTERADA.

A partir do gráfico de classes de mudanças nota-se que no período de 1986 a 1995

a mudança da classe VEGETACAOALTERADA para URBANOESPARSO foi

extremamente significativa, mas perde destaque no período de 1995 a 2005, pois decai em

decorrência do aumento de mudança da classe URBANOESPERSO para a classe

URBANODENSO. Esse sistema de relevo apresenta a segunda maior área total de mudanças,

correspondendo a 22,21% entre 1986 a 1995 e 20,97% entre 1995 a 2005.

Figura 48 – Gráficos correspondentes ao sistema de relevo Colinas isoladas

O sistema de Colinas isoladas corresponde a 23,28% da área de estudo e esta

localizado em duas áreas de uso e ocupação bastante distintos. Um primeiro grupo de colinas

1986

1995

2005

URBANODENSO

5,77%

10,71%

15,31%

URBANOESPARSO

22,48%

32,72%

37,35%

VEGETACAOALTERADA

66,30%

51,74%

44,13%

VEGETACAODENSA

2,95%

3,26%

2,41%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

Colinas isoladas - Classes de uso e ocupação

URBANODENSO

URBANOESPARSO

VEGETACAOALTERADA

VEGETACAODENSA

1986-1995

1995-2005

VD-VA

8,66%

11,81%

VD-UE

0,34%

0,44%

VD-UD

0,02%

0,11%

VA-VD

8,50%

8,77%

VA-UE

59,72%

51,05%

VA-UD

9,33%

4,25%

UE-UD

13,44%

23,57%

0,00%

20,00%

40,00%

60,00%

80,00%

Colinas isoladas - Classes de mudança

VD-VA

VD-UE

VD-UD

VA-VD

VA-UE

VA-UD

UE-UD

UD - URBANODENSO

UE - URBANOESPARSO

VA - VEGETACAOALTERADA

VD - VEGETACADENSA

151

está localizado em meio as planícies colúvio-alúvio-marinhas e as áreas urbanas, onde é

esperado que ocorra um constante acréscimo da ocupação. O segundo grupo de colinas está

localizado na periferia da área urbana ou ainda mais afastado e nessas áreas não ocorrem uma

ocupação intensa, apresentando até áreas de vegetação natural preservada nos topos das

colinas. Observa-se uma queda constante das áreas de VEGETACAOALTERADA, que passa

de 66,30% em 1986 para 44,13% em 2005. O URBANODENSO cresce em ritmo constante

de aproximadamente 5% por período. O aumento mais significativo observado é de

aproximadamente 15% para o URBANOESPARSO.

A dinâmica de mudança predominante é da classe VEGETACAOALTERADA

para a classe URBANOESPARSO nos dois períodos analisados. Mas assim como ocorre nos

Continentais, perde destaque no período de 1995 a 2005, pois decaí em decorrência do

aumento de mudança da classe URBANOESPERSO para a classe URBANODENSO. O

sistema de relevo de Colinas isoladas apresenta mudanças em 21,55% de sua área total no

período de 1986 a 1995 e em 16,34% no período de 1995 a 2005.

152

Figura 49 – Gráficos correspondentes ao sistema de relevo Domínio de colinas dissecadas, morrotes e

morros baixos

O Domínio de colinas dissecadas, morrotes e morros baixos correspondem a

6,25% do total da área de estudo e apresentam áreas próximas aos centros urbanos e áreas

próximas a Serra do Mar. É um sistema que oferece dificuldade para ocupação e que,

portanto, o seu uso urbano é ainda pouco explorado. Nota-se que as classes de vegetação

ocupam quase 75% do total da área mesmo em 2005. Observa-se que o URBANOESPARSO

cresce quase que na mesma razão que a VEGETACAODENSA diminui, enquanto que a

VEGETACAOALTERADA diminuiu sutilmente.

A partir do gráfico de classes de mudanças nota-se há semelhanças em ambos os

períodos, pois as mudanças da classe VEGETACAODENSA para a classe

VEGETACAOALTERADA permanecem em aproximadamente 40%. Entre 1995 e 2005,

1986

1995

2005

URBANODENSO

0,83%

2,67%

3,76%

URBANOESPARSO

7,67%

11,91%

15,62%

VEGETACAOALTERADA

55,13%

54,25%

53,38%

VEGETACAODENSA

28,40%

26,44%

20,86%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

Domínio de colinas dissecadas, morrotes e morros baixos - Classes

de uso e ocupação

URBANODENSO

URBANOESPARSO

VEGETACAOALTERADA

VEGETACAODENSA

1986-1995

1995-2005

VD-VA

44,54%

42,77%

VD-UE

1,08%

1,20%

VD-UD

0,21%

0,11%

VA-VD

27,84%

34,99%

VA-UE

19,04%

16,58%

VA-UD

3,55%

2,32%

UE-UD

3,74%

2,05%

0,00%

20,00%

40,00%

60,00%

80,00%

Domínio de colinas dissecadas, morrotes e morros baixos - Classes

de mudança

VD-VA

VD-UE

VD-UD

VA-VD

VA-UE

VA-UD

UE-UD

UD - URBANODENSO

UE - URBANOESPARSO

VA - VEGETACAOALTERADA

VD - VEGETACAODENSA

153

houve um aumento da mudança de VEGETACAOALTERADA para VEGETACAODENSA

e uma pequena diminuição da mudança de VEGETACAOALTERADA para

URBANOESPARSO.

Esse sistema de relevo apresenta a maior área total de mudanças, correspondendo

a 24,24% entre 1986 a 1995 e a 23,16% entre 1995 a 2005.

