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X SIMPÓSIO BRASILEIRO DE GEOGRAFIA FÍSICA APLICADA

 

 

 

Cartografia da transformação espaço-temporal da cobertura vegetal a partir do sensoriamento remoto – aplicação ao município de Ubatuba, litoral norte do Estado de São Paulo

 

 

 

Andrea de Castro Panizza – USP/Departamento de Geografia - LASERE/CAPES

e-mail: apanizza@usp.br

Ailton Luchiari – USP/Departamento de Geografia – LASERE

e-mail: aluchiar@usp.br

Jérôme Fournier - CNRS/Institut de Géographie

e-mail : jeromefournier@wanadoo.fr

 

 

 

Palavras Chaves: cartografia, transformação espaço-temporal, sensoriamento remoto.
Eixo: 3. Aplicação da Geografia Física à Pesquisa
Sub-eixo: 3.4 Aplicações temáticas em estudos de casos
 

 

Apresentação

 

Adjacente ao vale do rio Paraíba do Sul e ao eixo industrial entre São Paulo e Rio de Janeiro, o litoral norte do Estado de São Paulo apresenta-se como um espaço exíguo e linear, bordejado pelo oceano Atlântico e as escarpas íngremes da Serra do Mar. A floresta tropical úmida que cobre suas encostas, a Mata Atlântica, possui uma das maiores biodiversidades do planeta. Seus restritos remanescentes florestais abrigam a maioria das espécies animais ameaçadas de extinção (Simões & Lino, 2002).
A ocupação humana da região originou-se de forma pontual. A comunicação entre as áreas habitadas dava-se principalmente por mar. Com o desenvolvimento do eixo econômico entre São Paulo e Rio de Janeiro amplia-se a necessidade da criação de um sistema de transporte articulado. Caracterizado por ser essencialmente rodoviário, esse sistema de transporte forma-se lenta e fragmentadamente. A construção da rodovia BR 101, beira-mar, abre o trajeto entre as cidades de Santos, no estado de São Paulo, e Rio de Janeiro, possibilitando o fluxo turístico numa região ainda pouco freqüentada, e que guardava o modo de vida e a cultura caiçara das tradicionais comunidades de pescadores (Silva, 1975).
Em 1979, foi anexado ao Parque Estadual da Serra do Mar (PESM) o núcleo Picinguaba, uma de suas bases administrativas. O núcleo abrange uma área de 5.208 ha, ao norte de Ubatuba, incluindo as planícies costeiras até as áreas montanhosas próximas a divisa do Estado, definindo uma situação singular e priviligiada de proteção dos ecossistemas. Entretanto, a superfície territorial do município sob restrição de uso é superior a essa área, pois os limites do PESM abrangem a totalidade das áreas superiores a cota altimétrica de 100 m.
A atividade turística da região é caracterizada, principalmente, pelo turismo de veraneio em residências secundárias. Os recenseamentos do IBGE mostram um aumento expressivo dessas residências nos municípios do litoral norte durante os anos de 1980, 1991 e 2000. Observa-se que o número de residências, pertencentes a população permanente, também não parou de crescer nas últimas décadas. Em números relativos, segundo o número total de residências, observa-se um crescimento expressivo entre 1980 e 1991, seguido de um decréscimo entre 1991 e 2000, para três municípios do litoral norte. A exceção é representada por Ubatuba, onde em 1980 haviam 41,6% de residências secundárias; em 1991, 49,5%; e em 2000, 51,9%.
O aumento de residências secundárias afirma Ubatuba como um local atrativo para o turismo. Sua coexistência às paisagens de interesse ecológico e protegidas pela legislação gera uma situação de ambiguidade. Por um lado, a conservação das paisagens naturais valoriza áreas adjacentes e incentiva o turismo. Esse, por sua vez, estimula a construção de novas habitações e condomínio fechados ameaçando a integridade da área protegida.
A ocupação urbana das cidades do litoral norte caracteriza-se, enfim, como imediatista, pois obdece a lógica da especulação imobiliária, sem nenhuma preocupação prévia com o planejamento territoral. Ela consome o espaço natural e cultural existente, desestruturando as culturas tradicionais e os recursos naturais. Esse processo desestabiliza os sistemas sócio-culturais e naturais causando transformações radicais na paisagem e nas comunidades locais; quando surgem, então, os conflitos de uso do território característicos das áreas costeiras.
 

