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e d i t o r a goe l l n e r Alcindo Neckel David Peres da Rosa (Org.) Alcindo Neckel David Peres da Rosa (Org.) Geoprocessamento e suas diferentes aplicabilidades e d i t o r a goe l l n e r 2013 Sumário 6 Apresentação 9 Prefácio 12 Resumos CAPÍTULO I 18 Geoprocessamento como suporte ao desenvolvimento da aquicultura marinha Eduardo Guilherme Gentil de Farias CAPÍTULO II 44 Geoprocessamento: uma análise dos dados coletados a campo com o GPs de precisão e de navegação em comparação com os dados obtidos o Google earth, relativamente à mesma área de amostragem Serleni Geni Sossmeier Jéssica Piroli Alcindo Neckel CAPÍTULO III 62 Técnicas de geoprocessamento aplicado ao planejamento ambiental municipal Pedro Roberto de A. Madruga CAPÍTULO IV 88 O uso do geoprocessamento: uma análise de duas áreas no Instituto federal de educação, Ciência e Tecnologia do Rio Grande do sul - IfRs, campus de sertão/Rs Daiane Tonet Serleni Geni Sossmeier Jéssica Piroli Alcindo Neckel CAPÍTULO V 116 Geoprocessamento aplicado à fiscalização de áreas de proteção permanente – a prática na área de proteção ambiental “Mestre álvaro” – serra - es Caroline Araujo Costa Nardoto João Pinto Nardoto Rodrigo Bettim Bergamaschi CAPÍTULO VI 134 Aplicabilidade do geoprocessamento no cemitério central da cidade de Marau/Rs - brasil Fábio Remedi Trindade Alcindo Neckel Felipe Pesini Apresentação O processamento de dados com coordenadas deli-mitas, ou seja, georreferenciadas, dá origem ini-cialmente ao Geoprocessamento, que, por meio de softwares específicos, desenvolve o processamento de informações cartográficas. Por muito tempo, esse método foi utilizado com finalidade de locação de área de explo- ração. Contudo, atualmente, o Geoprocessamento possui um uso infinito de gerenciamento, podendo ser emprega- do em diversas áreas. Em face disso, o presente livro traz à tona o tema Geoprocessamento, assunto que cada vez mais está pre- sente nos meios agrícola, acadêmico e até civil. Conforme se disse, até aproximadamente 20 anos atrás, com exceção dos profissionais que trabalhavam na área de cartografia ou de topografia, poucos profissionais tinham conhecimento acerca do que se tratava o Geopro- cessamento. Hoje em dia, com a pressão governamental e da própria população para o cumprimento da legisla- ção, esse tema está cada vez mais conhecido pela popula- ção em geral. E assim o é tendo em vista que tal processo vem sendo utilizado tanto para delimitar áreas de reser- va legal ou áreas de preservação permanente, quanto, ainda, para demarcar territórios de exploração agrícola, florestal ou pecuária, e até mesmo para estudos sociais, como para o mapeamento de escolas e de doenças. En- fim, hodiernamente, qualquer informação pode ser geor- refenciada para servir de base para futuros estudos. 7 Alcindo Neckel, David Peres da Rosa (Org.) Objetivando a geração de informação sobre esse assunto, no qual ainda há muitas lacunas, muitas incógnitas e muitas dúvi- das, o Professor Alcindo Neckel convidou o Professor Doutor David Peres da Rosa para dar início a um trabalho de pesquisa, a ser desenvolvido por um grupo de estudo formado por acadêmicos do curso de Agronomia do Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Rio Grande do Sul - Câmpus Sertão. O grupo foi for- mado por pesquisadores com uma rica diversidade de conhecimento e cultura, pois nele havia acadêmicos de diversos semestres, dentre os quais alguns moravam na cidade, outros no campo, alguns eram bolsistas de iniciação científica. Tratava-se, em verdade, de um gru- po seleto que se dispôs a realizar estudos na área de geoprocessa- mento sem qualquer remuneração para tal. Ganharam apenas, é claro, o conhecimento. Durante aproximadamente 12 meses, os integrantes do gru- po de estudos, sob a orientação do Prof. Alcindo e do Prof. David, estudaram, revisaram, levantaram dados, discutiram, trocaram e-mails, reuniram-se e escreveram alguns capítulos que se encon- tram nesse livro, buscando gerar informação útil para os técnicos de campo e para os interessados na área. Contudo, os professores Alcindo e David não se satisfizeram tão somente com tal trabalho, embora tenha sido muito produtivo. A partir daí, resolverem incrementar o livro. E, para tal, em visita ao Departamento de Geomática da Universidade Federal de Santa Maria, em janeiro de 2013, convidaram o Professor Doutor Pedro Roberto de A. Madruga para participar desse projeto. E sua respos- ta foi positiva. O Prof. Pedro, popularmente chamado de Madruga, traz para esse material o seu conhecimento, que julgamos de gran- de valia, haja vista seu vasto conhecimento nessa área. Expandindo o projeto, abrangendo outras áreas, convidamos o pesquisador visitante do Marine Sensing and Simulation Group, no Texas A&M University - EUA, o Dr. Eduardo Guilherme Gentil de 8 Geoprocessamento e suas diferentes aplicabilidades Farias e, também, Caroline Araujo Costa Nardoto, João Pinto Nar- doto e Rodrigo Bettim Bergamaschi para darem sua contribuição. Como resultado, pode-se verificar que essa proposta abrange o geoprocessamento na área agrícola, nos capítulos II e IV, na área de pesca, no capítulo I, na área de gestão ambiental, nos capítulos III e V, e na área de planejamento urbano, no capítulo VI, demonstrando, em um só livro, 3 grandes usos do geoprocessamento. Para manter esse livro útil e atual, solicita-se aos leitores e usuários que enviem ao editor suas críticas, sugestões e correções. Tudo será utilizado nas futuras publicações do grupo. Salienta-se, ainda, o empenho da equipe que, em pouco tempo, conseguiu gerar essa publicação que vem a agregar conhecimento a essa grande área que é o Geoprocessamento. Prefácio O livro Geoprocessamento e suas aplicabilidades buscou difundir algumas formas de aplicação do tema, que cada vez aparece mais na mídia, disse- minando, assim, informações práticas e úteis que podem ser empregadas por técnicos de campo e também pelo poder público. O capítulo I traz informações sobre o geoproces- samento na área de pesca, a partir do trabalho do pes- quisador Dr. Eduardo