Figura 50 – Gráficos correspondentes ao sistema de relevo Escarpas serranas

As Escarpas serranas correspondem a 20,30% do total da área de estudo e estão

localizados distantes dos centros urbanos. É um sistema que oferece grande dificuldade para

ocupação e onde, portanto, o uso urbano é pouco explorado. Nota-se que as classes de

vegetação ocupam quase 85% do total da área em 2005. A única alteração significativa ocorre

1986

1995

2005

URBANODENSO

0,16%

0,30%

0,38%

URBANOESPARSO

1,21%

2,17%

2,84%

VEGETACAOALTERADA

13,05%

11,66%

13,18%

VEGETACAODENSA

75,61%

76,69%

71,37%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

Escarpas serranas - Classes de uso e ocupação

URBANODENSO

URBANOESPARSO

VEGETACAOALTERADA

VEGETACAODENSA

1986-1995

1995-2005

VD-VA

39,13%

58,18%

VD-UE

1,23%

1,40%

VD-UD

0,06%

0,31%

VA-VD

46,83%

31,19%

VA-UE

11,24%

8,18%

VA-UD

1,36%

0,36%

UE-UD

0,14%

0,38%

0,00%

20,00%

40,00%

60,00%

80,00%

Escarpas Serranas - Classes de mudança

VD-VA

VD-UE

VD-UD

VA-VD

VA-UE

VA-UD

UE-UD

UD - URBANODENSO

UE - URBANOESPARSO

VA - VEGETACAOALTERADA

VD - VEGETACAODENSA

154

no período de 1995 a 2005 quando a classe VEGETACAODENSA diminuiu

aproximadamente 5%.

No geral, as mudanças são pouco significativas nesse sistema, no período de 1986

a 1995 as mudanças correspondem a apenas 7,53% da área e no período seguinte a 7,09% da

área total do sistema. As mudanças que apresentam destaque são as que ocorrem entre as

classes de vegetação, ou seja, de VEGETACAODENSA para VEGETACAOALTERADA e

de VEGETACAOALTERADA para VEGETACAODENSA. As mudanças de

VEGETACAOALTERADA para URBANOESPARSO não ultrapassam 12% nos períodos

analisados.

Figura 51 – Gráficos correspondentes ao sistema de relevo Morros isolados

1986

1995

2005

URBANODENSO

0,76%

2,28%

2,70%

URBANOESPARSO

2,94%

4,55%

5,72%

VEGETACAOALTERADA

20,81%

17,53%

18,65%

VEGETACAODENSA

68,47%

70,06%

67,06%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

Morros isolados - Classes de uso e ocupação

URBANODENSO

URBANOESPARSO

VEGETACAOALTERADA

VEGETACAODENSA

1986-1995

1995-2005

VD-VA

31,88%

52,88%

VD-UE

0,42%

0,62%

VD-UD

0,27%

0,08%

VA-VD

33,49%

22,24%

VA-UE

19,43%

18,67%

VA-UD

10,30%

1,65%

UE-UD

4,21%

3,86%

0,00%

20,00%

40,00%

60,00%

80,00%

Morros isolados - Classes de mudança

VD-VA

VD-UE

VD-UD

VA-VD

VA-UE

VA-UD

UE-UD

UD - URBANODENSO

UE - URBANOESPARSO

VA - VEGETACAOALTERADA

VD - VEGETACAODENSA

155

O sistema de Morros isolados corresponde a 12,57% do total da área de estudo.

Apresenta também grande dificuldade para ocupação como ocorre no sistema de Escarpas

serranas. Este sistema está dividido em dois maciços, sendo um localizado em meio da área

urbana e outro na área da Serra do Mar.

No geral, as mudanças são pouco significativas nesse sistema, no período de 1986

a 1995 as mudanças correspondem a apenas 10,27% da área e no período seguinte a 7,45% da

área total do sistema. As mudanças que merecem destaque são as que ocorrem entre as classes

de vegetação, ou seja, de VEGETACAODENSA para VEGETACAOALTERADA e de

VEGETACAOALTERADA para VEGETACAODENSA, como ocorrido nas Escarpas

serranas. As mudanças de VEGETACAOALTERADA para URBANOESPARSO são um

pouco mais significativas atingindo quase 20% no período de 1986 a 1995 e todas as

mudanças para URBANODENSO não somam 15%.

A proporção das classes de uso e ocupação sobre as unidades de relevo podem ser

sintetizadas através do IPA

. As figuras 52, 53 e 54 apresentam o IPA

para os sistemas de

relevo, nos três anos analisados. Importante destacar que o IPA

representado nos mapas foi

calculado segundo as unidades contínuas dos sistemas de relevo, e não por sistemas de relevo

como foram elaborados os gráficos.

Figura 52 – IPA

1986 para as unidades dos sistemas de relevo

156

Figura 53 – IPA

1995 para as unidades dos sistemas de relevo

Figura 54 – IPA

2005 para as unidades dos sistemas de relevo

157

A tabela 40 apresenta os valores de IPA

e suas variações nos períodos para cada

unidade de relevo.

