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X SIMPÓSIO BRASILEIRO DE GEOGRAFIA FÍSICA APLICADA

 

ATUALIZAÇÃO DO MAPA DE VEGETAÇÃO DO PARQUE NACIONAL DE BRASÍLIA (BIOMA CERRADO) POR MEIO DE IMAGENS ORBITAIS

COM ALTA RESOLUÇÃO ESPACIAL

 

 

Manuel Eduardo Ferreira manuel@iesa.ufg.br1

Edson Eyji Sano sano@cpac.embrapa.br2

Laerte Guimarães Ferreira1

 

 

1Instituto de Estudos Sócio-Ambientais - IESA

Universidade Federal de Goiás - UFG;

2Embrapa Cerrados - CPAC

 

 

Palavras-chave: Parque Nacional de Brasília, Cerrado, IKONOS

Eixo 3: Aplicação da Geografia Física à Pesquisa

Sub-eixo 3.3: Gestão e Planejamento Ambiental

 

 

1. Introdução

 

Criado em 1961, o Parque Nacional de Brasília (PNB) possui uma extensão aproximada de 30 mil hectares, figurando como a unidade de conservação (UC) de maior destaque no Distrito Federal. Tal importância se deve, principalmente, à presença de inúmeras espécies representativas da fauna e flora do bioma Cerrado, assim como importantes mananciais hídricos, responsáveis inclusive pelo abastecimento de água no Plano Piloto de Brasília.

No PNB estão reunidas as principais fitofisionomias do bioma Cerrado, subdivididas em três estratos vegetacionais, de acordo com a classificação definida por Ribeiro e Walter (1998) e Eiten (2001): Campo Limpo (CL) e Campo Sujo (CS) (estrato herbáceo-arbustivo); Campo Cerrado (CC) e Cerrado sensu stricto (CSS) (estrato arborescente); e Mata de Galeria (MG) (estrato arbóreo) (1). O Cerradão, classe pertencente ao estrato arbóreo do Cerrado, não é encontrado no Parque. Na tabela 1 são apresentadas algumas propriedades das respectivas classes de vegetação.

Dessa forma, por ser uma área representativa e preservada de Cerrado, o Parque Nacional de Brasília é constantemente escolhido para a condução de pesquisas científicas, das quais são obtidas informações cruciais para o monitoramento e preservação do bioma como um todo, tais como medidas radiométricas (espectrorradiometria) e florísticas.

Entretanto, o último mapa de vegetação desta área, até então utilizado como referência nos trabalhos de campo, foi elaborado em 1995 (Fundação Pró-Natureza), estando o mesmo com alguns erros de classificação, além de um pouco desatualizado. Algumas destas falhas podem ser atribuídas aos dados disponíveis na época do mapeamento, representado principalmente pelas imagens orbitais do sensor Landsat 5 - TM, com resolução espacial de 30 metros.

Insere-se ai o objetivo deste estudo, o qual é promover a atualização do mapa de vegetação do PNB, por meio de sensores orbitais de alta resolução espacial, isto é, imagens de satélite obtidas pelos sensores IKONOS (1 e 4 metro) e Landsat 7 ETM+ (15 metros).    

               

 

Figura 1. Classes vegetacionais encontradas no Parque Nacional de Brasília, e a classificação das mesmas na estrutura geral do bioma.

  

Tabela 1. Propriedades das classes de Cerrado encontradas no PNB.

Formação do Cerrado a

Características da paisagem

Cobertura arbórea (%) b

Altura média das árvores (m) b

Campo Limpo

Campo aberto

< 1

-

Campo Sujo

Campo aberto com arbustos espaçados

< 5

2

Campo Cerrado

Arbustos com árvores espaçadas

5-20

2-3

Cerrado sensu stricto

Mistura de campo, arbustos e árvores com mais de sete metros

20-50

3-6

Mata de Galeria

Vegetação densa, sempre verde, principalmente ao longo de cursos d`água

40-70% na estação seca;

50-90% na estação chuvosa

20-30

a) Sistema de classificação proposto por Ribeiro e Walter (1998), e Eiten (2001).

b) Valores propostos por Ribeiro e Walter (1998).

