22 de julho de 2014

ANÁLISE DA DINÂMICA DA COBERTURA VEGETAL URBANA NA ILHA DE CARATATEUA, DISTRITO DE BELÉM-PA, UTILIZANDO ÍNDICE DE VEGETAÇÃO POR DIFERENÇA NORMALIZADA PARA OS ANOS DE 1984 E 2008.

XXVI Congresso Brasileiro de Cartografia
V Congresso Brasileiro de Geoprocessamento
XXV Exposicarta
 
 
Leonardo Sousa dos Santos1
Orleno Marques da Silva Junior²
Tiago Gomes de Sousa³
¹Universiade Federal Rural da Amazônia
²Universidade Federal do Rio de Janeiro
³Universiade Federal Rural da Amazônia
 
RESUMO
A desorganização do uso solo dá origem a áreas urbanas com pouca ou nenhuma infraestrutura urbana, o que acaba por destruir áreas verdes e rios, além de provocar a saturação dos serviços públicos. Neste contexto as imagens de sensoriamento remoto orbitais, através de diversas metodologias, vêm sendo utilizadas para gerar estudos sobre planejamento urbano com reduzido custos de análises. A cobertura vegetal urbana representa aspectos ecológicos como: amenização climática, redução da poluição do ar, influencia direta no ciclo hidrológico urbano, proteção do solo, amenização de ruídos, valorização estética, entre outros. As pesquisas de mapeamento e quantificação de área verde urbano vêm aumentando nas últimas décadas em decorrência da rápida urbanização, associada à inexistência de planejamentos. A metodologia de trabalho compreende o mapeamento da cobertura vegetal, observando-se as áreas de perda de vegetação para os anos de 1984 e 2008, através do Índice de Vegetação por Diferença Normalizada, acrônimo NDVI, do recorte espacial os limites Político-Administrativos da na Ilha de Caratateua, Distrito de Belém-PA. A Ilha, distrito administrativo do município de Belém, possui cerca de 80.000 habitantes, distribuídas em 4 bairros, distantes cerca de 30 km do centro de Belém. Caratateua é uma região balneária muito procurada, em especial devido a proximidade com a Capital, por pessoas que vão lá em busca das praias de água doce. O crescimento urbano ocorrido no município de Belém acarretou substancialmente uma expansão da ocupação na ilha de Caratateua, fato esse intensificado a partir da construção da ponte Enéas Martins. A ocupação também esta associado ao crescimento dos conjuntos habitacionais populares, impulsionados, principalmente, pelo Governo Federal e financiados pelo antigo Banco Nacional da Habitação (BNH). Outras características do crescimento da área urbana de Caratateua é a especulação imobiliária que impulsiona a população mais pobre para áreas mais suscetível a impactos ambientais, como por exemplo, áreas de mangues e nascentes de rios. Com a metodologia empregada pode-se observar, avaliar e quantificar perda de vegetação, objetivando o melhor gerenciamento e planejamento do meio ambiente, o qual pode contribuir para a melhoria da qualidade de vida das pessoas residentes na ilha e na estabilidade do ecossistema.
 