Tabela 40 – IPA

das unidades dos sistemas de relevo

Unidades do

sistema de

relevo

IPA

1986

IPA

1995

IPA

2005

Variação

1986-1995

Variação

1995-2005

Variação

1986-2005

0,607

0,663

0,721

0,056

0,057

0,114

0,571

0,633

0,690

0,063

0,057

0,119

0,714

0,771

0,812

0,058

0,041

0,098

0,518

0,545

0,578

0,027

0,033

0,060

0,639

0,676

0,696

0,038

0,020

0,057

0,971

1,000

0,029

0,000

0,029

0,970

1,000

0,030

0,000

0,030

0,993

1,000

0,007

0,000

0,007

0,861

0,914

0,932

0,054

0,018

0,071

0,739

0,832

0,886

0,094

0,053

0,147

0,634

0,704

0,718

0,070

0,014

0,084

0,675

0,749

0,799

0,074

0,050

0,124

0,622

0,668

0,711

0,046

0,043

0,089

0,554

0,580

0,616

0,027

0,036

0,062

0,540

0,605

0,633

0,065

0,028

0,093

0,624

0,708

0,765

0,084

0,057

0,141

0,520

0,561

0,576

0,040

0,015

0,056

0,509

0,539

0,626

0,030

0,087

0,117

0,522

0,545

0,583

0,023

0,037

0,061

0,561

0,613

0,661

0,052

0,048

0,100

0,515

0,555

0,588

0,040

0,033

0,073

0,523

0,541

0,571

0,018

0,030

0,048

0,525

0,585

0,615

0,059

0,030

0,089

0,576

0,598

0,639

0,022

0,041

0,064

0,548

0,568

0,601

0,020

0,033

0,054

0,537

0,528

0,620

-0,009

0,092

0,083

0,597

0,667

0,730

0,069

0,063

0,132

0,508

0,509

0,583

0,001

0,074

0,075

0,347

0,392

0,415

0,045

0,023

0,068

0,427

0,450

0,485

0,023

0,034

0,058

0,290

0,322

0,365

0,032

0,043

0,075

0,531

0,548

0,581

0,017

0,032

0,050

0,265

0,252

0,322

-0,013

0,070

0,057

0,046

0,049

0,058

0,003

0,009

0,012

0,273

0,303

0,338

0,030

0,035

0,065

0,032

0,026

0,034

-0,006

0,009

0,002

1 Planícies aluviais; 2 Planícies colúvio-alúvio-marinhas; 3 Planícies flúvio-marinhas; 4 Colinas isoladas;

5 Domínio de colinas dissecadas, morrotes e morros baixos; 6 Escarpas serranas; 7 Morros isolados

Analisando os mapas e a tabela, nota-se que as unidades 4a, 4b e 4c são as únicas

que mantém o IPA

Alto nos três anos analisados. Isto ocorre devido a estas unidades estarem

situadas em áreas do centro urbano consolidado, restando assim poucas áreas para maior

adensamento.

158

As unidades 1a, 1b, 2a, 4d, 4e, 4g, 4j, 4h, 4l, 4p, 4t e 5a são áreas em que houve

mudança da classe de IPA

em pelo menos um dos períodos estudados. Observa-se que o

sistema de relevo Colinas isoladas apresentou mudança em um número maior de unidades

(4d, 4e, 4g, 4j, 4h, 4l, 4p, 4t), no entanto, o sistema de Planícies colúvio-alúvio-marinhas

apresentou mudança em apenas uma unidade (2a), mas que corresponde a uma grande parcela

da área de estudo e representa as áreas de maior ocupação.

Para melhor visualizar as áreas de maiores e menores acréscimos do IPA

coluna Variação 1986-2005 da tabela 40 foi espacializada na figura 55. Utilizaram-se quatro

classes para representação, divididas através do método estatístico de Quebras Naturais.

Figura 55 – Variação IPA

1986-2005 para as unidades dos sistemas de relevo

Analisando o mapa de variação do IPA

de1986 a 2005, pode-se afirmar que,

nesse período, as unidades dos sistemas de relevo que mais sofreram acréscimo da ocupação

foram a 1a, 1b, 4e,4g, 4l, 4n e 5a, apresentando variação superior a 0,1. Essas unidades fazem

parte dos sistemas de relevo Planícies aluviais, Colinas isoladas e Domínio de colinas

dissecadas, morrotes e morros baixos.

É possível perceber que as unidades em que mais houve acréscimo da ocupação

fazem fronteira com a unidade 2a, onde estão instaladas a maior parte das áreas urbanas dos

municípios, sofrendo assim seus efeitos.

159

6.9.5 – Relação entre zonas de influência da faixa de dutos, classes de uso e

ocupação da terra e classes de mudança

Analisar o uso e ocupação e suas mudanças nessas zonas é relevante, pois as

mesmas guardam uma relação direta de distância e posição em relação à faixa. A faixa de

dutos está disposta no sentido sul-norte e, consequentemente, as zonas de influência se

estendem desde a Serra do Mar, localizada a norte, até a Baia da Guanabara e os centros

urbanos, localizados ao sul. Devido a este fato, todas as zonas, com exceção daquelas

localizadas em áreas restritas entre a faixa, apresentam áreas sobre classes de uso e ocupação

e sistema de relevo bastante diversificados.

Ocorre quase sempre uma proporção maior das classes de vegetação,

principalmente da VEGETACAOALTERADA, pois ocupam a maior parte do município.

Uma proporção mais significativa da classe URBANODENSO ocorre nas zonas localizadas à

direita da faixa, principalmente para a zona ZIV-D, pois é onde estão localizados os centros

urbanos. A esquerda, em termos de urbano, predomina áreas de expansão, e por isso, ocorre

uma proporção maior da classe URBANOESPARSO.

A tabela 41 apresenta a proporção de mudança e não mudança do uso e ocupação

para cada zona de influência nos períodos analisados.

Tabela 41 – Proporção de mudança e não mudança para as zonas de influência

Não mudança

Mudança

1986-1995

1995-2005

1986-1995

1995-2005

ZID

84,94%

89,26%

15,06%

10,74%

ZII-E

87,35%

88,71%

12,65%

11,29%

ZII-D

86,49%

84,62%

13,51%

15,38%

ZII-M1

76,36%

87,91%

23,64%

12,09%

ZII-M2

90,95%

92,72%

9,05%

7,28%

ZIV-E

78,87%

86,17%

21,13%

13,83%

ZIV-D

86,52%

84,46%

13,48%

15,54%

Zona de Zona de influência direta;

Zona de influência indireta à esquerda da faixa;

Zona de influência indireta à

direita da faixa;

Zona de influência indireta entre a faixa;

Zona de influência variável à esquerda da faixa;

Zona de

influência variável à direita da faixa

De acordo com a tabela 41, pode-se dizer que no período de 1986 a 1995 as áreas

onde mais ocorreram mudanças foram as localizadas à esquerda da faixa, enquanto que no

período seguinte prevaleceram as mudanças à direita da faixa. As áreas em que ocorreram

mudanças foram detalhadas nos gráficos de classes de mudança.

160

As figuras 56, 57, 58, 59, 60, 61 e 62 correspondem aos gráficos que

correlacionam a proporção de cada classe de uso e ocupação e classes de mudança aos

sistemas de relevo ao longo do período estudado.