 

 

2. Área de Estudo

 

A área de estudo restringe-se ao Parque Nacional de Brasília, situado ao norte do Distrito Federal, entre as latitudes sul 15o 35’ - 15o 45’ e longitudes oeste 47o 53’ - 48o 05’. A 2 ilustra a inserção do PNB na cidade de Brasília-DF.

Segundo a carta climática do Distrito Federal, a região do Parque Nacional de Brasília está submetida, basicamente, a dois tipos de clima, definidos de acordo com a temperatura local (classificação de Köppen): o Cwa, tropical de altitude com temperatura do mês mais frio a 18º C, e média do mês mais quente superior a 22º C (cotas altimétrica de 1000 a 1200 metros); e o Cwb, tropical de altitude com temperatura do mês mais frio inferior a 18º C, e média do mês mais quente inferior a 22º C (cotas altimétricas acima de 1.200 metros).

A precipitação no PNB segue um padrão característico do Centro-Oeste brasileiro, isto é, chuvas nos meses de outubro a março, com máxima nos meses de dezembro e janeiro. A época seca se estende pelos meses de abril a setembro, sendo junho e julho os meses mais críticos (Figura 3). A ausência de nuvens, principalmente em julho, foi um dos motivos para a aquisição de uma imagem Landsat 7 ETM+ (utilizada nos processamentos) para o mesmo período em 2001.

Os principais grupos de solos encontrados no PNB são os Latossolos Vermelho-Escuro e Vermelho-Amarelo (cerca de 38%), os Cambissolos (cerca de 22%) e os Solos Hidromórficos (Ramos, 1995). Os demais grupos, como os Podzólicos hidromórficos, aparecem em trechos isolados.
 

 

Figura 2. Área de Estudo. Imagem do Parque Nacional de Brasília (composição RGB 543, julho de 2001), obtida pelo sensor Landsat 7 ETM+.

 

3. Procedimentos Metodológicos

 

Duas cenas do sensor orbital IKONOS-II (órbita 31 / ponto 72, junho de 2001) foram empregadas na atualização de vegetação do PNB, cobrindo parcialmente as porções leste e oeste da área de estudo (Figura 4). Com resoluções espaciais de 1 metro (banda pancromática) e de 4 metros (bandas azul, verde, vermelho e infravermelho próximo), foi possível corrigir parte das falhas observadas no mapeamento anterior.

Em virtude das cenas IKONOS cobrirem somente 61% da área do parque, utilizou-se uma terceira imagem adquirida pelo satélite Landsat 7 ETM+ (221/71, setembro de 2001) para recobrir o restante da área a ser mapeada.

 

Figura 3. Dados de precipitação total (mm) no Parque Nacional de Brasília, para os anos de 2001 (azul) e 2002 (verde).

 

 

Figura 4. Cenas do satélite IKONOS cobrindo cerca de 61% da área do PNB (composição RGB 123).

 

Visando uma melhor definição das fitofisionomias de Cerrado na imagem Landsat, realizou-se uma fusão das bandas 3, 4 e 5 (resolução espacial de 30 metros) com a banda 8 (pancromática - resolução espacial de 15 metros). A tabela 2 resume as características de ambos os sensores.

 

Tabela 2. Características gerais dos sensores Landsat 7 ETM+ e IKONOS.

Landsat 7 ETM+

Bandas

Resolução espectral

Resolução espacial

Resolução temporal

16 dias

Visível

Azul

1) 0,45 - 0,52 µm

30 m

Período

98,9 min

 

Verde

2) 0,52 - 0,60 µm

30 m

Altitude

705 km

 

Verm.

3) 0,63 - 0,69 µm

30 m

Inclinação

98,5º

Infravermelho Próximo

4) 0,76 - 0,90 µm

30 m

Órbita

Sol-síncrona, descendente

Infravermelho Médio

5) 1,55 - 1,75 µm

30 m

Passagem

Pelo Equador

10:00 h.