 
1. INTRODUÇÃO
A cobertura vegetal urbana representa aspectos ecológicos como: amenização climática, redução da poluição do ar, influencia direta no ciclo hidrológico urbano, proteção do solo, amenização de ruídos, valorização estética, entre outros (SILVA, 2007). Assim, atualmente a arborização de urbana deve satisfazer vários requisitos como: estético, ambiental, social e econômico.
De acordo com Rodrigues (2007), a vegetação urbana revela aspectos da qualidade ambiental, podendo indicar a qualidade de vida da população que vive nesses espaços e ainda desempenha importante papel na manutenção ecológica, na saúde mental dos habitantes e nas funções sócio-educativas.
As pesquisas de mapeamento e quantificação de área verde urbano vêm aumentando, nas últimas décadas, em decorrência da urbanização intensa e caótica instalada nas regiões a partir da década de 70. Rodrigues (2007), afirma que a fragmentação da cobertura vegetal em áreas urbana, e principalmente em vias públicas, é resultado direto do crescimento das cidades, que devido à necessidade de espaço acabam sendo suprimida, substituída ou restringida por vias para circulação de veículos, instalação de empresas e edificações residenciais.
Neste contexto, a rápida urbanização, associada à inexistência de planejamentos e crises econômicas, provoca total desorganização no uso do solo, o que dá origem a áreas urbanas sem nenhuma infraestrutura, que acabam por destruir áreas verdes e rios, além de provocar a saturação dos serviços públicos.
Partindo destas premissas, o uso do sensoriamento remoto com base na análise de imagens são uns dos meios que se dispõem para estudo das mudanças em área de arborização urbana, ou seja, nas últimas duas décadas as imagens de sensoriamento remoto orbitais, através de diversas metodologias, vêm sendo utilizadas para gerar estudos sobre monitoramento da vegetação urbana com reduzido custos de análises.
Ou seja, os avanços tecnológicos de sensores remotos permitem analisar, através de imagem de satélites, a distribuição e modificações da cobertura vegetal em diversas épocas, possibilitando o monitoramento das áreas vegetadas.
Uma das principais metodologias é o Índice de Vegetação por Diferença Normalizada, acrônimo NDVI em inglês, que se destaca em estudos sobre cobertura vegetal verde, podendo ser aplicada como, por exemplo, detectar áreas de perda e ganho de vegetação, estimativas de biomassa entre outros (COSTA, 2013).
Assim, o objetivo deste estudo é realizar uma análise da dinâmica da perda de cobertura vegetal da Ilha de Caratateua por meio de NDVI, observando-se as áreas de perda de vegetação para os anos de 1984 e 2008.
 
.1 Área de Estudo
A Ilha de Caratateua, Ilha das Barreiras ou Ilha de Outeiro “Fig.1” como é popularmente conhecida, é um distrito pertencente ao município de Belém-Pa, situado entre as latitudes 1º 12’ e 1º 17’S, e entre as longitudes de 48º25’ e 48º29’ W GR, compondo a região norte do município de Belém do Pará.
 
Fig. 1 – Localização da área de estudo, Ilha de Caratateua, ao norte do município de Belém.
Fonte: Autor.
A Ilha, distrito administrativo do município de Belém, possui cerca de 80.000 habitantes, distribuídas em 4 bairros, distante cerca de 25 km do centro de Belém. Caratateua é uma região balneária muito procurada, em especial devido a proximidade com a Capital, por pessoas que vão lá em busca de suas sete praias de água doce.
 