Guilherme Gentil de Farias, cujo currículo está voltado para essa área. Esse setor, que emprega o uso sensoriamento remoto há algum tempo, carece de informações. E, nesse ponto, essa matéria é enfatizada na importância estratégica que as geotecno- logias possuem no desenvolvimento da atividade aquí- cola, frente aos desafios inerentes aos múltiplos usos do litoral brasileiro. Nesse contexto, visa a estimular o inte- resse de instituições, de pesquisadores e de profissionais ligados à área de recursos pesqueiros e de engenharia de pesca a fazerem uso de dados geoespaciais como ferra- menta para o desenvolvimento sustentável da aquicul- tura nacional. O Geoprocessoamento dá-se não só na área de aquí- cola, mas também no meio urbano, no qual o planejamen- to cada vez mais vem sendo exigido pela comunidade, principalmente no que tange ao planejamento ambien- tal. E, nesse quesito, o capítulo III, da lavra do Professor Doutor Pedro Roberto de A. Madruga, da Universidade 10 Geoprocessamento e suas diferentes aplicabilidades Federal de Santa Maria, traz informações e estudos realizados em seu Departamento. Lá, o Dr. Madruga coordena um projeto-piloto que tem como objetivo divulgar as técnicas de geoprocessamento para a comunidade técnico-científica, e em especial aos profissio- nais que atuam na elaboração e na utilização de mapas básicos e temáticos, visando primeiramente ao planejamento urbano, rural e ambiental de municípios de pequeno e médio porte. No capítulo, são abordadas técnicas de geopreocessamento empregadas no planeja- mento ambiental municipalda região chamada Quarta Colônia de Imigração do Rio Grande do Sul, localizada na região Centro-Oeste do Estado. Na atual condição em que os municípios se encontram, há preconização para a atual legislação, e, nesse ponto, o sensoria- mento remoto e os sistemas de informação geográfica (SIG) são as ferramentas fundamentais de planejamento. Os capítulos II, IV e VI foram elaborados pelo grupo de estudos do Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Rio Gran- de do Sul – Câmpus Sertão (IFRS – Câmpus Sertão), composto pelos acadêmicos do curso de Bacharelado em Agronomia: Daiane Tonet, Serleni Geni Sossmeier, Jéssica Piroli e Felipe Pesini, além do Tec- nólogo em Gestão Ambiental Fábio Remedi Trindade, contando com a orientação do Professor Alcindo Neckel. Assim, o capítulo II traz à tona uma dúvida que se tem no dia a dia, a respeito de qual seria a ferramenta a ser utilizada para medi- ção de área. Ou, ainda, qual é o erro possível de ocorrer na utiliza- ção de cada ferramenta. Nesse ponto, é realizada uma comparação entre os dados de um GPS de precisão contra um de navegação, con- trastados com os dados obtidos no Google Earth, uma vez que se tra- ta de ferramenta de fácil acesso, havendo, contudo, a necessidade de saber as implicações de sua utilização em determinadas atividades. No capítulo IV é abordada a caracterização do relevo de duas áreas agrícola pertencentes ao IFRS – Câmpus Sertão. Para tal, foi realizado um estudo em duas áreas de topografia acentuada, buscando situações de declive e aclive e representando-as por meio do Sistema de Informações Geográficas (SIG). Tal informação é im- portante para quem trabalha com manejo do solo para produção 11 Alcindo Neckel, David Peres da Rosa (Org.) vegetal, pois o planejamento das culturas, dos tipos de cultivares, a instalação de terraços para o controle de erosão, o sentido de se- meadura, com essa informação, ficam facilitadas e é otimizado o gerenciamento e a gestão da área. Com relação ao planejamento territorial de municípios, é cada vez mais comum, no dia a dia, estudos ambientais aplicados a esse fim. Contudo, há vários municípios que desconhecem esse assun- to, principalmente aqueles com menor população. Nesse contexto, o capítulo V traz informações sobre o uso do sensoriamento remoto na fiscalização de áreas de preservação permanente no município de Serra no Espírito Santo. Esse capítulo, elaborado por Caroline Araujo Costa Nardoto, João Pinto Nardoto e Rodrigo Bettim Ber- gamaschi (mestrando em Geografia na UFES e Analista do setor de Geoprocessamento do Instituto Jones dos Santos Neves – IJSN), visa principalmente à delimitação e ao controle de Área de Preser- vação Ambiental, realizados por meio da análise da situação am- biental de infrações de Áreas de Proteção Permanentes (APPs) uti- lizando a tecnologia associada aos Sistemas de Informações Geográ- ficas (SIGs). Por fim, o capítulo VI traz outro uso do geoprocessamento: na gestão de informações. Nesse ponto, demonstra um estudo sobre a contaminação por necrochorume e outros contaminantes num ce- mitério público do município de Marau (RS). Esse estudo visou a verificar indícios e, ainda, a chamar a atenção dos cidadãos e do poder público para a grande importância de um ambiente salubre. A importância dessa matéria é grande, haja vista que, independen- temente do tamanho da cidade, ou até mesmo da comunidade rural, geralmente há cemitérios, e sua gestão ambiental é importante. Esperamos que esse trabalho auxilie a difundir as aplicações do georreferenciamento e, bem assim, desperte o interesse de mais pessoas nessa área. David Peres da Rosa Professor do Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Rio Grande do Sul – Câmpus Sertão Resumos Pesquisas científicas voltadas para geotecnologias CAPíTULO I Geoprocessamento como suporte ao desenvolvimento da aquicultura marinha - Eduardo Guilherme Gentil de Farias Os recentes avanços das técnicas de geoprocessamento associadas ao desenvolvimento computacional das últi- mas décadas, têm se mostrado úteis no gerenciamento de projetos em aquicultura. Dados meteo-oceanográfi- cos, tais como: temperatura da superfície do mar, cor- rentes marinhas, altura significativa de ondas, concen- tração de clorofila, intensidade dos campos de ventos e batimetria, manipulados em ambientes de Sistemas de Informações Geográficas (SIG), têm possibilitado cada vez mais, uma análise espacial quantitativa dos ecossis- temas aquáticos, facilitando assim, a implementação e a gestão de parques aquícolas. Devido