Infravermelho Termal

6) 10,4 - 12,5 µm

60 m

Faixa de Imageamento

170 km (comp.) x 183 km (largura)

Infravermelho Médio

7) 2,08 - 2,35 µm

30 m

 

 

Pancromático

8) 0,50 - 0,90 µm

15 m

IKONOS

Canais

Resolução espectral

Resolução espacial

Resolução temporal

~36 h. (multi-espectral) e 72 h. (Pan)

Visível

Azul

1) 0,45 - 0,52 µm

4 m

Período

98 min.

 

Verde

2) 0,52 - 0,60 µm

4 m

Altitude

681km

 

Verm.

3) 0,63 - 0,69 µm

4 m

Inclinação

98,1º

Infravermelho Próximo

4) 0,76 - 0,90 µm

4 m

Órbita

Sol-síncrona, descendente

Pancromático

5) 0,45 - 0,90 µm

1 m

Passagem

Pelo Equador

-

 

 

 

Faixa de Imageamento

13 km x 13 km

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A figura 5 ilustra a análise visual destas imagens e a vetorização das classes do novo mapa de vegetação. Os dados vetoriais do mapeamento anterior foram utilizados como orientação aos ajustes realizados sobre as imagens de sensoriamento remoto, indicando a necessidade de alteração ou complemento em cada polígono de vegetação.

 

 

Figura 5. Atualização do mapa de vegetação do PNB, por meio das cenas ETM+ e IKONOS.

 

 

Essa etapa de atualização contou também com incursões à área de estudo (Figura 6), onde foi verificada a interpretação visual provida por essas cenas de satélite. Ressalta-se aqui a importante contribuição do pesquisador George Eiten nos trabalhos de campo, o qual indicou algumas das alterações apresentadas na classificação e na nomenclatura do atual mapa de vegetação. Parte dessas contribuições, essenciais na identificação de algumas fitofisionomias de Cerrado, estão presentes em Eiten (2001).

 

 

Figura 6. Incursões no Parque Nacional de Brasília, para a realização do novo mapa de vegetação.

 

 

4 - Resultados e Discussão

 

A principal diferença entre o mapa atual de vegetação do Parque Nacional de Brasília e o mapeamento anterior, elaborado em 1995 pela Fundação Pró-Natureza (FUNATURA), refere-se aos ajustes realizados nos limites de cada classe de cobertura vegetal, uso da terra (áreas construídas) e áreas de solo exposto. A figura 7 destaca algumas dessas correções vetoriais.   

Outra correção diz respeito à nomenclatura das classes de vegetação, sendo adotada uma nova definição para algumas fitofisionomias, de acordo com Eiten (2001, e comunicação pessoal). As classes antes identificadas por “Invasoras/Pioneiras” e “Campo Rupestre”, por exemplo, foram renomeadas para “Campo Cerrado com Trembléias” e “Campo Sujo com presença de Arnica (lycnophora ericoides) e Canela de Ema”, respectivamente. Em outro exemplo, áreas definidas por “Parque de Cerrado” passaram a serem identificadas como “Campo Limpo com Murundum”. Tais mudanças foram baseadas na constatação da presença dessas espécies em determinados pontos do parque, considerando-se também a caracterização estrutural das mesmas. A tabela 3 compara a legenda do antigo mapeamento com o atual, seguido pela área de cada classe (em hectares).

 

Figura 7. Exemplo de ajustes vetoriais realizados para o novo mapa de vegetação, nas classes temáticas Solo Exposto, Mata de Galeria, Cerrado sensu stricto e Campo Limpo com murundum, utilizando imagens IKONOS (1 e 4 metros de resolução espacial).

 

Os vetores vermelhos correspondem às áreas corrigidas (mapa atualizado); os vetores azuis correspondem às falhas no antigo mapeamento.

 

Tabela 3. Classes temáticas presentes no antigo e no novo mapeamento do PNB, com a respectiva área (hectares e %).