1.2. Apropriação Social da Ilha de Caratateua
Ocupada desde os tempos memoriais por populações indígenas e mais recentemente por populações tradicionais isoladas e consideradas perigosas a Ilha da Caratateua recebe durante muito tempo o tratamento de periferias e reserva de terras urbanas.
O crescimento urbano ocorrido no município de Belém acarretou substancialmente uma expansão na ilha de Caratateua, fato esse intensificado a partir da construção da ponte Enéas Martins em 1986 (SILVA 1995).
A partir da década de 1960 e 1970, o crescimento urbano em Belém se vinculou à abertura das rodovias para a integração com o resto do país – processo observado a partir da implantação do Programa de Integração Nacional (PIN), que visava a integração dos Estados brasileiros por meio de rodovias. No caso da Região Norte, em especial o Estado do Pará, o programa proporcionou a abertura da Rodovia Belém-Brasília e outras vias estruturais que atingiram o interior do Estado e as cidades periféricas à cidade de Belém, dentre elas as Rodovias BR 316 e Augusto Montenegro.
As estruturas estabelecidas pelas mesmas foram definidoras de um novo processo de crescimento para essas áreas, associadas a uma grande ocupação urbana por conjuntos habitacionais populares, impulsionados, principalmente, pelo Governo Federal e financiados pelo antigo Banco Nacional da Habitação (BNH).
Dentro desse contexto, a Rodovia Augusto Montenegro foi definida como o principal vetor de crescimento urbano horizontal da cidade. Tendo em vista que a Rodovia representa o único acesso rodoviário à Ilha de Caratateua, podemos, facilmente, relacionar a expansão urbana que ocorreu nos arredores da Rodovia à expansão que ocorre posteriormente na Ilha.
Outros fatores que concorrem para o crescimento exponencial da área urbana, da ilha em um curto espaço de tempo, referem-se a: condições físicas e estruturais da periferia de Belém, caracterizada por áreas alagadas; valorização do solo e/ou a especulação imobiliária no centro da cidade; impulsionando a população a se afastar para áreas mais distantes, onde o solo enquanto reserva de valor ainda não atingiu cifras incompatíveis com as camadas sociais menos aquinhoadas economicamente (FELIPPE, 2005).
Segundo Fantin apud Campos Filho (2007), a especulação mobiliária é definida como: 
Uma forma pela qual os proprietários da terra recebem uma renda transferida dos outros setores produtivos da economia, especialmente através de investimentos públicos, de infraestrutura e de serviços urbanos, que são os meios coletivos de produção e consumo em nível do espaço urbano. 
Ainda segundo o autor, a especulação resulta em uma cidade caótica, com sérios problemas referentes à ausência de saneamento básico, escola, transporte coletivo, violência, desemprego, segregação urbana, concentração fundiária, favelização e degradação ambiental.
Silva (1995), ao analisar do processo de urbanização de Belém, mostra que em virtude de seu intenso inchamento demográfico, principalmente entre as décadas de 1980 e 1990, houve mudanças também na produção do uso do solo na Ilha de Caratateua tendo como principal consequência à perda de vegetação primária.
A ocupação de início foi liderada por famílias em geral de classe baixa, todavia, hoje a ocupação é resultado direto do crescimento do sítio urbano com as construções de habitações em área insalubres, forte presença da especulação imobiliária com a consequente expansão dos condomínios e extração de minerais de uso imediato na construção civil.
A população na década de 1970 era de cerca de 1.000 pessoas, aproximadamente, e após a construção da ponte foi incrementada neste processo, somando, em 1991, mais de 15.500 pessoas em número absoluto (MEDEIROS, 1971).
A ilha de Caratateua, na virada da década de 1980 para 1990 obteve um crescimento de 125% (FELIPPE, 2005), ou seja, neste período grande áreas foram desmatadas para o loteamento urbano.
Aliado a ocupação desordenada da ilha houve o aumentando o nível de impactos ambientais, como desmatamento da vegetação de terra firme, ocupação dos leitos de igarapés e de unidade de relevo de praia, ocupação de falésias, extração mineral, entre outros (SANTOS, 2009).
 
3. METODOLOGIA 
Para o cálculo do NDVI, foram utilizadas cenas do sensor Thematic Map (TM) do satélite LANDSAT 5. As cenas foram adquiridas gratuitamente no site o Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE).
Como a metodologia envolve a comparação do NDVI em duas épocas distintas utilizaram-se cenas de sensoriamento remoto de mesmas épocas a fim de mitigar as variações sazonais.
Para o cálculo do NDVI, foram utilizadas cenas do sensor sensores Landsat Thematic Mapper ETM+ (Enhancend Thematic Mapper Plus) previamente obtidas no site do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais – INPE. Utilizaram-se as bandas 3 (0,63µm – 0,69µm) e 4 (0,76µm – 0,90µm), órbita-ponto 223-062, dos anos 1984 e 2008.
Utilizou-se os seguintes procedimentos estatísticos: (1) calcular o NDVI de duas épocas sem correção radiométrica; (2) realizar a diferença temporal de NDVI sobre as imagens; (3) Calculo da Área de Perda de Vegetação; (4) Reclassificação e (5) Conversão (Raster – Vetor).
O cálculo do NDVI ocorreu sem correção radiométrica, pois segundo Costa (2013), pode-se trabalhar com os valores dos pixels da imagem obtida, porque, estatisticamente os resultados não apresentam imprecisões significativas.
A metodologia de trabalho compreendeu o mapeamento da cobertura vegetal tendo como principal recorte espacial os limites político-administrativos da na Ilha de Caratateua, Distrito de Belém-PA, através de dados espaciais e levantamentos bibliográficos.
Para manipulação, tratamento, álgebra de mapas, organização e quantificação dos dados georeferenciados optou-se pelo software Quantum Gis 1.8, versão Lisboa, licenciado pela General Public License (GNU), conforme o diagrama de trabalho simplificado abaixo, “Fig. 2”. O Quantum Gis, permitiu especializar, analisar e diagnosticar a informação relativa a dinâmica da Cobertura Vegetal Urbana na Ilha de Caratateua, Distrito de Belém-Pa.
 