Figura 56 – Gráficos correspondentes a zona de influência direta (ZID)

A zona de influência direta - ZID corresponde a apenas 3,99% do total da área de

estudo. O uso predominante é de VEGETACAOALTERADA seguido da

VEGETACAODENSA, ambas em 2005, correspondem a aproximadamente 60% da área.

Existe uma tendência de crescimento constante das classes de urbano, de aproximadamente

4% por período, e uma tendência de decréscimo de 6% por período, da classe de

VEGETACAOALTERADA. Com relação área, a classe VEGETACAODENSA apresentou

pouca variação ao longo das datas, um decréscimo em torno de 2%.

1986

1995

2005

URBANODENSO

8,67%

11,94%

15,19%

URBANOESPARSO

16,35%

22,33%

23,68%

VEGETACAOALTERADA

43,35%

35,88%

32,44%

VEGETACAODENSA

29,32%

28,60%

27,13%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

Zona de influência direta (ZID) - Classes de uso

URBANODENSO

URBANOESPARSO

VEGETACAOALTERADA

VEGETACAODENSA

1986-1995

1995-2005

VD-VA

17,51%

19,99%

VD-UE

0,47%

1,09%

VD-UD

0,03%

0,00%

VA-VD

11,01%

12,02%

VA-UE

49,31%

36,68%

VA-UD

10,75%

4,97%

UE-UD

10,93%

25,25%

0,00%

20,00%

40,00%

60,00%

80,00%

Zona de influência direta (ZID) - Classes de mudança

VD-VA

VD-UE

VD-UD

VA-VD

VA-UE

VA-UD

UE-UD

UD - URBANODENSO

UE - URBANOESPARSO

VA - VEGETACAOALTERADA

VD - VEGETACAODENSA

161

Em termos de mudanças, destaca-se que no período de 1986 a 1995 estas

corresponderam a 15,06% e no período de 1995 a 2005 a 10,74% da área total da zona. No

primeiro período a mudança que predomina é de VEGETACAOALTERADA para

URBANAESPARSO, enquanto que no segundo período existe uma divisão entre as classes

de mudança para o uso urbano.

Figura 57 – Gráficos correspondentes a zona de influência indireta à direita da faixa (ZII-D)

1986

1995

2005

URBANODENSO

3,77%

6,82%

13,29%

URBANOESPARSO

24,01%

28,20%

27,53%

VEGETACAOALTERADA

48,18%

41,76%

37,56%

VEGETACAODENSA

19,53%

18,09%

17,00%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

Zona de influência indireta à direita (ZII-D) - Classes de uso

URBANODENSO

URBANOESPARSO

VEGETACAOALTERADA

VEGETACAODENSA

1986-1995

1995-2005

VD-VA

17,56%

13,88%

VD-UE

0,31%

0,33%

VD-UD

0,01%

VA-VD

11,26%

10,87%

VA-UE

48,34%

32,98%

VA-UD

4,51%

3,81%

UE-UD

18,03%

38,11%

0,00%

20,00%

40,00%

60,00%

80,00%

Zona de influência indireta à direita (ZII-D) - Classes de mudança

VD-VA

VD-UE

VD-UD

VA-VD

VA-UE

VA-UD

UE-UD

UD - URBANODENSO

UE - URBANOESPARSO

VA - VEGETACAOALTERADA

VD - VEGETACAODENSA

162

Figura 58 – Gráficos correspondentes a zona de influência indireta à esquerda da faixa (ZII-E)

As zonas de influência indireta - ZII localizadas a direita e a esquerda da faixa de

duto correspondem a 27,99% do total da área de estudo. Verifica-se uma distribuição de uso

bastante semelhante. Em ambos os lados, a classe de uso e ocupação que predomina é da

VEGETACAOALTERADA e a que ocorre em menor presença é a classe de

URBANODENSO. Entretanto, pelo fato da AII-D cruzar uma área de expansão urbana, esta

apresenta uma proporção mais significativa da classe URBANOESPARSO do que a ZII-E.

Em termos de mudanças, é possível perceber um adensamento da ocupação no

período de 1995 a 2005 na zona ZII-D, pois mais 40% das mudanças corresponderam à classe

URBANODENSO. Na ZII-E, em ambos os períodos, predominam as mudança para a classe

URNANOESPARSO.

1986

1995

2005

URBANODENSO

8,20%

11,73%

16,07%

URBANOESPARSO

14,46%

18,93%

21,00%

VEGETACAOALTERADA

49,33%

41,86%

36,18%

VEGETACAODENSA

23,37%

24,21%

24,87%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

Zona de influência indireta à esquerda (ZII-E) - Classes de uso

URBANODENSO

URBANOESPARSO

VEGETACAOALTERADA

VEGETACAODENSA

1986-1995

1995-2005

VD-VA

10,92%

9,70%

VD-UE

0,47%

0,20%

VD-UD

0,00%

0,01%

VA-VD

9,03%

7,85%

VA-UE

51,86%

43,95%

VA-UD

10,29%

12,12%

UE-UD

17,43%

26,17%

0,00%

20,00%

40,00%

60,00%

80,00%

Zona de influência indireta à esquerda (ZII-E) - Classes de mudança

VD-VA

VD-UE

VD-UD

VA-VD

VA-UE

VA-UD

UE-UD

UD - URBANODENSO

UE - URBANOESPARSO

VA - VEGETACAOALTERADA

VD - VEGETACAODENSA

163

Figura 59 – Gráficos correspondentes a zona de influência variável à direita da faixa (ZIV-D)