Classes - Mapa Antigo

Área (ha)1

Área (%)

Classes - Mapa Atual

Área (ha)1

Área (%)

 

 

 

 

 

 

Brejo

388

1,3

Brejo

462

1,5

Vereda

36

0.1

(incorporada2)

-

-

Campo Limpo

9.418

30,8

Campo Limpo

8.572

27,2

Campo Limpo Úmido

77

0,3

Campo Limpo Úmido

49

0,2

Parque de Cerrado

1.326

4,3

Campo Limpo com Murundum

1.428

4,5

Campo Sujo

3.233

10,6

Campo Sujo

3.593

11,4

Campo Rupestre

739

2,4

Campo Sujo com presença de Arnica (lycnophora ericoides) e “Canela de Ema”

611

1,9

Cerrado Ralo

4.163

13,6

Campo Cerrado

4.369

13,9

Invasoras/Pioneiras

494

1,6

Campo Cerrado com  Trembléias

376

1,2

Cerrado Típico

6.778

22,2

Cerrado sensu stricto

6.983

22,1

Mata de Galeria

2.444

8

Mata de Galeria

3.026

9,6

-

-

-

Mata de Interflúvio (mata seca)

43

0,1

Reflorestamento

78

0,3

Reflorestamento

65

0,2

Represa Santa Maria

770

2.5

Corpos d`água (represa Santa Maria e outros reservatórios)

890

2,8

Solo Exposto

620

2

Solo Exposto

302

1

-

-

-

Área Construída3

764

2,4

 

 

 

 

 

 

Área Total

30.565

100

Área Total

31.534

100

1Área aproximada, calculada em um Sistema de Informações Geográficas.

2Pequeno polígono incorporado à classe Mata de Galeria.

3Benfeitorias no PNB.

 

Grande parte dessas correções só foi possível devido às imagens obtidas pelo sensor IKONOS, cobrindo áreas de difícil acesso no PNB. Destaca-se, por exemplo, o Campo Limpo com murundum, cujo mapeamento fora realizado com maior precisão. Em outros casos, a visita à área de estudo foi imprescindível na verificação da presença de espécies como trembléias, “arnica” e “canela de ema” (campo rupestre), abundantes em alguns trechos de Campo Cerrado e Campo Sujo, porém, não diferenciadas nas respectivas imagens de satélite. A figura 8 ilustra os dois mapas (antigo e atual), expondo as correções vetoriais realizadas.

 

 

Figura 8. Comparação visual entre os dois mapas de vegetação do PNB: (A) mapeamento antigo e (B) mapeamento atual (2003).

 

Por fim, o mapa de vegetação do PNB foi atualizado, contemplando com uma maior precisão os aspectos vegetacionais do bioma Cerrado. A figura 9 ilustra o mapa atual de vegetação, com a apresentação das classes temáticas discutidas neste estudo. O sinergismo entre sensores com resolução espacial alta e média, no caso IKONOS e Landsat, representou uma redução nos custos da pesquisa, além de uma menor demanda computacional. Tal metodologia é indicada para o mapeamento de áreas semelhantes.

 

 

Figura 9. Novo mapa de vegetação do Parque Nacional de Brasília. Fonte: Ferreira (2003).

 

5 - Referências Bibliográficas

 

EITEN, G. Vegetação natural do Distrito Federal. Brasília: UnB: SEBRAE, 2001. 162 p.

 

FERREIRA, M. E. Análise do Modelo Linear de Mistura Espectral na Discriminação de Fitofisionomias do Parque Nacional de Brasília (Bioma Cerrado). 2003. 127 f. Dissertação (Mestrado em Geologia - Instituto de Geociências) - Universidade de Brasília, Brasília.

 

RAMOS, P. C. M. Vegetation communities and soils in National Park of Brasília.1995. 203 f. Tese (Doutorado) - University of Edinburgh, Edinburgh.

 

RIBEIRO, J. F.; WALTER, T. M. B. Fitofisionomias do bioma cerrado. In: SANO, S.M.; ALMEIDA, S.P. (Ed). Cerrado: ambiente e flora. Planaltina, DF: Embrapa Cerrados, 1998. p. 89-166.