Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
WBA0394_v1.0 GEOTECNOLOGIAS APLICADAS À ÁREA AMBIENTAL APRENDIZAGEM EM FOCO 2 APRESENTAÇÃO DA DISCIPLINA Autoria: Felipe Rodrigues Macedo e Raquel Carnivalle Silva Melillo Leitura crítica: Ana Claudia Guedes Silva O emprego de representações da superfície terrestre é uma técnica que decorre de milhares de anos, utilizada, principalmente, para melhor compreender o espaço em que vivemos. Essas representações evoluíram e novas maneiras de representar a superfície terrestre foram criadas visando atender a determinados fins como análises qualitativas e quantitativas de um espaço geográfico, planejamento territorial e para fins de localização. A compreensão de que as questões ambientais afetam a vida humana, seja pela proximidade a recursos naturais, suscetibilidade a eventos adversos ou por conta das preocupações com a manutenção de serviços essenciais do meio ambiente, levou ao emprego de técnicas de processamento de informações geográficas no planejamento ambiental. Sistemas computacionais aprimoraram as representações e foram evoluindo com o passar dos anos, tornando-se cada vez mais exatos e precisos, apoiados em imagens de satélites de alta resolução. Assim, permitem a extração de informações com a classificação da superfície terrestre, análise e interpretação conjunta de variáveis distintas e até mesmo o traçado de tendências futuras sobre regiões de interesse. Dessa forma, a ampla gama de aplicações fez com que as técnicas de geoprocessamento passassem a ser empregadas em estudos de diversas áreas do conhecimento, principalmente a ambiental, por ser um campo de domínio complexo e 3 dinâmico, possibilitando melhor análise e gestão do espaço e dos fenômenos que nele ocorrem. Muitos órgãos começaram a desenvolver bases cartográficas robustas que, somadas a dados coletados em campo, se tornaram essenciais para aplicações como mapeamentos temáticos, diagnósticos ambientais, avaliações de impacto ambiental e estudos do ordenamento territorial. Dessa forma, na área ambiental, o emprego de geotecnologias apoia o processo decisório e se torna um importante meio que promove a possibilidade de maior interação com outras áreas ao tornar as informações visuais e de fácil compreensão. Tais questões serão melhor aprofundadas e discutidas ao longo da disciplina, que será muito importante para que você compreenda como se fundamentam os projetos de geoprocessamento na área ambiental. Bons estudos! INTRODUÇÃO Olá, aluno (a)! A Aprendizagem em Foco visa destacar, de maneira direta e assertiva, os principais conceitos inerentes à temática abordada na disciplina. Além disso, também pretende provocar reflexões que estimulem a aplicação da teoria na prática profissional. Vem conosco! TEMA 1 Fundamentos de cartografia ______________________________________________________________ Autoria: Felipe Rodrigues Macedo Leitura crítica: Ana Claudia Guedes Silva 5 DIRETO AO PONTO A cartografia temática é a mais utilizada no dia a dia da área ambiental. Claro que a cartografia sistemática também é utilizada para a elaboração de mapas e cartas topográficas, mas a ênfase deste tópico será nos mapas temáticos. Vamos nos aprofundar na teoria da semiologia gráfica, que nos auxilia para a elaboração de mapas temáticos. Queiroz (2000) esclarece que a semiologia gráfica possui três relações, que são: similaridade, ordem e proporcionalidade. Martinelli (2006) explica da seguinte maneira: • A similaridade representa o aspecto qualitativo e responde à pergunta “o quê?”. • A ordem representa o aspecto ordenado e responde à pergunta “em que ordem?”. • A proporcionalidade representa o aspecto quantitativo e responde à pergunta “quanto?”. Para responder a essas questões, temos as variáveis visuais: tamanho, valor, granulação, cor, orientação e forma. O tamanho é a única variável que possui capacidade de transmitir a ideia de quantidade, sendo representada pela utilização da figura geométrica círculo. Dessa forma, essa variável se torna muito utilizada nos mapas de população, em que os círculos representam a quantidade de pessoas naquele local, sendo que, quanto maior o círculo, maior é o número de pessoas presente naquele espaço. A cor possui várias funcionalidades, podendo transmitir a ideia de seletividade dissociativa, associativa ou de quantidade e ordem. Assim, a cor pode ser utilizada de várias 6 maneiras diferentes devido à sua versatilidade. A Figura 1 mostra um resumo do uso da cor. Figura 1 – Resumo dos diferentes usos da cor na elaboração de mapas temáticos Fonte: Sampaio (2018). A cor como quantidade ou ordem pode ser utilizada em mapas de densidade demográfica, por exemplo. Já a quantidade antagônica (hot to cold) também transmite uma ideia de valores crescentes, como o uso em mapas altimétricos, representando a variação de altitude. A seletividade dissociativa representa vários dados diferentes, como em mapas políticos, representação de tipos de solos ou tipos de rochas. Por fim, usa-se a seletividade associativa quando a informação a ser transmitida possui certa associação entre si, ou seja, quando os dados pertencem a um mesmo grupo, mas possuem características diferentes. Exemplificando, a cor verde representa a vegetação (grupo) e a saturação, que indica diferentes tonalidades, da cor verde vai representar os diferentes tipos de vegetação. 7 A granulação não é muito utilizada em mapas elaborados via computador porque pode causar efeito vibratório, gerando incômodos no usuário e no leitor. A orientação é utilizada em mapas que possuem dados qualitativos, não podendo ser utilizada em mapas quantitativos ou ordenados. Não é recomendado seu uso para as implementações pontuais e lineares. Assim, por ser somente dados qualitativos e com implementação zonal, acaba-se por utilizar mais a cor que a orientação. A forma é a variável mais utilizada em seletividade associativa, podendo-se utilizar a implementação pontual para representar a localização do tipo de empresa, bem como o uso de linhas na representação linear no referimento de diferentes tipos de pavimentação de rodovias, por exemplo. Referências bibliográficas MARTINELLI, M. Mapas da geografia e cartografia temática. 