a relevância do tema e a escassez de literatura apropriada sobre o as- sunto no idioma português, o presente capítulo tem como objetivo fornecer elementos fundamentais que propiciem o entendimento básico acerca do uso integrado de dados ambientais num SIG, enfatizando a importância estra- tégica que as geotecnologias possuem para o desenvol- 13 Alcindo Neckel, David Peres da Rosa (Org.) vimento da atividade aquícola, frente aos desafios inerentes aos múltiplos usos do litoral brasileiro. Adicionalmente, este trabalho se propõe a estimular o interesse de instituições, pesquisadores e profissionais ligados a área de recursos pesqueiros e engenharia de pesca, a fazerem uso de dados geoespaciais como ferramenta para o desenvolvimento sustentável da aquicultura nacional. Palavras-chave: Geoprocessamento, aquicultura e desenvolvimento sustentável. CAPíTULO II Geoprocessamento: uma análise dos dados coletados a campo com o gps de precisão e de navegação em comparação com os dados obtidos no Google Earth, relativamente à mesma área de amostragem - Serleni Geni Sossmeier - Jéssica Piroli - Alcindo Neckel O desenvolvimento da tecnologia para a localização de alvos na su- perfície terrestre pode ser representada por meio de dados obtidos no programa Google Earth e com GPS de navegação, ou de precisão. Para uma análise mais detalhada dos dados, foram selecionadas duas áreas, que pertencem ao Instituto de Educação, Ciência e Tec- nologia do Rio Grande do Sul, Câmpus Sertão, situado no Distrito Engenheiro Luiz Englert, no Município de Sertão/RS. Metodologi- camente, o estudo foi dividido em duas etapas: na primeira proce- deu-se ao levantamento de dados a campo (coleta das coordenadas e da altitude) e a segunda etapa consistiu na compilação dos dados extraídos a campo, com o uso do programa Google Earth, TrasCord e SURFER 10. Os resultados da pesquisa mostraram que é possível usar o software Google Earth e o GPS de navegação para a verifica- 14 Geoprocessamento e suas diferentes aplicabilidades ção planialtimétrica do território, pois, mesmo que haja erro entre as imagens, os dados muitas vezes podem ser confiáveis, podendo ser utilizados em ações que não necessitem de exatidão. Já para as que necessitarem de exatidão, o GPS de precisão é mais confiável. Este estudo pretende demonstrar as diferenças obtidas a partir do uso dessas tecnologias voltadas ao geoprocessamento. Palavras-chave: Geoprocessamento. Tecnologias. Coordenadas Geo- gráficas. CAPíTULO III Técnicas de geoprocessamento aplicado ao planejamento ambiental municipal - Pedro Roberto de A. Madruga Diante da necessidade do planejamento municipal levando em con- sideração a questão ambiental, de forma a contemplar o que preco- niza a atual legislação, as técnicas de geoprocessamento, em espe- cial o sensoriamento remoto e os sistemas de informação geográfica (SIG) são as ferramentas fundamentais neste planejamento. Neste sentido, o presente trabalho tem como objetivo geral desenvolver uma metodologia utilizando técnicas de geoprocessamento como forma de facilitar o planejamento ambiental em nível de municí- pio. Como objetivos específicos definiram-se: Elaboração dos mapas base e temáticosnecessários ao planejamento ambiental, quais se- jam: Mapa base político administrativo da área rural, uso da terra, planialtimétrico, rede viária, hidrográfico, hipsométrico, classes de declividade, áreas de preservação permanente (APPs) e conflitos de uso da terra. Como área de estudo foi escolhida a região denomina- da de Quarta Colônia de Imigração do Rio Grande do Sul, localizada na região Centro-Oeste do Estado, entre Santa Maria e Cachoeira 15 Alcindo Neckel, David Peres da Rosa (Org.) do Sul. Como resultados foram obtidos os mapas propostos nos ob- jetivos, utilizando-se as tecnologias de geoprocessamento, concluin- do que as técnicas utilizadas prestaram-se aos objetivos propostos, mostrando a realidade ambiental da região, principalmente no que tange as áreas de preservação permanente e seus respectivos con- flitos de uso da terra. Palavras-chave: Geoprocessamento, mapas base e mapas temáticos. CAPíTULO IV O uso do geoprocessamento: uma análise de duas áreas no Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Rio Grande do Sul - IFRS, Campus de Sertão/RS - Daiane Tonet - Serleni Geni Sossmeier - Jéssica Piroli - Alcindo Neckel O campus do Instituto Federal do Rio Grande do Sul (IFRS), loca- lizado no município de Sertão/RS, tem como peculiaridade ser for- mado por diferentes representações de relevo. Buscando caracte- rizar essa representação de terreno, a pesquisa objetiva trabalhar com o geoprocessamento em duas áreas mais acentuadas, tanto em declive, como em aclive buscando uma representação da realidade, por meio do Sistema de Informações Geográficas (SIG), com coleta, informação, manipulação, análise e representação de informações sobre a espacialidade. Metodologicamente, para o desenvolvimento deste trabalho foram utilizados o Sistema de Posicionamento Global (GPS) de precisão e de navegação, pelos quais foram coletadas as Coordenadas Geográficas (Latitude e Longitude) e a altitude. Para o processamento de dados, utilizou-se o software Surfer 10 e Track Maker. A pesquisa teve como resultado a obtenção de informação que permitiu a configuração da representação de um plano real da 16 Geoprocessamento e suas diferentes aplicabilidades área analisada, comparando, assim, suas particularidades planial- timétricas do local em três dimensões (3D). As variações de terreno mostradas neste estudo podem ser muito úteis para profissionais da área do geoprocessamento que queiram detalhar o terreno e anali- sar suas características próprias. Palavras-chave: Geoprocessamento, Mapeamento, SIG. CAPíTULO V Geoprocessamento aplicado à fiscalização de áreas de proteção permanente – a prática na área de proteção ambiental “Mestre Álvaro” – Serra–ES - Caroline Araujo Costa Nardoto - João Pinto Nardoto - Rodrigo Bettim Bergamaschi O presente trabalho objetiva contribuir para os estudos ambientais aplicados ao planejamento territorial no município de Serra (ES), com aplicação