1986

1995

2005

URBANODENSO

2,22%

4,17%

9,04%

URBANOESPARSO

14,89%

18,90%

18,08%

VEGETACAOALTERADA

29,23%

23,14%

21,57%

VEGETACAODENSA

44,92%

45,99%

41,43%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

Zona de influência variável à direita (ZIV-D) - Classes de uso

URBANODENSO

URBANOESPARSO

VEGETACAOALTERADA

VEGETACAODENSA

1986-1995

1995-2005

VD-VA

22,84%

28,57%

VD-UE

1,06%

0,95%

VD-UD

0,04%

0,23%

VA-VD

27,38%

17,54%

VA-UE

34,47%

21,76%

VA-UD

7,57%

2,61%

UE-UD

6,64%

28,34%

0,00%

20,00%

40,00%

60,00%

80,00%

Zona de influência variável à direita (ZIV-D) - Classes de mudança

VD-VA

VD-UE

VD-UD

VA-VD

VA-UE

VA-UD

UE-UD

UD - URBANODENSO

UE - URBANOESPARSO

VA - VEGETACAOALTERADA

VD - VEGETACAODENSA

164

Figura 60 – Gráficos correspondentes a zona de influência variável à esquerda da faixa (ZIV-E)

As zonas de influência variável – ZIV localizadas à direita e à esquerda da faixa

de duto correspondem a 64,56% do total da área de estudo. Verifica-se uma distribuição de

uso bastante diferente entre a direita e a esquerda. No ZIV-E é observado um grande

crescimento das classes de urbano, sendo que em 2005, as classes URBANODENSO e

URBANOESPARSO correspondem juntas a 54,85% da área total da zona. Já a ZIV-D

apresenta, em 2005, uma apenas 27,12% da área total correspondendo às classes de urbano.

Isso ocorre porque os centros urbanos estão localizados principalmente na ZIV-E.

Em termos de mudanças é possível perceber que no primeiro período, para ambos

os lados, predominam as mudanças de VEGETACAOALTERDA para URNANOESPARSO,

significando que nesse período predominou o processo de expansão urbana. No período de

1986

1995

2005

URBANODENSO

13,09%

20,74%

25,73%

URBANOESPARSO

23,61%

28,09%

29,12%

VEGETACAOALTERADA

42,51%

30,75%

26,04%

VEGETACAODENSA

18,54%

18,78%

16,86%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

Zona de influência variável à esquerda (ZIV-E) - Classes de uso

URBANODENSO

URBANOESPARSO

VEGETACAOALTERADA

VEGETACAODENSA

1986-1995

1995-2005

VD-VA

9,28%

15,49%

VD-UE

0,23%

0,43%

VD-UD

0,07%

0,09%

VA-VD

8,75%

8,92%

VA-UE

45,69%

39,29%

VA-UD

10,87%

3,32%

UE-UD

25,11%

32,46%

0,00%

20,00%

40,00%

60,00%

80,00%

Zona de influência variável à esquerda (ZIV-E) - Classes de mudança

VD-VA

VD-UE

VD-UD

VA-VD

VA-UE

VA-UD

UE-UD

UD - URBANODENSO

UE - URBANOESPARSO

VA - VEGETACAOALTERADA

VD - VEGETACAODENSA

165

1995 a 2005 ocorre um equilíbrio entre as mudanças para a classe de URBANOESPARSO e

para a classe URBANODENSO, significando que além da expansão urbana, ocorreu também

um adensamento das áreas já urbanizadas.

Figura 61 – Gráficos correspondentes a zona de influência indireta entre a faixa (ZII-M1)

1986

1995

2005

URBANODENSO

40,40%

54,30%

64,32%

URBANOESPARSO

39,61%

40,25%

33,10%

VEGETACAOALTERADA

19,59%

5,34%

2,57%

VEGETACAODENSA

0,00%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

Zona de influência indireta entre a faixa (ZII-M1) - Classes de uso

URBANODENSO

URBANOESPARSO

VEGETACAOALTERADA

VEGETACAODENSA

1986-1995

1995-2005

VD-VA

0,00%

VD-UE

0,00%

VD-UD

0,00%

VA-VD

0,00%

VA-UE

41,30%

17,98%

VA-UD

19,15%

4,94%

UE-UD

39,55%

77,08%

0,00%

20,00%

40,00%

60,00%

80,00%

Zona de influência indireta entre a faixa (ZII-M1) - Classes de mudança

VD-VA

VD-UE

VD-UD

VA-VD

VA-UE

VA-UD

UE-UD

UD - URBANODENSO

UE - URBANOESPARSO

VA - VEGETACAOALTERADA

VD - VEGETACAODENSA

166

Figura 62 – Gráficos correspondentes a zona de influência indireta entre a faixa (ZII-M2)

As zonas de influência indireta localizadas entre a faixa de duto correspondem a

apenas 3,47% do total da área de estudo. Estas áreas devem ser analisadas de forma diferente,

pois não se estendem de sul a norte, estando a ZII-M1 restrita a uma pequena área ao sul,

próxima a REDUC, e a ZII-M2 a uma área ao norte. Desta forma na ZII-M1 predominam as

classes do urbano, com um constante crescimento da classe do URBANODENSO, enquanto

que na ZII-M2 prevalece a classe do URBANODENSO, por se tratar de uma área localizada

em meio das Escaparas serranas.

As mudanças refletem essa relação. Na ZII-M1 ocorrem apenas mudanças para

URBANOESPARSO e URBANODENSO, enquanto que na ZII-M2, prevalecem as

mudanças entre as classes de vegetação.

1986

1995

2005

URBANODENSO

0,04%

0,34%

0,66%

URBANOESPARSO

1,81%

5,21%

5,96%

VEGETACAOALTERADA

12,82%

9,54%

10,26%

VEGETACAODENSA

78,48%

82,56%

75,62%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

Zona de influência indireta entre a faixa (ZII-M2) - Classes de uso

URBANODENSO

URBANOESPARSO

VEGETACAOALTERADA

VEGETACAODENSA

1986-1995

1995-2005

VD-VA

28,01%

51,76%

VD-UE

4,89%

0,95%

VD-UD

0,00%

0,14%

VA-VD

31,37%

29,90%

VA-UE

32,40%

13,03%

VA-UD

3,02%

0,45%

UE-UD

0,31%

3,76%

0,00%

20,00%

40,00%

60,00%

80,00%

Zona de influência indireta entre a faixa (ZII-M2) - Classes de mudança

VD-VA

VD-UE

VD-UD

VA-VD

VA-UE

VA-UD

UE-UD

UD - URBANODENSO

UE - URBANOESPARSO

VA - VEGETACAOALTERADA

VD - VEGETACAODENSA

167

A proporção das classes de uso e ocupação sobre as zonas de influência podem ser

sintetizadas através do IPA

. As figuras 63, 64 e 65 apresentam o IPA

para zonas de

influência, nos três anos analisados.