3. ed. São Paulo: Contexto, 2006. QUEIROZ, D. E. R. A semiologia e a cartografia temática. Boletim de Geografia, Maringá, v. 18, p. 121-127, 2000. SAMPAIO, T. V. M. Cartografia temática. Curitiba, UFPR, 2018. Disponível em: http://www.prppg.ufpr.br/site/ppggeografia/wp- content/uploads/sites/71/2018/03/cartografia-temtica.pdf. Acesso em: 17 jan. 2020. 8 PARA SABER MAIS As projeções cartográficas podem ser descritas como a forma de representação da Terra, que é arredondada, para um mapa em papel, ou seja, num plano, podendo gerar uma série de soluções e de problemas. Uma projeção pode ser útil em uma parte do globo, porém, essa mesma projeção pode ser muito deformada em outra parte. Desse modo, uma projeção cartográfica é um conjunto de linhas (paralelos e meridianos) que formam uma rede na qual são representados os elementos da superfície terrestre. Todos os mapas são representações aproximadas dessa superfície, visto que a forma esférica da Terra é representada numa superfície plana. A elaboração de um mapa é o método pelo qual cada ponto da superfície terrestre é representado como sendo um ponto no mapa. Essa representação se utiliza dos sistemas de projeções cartográficas que são classificadas quanto ao tipo de projeção e pelo grau de deformação da superfície terrestre (ROSA, 2013). Quanto à superfície, temos, segundo Fitz (2008a, p. 45): Plana: quando a superfície de projeção é um plano; Cônica: quando a superfície de projeção é um cone; Cilíndrica: quando a superfície de projeção é um cilindro; Poliédrica: quando se utilizam vários planos de projeção que, reunidos, formam um poliedro. Dentre os vários tipos de projeções, temos as projeções conformes ou isogonais, que consistemem não deformar os ângulos de pequenas áreas. Na projeção conforme, os paralelos e os meridianos se cruzam em ângulos retos e a escala em torno de um ponto se mantém para qualquer direção. Entretanto, 9 essa característica de manter a precisão dos ângulos acaba por distorcer a forma dos objetos no mapa (ROSA, 2013). As projeções equivalentes ou isométricas não deformam áreas, conservando uma relação constante, em termos de área, com a superfície terrestre. Por conta das suas deformações, não são adequadas à cartografia de base, mas são bastante utilizadas para a cartografia temática (ROSA, 2013). As projeções equidistantes são aquelas em que as projeções não apresentam deformações lineares, ou seja, os comprimentos são representados em escala uniforme, porém ela só é conseguida em determinada direção. Essas projeções são menos empregadas porque raramente é desejável um mapa com distâncias corretas apenas em uma direção (ROSA, 2013). A projeção de Mercator, conhecida também como projeção cilíndrica de Mercator, procura traçar um mapa de toda a superfície terrestre. Ela reproduz bem o formato e o tamanho de área na zona intertropical, mas exagera na representação das áreas temperadas e polares. É nessa projeção que a Groenlândia parece ter a mesma área que a do Brasil quando, na verdade, é cerca de quatro vezes menor (ROSA, 2013). Desse modo, a determinação da projeção a ser utilizada na elaboração de um mapa altera a forma como ele será lido e interpretado. Essa decisão tem um peso maior na cartografia sistemática, que servirá de base para os outros mapas temáticos. A distorção da representação da superfície terrestre pelo uso de uma projeção não adequada àquela área pode acarretar sérios problemas de medição de distâncias e da representação da superfície terrestre. 10 Lorem ipsum dolor sit amet Autoria: Nome do autor da disciplina Leitura crítica: Nome do autor da disciplina Referências bibliográficas FITZ, P. R. Cartografia básica. São Paulo: Oficina de Textos, 2008. ROSA, R. Introdução ao geoprocessamento. Uberlândia: UFU, 2013. Disponível em: http://professor.ufabc.edu.br/~flavia.feitosa/ cursos/geo2016/AULA5-ELEMENTOSMAPA/Apostila_Geop_rrosa. pdf. Acesso em: 10 abr. 2019. TEORIA EM PRÁTICA As possibilidades de representações da superfície da Terra e suas especificidades são inúmeras. Independente da escolha da técnica, sempre será uma aproximação, transportada a um plano em forma de mapa. Por esse motivo, é sabido que, dependendo da projeção ou dos modelos adotados, isso irá favorecer ou desfavorecer a apresentação e análise das informações que se pretende representar. Nesse sentido, como escolher a melhor projeção ou saber qual tipo de deformação pode ajudar a melhor visualizar seus dados? Lembre-se de que nenhuma estará livre de distorções, há apenas maneiras de minimizar os erros com algumas sobreposições. Para conhecer a resolução comentada proposta pelo professor, acesse a videoaula deste Teoria em Prática no ambiente de aprendizagem. 11 LEITURA FUNDAMENTAL Indicação 1 Esta obra aborda os conceitos básicos da cartografia. Os capítulos 1 ao 8 irão expandir todos os conceitos vistos até aqui. Serão vistos conceitos como projeções cartográficas, fusos horários, carta internacional ao milionésimo, uso de cartas topográficas, etc. Para realizar a leitura, acesse a plataforma Biblioteca Virtual 3.0/ Pearson, disponível na Biblioteca Virtual da Kroton. FITZ, P. R. Cartografia básica. 1. ed. São Paulo: Oficina de Textos, 2008. Indicação 2 O livro de Marcelo Martinelli expande os conceitos de cartografia temática vistos aqui. O livro aborda a linguagem do mapa, os métodos de representação, os mapas qualitativos, ordenados e quantitativos, estático e dinâmicos e a cartografia de síntese. Para realizar a leitura, acesse a plataforma Biblioteca Virtual 3.0/ Pearson, disponível na Biblioteca Virtual da Kroton. MARTINELLI, M. Mapas da geografia e cartografia temática. 