metodológica na Área de Preservação Ambiental Mes- tre Álvaro, por meio da análise da situação ambiental de infrações de Áreas de Proteção Permanentes (APP's) da área. Para tanto será utilizada tecnologia associada aos Sistemas de Informações Geográ- ficas (SIG's), cujo crescente avanço é de grande utilidade ao suporte de políticas públicas, devido à facilidade e eficiência de seu uso. Jus- tifica-se pela necessidade de identificação das áreas em desacordo com a lei de proteção permanente, sobretudo nas áreas urbanas e, logo, de esclarecimento de seu quadro urbano-ambiental, como uma das maneiras de auxiliar a institucionalização do desenvolvimento de modo sustentável. Por meio dos resultados de identificação das APP's, dar-se respaldo aos órgãos competentes à administração de tais para que promovam penalidades aos transgressores, como o impedimento dos usos indevidos por meio de multas financeiras ou 17 Alcindo Neckel, David Peres da Rosa (Org.) aplicações de modelos de recuperação das áreas culpadamente de- gradadas. Além disso, as análises descritas e as bases de dados ge- radas poderão servir de suporte a outros estudos ambientais, como o monitoramento das infrações. Palavras-chave: Geoprocessamento, análise ambiental, áreas de proteção permanente. CAPíTULO VI Aplicabilidade do geoprocessamento no cemitério central da cidade de Marau/RS – Brasil - Fábio Remedi Trindade - Alcindo Neckel - Felipe Pisini Esta pesquisa tem como objetivo chamar a atenção dos cidadãos e do poder público para a grande importância de um ambiente sa- lubre e em interação contínua com o ser humano, usando-se da- dos geoprocessados no Software Surfer 10. Apresenta-se o relato de um levantamento de dados provenientes de um estudo realizado no cemitério central do município de Marau, no Rio Grande do Sul. Analisou-se a quantidade, tipos e locais de sepultamentos. Houve, também, a coleta de amostras de solo no local para verificação de in- dícios relacionados à contaminação por necrochorume e outros con- taminantes. Constatou-se que se faz necessária a gestão ambiental dos cemitérios, para a minimização de riscos à saúde humana por bactérias encontradas no solo. Os dados foram coletados, organi- zados e demonstrados em mapas, onde demonstram os diferentes cenários e graus de contaminação do solo encontrada. Palavras-chave: Cemitério. Geoprocessamento. Contaminação. Geoprocessamento como suporte ao desenvolvimento da aquicultura marinha Eduardo Guilherme Gentil de Farias* 1 Introdução Nos últimos anos, a produção mundial de pescado capturado, encontra-se estabilizada em torno de 90 milhões de toneladas, sendo que a maioria dos estoques pesqueiros tradicionais encontram-se em declí- nio (FAO, 2012). Esse panorama, deve-se principalmen- te a sobre pesca e a destruição dos habitats naturais, ocasionados pela expansão das atividades antrópicas (FAO, 2012). Considerando a crescente demanda por ali- mentos, devido ao crescimento exponencial da população do planeta, a aquicultura vem despontando como uma das principais alternativas para a geração de pescados (KENNISH, 2001). Essa tendência mundial foi obser- vada por Borguetti et al., (2003). Analisando dados do Instituto Brasileiro do Meio Ambiente e dos Recursos re- nováveis (IBAMA) e da Organização das Nações Unidas para Alimentação (FAO), os autores mostraram que a CA PÍ TU LO I * engenheiro de Pesca – Dr. sensoriamento Remoto (INPe). e-mail: gentil@ dsr.inpe.br 19 Alcindo Neckel, David Peres da Rosa (Org.) produção aquícola mundial apresentou um incremento de 187% em 11 anos (1990 a 2001), enquanto a pesca experimentou um aumento de apenas 7,8% para o mesmo período. A aquicultura pode ser definida como o conjunto de técnicas in- terdisciplinares dedicadas ao cultivo de organismos aquáticos, como por exemplo: moluscos, crustáceos, plantas aquáticas e peixes. De acordo com Thomas et al. (2011), o sucesso da atividade aquícola está diretamente relacionado com a correta manutenção desses or- ganismos em cativeiro, o que implica na intervenção humana no processo de criação, visando assim, um incremento na produção de biomassa. Segundo Ryan (2004), é possível setorizar a aquicultura mari- nha (maricultura), considerando a distância física em que os em- preendimentos se encontram em relação à faixa de praia. Bridger et al. (2004), considerou que a aquicultura marinha pode ser pra- ticada em quatro compartimentos ambientais distintos, separados de acordo com a vulnerabilidade da área de cultivo frente a pos- síveis alterações do ambiente. Nomeadamente, estas sub-regiões são: terrestres (viveiros escavados em regiões estuarinas), costeiras (estruturas instaladas em regiões de baías e enseadas), expostas (estruturas instaladas em pontos adjacentes a faixa de praia, numa distância inferiora 2 quilômetros) e áreas offshore (estruturas ins- taladas numa distância superior a 2 quilômetros em direção ao mar, tendo-se como referência, a linha de costa). Muir (1998), classificou a aquicultura marinha como costeira e offshore. Essa classificação considera quatro critérios distintos, sendo estes: localização, meio ambiente, acesso e operação (Tabela 1). 20 Geoprocessamento e suas diferentes aplicabilidades Tabela 1 – Características da aquicultura costeira e offshore. Características Aquicultura costeira Aquicultura offshore Localização/Hidrografia 0-2 quilômetros da costa. >2 quilômetros da costa. Meio Ambiente Hs <= 1 metro; ventos brandos (<= 5 metros/ segundo); presença de correntes costeiras localizadas e presença de correntes de maré Hs médio entre 1-4 metros, com possível exposição a marulhos; ventos superiores a 5 metros/segundo e ausência de correntes costeiras. Acesso fácil acesso Acessível periodicamente (custo elevado) Operação Regular; fácil monitoramento e administração manual da alimentação dos indivíduos cultivados Remota; monitoramento esporático e alimentadores automáticos Terminologia: Hs corresponde a altura significativa de ondas. Maiores detalhes em: Houlthuijsen (2007). fonte: Adaptado de Muir (1998). É importante salientar que, os conceitos apresentados para aquicultura costeira