Problemática

 

O funcionamento do espaço litorâneo apresenta-se complexo e dinâmico. Uma análise espacial que envolva tais aspectos demanda a superposição de sistemas naturais instáveis e territórios cuja a ocupação humana apresenta-se heterogênea e fragmentada. As transformações ocorridas no espaço e no tempo modificam as formas e estruturas existentes na superfície terrestre. A compreensão dessas transformações traz subsídios ao entendimento do funcionamento do espaço e de sua dinâmica. Mas como detectar as tansformações espaço-temporais?
Os satélites de observação terrestre produzem imagens eficientes para o acompanhamento de transformações na superfície. Com resoluções espaciais e espectrais a cada geração mais apropriadas, essas imagens se afirmam como uma fonte de dados fundamental, principalmente, para regiões onde as informações cartográficas são escassas e desatualizadas (Novo, 1992). Seriam, então, as imagens de satélite um instrumento eficaz para detectar as transformações espaço-temporais ?
Metodologia. As imagens utilizadas são provenientes dos satélites Landsat TM5 e ETM+7; e o tratamento foi integralmente realizado no programa Spring 3.6, do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais. A seqüência do processamento utiliza prioritariamente as resoluções espectral e temporal das imagens. Foram utilizados os canais 3 (comprimento de onda do vermelho), 4 (comprimento de onda do infravermelho próximo) e 5 (comprimento de onda do infravermelho próximo), de duas imagens datando de 1988 e 1999.
As composições coloridas utilizadas são a 3 (R), 4 (G), 5 (B) e a 4 (R), 5 (G), 3 (B). Ambas apresentam boa visualização e bom contraste entre as áreas de superfície mineral e as de superfície vegetal, permitindo um reconhecimento apropriado das classes temáticas.
Para evidênciar a evolução temporal das transformações superfíciais foi calculado o NDVI (Normalized Difference Vegetation Index), nas imagens de 1988 e 1999. Esse índice é frequentemente utilizado para diferenciar áreas com e sem vegetação. Baseia-se no princípio que a vegetação absorve a radiação no comprimento de onda do vermelho e reflete no infra-vermelho próximo. A relação entre esses canais proporciona maior contraste entre os alvos (Wilmet, 1996). O resultado dessa manipulação é a geração de um neo-canal para cada data. A superposição do NDVI de 1988 (R) e do NDVI de 1999 (G e B) gera uma composição colorida que evidência a estabilidade e transformação das superfícies (Guegan-Roué, 1994).
As classificações supervisionadas foram realizadas a partir das composições coloridas segmentadas por região. Essa manipulação considera o valor de nível de cinza dos pixels e sua vizinhança (matriz 8x8), agrupando-os em regiões homogêneas. Essas regiões são, posteriormente, usadas no treinamento das classificações supervisionadas. Sucessivas amostragens permitiram obter uma legenda representativa e melhores resultados. As cartas de ocupação do espaço geradas possuem 6 classes temáticas: água, areia/solo exposto, cobertura vegetal florestal, campo antrópico, zona úmida e zona construída.
As cartas de transformação espaço-temporal foram calculadas com o cruzamento das duas classificações supervisionadas através das expressões igual e intersecção. Assim foi gerada uma legenda com 36 possibilidades de transformação espaço-temporal. As informações quantitativas geradas permitem detectar as classes temáticas estáveis e aquelas onde houve “migração” de pixels para outras classes.
 