3. ed. São Paulo: Contexto, 2006. Indicações de leitura 12 QUIZ Prezado aluno, as questões do Quiz têm como propósito a verificação de leitura dos itens Direto ao Ponto, Para Saber Mais, Teoria em Prática e Leitura Fundamental, presentes neste Aprendizagem em Foco. Para as avaliações virtuais e presenciais, as questões serão elaboradas a partir de todos os itens do Aprendizagem em Foco e dos slides usados para a gravação das videoaulas, além de questões de interpretação com embasamento no cabeçalho da questão. 1. As variáveis visuais incluem tamanho, valor, granulação, cor, orientação e forma. Quanto à variável visual cor, assinale a afirmativa verdadeira: a. A cor possui uma única funcionalidade, a de quantidade e ordem. b. A seletividade dissociativa é usada quando a informação a ser transmitida possui associação entre si. c. A seletividade dissociativa não pode ser representada por cores. d. Trata-se de uma variável versátil que serve para transmitir a ideia de seletividade dissociativa, associativa ou de quantidade e ordem. e. A cor possui uma única funcionalidade, que é transmitir a ideia de seletividade dissociativa. 2. A elaboração de um mapa utiliza projeções que são classificadas de acordo com o tipo e grau de deformação. 13 As projeções conformes ou isogonais não deformam ___________. As projeções equivalentes ou isométricas não deformam__________. As projeções equidistantes são aquelas em que as projeções não apresentam____________, ou seja, ________são representados em escala uniforme. Escolha a alternativa que preenche corretamente as lacunas: a. Deformações lineares; comprimentos; ângulos de pequenas áreas; as áreas. b. Comprimentos; ângulos de pequenas áreas; áreas; as deformações lineares. c. Ângulos de pequenas áreas; áreas; deformações lineares; os comprimentos. d. Áreas; deformações lineares; ângulos de pequenas áreas; os comprimentos. e. Aenean elementum massa id nulla scelerisque dictum. GABARITO Questão 1 - Resposta D Resolução: a cor é uma variável versátil que serve para transmitir a ideia de seletividade dissociativa, associativa ou de quantidade e ordem. A seletividade associativa é usada quando a informação a ser transmitida possui associação entre si. A seletividade dissociativa pode ser representada por cores. Questão 2 - Resposta C Resolução: a elaboração de um mapa utiliza projeções que são classificadas de acordo com o tipo e grau de deformação. 14 As projeções conformes ou isogonais não deformam os ângulos de pequenas áreas. As projeções equivalentes ou isométricas não deformam áreas. As projeções equidistantes são aquelas em que as projeções não apresentam deformações lineares, ou seja, os comprimentos são representados em escala uniforme. TEMA 2 Sistemas de informações geográficas ______________________________________________________________ Autoria: Felipe Rodrigues Macedo Leitura crítica: Ana Claudia Guedes Silva 16 DIRETO AO PONTO No sistema de informação geográfica (SIG), existem dois tipos de dados: espaciais e alfanuméricos. Os espaciais se dividem em dados matriciais, que são imagens, podendo ser de satélites ou fotografias aéreas, e os dados vetoriais, que se dividem em ponto, linha e polígono. Os dados alfanuméricos são os arquivos com o banco de dados geográfico, sendo lidos nos SIGs, juntamente dos arquivos vetoriais. É comum que os arquivos vetoriais do tipo .shp (shapefile), que é a geometria do mapa, possua outros dois arquivos: o .dbf (dBASE table), que são os dados alfanuméricos, e .shx (Index file) o arquivo indexador. Os dados vetoriais possuem vários formatos. O formato mais utilizado em SIG é o .shp (shapefile). Originalmente, ele foi desenvolvido pela ESRI e é utilizado no software comercial (pago) ArcGis, porém, outros softwares também conseguem ler e editar os arquivos shapefile. Todo arquivo .shp (que é o principal e representa a geometria do mapa) possui outros dois arquivos o .dbf (dBASEtable) que é a tabela de atributos, ou seja, os dados alfanuméricos; e .shx (Index file) que é o arquivo indexador. O formato .shp é a geometria do mapa (estrutura espacial). O formato .dbf armazena os atributos da geometria em formato de tabela e pode contar com dados sobre a população, densidade demográfica, tipo de solos e rochas, etc. Como limitação, o nome das colunas no arquivo não pode conter mais de dez caracteres. Por último, o formato .shx é a ligação entre o .shp e o .dbf. Portanto, são sempre necessários esses três arquivos. Outro arquivo do shapefile é o .prj, ele foi criado quando se determinam os sistemas geodésico, de coordenadas e a projeção da geometria do mapa. 17 Uma limitação do shapefile é que só é possível conter um tipo de geometria, ou seja, o arquivo é somente pontos, ou linhas, ou polígonos e nunca será híbrido como arquivos .dwg (formato vetorial do tipo CAD), por exemplo. Aqui uma característica muito importante: o fato de arquivos shapefile não poderem ter mais de um tipo de geometria acaba se relacionando com a semiologia gráfica no momento de elaborar um mapa temático por meio de um SIG. Assim as características da semiologia gráfica também devem ser utilizadas na elaboração de mapas nos SIGs. Os arquivos raster, por serem imagens, utilizam formatos de imagem comuns como o .jpg, .bmp, .png. Geralmente eles utilizam os formatos .tiff e sua variação, o Geotiff. A vantagem do Geotiff é a possibilidade de inserir dados geoespaciais como sistema de coordenadas, datum horizontal na imagem. Esse formato não é recomendado para armazenar estruturas multidimensionais complexas, nem para dados vetoriais. A Tabela 1 divide os três tipos de arquivos shapefile que podem ser criados. Tabela 1 – Características dos arquivos shapefile Ponto Linha Polígonos Os pontos apenas conseguem localizar uma única coordenada (uma latitude e uma longitude). Pode ser utilizado para demostrar a localização de escolas, indústrias, etc. As linhas conseguem representar coisas que já são em formas de linhas, como rios, rodovias, ferrovias, redes de distribuição de energia elétrica, etc. Os polígonos conseguem representar uma série de atributos espaciais (zonais), como quadras, bairros, municípios, bacias hidrográficas, etc. Fonte: elaborada pelo autor. 