e offshore, possuem estreita relação com a distância entre a faixa de praia e o espaço físico utilizado para a implantação de empreendimentos vocacionados ao cultivo de orga- nismos aquáticos. Contudo, veremos adiante que, a partir de infe- rência geográfica multi-paramétrica, poderemos definir com maior precisão os locais para a prática da aquicultura. De fato, são os re- quisitos biológicos dos organismos cultivados, as estruturas de cul- tivo e o meio físico que definem conjuntamente o potencial para a aquicultura marinha (FAO, 2007). Nessa perspectiva, a distância do empreendimento em relação à linha de costa adjacente possui pouco significado analítico. Considerando o papel estratégico da aquicultura na produção de pescados, alguns países como a Noruega, Nova Zelândia, Tailân- dia, índia e China já incluíram em seus planos nacionais de gestão integrada da zona costeira, um conjunto de diretrizes ambientais para a expansão da maricultura (TACON et al., 2006). 21 Alcindo Neckel, David Peres da Rosa (Org.) Buscando um melhor gerenciamento da aquicultura em Águas da União e frente às novas demandas globais por sustentabilida- de, o Brasil lançou o Programa Nacional de Desenvolvimento da Maricultura (PLDM), através do Ministério da Pesca e Aquicultura (MPA). É importante salientar que esta é a primeira iniciativa na- cional de ordenamento geoespacial com foco setorial na maricultura brasileira (VIANNA et al., 2012). O objetivo dos PLDM's, é geren- ciar os conflitos gerados pelos múltiplos usos da zona costeira, ga- rantindo a integração das diferentes atividades econômicas e recre- acionais inseridas no litoral brasileiro. Essa integração passa neces- sariamente por um processo político-social que envolve diferentes interesses, ordenados por um sistema normativo e legal que deve estar em consonância com princípios técnico-científicos, democráti- cos e éticos (VIANNA et al., 2012). Segundo Silva et al. (2011), os objetivos de projetos dessa natu- reza, geralmente incluem: a correta alocação dos recursos naturais para cada uma das funções ou atividades competidoras, a resolução ou minimização de conflitos, a minimização dos impactos ambien- tais e a conservação dos recursos naturais. Buitrago (2005), relata que o uso de técnicas de geoprocessa- mento podem auxiliar no gerenciamento da aquicultura marinha, permitindo a identificação de áreas potenciais e a delimitação de parques aquícolas, levando-se em consideração os múltiplos usos da região costeira e as necessidades biológicas fundamentais para o desenvolvimento dos organismos a serem cultivados. Buscando estabelecer bases sustentáveis para a correta escolha de locais para a implantação de unidades aquícolas, faz-se necessá- rio o entendimento da relação entre o comportamento dos diferen- tes recursos pesqueiros frente à variabilidade ambiental (SALLES, 2006). Desta forma, é possível melhorar a eficiência do cultivo, de modo a ser possível produzir uma máxima quantidade de biomassa a um menor custo. 22 Geoprocessamento e suas diferentes aplicabilidades Nesse sentido, o uso de técnicas de geoprocessamento possibi- lita o desenvolvimento de estudos considerando as peculiaridades de cada ambiente, otimizando as tarefas de análise de um volumo- so e intricado conjunto de parâmetros ambientais (SZUSTER; AL- BASRI, 2010). Assim, é possível gerar informações que subsidiam o gerenciamento das áreas de cultivo, disponibilizando informações às comunidades produtoras e aos órgãos de fomento competentes (TOVAR et al., 2000). O presente capítulo tem como objetivo fornecer elementos fun- damentais que propiciem o entendimento básico acerca do uso in- tegrado de dados ambientais num SIG, enfatizando a importância que estes possuem na escolha de sítios adequados para o desenvol- vimento da maricultura. Adicionalmente, este trabalho se propõe a estimular o interesse de instituições, pesquisadores e profissionais ligados a área de recursos pesqueiros e engenharia de pesca, a faze- rem uso de dados geoespaciais como ferramenta para o desenvolvi- mento sustentável da aquicultura nacional. 2 Geoprocessamento e aquicultura Definições e considerações pertinentes A distribuição geográfica de parâmetros ambientais sempre possuiu papel fundamental na tomada de decisões das atividades das sociedades organizadas (CÂMARA et al., 2003). Contudo, até a primeira metade do século XX, isto era feito apenas em documentos e mapas em papel, o que impedia uma análise integrada a partir da combinação de diferentes fontes de dados. Entretanto, a partir de meados de 1960, em virtude do desenvolvimento da informáti- ca, tornou-se possível representar o meio físico em um ambiente computacional, o que favoreceu o surgimento do geoprocessamento (CÂMARA et al., 2003). 23 Alcindo Neckel, David Peres da Rosa (Org.) Geoprocessamento, é o termo adotado pela comunidade aca- dêmica para destacar o uso de técnicas matemáticas e computa- cionais para o tratamento integrado de informação geográfica (RO- CHA, 2000). Este conjunto de ferramentas vêm influenciando de sobremaneira as áreas de cartografia, análise de recursos naturais, transportes, comunicações, energia e planejamento urbano. As fer- ramentas computacionais para geoprocessamento são chamadas de sistemas de informação geográfica (SIG). Em ambiente SIG, é pos- sível efetuar análises numéricas e integrar dados de diversas fontes e criar bancos de dados, tornando possível automatizar a produção de documentos cartográficos (ROCHA, 2000). Considerando que a região costeira brasileira (Zona Econômica Ecológica - ZEE) ocupa cerca de 3,5 milhões de quilômetros qua- drados, estendendo-se por mais de 400 municípios distribuídos do norte equatorial ao sul temperado do País e, em virtude da escassez de informações adequadas para a tomada de decisões no que tange a gestão aquícola nacional, o geoprocessamento apresenta um enor- me potencial, principalmente por se tratar de uma em tecnologia de custo relativamente baixo. A utilização de um SIG implica na escolha das representações computacionais mais adequadas para a descrição de objetos do mundo real. Assim, é