Fig. 2 – Diagrama metodológico. Fonte: Autor
 4. RESULTADOS
4.1 Calculo da Diferença das Respostas Espectrais
Para gerar o NDVI, utilizaram-se as bandas 3 e 4, sendo respectivamente nas faixas espectrais do vermelho e do infravermelho próximo, Conforme “Fig. 3 e 4”. Na faixa do vermelho a clorofila absorve a energia solar ocasionando uma baixa reflectância, enquanto na faixa do infravermelho próximo, tanto a morfologia interna das folhas quanto a estrutura da vegetação ocasionam uma alta reflectância da energia solar incidente (Medeiros, 2013). Portando, quanto maior o contraste, maior o vigor da vegetação na área imageada.
 
Fig. 3 - Imagens Landsat-5/TM de 27 de julho de 1984 (INPE), orbita/ponto 223/061, nas bandas 3 (0,63µm – 0,69µm), vermelho e 4 (0,76µm – 0,90µm), espectro infravermelho próximo. Fonte: Autor.
 
Fig. 4 - Imagens Landsat-5/TM de 13 de julho de 2008, orbita/ponto 223/061, nas bandas 3 (0,63µm – 0,69µm), vermelho e 4 (0,76µm – 0,90µm), espectro infravermelho próximo. Fonte: Autor.
 O NDVI apresenta resultados significativos na detecção de mudanças na cobertura vegetal verde, como desmatamento e queimadas. Neste contexto o Índice varia de -1 a 1 e é calculado a partir dos valores de reflectância de imagens de satélite referentes ao espectro do vermelho e infravermelho próximo utilizando a fórmula (1):
rivp = valor da reflectância no espectro da banda do infravermelho próximo.
Vr = valor da reflectância no espectro da banda do vermelho.
 
 
Os níveis de cinza da imagem NDVI apresentada na “Fig.5” encontram-se escalonados entre 0 e 225 (8 bits), o que significa que a imagem apresenta diferentes níveis de cinza, os quais estão relacionados aos valores de NDVI que variam entre -1 e +1. Assim de acordo Ponzoni (2012), os tons de cinza mais claro estão relacionados aos valores mais elevados de NDVI, enquanto os mais escuros, aos valores mais baixos. Observa-se na “Fig. 5”, NDVI de 1984 e 2008, os tons de cinza claro que representavam as formações vegetais com maior vigor ou densidade de cobertura fotossinteticamente ativo.
 
Fig. 5 – Calcular o NDVI de duas épocas sem correção radiométrica. Fonte: Autor.
 
Ou seja, os valores mais elevados estão relacionados às áreas com maior quantidade de vegetação fotossinteticamente ativa (área ocupada por vegetação de porte arbóreo), enquanto os mais escuros representam as áreas com menor quantidade de vegetação.
 4.2 Avaliando as Áreas de Perda de Vegetação
Atendo-se exclusivamente à vegetação, observamos na “Fig. 6” a diferença entre NDVI’s para os anos de 1984 e 2008. As áreas com tonalidade escura na imagem representam as áreas com perda de vegetação da Ilha de Caratateua entre os anos de 1984 e 2008.
Fig. 6 - Diferença temporal de NDVI sobre as imagens. Fonte: Autor.
               Realizou-se reclassificação dos valores dos pixels para preparar os dados para conversão em formato vetorial e quantificação da área de vegetação suprimida entre os anos de 1984 e 2008.
Depois de obtidos e interpretados, os intervalos dos valores de pixels foram caracterizados, reclassificados em números e agrupados em categorias, que expressam as condições da vegetação, cujo valor está abaixo do equivalente à média subtraída do desvio padrão, ou seja, os valores menores que – 0,212, aproximadamente (Média - Desvio padrão = - 0,0028 – 0,21 = - 0,212).
Como resultado observa-se na Figura 6 que parte do polígono de perda de vegetação (polígono vermelho) está concentrada a área de expansão urbana, totalizando uma área de 52,95 Km² em 24 anos, ou seja, 2,20 Km² que representa 4% de vegetação suprimida por ano. Na análise da vegetação suprimida por bairros, avaliou-se que o bairro São João do Outeiro com 57,31Km² teve 11,16Km² de perda de vegetação que representa 19% da área total do bairro, “Fig.7”.
 