18 PARA SABER MAIS Modelagem espacial Para transferir a superfície da Terra para um modelo digital virtual é preciso realizar procedimentos que estabelecem práticas para o objeto contido no arquivo criado e que nele possui informações. Por exemplo, uma escola criada em um arquivo vetorial será apenas um ponto, mas possui informações a ela vinculadas, como suas dimensões, localização espacial, quantidade de alunos, etc. No SIG, os objetos devem relacionar-se geograficamente e podem ou não participar do processamento dos dados. A estrutura da modelagem depende das características dos objetos envolvidos e das necessidades do usuário (FITZ, 2008). Os modelos são aproximações subjetivas, porque não conseguem apresentar todas as observações ou medidas associadas aos objetos, mas possuem valor por permitirem a análise de aspectos da realidade. Assim, o modelo é uma apresentação formal de relações entre entidades definidas nos termos físicos ou matemáticos. Um modelo pode especificar três tipos de variáveis: as variáveis de entrada, que são independentes do modelo e permitem a variação dos valores associados; as variáveis de saída, que já são totalmente dependentes do modelo e procuram mostrar as saídas como resultados de características de diferentes entradas; e as variáveis status, que especificam certas condições relevantes, porém são mantidas constantes durante o funcionamento do modelo (ROSA, 2013). De modo geral, os modelos são classificados em físicos, analógicos e matemáticos. O modelo físico representa, na maioria dos casos, o sistema por um molde em escala menor; já os modelos 19 analógicos aproveitam-se da relação das equações que conduzem diferentes fenômenos; por fim, os modelos matemáticos ou digitais são os que representam a natureza do sistema por meio de equações matemáticas, e são os modelos mais utilizados nos SIGs (ROSA, 2013). O desenvolvimento de um modelo utiliza a simulação de fenômenos complexos por meio de uma combinação de informações espaciais e não espaciais. Neste ponto, geralmente, é necessário um especialista na área de conhecimento. Em geral, na simulação, há três fases: o ajuste, a verificação e a aplicação. O ajuste é a fase da simulação, em que os parâmetros devem ser identificados. A verificação é a utilização do modelo já calibrado, nessa etapa é necessário conferir a validade do modelo e do ajuste em várias condições diferentes. A aplicação é a fase em que o modelo é utilizado para representar as situações quando não se possuí uma saída do sistema (ROSA, 2013). Referências bibliográficas FITZ, P. R. Geoprocessamento sem complicação. São Paulo: Oficina de Textos, 2008. ROSA, R. Introdução ao geoprocessamento. Uberlândia: UFU 2013. TEORIA EM PRÁTICA Quando realizamos os estudos de impacto ambiental, há necessidade de espacializar as informações para que elas possam ser adequadamente analisadas. 20 A exemplo, imagine ter que realizar o levantamento de empresas que podem impactar uma área natural e a comunidade do entorno; consultando um cadastro de áreas contaminadas oficial, como o da Companhia Ambiental do Estado de São Paulo – CETESB, podemos ter a informação sobre as empresas poluidoras, a natureza da contaminação e seu endereço. Mas como analisar corretamente seu impacto ou se o endereço informado está realmente nas imediações com potencial de impacto à área natural e/ou à comunidade? Para conhecer a resolução comentada proposta pelo professor, acesse a videoaula deste Teoria em Prática no ambiente de aprendizagem. LEITURA FUNDAMENTAL Indicação 1 O livro aborda as questões sobre a cartografia geral, digital e temática e serve de complemento aos assuntos abordados até aqui. O capítulo 2, sobre a aquisição de dados geoespaciais e, principalmente, o capítulo 3, sobre cartografia digital, irão abordar assuntos complementares sobre o SIG, mas, principalmente, trazem conceitos específicos do uso dos softwares, em que muitos dos exemplos usados são no SIG livre, QGIS. O e-book é gratuito e está disponível na plataforma do Programa de Pós-Graduação em Ciências Geodésicas da UFPR. SAMPAIO, T. V. M.; BRANDALIZE, M. C. B. Cartografia geral, digital e temática. Curitiba: UFPR, 2018. Disponível em: http:// Indicações de leitura 21 www.prppg.ufpr.br/site/ppggeografia/wp-content/uploads/ sites/71/2018/03/cartografia-geral-digital-e-tematica-b.pdf. Acesso em: 10 fev. 2020. Indicação 2 O livro sobre geoprocessamento amplia os conceitos abordados aqui. O capítulo 4, sobre bases de dados georreferenciados, e o capítulo 5, sobre estrutura de um sistema de informação geográfica, são capítulos fundamentais para o entendimento sobre sistemas de informação geográfica. Para realizar a leitura, acesse a plataforma Biblioteca Virtual 3.0/Pearson, disponível na Biblioteca Virtual da Kroton. FITZ, P. R. Geoprocessamento sem complicação. São Paulo: Oficina de Textos, 2008. QUIZ Prezado aluno, as questões do Quiz têm como propósito a verificação de leitura dos itens Direto ao Ponto, Para Saber Mais, Teoria em Prática e Leitura Fundamental, presentes neste Aprendizagem em Foco. Para as avaliações virtuais e presenciais, as questões serão elaboradas a partir de todos os itens do Aprendizagem em Foco e dos slides usados para a gravação das videoaulas, além de questões de interpretação com embasamento no cabeçalho da questão. 