possível oferecer um conjunto de estruturas de dados capazes de representar a variabilidade do meio físico. De maneira generalista, usualmente associam-se grandezas numéricas do mundo real a objetos representados em ambiente computacional (RUHOFF, 2004). Tipos e representaçãode dados em geoprocessamento De acordo com Câmara et al. (2003), podemos definir os princi- pais tipos de dados utilizados em geoprocessamento, como: • Temáticos: Descrevem a distribuição espacial de uma grandeza geográfica expressa de forma qualitativa. Estes dados podem ser obtidos a partir de levantamento de campo ou derivados 24 Geoprocessamento e suas diferentes aplicabilidades a partir de produtos de sensoriamento remoto. Exemplo: Ca- racterização granulométrica do solo de uma determinada área de manguezal. • Cadastral: Descrevem feições com atributos que podem estar associados a diferentes representações gráficas. Exemplo: Os lotes de um empreendimento aquícola são elementos do espaço geográfico que possuem atributos (dono, localização, carga tributária, etc.) e, que podem possuir representações gráficas distintas. • Redes: Cada objeto geográfico possui uma localização geográ- fica exata e está sempre associado a atributos descritivos. Exemplo: Uma bacia hidrográfica. • Modelos numéricos de terreno (MNT): Comumente utilizados para denotar a representação quantitativa de uma grandeza que apresenta variação no espaço. Pode ser definido como um modelo matemático que reproduz uma superfície real a partir de algoritmos e de um conjunto de pontos (lon, lat), em um re- ferencial qualquer, com atributos z, sendo este último, respon- sável por descrever a variação contínua da superfície. Exem- plo: O levantamento batimétrico de uma lagoa (Figura 1). • Imagens: Obtidas por satélites orbitais ou a partir de sen- sores aerotransportados, as imagens são formas de captura indireta de informação espacial oriunda da radiação eletro- magnética refletida ou emitida por um alvo terrestre. Não será o foco do presente documento explicar acerca dos prin- cípios físicos do sensoriamento remoto. Maiores informações sobre o tema podem ser encontradas em Jensen (2007). Num ambiente SIG, os tipos de dados a serem inseridos (temá- tico, cadastral, redes, MNT e imagens) carecem de representação computacional (ROCHA, 2000). Nesse âmbito, definem-se as possí- veis formas geométricas que podem estar associadas às classes do universo real. Embora hajam diferentes representações na litera- tura, iremos considerar neste documento, apenas as duas grandes 25 Alcindo Neckel, David Peres da Rosa (Org.) classes de representações geométricas: a representação vetorial e a representação matricial (ROCHA, 2000). Na representação vetorial, elementos ou feições geográficas se- rão simplificados numa tentativa de reproduzi-los o mais próximo do mundo real (CÂMARA et al., 2003). Qualquer entidade ou ele- mento gráfico de um mapa é reduzido a três formas básicas: pontos, linhas, áreas ou polígonos (CÂMARA et al., 2003). Por exemplo, a forma mais simples de se representar uma estrada num mapa é através de uma linha ou ainda, podemos representar viveiros des- tinados ao cultivo de um dado recurso pesqueiro, através de um conjunto de polígonos. figura 1: Mapa batimétrico tridimensional da lagoa Comprida – Restinga de Jurubatiba (RJ). fonte: farias e Molisani (2011). De maneira distinta, a representação matricial consiste no uso de uma malha quadriculada regular sobre a qual se constrói, célula a célula, o elemento que está sendo representado (CÂMARA et al., 26 Geoprocessamento e suas diferentes aplicabilidades 2003). A cada célula, atribui-se um valor referente ao atributo estu- dado, de tal forma que o computador saiba a que elemento ou objeto pertence determinada célula (Exemplo: Mapa batimétrico). Inferência geográfica A principal proposta dos projetos desenvolvidos em SIG para aquicultura é a combinação de dados geográficos visando descre- ver, analisar e modelar possíveis cenários de expansão da atividade aquícola. Desse modo, o geoprocessamento fornece suporte nas de- cisões tomadas. A combinação de diferentes bases de dados, permite uma redução na ambiguidade das interpretações que, comumente ocorrem quando analisamos informações geográficas separadamen- te (CHO et al., 2012). Quando tratamos de projetos em aquicultura, é comum a to- mada de decisões ser baseada inicialmente nas condições ambien- tais favoráveis para o desenvolvimento da atividade (FAO, 2007). De fato, a descrição física da área requerida para a atividade é um critério de grande importância e por isso, deve ser calculado. Adi- cionalmente, o custo operacional deverá ser considerado. Dependendo do recurso que se deseja cultivar, a dificuldade de aces- so ao sítio de cultivo e a distância do empreendimento em relação às vias de acesso responsáveis pelo escoamento da produção, podem inviabilizar o início da atividade. É importante destacar que estes critérios, podem ser mais ou menos importantes entre si. Os fatores ou critérios desejáveis em uma decisão complexa va- riam de acordo com o problema. A necessidade de ter mais de um critério de avaliação na tomada de decisão, com unidades de medida diferentes ou mesmo sem unidade de medida é a grande motivação dos estudos na área de inferência geográfica (WOLFF, 2008). As técnicas de inferência geográfica produzem novos mapas a partir de dados coletados previamente. Os resultados obtidos vi- sam descrever a vocação de uma determinada região para a imple- mentação de projetos em aquicultura. A literatura sugere diferentes 27 Alcindo Neckel, David Peres da Rosa (Org.) métodos de inferência que expressam a vocação de uma dada região para a maricultura (FAO, 2007). Dentre os diferentes métodos de inferência geográfica, podemos destacar: a lógica Fuzzy, a Média Ponderada, a Análise Bayesiana, o Processo Analítico Hierárquico (AHP) e as Redes Neurais. Em nosso estudo de caso (a ser mostrado a seguir), nos dedicaremos exclusivamente a explicar os conceitos básicos do método AHP, enfatizando como este pode ser implemen- tado para identificação de áreas potenciais