Fig.7 – Área de vegetação suprimida (vermelho) da ilha de Caratateua. Fonte: Autor.
 
Do total da área de vegetação suprimida obtida através da metodologia utilizada, 52,95Km², Figura 6, os bairros da ilha de Caratateau foram responsável por 32,12Km² da vegetação suprimida o que significa 60% do total de vegetação em 24 anos. Os 20,83Km² referem-se ao restante da área da ilha de Caratateua fora dos limites dos bairros, conforme “Fig. 8”.
 
TABELA 1. ÁREA E PERCENTAGEM DA COBERTURA SUPRIMIDA POR BAIRRO NA ILHA DE CARATATEUA ENTRE 1984 E 2008.
 
O bairro Água Boa de acordo com valores aferidos já perdeu 60% de sua vegetação que representa apenas 7% a menos que a somatória das porcentagens da perda de vegetação dos bairros: Itaiteua, São João do Outeiro e Brasília. A retirada da maior parte da cobertura vegetal do bairro Água Boa, “Fig. 8”, segundo Felippe (2005), está relacionado à atividade extração de materiais como areias, piçarra e argila.
 
Fig. 8 – Área de vegetação suprimida (vermelho) nos bairros e fora dos bairros da ilha de Caratateua. Fonte: Autor.
 
5. CONCLUSÃO
É necessário que a Ilha de Caratateua passe por um planejamento ambiental, que possa avaliar os impactos ambientais intensificados pela perda de vegetação, objetivando o melhor gerenciamento do meio ambiente, o qual contribui para a melhoria da qualidade de vida das pessoas residentes na ilha e na estabilidade do ecossistema, do qual depende a sobrevivência humana.
A vegetação primária encontradas na ilha de Caratateua, já se encontra quase totalmente devastadas na área de expansão urbana em função desta área concentrar a maior parte da terra firme permanecendo apenas pequena área de vegetação secundária existente em quintais, pertencentes a casas, chácaras, fazendas e outros.
Segundo Felippe (2005), a ilha de Caratateua não recebeu um tratamento urbanístico adequado, mesmo sendo reconhecido juridicamente a sua importância enquanto área de lazer, para a cidade, onde o crescimento populacional da Ilha, bem como o seu potencial turístico, foi pouco considerado, resultando provavelmente nos valores de vegetação suprimida.
Os efeitos da ocupação desordenada na área de estudo têm intensificado os processos erosivos em algumas áreas litorâneas através da retirada da cobertura vegetal e ocupação destas áreas por construções como: casa, bares, restaurantes e etc. Outro fator que intensificou a retirada da vegetação primária refere-se à extração indiscriminada de materiais como areias, piçarra e argila.
 
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
 
COSTA, P. F.; SAPIENZA, J. A. Avaliação da necessidade de correção radiométrica para comparação de Índice de Vegetação por Diferença Normalizada (NDVI).  Anais XVI Simpósio Brasileiro de Sensoriamento Remoto - SBSR, Foz do Iguaçu, PR, Brasil, 13 a 18 de abril de 2013, INPE. Disponível em: http://www.dsr.inpe.br/sbsr2013/files/p1632.pdf. Acesso em: 17 Dez 2013.
MAIA, F. Reflexões Sobre a Política de Gestão Ambiental de Belém. O Desafio Político da Sustentabilidade Urbana. Gestão Socioambiental de Belém. Maria Vasconcelos, Gilberto de Miranda Rocha e Evandro Ladíslau. Belém-PA. Organizadores. NUMA/UFPA, EDUFPA, 2009.
 