22 1. Os dados espaciais são considerados aqueles que podem ser representados espacialmente, ou seja, de forma gráfica. Estes constituem-se em imagens, mapas temáticos ou planos de informações. (FITZ, P. R. Geoprocessamento sem complicação. SãoPaulo: Oficina de Textos, 2008.) Quais os dois tipos de dados espaciais? a. Pontal e linear. b. Matricial e poligonal. c. Pontal e vetorial. d. Vetorial e matricial. e. Linear e poligonal. 2. Os dados alfanuméricos são dados constituídos por caracteres (letras, números ou sinais gráficos) que podem ser armazenados em tabelas, as quais podem formar um banco de dados. (FITZ, P. R. Geoprocessamento sem complicação. São Paulo: Oficina de Textos, 2008.) Qual tipo de dado está associado aos dados alfanuméricos a. Matricial. b. Raster. c. Bitmap. d. Tiff. e. Vetorial. 23 GABARITO Questão 1 - Resposta D Resolução: a estrutura de dados espaciais é dividida em dados vetoriais e dados matriciais. Questão 2 - Resposta E Resolução: os dados alfanuméricos estão associados aos dados vetoriais. São tabelas que possuem atributos e esses podem ser vinculados a uma estrutura espacial. TEMA 3 Sensoriamento remoto ______________________________________________________________ Autoria: Felipe Rodrigues Macedo Leitura crítica: Ana Claudia Guedes Silva 25 DIRETO AO PONTO Comportamento espectral de alvos Toda a superfície terrestre possui um comportamento espectral diferente e isso modifica a sua intensidade de reflectância, alterando a maneira como os sensores capturam a imagem desses alvos e, principalmente, a maneira como analisamos as imagens de sensoriamento remoto (SR). A Figura 1 mostra três alvos: água, solo e vegetação. Figura 1 – Curvas espectrais da água, vegetação e solo Fonte: Florenzano (2011, p. 12). O comportamento espectral para os alvos minerais e rochas leva em consideração os elementos e substâncias presentes neles. A faixa do espectro refletido (0,4 a 2,5 µm) são íons ferroso e férrico, água e hidroxila. Os elementos químicos mais frequentes, como o 26 silício, alumínio e magnésio, possuem interesse secundário (ROSA, 2013). Em solos, esse comportamento espectral está associado à porcentagem de matéria orgânica, granulometria, composição mineralógica, umidade e capacidade de troca catiônica (CTC) do solo. O aumento da matéria orgânica provoca uma diminuição da resposta espectral. Para granulometria, o aumento da concentração de minerais félsicos (minerais claros) causa um aumento nos valores de reflectância e atenuação das bandas de absorção. Quando aumenta a concentração dos minerais máficos (minerais escuros), ocorre o efeito contrário. Os solos úmidos possuem menor reflectância que os solos secos na faixa do espectro (ROSA, 2013). Para a vegetação, considerando que o comportamento espectral típico de uma folha verde está no intervalo de 0,4 a 2,5 μm, na região do visível, a reflectância é baixa, devido à forte absorção da radiação dos pigmentos do grupo da clorofila. Existem, no entanto, duas bandas de absorção, aproximadamente, em 0,48 μm, devido à presença de carotenos, e 0,68 μm, por causa do processo de fotossíntese. O pico em torno de 0,5 μm correspondente à região verde do espectro visível, por isso a coloração da vegetação é verde. A outra faixa importante é entre 0,7 a 1,3 μm (infravermelho próximo). Esse pico tem relação com a estrutura interna celular da folha, ele é importante para a folha manter um equilíbrio no balanço de energia e não superaquecer, evitando a destruição da clorofila (ROSA, 2013). Esses dados de vegetação abordados são para uma única folha verde sadia. No entanto, devido aos diferentes tipos de plantas existentes no meio terrestre, esses valores são alterados para mais ou para menos. 27 Para a água limpa, a reflectância diminui com o aumento dos comprimentos de onda, ou seja, os picos estão na região do visível, especificamente, nos comprimentos de onda do azul e verde, decrescendo em direção ao infravermelho. Com o aumento de sedimentos na água, o pico de reflectância aumenta na direção dos maiores comprimentos de onda, causando uma reflectância maior que o da água limpa (ROSA, 2013). Se analisarmos, diferentes alvos emitem diferentes comprimentos de onda. Na vegetação, podemos entender que diferentes plantas emitem diferentes comprimentos de onda. O tipo de vegetação é o único fator para essa diferença? Para respondermos a essa pergunta, precisamos pensar nos outros elementos. Além da variação dos tipos de folhas, o tipo de solo e a quantidade de água alteram a maneira do desenvolvimento de uma planta e, consequentemente, altera a sua coloração. Outro fator importante é a localização geográfica e a época do ano. Se as regiões são mais secas ou úmidas, se é inverno ou verão, esses também são fatores que alteram a reflectância da vegetação. Essa análise é muito útil quando precisamos realizar mapeamentos sobre o desmatamento, sobre o avanço das atividades agropecuárias ou mesmo sobre o crescimento das áreas urbanas. Referências bibliográficas FLORENZANO, T. G. Iniciação em sensoriamento remoto. 3. ed. ampl. e atual. São Paulo: Oficina de Textos, 2011. ROSA, R. Introdução ao geoprocessamento. Uberlândia, UFU, 2013. Disponível em: http://professor.ufabc.edu.br/~flavia.feitosa/ 28 cursos/geo2016/AULA5-ELEMENTOSMAPA/Apostila_Geop_rrosa. pdf. Acesso em: 10 abr. 2020. PARA SABER MAIS Vamos analisar o satélite Landsat 7 (indisponível desde 2003). Ele possui um sensor multiespectral ETM+ com oito bandas, com suas respectivas resoluções espaciais sendo: B1: 0,45 - 0,52 μm (azul – 30 m). B2: 0,52 - 0,60 μm (verde – 30 m). B3: 0,63 - 0,69 μm (vermelho – 30 m). B4: 0,76 - 0,90 μm (infravermelho próximo – 30 m). B5: 1,55 - 1,75 μm (infravermelho médio – 30 m). B6: 10,4 - 12,5 μm (infravermelho termal – 120 m). B7 2,08 - 2,35 μm (infravermelho médio – 30 m). B8 0,52 – 0,90 μm (Pancromático – 15 m). As Figuras 2, 3 e 4 apresentam os diferentes modos de composição das imagens para o satélite Landsat-7. 