Figura 63 – IPA

1986 para as zonas de influência da faixa de dutos

168

Figura 64 – IPA

1995 para as zonas de influência da faixa de dutos

Figura 65 – IPA

2005 para as zonas de influência da faixa de dutos

169

A tabela 42 apresenta os valores de IPA

e suas variações nos períodos para cada

zona de influência da faixa de dutos.

Tabela 42 – IPA

das zonas de influência da faixa de dutos

Zonas de

influência

IPA

1986

IPA

1995

IPA

2005

Variação

1986-1995

Variação

1995-2005

Variação

1986-2005

ZID

0,436

0,472

0,499

0,036

0,027

0,063

ZII-D

0,480

0,515

0,553

0,035

0,038

0,072

ZII-E

0,458

0,484

0,511

0,026

0,052

ZII-M1

0,802

0,873

0,904

0,070

0,032

0,102

ZII-M2

0,084

0,092

0,111

0,009

0,019

0,027

ZIV-D

0,307

0,324

0,370

0,018

0,046

0,063

ZIV-E

0,533

0,581

0,622

0,049

0,040

0,089

Zona de Zona de influência direta;

Zona de influência indireta à direita da faixa;

Zona de influência indireta à esquerda

da faixa;

Zona de influência indireta entre a faixa;

Zona de influência variável à direita da faixa;

Zona de influência

variável à esquerda da faixa

Na análise do IPA

iremos excluir as duas zonas localizadas entre a faixa por

tratar-se de zonas que não se estendem de sul a norte como as demais, limitando assim a

comparação.

Através dos mapas é apenas possível constatar uma alteração da classe de IPA

ZII-D de Baixo para Médio baixo, no período 1986 a 1995, e outra no período 1995 a 2005,

na ZII-E também de Baixo para Médio baixo.

Analisando a tabela, observa-se que a grande maioria dos valores de IPA

estão

próximos ou inferiores a 0,5. Pode-se afirmar que a zona em que houve o acréscimo mais

significativo do índice foi a ZIV-E, com variação de 0,089 no período de 1986 a 2005,

seguido pela ZII-D com variação de 0,072 no mesmo período. Contudo, as outras três zonas

apresentaram variação que oscilaram 0,052 a 0,063.

Utilizando como referência a variação da ZID, que foi de 0,063, pode-se afirmar

que para sua direita, na ZII-D houve uma variação aproximadamente +14,5% maior e na ZIV-

D uma variação igual. Na esquerda, ZII-E variou -14,5% enquanto que na ZIV-E a variação

foi superior em +41,5%.

Concluí-se que, o que foi observado nos gráficos de classes de uso e ocupação e

classes de mudança está em total consonância com o observado através do índice de pressão

antrópica às faixas de dutos (IPA

) calculados, sendo as análises complementares.

170

6.9.6 – Relação entre regiões de interesse da faixa de dutos, classes de uso e

ocupação da terra e classes de mudança

As figuras 66, 67 e 68 apresentam o IPA

para as regiões de interesse, nos três

anos analisados. A figura 69 representa a variação do IPA

no período de 1986 a 1995 e a

tabela 43 apresenta os valores de IPA

e suas variações nos períodos para cada zona de

interesse da faixa de dutos.

Das regiões localizadas sobre a zona de influência direta da faixa de dutos,

destacam-se três regiões, que em 2005, apresentam a classe de IPA

Alto próximas a REDUC

(D.S.2.b, D.S.2.c e D.S.4.a) e uma região de classe Alto localizada ao norte da área de estudo

(D.S.1.a). Observando o mapa de variação, verifica-se que a na área onde se inicia a faixa de

duto, no entorno da refinaria, ocorreram grandes aumentos do IPA

(acima de 0,086), devido

ao aumento das edificações nessa área. Já a região D.S.2.a, trata-se de uma planície em que

houve pouco aumento do IPA

(0,020), apresentando em 2005 um IPA

Médio baixo. Na área

em que a faixa cruza as colinas isoladas, região D.S.4.c, há uma variação intermediária do

IPA

(0,063) e em 2005 seu IPA

era Médio baixo. Na seqüência, a faixa cruza novamente

uma região de planícies (D.S.I.c) com a variação de IPA

intermediário (0,080), sendo em

2005 a classe do IPA

era Médio. Ao cruzar o Domínio de colinas dissecadas, morrotes e

morros baixos (D.S.5.b e D.S.5.d) a variação do IPA

de 0,072 e 0,056 respectivamente,

apresentando em 2005 a classe de IPA

Baixo. No extremo norte da área, ao cruzar o sistema

de relevo das Escarpas serranas, as regiões D.S.6.a e D.S.6.b apresentaram baixíssima

variação do IPA

(0,022 e -0,001) e a classe do IPA

em 2005 era Não significativo.

Observa-se que o IPA

diminui progressivamente no sentido sul – norte,

acompanhando o aumento de dificuldade de ocupação devido ao relevo mais acidentado e o

aumento da distância dos centros urbanos.

Dentre as regiões localizadas nas zonas de influência indireta, entre 400 metros e

cinco quilômetros da faixa de dutos, destacam-se por apresentar, em 2005, um IPA

Alto, as

regiões I.M.2, I.M.4.c e I.E.4.a. Tais regiões apresentaram uma variação entre 0,086 e 0,144.