destinadas ao cultivo de macroalgas marinhas. Os critérios de favorabilidade por inferência geográfica podem ser definidos segundo regras determinísticas, onde o modelo produz mapas binários (isto é, 0 e 1) a partir dos dados de entrada (FARIAS et al., 2009). Essa técnica, descreve a co-ocorrência aditiva na qual as informações são simplesmente sobrepostas. Nesses casos, as re- giões de maior potencialidade aquícola são aquelas que apresentam o maior número de intersecções favoráveis avaliadas pelo modelo. Embora útil, esta abordagem metodológica excluí critérios de pro- babilidade, reduzindo drasticamente a identificação de regiões pas- síveis à expansão da aquicultura marinha (FARIAS et al., 2010). É possível também avaliar o grau de favorabilidade de uma região à prática aquícola através de critérios ponderados. Essa abordagem resulta em um patamar de escalas de potencialidade (BONHAM-CARTER, 1994). Segundo Harris (1989), esta técnica pode ser definida como co-ocorrência ponderada. A vantagem des- sa abordagem é a possibilidade de avaliar graus de potencialidade distintos ao invés de analisarmos apenas a presença ou ausência de potencialidade de uma localidade. Na abordagem ponderada, a favorabilidade será calculada a partir da combinação de evidências de fontes múltiplas. Entretanto, a distribuição de pesos a serem atribuídos a um conjunto de da- dos, dependerá da análise da importância da evidência em relação a uma ocorrência conhecida ou, na maioria dos casos, através da análise supervisionada de um especialista (WOLFF, 2008). O nosso 28 Geoprocessamento e suas diferentes aplicabilidades estudo de caso servirá de exemplo para ilustrar como isso deverá ser implementado. 3 Estudo de caso – Uso do método AHP para a identificação de áreas favoráveis ao cultivo de macroalgas marinhas O presente estudo de caso, tem por objetivo apresentar um exemplo de análisepor inferência geográfica AHP sobre os parâme- tros ambientais relacionados à identificação de áreas propícias para o cultivo de macroalgas marinhas do gênero Gracilaria sp. Os resul- tados aqui apresentados foram publicados em Farias et al (2010). A região do nosso estudo de caso é o litoral do município de Amontada, município costeiro localizado no estado do Ceará, nor- deste do Brasil (longitudes 039o33’08’’W e 039o42’14’’W e latitudes 02o58’52’’S e 03o04’40’’S). A cidade encontra-se distante aproxima- damente 155 km da capital Fortaleza. Esta localidade foi escolhida devido sua ampla linha de costa e em virtude do seu grande poten- cial pesqueiro. As variáveis de entrada do modelo AHP foram: batimetria, gra- nulometria dos sedimentos e correntes marinhas. Todos os parâ- metros ambientais foram coletados in situ, durante atividades de campo transcorridas entre os dias 19 a 22 de maio de 2009, período este correspondente ao de quadratura da maré. 3.1 Requisitos ambientais necessários para o cultivo de macroalgas marinhas Segundo MPA (2003), as condições ambientais necessárias para a implementação de uma unidade de cultivo de macroalgas mari- nhas em sistema long-line (Figura 2) são: o fluxo de correntes ma- rinhas, a salinidade, a temperatura da água, a profundidade local e a granulometria do sedimento. Neste estudo, desconsideramos as 29 Alcindo Neckel, David Peres da Rosa (Org.) análises de temperatura e salinidade, uma vez que a região apre- senta temperatura constante (por volta de 25 graus Celsius) e au- sência de variações significativas da salinidade. As correntes marinhas possuem atuação relevante num am- biente de cultivo de algas, sendo responsáveis por carrear nutrientes e movimentar as plantas na coluna d'água, favorecendo o processo de fotossíntese. No entanto, regimes de correntes intensos podem ser um limitante para o crescimento das plantas, além de produzir o rompimento dos indivíduos no sistema de cultivo, obrigando os técnicos a adotarem colheitas frequentes. Assim, recomenda-se que o local escolhido não deva apresentar fluxos inferiores a 0,1 ms-1 ou superiores a 0,5 ms-1. A granulometria dos sedimentos está associada ao regime de correntes do local do empreendimento, podendo ser utilizada como um indicativo da quantidade de material em suspensão na coluna d'água, sendo este, um fator determinante na escolha da estrutura para fixação da unidade cultivo. Os fundos de lama são apropriados para fixar as estruturas de cultivo, porém, indicam que possivel- mente haverá grande deposição de partículas finas sobre as algas, o que implicará numa pior performance de crescimento das plantas cultivadas. Substratos com areia muito grossa e/ou rochas, indicam que água possui baixa concentração de material fino em suspensão. Entretanto, sedimentos muito grosseiros implicam numa possível dificuldade de fixação das unidades de cultivo, uma vez que, são indicativos de correntes intensas e/ou presença de ondas, o que difi- cultará o trabalho de manejo. Com relação à batimetria, quanto maior a profundidade, maior será a dificuldade de executar as operações de instalação e manejo das estruturas de cultivo. Contudo, é importante salientar que a profundidade local, mesmo na baixa-mar de sizígia não poderá dei- xar as algas emersas. 30 Geoprocessamento e suas diferentes aplicabilidades figura 2: Layout básico para a disposição das algas em estruturas de cultivo long-line. As macroalgas ficam dispostas nos substratos artificiais localizados nas linhas secundárias da armação. fonte: extraído de Masih-Neto (2009). 3.2 Coleta e processamento de dados ambientais in situ Foi utilizado um ecobatímetro conjugado a um GPS, mode- lo GPSMAP 238 Sounder GARMIN, transdutor de resolução de 0,01metros de profundidade e sensor de temperatura, antena ex- terna, recepção para 12 canais e receptor diferencial. O ecobatíme- tro implementa um sistema de aquisição de dados de profundidade, hora e coordenadas, acoplado a um laptop (Figura 3). Para alimen- tação de força na embarcação foi usado um conversor de 12 volts para 110 volts. Este por sua vez, estava ligado a uma bateria de 12 volts com amperagem de 42 A alimentada por um gerador de 6 volts localizado no motor de popa. Os dados de profundidade foram cor- rigidos ao nível reduzido da Diretoria de Hidrografia e Navegação da Marinha do Brasil (DHN), com o objetivo de eliminar o efeito da maré, visando dar suporte à correta modelagem do mapa batimé- trico. A partir da obtenção de uma grade regular, foi então gerado o modelo batimétrico, utilizando-se para tal, um interpolador por média ponderada. 