29 Figura 2 – Imagem colorida de Ubatuba (SP) obtida a partir das imagens ETM+ do Landsat-7, 11 de agosto de 1999, dos canais 3, 4 e 5 com as cores azul, verde e vermelho, respectivamente Fonte: Florenzano (2011, p. 23). Figura 3 – Imagem colorida de Ubatuba (SP) obtida a partir das imagens ETM+ do Landsat-7 dos canais 1, 2 e 3 com as cores azul, verde e vermelho, respectivamente Fonte: Florenzano (2011, p. 23). 30 Figura 4 – Imagem colorida de Ubatuba (SP) obtida a partir das imagens ETM+ do Landsat-7 dos canais 3, 4 e 5 com as cores azul, vermelho e verde, respectivamente Fonte: Florenzano (2011, p. 23). Na Figura 2, foi mantido o RGB, porém as bandas escolhidas foram do vermelho (3), infravermelho próximo (4) e infravermelho médio (5). Essa composição mantém a vegetação numa cor esverdeada e as áreas urbanizadas em tom magenta. Na Figura 3, foi mantida a composição RGB, porém utilizada as bandas respectivas para cada cor. O resultado é uma imagem mais próxima do real. Já a Figura 4 foi montada com as bandas 3, 4 e 5, como na Figura 2, porém ocorreu uma troca, a banda do infravermelho próximo (4) recebeu a cor vermelha. Isso fez com que a vegetação ganhasse cores avermelhadas, devido ao pico da curva espectral da vegetação ser no infravermelho próximo. Essa técnica é útil para destacar os objetos de interesse em uma imagem. 31 Assim, compreendemos que a composição de imagens coloridas pode auxiliar o usuário na interpretação dos objetos da cena. Isso é útil quando se quer destacar o avanço do desmatamento ou o crescimento da urbanização, épocas chuvosas ou de seca, além de outros efeitos na superfície terrestre. Referências bibliográficas FLORENZANO, T. G. Iniciação em sensoriamento remoto. 3. ed. ampl. e atual. São Paulo: Oficina de Textos, 2011. TEORIA EM PRÁTICA Uma aplicação muito importante do sensoriamento remoto é o mapeamento de culturas e vegetação, em que diferentes objetos e coberturas apontaram respostas espectrais distintas. Neste caso, como analisar da melhor maneira e separar áreas de floresta nativa de regiões ocupadas pelo homem segundo a resposta espectral? Qual tipode sensor deve ser empregado e qual o comprimento de onda que deve ser selecionado na análise? Para conhecer a resolução comentada proposta pelo professor, acesse a videoaula deste Teoria em Prática no ambiente de aprendizagem. 32 LEITURA FUNDAMENTAL Indicação 1 Este livro é uma importante bibliografia para o entendimento do sensoriamento remoto. Aqui indicamos a leitura dos capítulos 1 ao 4, por tratar de assuntos como os fundamentos do sensoriamento remoto, programas espaciais, o caminho percorrido entre uma imagem se tornar um mapa e a interpretação de imagens de sensoriamento remoto. Para realizar a leitura, acesse a plataforma Biblioteca Virtual 3.0/Pearson, disponível na Biblioteca Virtual da Kroton. FLORENZANO, T. G. Iniciação em sensoriamento remoto. 3. ed. ampl. e atual. São Paulo: Oficina de Textos, 2011. Indicação 2 O livro é uma leitura recomendada para uma melhor compreensão do geoprocessamento como um todo. O capítulo 6, especificamente, trata sobre o sensoriamento remoto. Para realizar a leitura, acesse a plataforma Biblioteca Virtual 3.0/ Pearson, disponível na Biblioteca Virtual da Kroton. FITZ, P. R. Geoprocessamento sem complicação. São Paulo: Oficina de Textos, 2008. Indicações de leitura 33 QUIZ Prezado aluno, as questões do Quiz têm como propósito a verificação de leitura dos itens Direto ao Ponto, Para Saber Mais, Teoria em Prática e Leitura Fundamental, presentes neste Aprendizagem em Foco. Para as avaliações virtuais e presenciais, as questões serão elaboradas a partir de todos os itens do Aprendizagem em Foco e dos slides usados para a gravação das videoaulas, além de questões de interpretação com embasamento no cabeçalho da questão. 1. As imagens obtidas de satélites, de aviões (fotografia aéreas) ou mesmo na superfície terrestre são dados obtidos por sensoriamento remoto (SR). Qual das alternativas define o que é SR: a. SR é a arte e a ciência de obter informação sobre um objeto sem estar em contato físico direto com o objeto. b. SR é a arte e a ciência de obter informação sobre um objeto estando em contato físico direto com o objeto. c. SR é a arte e a ciência de obter informação sobre um objeto por meio de um controle de uma televisão. d. SR é a arte e a ciência de obter informação sobre um objeto sem utilidade. e. SR é a arte e a ciência de obter informação sobre um objeto inexistente. 2. O sensoriamento remoto (SR) é a tecnologia que permite obter imagens e outros tipos de dados dos alvos da 34 superfície terrestre por meio da captação e do registro da energia refletida ou emitida por eles (FLORENZANO, 2011). Qual tipo de energia é fundamental para o SR? a. Energia quântica. b. Energia atômica. c. Energia solar. d. Energia interior. e. Energia frenética. GABARITO Questão 1 - Resposta A Resolução: o sensoriamento remoto é a arte e a ciência para que possamos obter uma informação sobre um objeto sem estar em contato físico direto com ele. Questão 2 - Resposta C Resolução: a energia solar é fundamental para o SR, devido à energia incidente na superfície terrestre ser refletida e capturada por sensores passivos. Os sensores ativos usam a energia solar, em muitos casos, para o funcionamento (recarga de baterias). TEMA 4 Usos de geotecnologias ______________________________________________________________ Autoria: Felipe Rodrigues Macedo Leitura crítica: Ana Claudia Guedes Silva 36 DIRETO AO PONTO Aplicações de estudos ambientais e sociais no planejamento e ordenamento territorial As funcionalidades do geoprocessamento e o uso de imagens de sensoriamento remoto são utilizados em diversas aplicações, tanto para