A região I.D.2 é relevante por abranger uma extensa área com a classe de IPA

Médio alto no

ano de 2005 e variação de 0,092. Por apresentar uma variação elevada, entre 0,145 e 0,246, as

regiões I.M.1.a, I.M.1.b, I.M.5.a e I.E.4.h também merecem ênfase.

Nas zonas variáveis, com uma distância superior a cinco quilômetros da faixa de

dutos, nota-se que algumas regiões correspondentes ao sistema de relevo das Colinas isoladas

171

(V.E.4.a, V.E.4.b, V.E.4.c, V.E.4.d e V.E.4.f), localizadas em meio aos centros urbanos,

apresentam IPA

Alto no ano de 2005 . Há também regiões correspondentes às planícies

(V.E.1.c, V.E.1.d, V.D.2, V.E.2.b e V.E.3) e colinas isoladas (V.E.4.a), que destacam-se pelo

IPA

Médio Alto em 2005. Analisando a variação, as únicas regiões que apresentaram um

aumento do IPA

superior a 0,145 foram as regiões V.E.1.d e V.E.4.f, correspondendo a áreas

de Colinas isoladas. As demais Colinas isoladas e a maior parte das planícies, apresentaram

uma variação entre 0,086 e 0,144.

Os resultados se mostraram muito coerentes e práticos para uma avaliação da

pressão antrópica em escala municipal. Sendo facilmente identificáveis as áreas em que houve

maior ou menor acréscimo das atividades humanas.