MEDEIROS, A. M. de S. Aspectos geográficos da Ilha de Caratateua. Belém: IDESP -Instituto de Desenvolvimento Econômico, Social e Ambiental do Pará, 1971. (Série Monografias, 7).
RODRIGUES, J. E.; LUZ, L. M. Mapeamento da cobertura vegetal da Área Central do município de Belém PA, através de sensores remotos de base orbital (sensor TM, LANDSAT 5 e sensor CCD, CBERS 2). Anais XIII Simpósio Brasileiro de Sensoriamento Remoto, Florianópolis, Brasil, 21-26 abril 2007, INPE, p. 1063-1070. Disponível em: http://marte.sid.inpe.br/col/dpi.inpe.br/sbsr@80/2006/11.16.00.05/doc/1063-1070.pdf. Acesso em: 17 Dez 2013.
 
SANTOS, V. C.; MORAES I. S.; CAMPO, F. C. Apropriação do Relevo: Exploração de Minerais Empregados na Construção Civil na Ilha de Caratateua (Belém/Pa), 2007. Disponível em:http://observatoriogeograficoamericalatina.org.mx/egal12/Procesosambientales/Usoderecursos/83.pdf. Acesso em:  26 Dez 2013.
 SILVA, A. S.; OLIVEIRA, I. S.; MORAES, J. C. Dinâmica da Paisagem e Risco Ambiental na Ilha de Caratateua, Distrito de Belém-Pa. Disponível em: http://www.revistageonorte.ufam.edu.br/attachments/009_DIN%C3%82MICA%20DA%20PAISAGEM%20E%20RISCO%20AMBIENTAL%20NA%20ILHA%20DE%20CARATATEUA,%20DISTRITO%20DE%20BEL%C3%89M-PA..pdf. Acesso em: 26 Dez 2013.
FELIPPE, M. A. A Política Municipal de Educação nos Anos de 1990 na Ilha de Caratateua/Belém-Pará. Dissertação apresentada para obtenção do Título de Mestre em Educação. Universidade Federal do Pará. UFPA. Centro de Educação, 2005. Disponíveis em: http://www.ppged.belemvirtual.com.br/arquivos/
 

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Representações Cartográficas

Globo - representação esférica, em escala pequena, dos apectos naturais e artificiais de uma figura planetária, com finalidade ilustrativa.

Mapa - representação plana, em escala pequena, delimitada por acidentes naturais ou políticos-administrativos, destinada a fins temáticos e culturais.

Cartas - representação plana, em escala média ou grande, com desdobramento em folhas articuladas sistematicamente, com limites de folhas constituídos por linhas convencionais, destinada a avaliação de distância e posições detalahadas.

Planta - tipo particular de carta, com área muito limitada e escala grande, com número de detalhes consequentemente maior.

Mosaiso - conjunto de fotos de determinada área, montadas técnica e artisticamente, como se o todo formasse uma só fotografia. Classifica-se como controlado, obtido apartir de fotografia aéreas submetidas a processos em que a imagem resultante corresponde à imagem tonada na foto, não controlado, preparado com o ajuste de detalhes de fotografia adjacentes, sem controle de termo ou correção de fotografia, sem preocupação com a precisão, ou ainda semicontrolado, montado combinando-se as duas características descritas.

Fotocarta - Mosaico controlado, com tratamento cartográfico.

Ortofotocarta - fotografia resultante da transformação de uma foto original, que é um perspectiva central do terreno, em uma projeção ortogonal sobre um plano.

Ortofotomapa - conjunto de várias ortofotocartas adjacentes de uma determinada região.

Fotoíndice - montagem por superposição das fotografias, geralmente em escala reduzida. É a primeira imagem cartográfica da região. É o insumo necessário para controle de qualidade de aerolevantamentos utilizados na produção de cartas de métedo fotogramétrico.

Carta Imagem - imagem referênciada a apartir de pontos identificáveis com coordenadas conhecidas, superposta por reticulado da projeção

Revista Geografia, Conhecimento Prático, n 23, p 54. ed. Escala