análise e monitoramento ambiental (rural e urbano) quanto para planejamento e ordenamento territorial. Uma das aplicações das imagens de satélite se relaciona às previsões meteorológicas. É possível realizar a previsão do tempo e de eventos climatológicos extremos a partir da análise de imagens provenientes de satélites meteorológicos como o Goes, sendo que o Goes-8 é um satélite que possuía a capacidade de enviar imagens a cada 30 minutos. A partir de uma imagem desse satélite, pode-se verificar a cobertura das nuvens, tornando possível a delimitação de áreas com ocorrência e quantidade estimada de precipitação (chuvas), calcular a direção e velocidade dos ventos, entre outros fenômenos. Além disso, o uso de imagens de satélite no monitoramento de queimadas transcende o problema do desmatamento em si e contribui para estudos sobre as mudanças climáticas, incluindo o efeito estufa, chuva ácida, etc. O aspecto multitemporal das imagens de satélite permite avaliar e monitorar as áreas desmatadas. A partir da interpretação de imagens de satélites, podem ser gerados mapas de áreas desmatadas de diferentes datas. Com o uso de um SIG, é possível integrar essas informações e calcular as taxas de desmatamento (FLORENZANO, 2011). Para o ambiente urbano, o geoprocessamento e o sensoriamento remoto servem a uma variedade de aplicações, os SIGs, por possuírem um extenso conjunto de aplicações, permite coletar, armazenar, transformar e representar dados espaciais, o que 37 pode ser de auxílio ao poder público. A análise de imagens de satélite, por exemplo, possibilita a identificação da expansão urbana, verificando os eixos de expansão e as suas características. A integração de imagens com o banco de dados de informações municipais (saúde, educação, receitas e patrimônio) possibilita atualizar o cadastro imobiliário; otimizar operações de transporte coletivo e coleta de resíduos sólidos; planejar ações de combate a focos de doenças (dengue e leishmaniose); planejar as rotas do sistema viário; analisar o uso e a ocupação do solo urbano de acordo com as leis de zoneamentos; delimitar áreas de impermeabilização; identificar áreas de ocupação irregular, entre outras ações. Grande parte dessas aplicações subsidia o desenvolvimento do Plano Diretor de um município. Uma aplicação frequente em prefeituras municipais é a utilização de imagens aéreas para atualizar o cadastro imobiliário, verificando o tamanho da construção, o padrão, o uso do imóvel, entre outros, o que possibilita a atualização do cálculo do imposto predial e territorial urbano (IPTU), aumentando a receita das prefeituras. Outra aplicação em ambientes urbanos é o cadastramento de árvores, formando um banco de dados especializado que contém as características da espécie, como altura, largura do tronco, distância de portões e esquinas; e as condições da espécie. Essas informações permitem a criação de um plano de substituição de espécies doentes, reduzindo problemas com quedas de árvores e o planejamento das áreas que necessitam de arborização. A delimitação e o monitoramento de áreas suscetíveis a deslizamentos podem ser realizados a partir da observação de imagens de satélite ou imagens aéreas, mapeando as áreas de ocorrência. Outra forma utilizada na definição de áreas suscetíveis à ocorrência de deslizamentos é a análise dos fatores que podem desestabilizar uma encosta, como o tipo de solo, geologia, 38 declividade e variáveis climáticas. A análise integrada permite o zoneamento e a classificação das áreas mais e menos suscetíveis a esse tipo de desastre natural. Podem ser verificadas, também, alterações realizadas nos recursos hídricos, como a contaminação por esgotos, a alteração do trajeto dos cursos d’água e a retirada da cobertura florestal das margens, monitoradas por meio da análise de imagens de satélites. Quando se analisam as imagens e a resposta espectral dos alvos, por exemplo, a água limpa absorve energia e é representada em preto; e a água suja, seja por poluentes ou por sedimentos em suspensão, é representada em tons de cinza-claro (FLORENZANO, 2011). Assim, é possível identificar áreas contaminadas e buscar as causas da contaminação, realizando análises químicas da água. O monitoramento e a detecção de áreas de incêndio e desmatamentoem florestas, utilizando imagens de sensoriamento remoto, como as imagens das famílias Landsat e Terra, facilita a definição das áreas que estão sendo desmatadas, bem como a taxa de desmatamento. Para isso, são necessárias análises multitemporais, cuja obtenção de diversas imagens em épocas distintas permite verificar o quanto o desmatamento aumentou (ou diminuiu) em determinado período. A Figura 1 mostra um exemplo de incêndio registrado por imagens do satélite Terra; na imagem, é possível notar focos de incêndios, destacados em vermelho, e a fumaça, em cinza-azulado. 39 Figura 1 – Imagem de uma região do estado do Mato Grosso, próxima à fronteira com a Bolívia, obtida em 11 de junho de 2003 pelo sensor Modis do Satélite Terra Fonte: Florenzano (2011, p. 83). Referências bibliográficas FLORENZANO, T. G. Iniciação em sensoriamento remoto. 