172

Figura 66 – IPA

1986 para as regiões de interesse da faixa de dutos

173

Figura 67 – IPA

1995 para as regiões de interesse da faixa de dutos

174

Figura 68 – IPA

2005 para as regiões de interesse da faixa de dutos

175

Figura 69 – Variação IPA

1986-2005 para as regiões de interesse

176

Tabela 43 – IPA

das regiões de interesse da faixa de dutos

Regiões de

interesse

IPA

1986

IPA

1995

IPA

2005

Variação

1986-1995

Variação

1995-2005

Variação

1986-2005

I.E.4.a

0,758

0,836

0,903

0,078

0,067

0,144

I.E.4.b

0,563

0,586

0,618

0,023

0,032

0,054

I.E.3

0,584

0,618

0,641

0,034

0,023

0,057

I.E.4.c

0,594

0,625

0,648

0,031

0,023

0,054

I.E.4.d

0,513

0,554

0,563

0,041

0,009

0,051

I.E.4.e

0,551

0,599

0,660

0,048

0,061

0,110

I.E.4.f

0,525

0,585

0,615

0,059

0,030

0,089

I.E.5

0,346

0,397

0,419

0,052

0,022

0,073

I.E.7

0,019

0,006

0,009

-0,013

0,003

-0,009

I.E.6

0,009

0,004

0,001

-0,005

-0,003

-0,008

I.E.2

0,669

0,706

0,745

0,037

0,039

0,076

I.M.5.a

0,155

0,175

0,308

0,020

0,133

0,153

I.M.6

0,012

0,011

0,010

-0,001

-0,002

I.M.4.a

0,505

0,501

0,559

-0,004

0,058

0,055

I.M.4.b

0,692

0,774

0,786

0,082

0,012

0,093

I.M.4.c

0,799

0,857

0,908

0,058

0,051

0,109

V.D.4.a

0,509

0,539

0,626

0,030

0,087

0,117

V.D.4.b

0,548

0,562

0,605

0,014

0,043

0,057

V.D.4.c

0,537

0,528

0,620

-0,009

0,092

0,083

V.D.4.d

0,523

0,541

0,571

0,018

0,030

0,048

V.D.4.e

0,576

0,598

0,639

0,022

0,041

0,064

V.D.5.a

0,531

0,548

0,581

0,017

0,032

0,050

V.D.6.a

0,265

0,252

0,322

-0,013

0,070

0,057

V.D.5.b

0,311

0,324

0,343

0,013

0,019

0,032

V.D.6.b

0,056

0,061

0,073

0,005

0,013

0,018

V.D.4.f

0,519

0,537

0,577

0,018

0,040

0,058

V.E.4.a

0,971

1,000

0,029

0,000

0,029

V.E.4.b

0,970

1,000

0,030

0,000

0,030

V.E.7.a

0,273

0,303

0,338

0,030

0,035

0,065

V.E.4.c

0,993

1,000

0,007

0,000

0,007

V.E.4.d

0,861

0,914

0,932

0,054

0,018

0,071

V.E.4.e

0,540

0,605

0,633

0,065

0,028

0,093

V.E.4.f

0,731

0,831

0,878

0,100

0,047

0,148

V.E.5.a

0,597

0,667

0,730

0,069

0,063

0,132

V.E.4.g

0,540

0,572

0,613

0,032

0,041

0,073

V.E.3

0,767

0,828

0,834

0,060

0,006

0,066

V.E.4.h

0,624

0,708

0,765

0,084

0,057

0,141

V.E.5.b

0,508

0,509

0,583

0,001

0,074

0,075

V.E.4.i

0,528

0,567

0,588

0,040

0,021

0,061

V.E.4.j

0,562

0,615

0,661

0,052

0,046

0,099

V.E.2.a

0,518

0,545

0,578

0,027

0,033

0,060

V.E.4.l

0,513

0,553

0,587

0,040

0,034

0,074

V.E.7.b

0,040

0,038

0,052

-0,002

0,014

0,012

V.E.6

0,122

0,125

0,156

0,003

0,032

0,034

D.S.4.a

0,651

0,714

0,777

0,063

0,126

D.S.4.b

0,702

0,780

0,809

0,078

0,029

0,106

D.S.5.a

0,519

0,525

0,005

0,000

0,005

D.S.4.c

0,511

0,538

0,574

0,027

0,036

0,063

I.D.4.a

0,588

0,629

0,654

0,041

0,025

0,066

I.D.3

0,634

0,643

0,669

0,009

0,027

0,035

I.D.4.b

0,750

0,783

0,000

0,033

I.D.4.c

0,635

0,709

0,770

0,074

0,061

0,135

I.D.4.d

0,546

0,612

0,576

0,066

-0,036

0,029

I.D.5.a

0,426

0,449

0,484

0,024

0,035

0,059

I.D.5.b

0,286

0,335

0,384

0,049

0,098

177

Tabela 43 – IPA

das regiões de interesse da faixa de dutos

Regiões de

interesse

IPA

1986

IPA

1995

IPA

2005

Variação

1986-1995

Variação

1995-2005

Variação

1986-2005

I.D.6

0,017

0,015

0,010

-0,002

-0,005

-0,007

I.D.2

0,667

0,709

0,759

0,042

0,049

0,092

I.D.4.e

0,523

0,545

0,581

0,021

0,037

0,058

I.E.4.g

0,591

0,630

0,631

0,038

0,002

0,040

I.E.4.h

0,573

0,764

0,769

0,190

0,005

0,196

I.E.1.a

0,563

0,607

0,660

0,045

0,053

0,098

I.E.1.b

0,622

0,000

I.E.4.i

0,544

0,548

0,593

0,004

0,044

0,048

I.E.4.j

0,534

0,571

0,606

0,037

0,035

0,073

I.M.5.b

0,000

0,024

0,000

0,024

-0,024

0,000

I.M.5.c

0,398

0,383

0,363

-0,015

-0,020

-0,035

I.M.5.d

0,500

0,559

0,059

0,000

0,059

I.M.1.a

0,553

0,654

0,707

0,101

0,053

0,154

I.M.1.b

0,404

0,574

0,641

0,170

0,067

0,237

I.M.2

0,822

0,893

0,925

0,070

0,032

0,103

V.D.2

0,696

0,741

0,818

0,045

0,077

0,123

V.D.1

0,577

0,645

0,699

0,068

0,053

0,121

V.E.5.c

0,513

0,548

0,559

0,035

0,011

0,046

V.E.5.d

0,536

0,292

0,535

-0,245

0,244

-0,001

V.E.1.a

0,601

0,647

0,691

0,046

0,044

0,090

V.E.1.b

0,500

0,684

0,184

0,000

0,184

V.E.1.c

0,684

0,739

0,796

0,056

0,057

0,113

V.E.1.d

0,663

0,734

0,813

0,072

0,079

0,150

V.E.2.b

0,741

0,812

0,844

0,070

0,032

0,103

D.S.4.d

0,627

0,702

0,712

0,075

0,010

0,085

D.S.4.e

0,560

0,799

0,806

0,238

0,007

0,246

D.S.5.b

0,318

0,352

0,390

0,034

0,038

0,072

D.S.5.c

0,563

0,000

D.S.1.a

0,539

0,734

0,750

0,196

0,016

0,212

D.S.1.b

0,541

0,577

0,000

0,035

D.S.1.c

0,562

0,599

0,643

0,036

0,044

0,080

D.S.1.d

0,515

0,525

0,539

0,010

0,014

0,024

D.S.5.d

0,364

0,424

0,419

0,060

-0,005

0,056

D.S.5.e

0,407

0,474

0,521

0,067

0,047

0,114

D.S.6.a

0,008

0,018

0,029

0,010

0,011

0,022

D.S.6.b

0,004

0,003

-0,002

0,000

-0,001

D.S.6.c

0,001

0,038

0,067

0,037

0,028

0,066

D.S.2.a

0,578

0,593

0,598

0,015

0,005

0,020

D.S.2.b

0,807

0,869

0,911

0,062

0,042

0,104

D.S.2.c

0,725

0,817

0,881

0,093

0,064

0,157

I.D.1.a

0,578

0,734

0,738

0,155

0,004

0,160

I.D.1.b

0,528

0,548

0,630

0,020

0,082

0,102

178

7 - CONCLUSÃO

Com relação às técnicas de detecção de mudanças, conclui-se ser indispensável

trabalhar com um método baseado em classificação de imagens, pois notou-se a necessidade

de elaborar mapas de uso e ocupação da terra. Dentre os classificadores experimentados, o

que apresentou os melhores resultados foi o método de classificação orientado ao objeto,

presente no modulo Feature Extraction e implementado no software ENVI 4.6 (ITT, 2009).

As classes de uso e ocupação da terra definidas se mostraram coerentes com a

escala de trabalho e para o objetivo de análise da pressão antrópica à faixa de dutos, visto que

as classes permitiram a inferência da concentração das atividades humanas e na sequência, a

proposição do IPA

A proposta do IPA

se mostrou eficiente para quantificar e sintetizar as atividades

antrópicas presentes nos municípios, de acordo com a pressão oferecida à faixas de dutos,

segundo a escala proposta para o trabalho. No entanto, o índice pode ser aprimorado através

da determinação de parâmetros que auxiliem na ponderação da pressão antrópica entre as

classes.

De acordo com os mapas de IPA

e de variação do IPA

para as regiões de

interesse, quatro regiões destacam-se por apresentar, em 2005, a classe de IPA

Alto, sendo

elas: D.S.1.a, D.S.2.b, D.S.2.c e D.S.4.a, associadas a áreas de planície aluvionar, planície

colúvio-aluvionar e de colinas isoladas. Essas áreas, localizadas na zona de influência direta

da faixa de dutos, oferecem risco à integridade física dos dutos devido ao adensamento

populacional e concentração de atividades urbanas. Assim, recomenda-se que seja elaborado

um detalhamento das classes de uso e ocupação dessas regiões para que a pressão antrópica

seja melhor avaliada, além da implantação de um monitoramento específico nestas áreas.

A análise da pressão antrópica às faixas de dutos, proposta nessa pesquisa, pode

ser adaptada para estudos em outras escalas, requerendo apenas a aquisição de informação

espacial em escala compatível, a compatibilização das classes de uso e ocupação da terra e

adequação dos sistemas de relevo e zonas de influência da faixa de dutos.

179

8 - REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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