Resultados

 

Os resultados obtidos, visuais e quantitativos, permitem uma análise da dinâmica espacial em três temas centrais: 1) ocupação do espaço, a partir das classificações supervisionadas; 2) evolução das superficies, resultado dos neo-canais NDVI; 3) transformação espaço-temporal, através do cruzamento das classificações dos anos 1988 e 1999.
As classificações supervisionadas forneceram informações quantitativas e qualitativas sobre a ocupação do espaço em Ubatuba, nos anos de 1988 e 1999. Observa-se que a cobertura vegetal florestal ocupa a maior parte do território e pouco se alterou. Ela representa 87,4% da área total do município em 1988 ; e 89,0% em 1999. Além dessa classe, a zona construída também ganha área: ocupa 4,5% da área total em 1988; e 5,7% em 1999. As demais classes regressaram, porém em índices pouco expressivos, a exceção é a classe campo antrópico que ocupa 5,0% da área total em 1988, e 2,1% em 1999.
O resultado visual da composição colorida com os neo-canais NDVI mostra em cores escuras a estabilidade das superfícies mineral e da água; em branco, a estabilidade da superfície vegetal; em vermelho, a transformação da superfície vegetal em mineral; e, finalmente, em azul claro, a progressão da superfície vegetal.
O cálculo da carta de transformação espaço-temporal gera uma legenda exaustiva. Algumas combinações de classe são pouco prováveis, mas sua existência explica-se pelo meio extremamente heterogêneo e a real dificuldade em discriminar alvos de respostas espectrais próximas. No entanto, os dados quantitativos mostram as transformações entre as classes. Três fenômenos importantes para o entendimento da dinâmica espacial da região são evidênciados: a regeneração da cobertura vegetal florestal, o desmatamento e o aumento da zona construída. Desses fenômenos decorrem três estados: estabilidade, progressão e regressão.
Por estabilidade das classes entende-se que, entre 1988 e 1999, não houve perda nem ganho de pixels e, consequentemente, nem regressão, nem progressão. A classe mais estável é a cobertura vegetal florestal, que nesse intervalo de tempo sempre ocupou 84,8% da área total do município de Ubatuba. A zona construída é considerada estável em 2,4%. Somente 11,6% da área total migraram para outras classes.
A regeneração da floresta foi caracterizada pelo progressão de sua área em detrimento de outras classes, e ocorre somente em 3,6% da área total de Ubatuba entre 1988 e 1999. A cobertura vegetal florestal ganha área, principalmente, do campo antrópico (2,4%) e da zona úmida (0,5%).
O desmatamento foi definido pela regressão das classes que representam qualquer tipo de cobertura vegetal, seja ela, a zona úmida ou o campo antrópico. Tal condição reflete a preocupação em preservar a possibilidade futura de regeneração do campo antrópico em floresta secundária, e também o cuidado em quantificar a perda de área das zonas úmidas. Inesperada e felizmente, o desmatamento efetiva-se, no período estudado, em somente 1,5% do total da área, sendo que a cobertura vegetal florestal perde área para a classe campo antrópico (0,63%), e o campo antrópico perde para a classe areia/solo exposto (0,46%).
Apesar de ser uma classe estável, a zona construída também progrediu, porém ligeiramente. Ganhou 3,27% de área, principalmente, da classe campo antrópico (1,47%) e da classe cobertura vegetal florestal (1,33%).
Os resultados obtidos permitem afirmar que as imagens de satélite são um instrumento eficaz para detectar as transformações espaço-temporais. Na escala regional, e até mesmo municipal, as imagens podem subsidiar, de maneira rápida, a atualização da cartagrafia temática, além de permitir uma série de visualizações e tratamentos essenciais para a análise da dinâmica espacial.


Bibliografia


GUEGAN-ROUE, A. (1994). La dynamique spatiale de l’agglomération rennaise. La télédétection: un outil d’analyse et de gestion de l’espace. Tese de doutorado em Geografia, Universidade de Rennes 2. Rennes, 359 p. + anexos.


NOVO, E. M.L.M. (1992). Sensoriamento remoto princípios e aplicações. 2 ed. São Paulo. Editora Edgard Blucher, 308 p.


SILVA, A. C. (1975). O litoral norte do Estado de São Paulo, formação de uma região periférica. São Paulo. IGEOG/USP, série teses e monografias, n. 20, 273 p.


SIMÕES, L.L. & LINO, C.F. org. (2002). Sustentável Mata Atlântica – a exploração de seus recursos florestais. São Paulo. Senac, 215 p.


WILMET, J. (1996). Précis de télédétection, méthodes et applications. Paris. Sides. 300p.