3. ed. ampl. e atual. São Paulo: Oficina de Textos, 2011. PARA SABER MAIS Monitoramento de queimadas A Importância da detecção e do monitoramento de queimadas vai além do problema do desmatamento em si. O monitoramento das 40 queimadas contribui, também, para estudos sobre as mudanças climáticas, como efeito estufa, balanço de energia, formação de nuvem e precipitação, por liberar na atmosfera uma série de compostos químicos, como dióxido de carbono, vapor d’água, metano, monóxido de carbono, monóxido de nitrogênio e cloreto de metil. Deste modo, é claro que o excesso de áreas queimadas prejudica o meio ambiente e causa implicações ecológicas, climáticas e ambientais (FLORENZANO, 2011). O uso de imagens de satélites, por exemplo, permite a detecção e localização, em tempo real, de focos de incêndio no território nacional. Informações adicionais, como a temperatura, podem ser obtidas com as imagens das bandas da região do visível e infravermelho (FLORENZANO, 2011). É estimado que, no Brasil, ocorram mais de 300 mil queimadas por ano. Desde os anos de 1980, elas vêm sendo detectadas por imagens de satélite em trabalhos realizados pelo Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (Inpe). Desde 1998, esse trabalho é realizado em conjunto com o Ibama por meio do Programa de Monitoramento de Queimadas e Prevenção e Controle de Incêndios Florestais no Arco do Desflorestamento na Amazônia (Proarco). O programa fornece dados para o Brasil e outros países, como o Paraguai, a Bolívia e o Peru. As informações sobre as queimadas são geradas, nesse programa, da análise das imagens termais de satélites meteorológicos, Goes, Terra e Aqua; e as informações são disponibilizadas aos usuários, por volta de 20 minutos após a passagem dos satélites por meio da plataforma Sigma do CPTEC/Inpe (FLORENZANO, 2011). 41 Referências bibliográficas FLORENZANO, T. G. Iniciação em sensoriamento remoto. 3. ed. ampl. e atual. São Paulo: Oficina de Textos, 2011. TEORIA EM PRÁTICA Imagine que você foi convocado para auxiliar no processo de decisão da construção de um grande empreendimento, como um espaço para feiras e eventos, em um local que possui em seu entorno um parque com árvores nativas e nascentes. Pense sobre os tipos de processos decisórios e sobre as possíveis variáveis espaciais que podem ajudar você. Qual a melhor metodologia de decisão a ser empregada? E as variáveis que devem ser analisadas? Para conhecer a resolução comentada proposta pelo professor, acesse a videoaula deste Teoria em Prática no ambiente de aprendizagem. LEITURA FUNDAMENTAL Indicação 1 Este livro é uma importante bibliografia para o entendimento do sensoriamento remoto. Aqui indicamos a leitura dos capítulos 5 ao 8, por tratarem de assuntos como os princípios de processamento Indicações de leitura 42 digital de imagens e o uso de imagens no estudo ambiental. Para realizar a leitura, acesse a plataforma Biblioteca Virtual 3.0/ Pearson, disponível na Biblioteca Virtual da Kroton. FLORENZANO, T. G. Iniciação em sensoriamento remoto. 3. ed. ampl. e atual. São Paulo: Oficina de Textos, 2011. Indicação 2 O livro é uma leitura recomendada para uma melhor compreensão do geoprocessamento como um todo. O capítulo 7, especificamente, trata sobre o uso do SIG na tomada de decisões. Para realizar a leitura, acesse a plataforma Biblioteca Virtual 3.0/ Pearson, disponível na Biblioteca Virtual da Kroton. FITZ, P. R. Geoprocessamento sem complicação. São Paulo: Oficina de Textos, 2008. QUIZ Prezado aluno, as questões do Quiz têm como propósito a verificação de leitura dos itens Direto ao Ponto, Para Saber Mais, Teoria em Prática e Leitura Fundamental, presentes neste Aprendizagem em Foco. Para as avaliações virtuais e presenciais, as questões serão elaboradas a partir de todos os itens do Aprendizagem em Foco e dos slides usados para a gravação das videoaulas, além de questões de interpretação com embasamento no cabeçalho da questão. 43 1. A frequência das queimadas no Brasil aumentou nas últimas décadas. Sua origem tem relação direta com o desmatamento para a expansão de fronteiras agrícolas. Utilizando o sensoriamento remoto, qual seria a melhor forma de monitorar as queimadas e o desmatamento? a. Visitas ao local. b. Contatando o Ibama. c. Utilizando imagens de satélite. d. Utilizando ultrassom. e. Medindo as áreas afetadas no local. 2. No Brasil, o processo acelerado da urbanização tem provocado impactos negativos ao meio ambiente e à qualidade de vida da população. As técnicas de sensoriamento remoto contribuem efetivamente com a análise e elaboração de um diagnóstico que subsidie o planejamento do uso das áreas urbanas (FLORENZANO, 2011). Quais das características urbanas abaixo podem ser analisadas com o uso de imagens de satélite? a. Varrição de ruas. b. Expansão urbana. c. Roçada de gramados. d. Limpeza de inservíveis. e. Mapeamento de doenças. 44 GABARITO Questão 1 - Resposta C Resolução: a melhor forma de monitorar o desmatamento e as queimadas é por meio de imagens de satélite, devido a elas possuírem um banco de dados de várias décadas, podendo, assim, criar um histórico do avanço do desmatamento e o uso de imagens em tempo real para catalogar as queimadas. Esses dados são úteis nas ações de prevenção, mitigação e recuperação de áreas degradadas. Questão 2 - Resposta B Resolução: a expansão urbana é uma das características que podem ser analisada por meio de imagens de satélite. Para verificação dos imóveis para a cobrança e atualização do IPTU, controle de tráfego, etc., também podem ser utilizadas as imagens de satélite. Análise de varrição de ruas, roçada de gramados, limpeza de inservíveis, em termos práticos e financeiros, não são feitos por imagens de satélite, mas é possível utilizar o sensoriamento remoto por meio de imagens aéreas de aviões, drones ou Vants. Mapeamento de doenças ou equipamentos urbanos utiliza dados alfanuméricos para localizar no espaço essas informações e podem ser manipulados no SIG. Referências bibliográficas FLORENZANO, T. G. Iniciação em sensoriamento remoto. 3. ed. ampl. e atual. São Paulo: Oficina de Textos, 2011. BONS ESTUDOS! Apresentação da disciplina Introdução TEMA 1 Direto ao ponto Para saber mais Teoria em prática Leitura fundamental Quiz Gabarito TEMA 2 Direto ao ponto TEMA 3 Direto ao ponto TEMA 4 Direto ao ponto Botão TEMA 5: TEMA 2: Botão 158: Botão TEMA4: Inicio 2: Botão TEMA 6: TEMA 3: Botão 159: Botão TEMA5: Inicio 3: Botão TEMA 7: TEMA 4: Botão 160: Botão TEMA6: Inicio 4: Botão TEMA 8: TEMA 5: Botão 161: Botão TEMA7: Inicio 5:
Compartilhar