31 Alcindo Neckel, David Peres da Rosa (Org.) figura 3: sistema de coleta de dados batimétricos. fonte: extraído de farias (2006). Foram realizados 9 perfis de amostragem de correntes, com comprimento médio de 900 metros (Figura 4), regularmente espa- çados em nossa área de estudo, utilizando um correntômetro ADCP com sensor acústico de frequência 1,5 MHz, produzido pela SON- TEK/YSI. O equipamento é composto por uma sonda, onde os sinais são filtrados e transmitidos para um laptop com um software espe- cífico que coordena as ações de todo o sistema, recebendo os dados e os disponibilizando em forma de gráficos, tabelas etc. O princípio de funcionamento do equipamento é o efeito Do- ppler, que se refere à mudança de frequência do sinal transmitido pelo sensor, causada pelo movimento relativo entre o aparelho e o material em suspensão da água sob a ação do feixe das ondas sono- 32 Geoprocessamento e suas diferentes aplicabilidades ras. Como o material em suspensão se desloca com a mesma inten- sidade das correntes marinhas, a magnitude do efeito Doppler será diretamente proporcional ao deslocamento da coluna d'água. Desse modo, medindo-se a frequência dos ecos que retornam do material em suspensão e comparando-a com a frequência do som emitido, o ADCP determina a velocidade da partícula que, neste caso, equivale à intensidade dos regimes de correntes marinhas. Figura 4: Funcionamento do perfilador de correntes ADCP, utilizado para medir a direção e a intensidade das correntes marinhas ao longo dos 9 perfis coletados. A estimativa do regime de correntes é realizada considerando a intensidade de retorno do sinal Doppler provocado pela movimentação do material em suspensão na coluna d'água para os transdutores do equipamento. fonte: extraído de Monteiro (2011). Por fim, foram coletadas 22 amostras de sedimentos regular- mente espaçadas em nossa região de estudo com o auxílio de uma draga pontual do tipo van Veen. Essas amostras foram posterior- 33 Alcindo Neckel, David Peres da Rosa (Org.) mente levadas a laboratório onde foram submetidas à análise gra- nulométrica, visando estabelecer a distribuição do diâmetro dos grãos presentes nas amostras adquiridas. 3.3 Processo Analítico Hierárquico (AHP) AHP é uma teoria matemática que permite organizar e avaliar a importância relativa entre critérios distintos relacionáveis (SAA- TY, 1986). A teoria requer a estruturação de um modelo hierárquico, o qual geralmente é composto por meta, critérios, sub-critérios e alternativas (SAATY, 1986). A meta é o elemento que se deseja solucionar. Este parâmetro fica no topo da estrutura hierárquica AHP (SAATY, 1990). Em nosso caso, a meta será identificar áreas favoráveis ao desenvolvimento da aquicultura marinha. Os critérios são definidos pelos tomadores de decisão, como os fatores que influenciam diretamente a meta. No nosso estudo de caso, os critérios representam os parâmetros ambientais desejáveis para o desenvolvimento da aquicultura. A denominação sub-crité- rio, é adotada para identificar separadamente as variáveis físicas toleráveis ou impróprias para a maricultura.A etapa seguinte consiste em estabelecer parametrizações am- bientais ótimas para a área de cultivo. São feitas comparações pa- ritárias entre os n critérios entre si, dois a dois, em relação à con- tribuição de cada um para a meta desejada. Fazer uma comparação neste método, significa atribuir um valor da escala de 1 a 9, que represente o par em questão (Tabela 2). Segundo Saaty (1990), a escala de 1 a 9 é suficiente e ainda mantém a possibilidade de dis- tinguir a intensidade das relações entre os elementos. 34 Geoprocessamento e suas diferentes aplicabilidades Tabela 2: Ponderação AHP. Pesos Importância AHP 1 Igual importância 3 Moderadamente mais importante 5 fortemente mais importante 7 Muito fortemente mais importante 9 extremamente mais importante 2, 4, 6, 8 Valores intermediários fonte: saaty (1990). Em nosso estudo de caso, foram consideradas como regiões óti- mas para o cultivo de macroalgas marinhas, os setores que apre- sentassem profundidades variando entre 1,5 a 3 metros, com areia grossa e fluxo de correntes entre 0.2 e 0.35 ms-1, sendo conferido a essas variáveis nas faixas indicadas, os maiores pesos nas análises geográficas e pesos menores na medida em que os parâmetros se afastassem das condições ótimas de cultivo. O passo seguinte, consiste em comparar as n alternativas pos- síveis entre si, obtidas a partir das nossas variáveis ambientais ponderadas segundo o método AHP. Nesse ponto, o objetivo será identificar os locais que apresentam maior aptidão para a imple- mentação de projetos em aquicultura (SAATY, 1990). A comparação pareada gera uma matriz de avaliação n x n. Para preencher a matriz, o tomador de decisão age por linhas (WOLFF, 2008). A diagonal principal da matriz é preenchida com o valor 1, por se tratar da comparação de um elemento com ele mesmo. Após preencher a diagonal principal, na linha 1 é necessário identificar qual é a importância do elemento desta linha em relação a cada elemento de todas as colunas. Cada um dos julgamentos represen- ta a dominância do elemento da linha sobre o elemento da coluna. Se o elemento Ai (da linha) for igualmente importante ao elemento Aj (da coluna), o valor aij atribuído a esse par é 1. Se ele for mais importante do que o elemento Aj, algum valor de 2 a 9 é escolhido. Contudo, se o elemento Ai for menos importante do que o elemento 35 Alcindo Neckel, David Peres da Rosa (Org.) Aj, um número inverso aos valores 2 a 9 será dado, dependendo da ponderação com que foi avaliado. Vale salientar que é possível calcular a consistência matemá- tica da distribuição dos pesos AHP entre as variáveis analisadas. A razão de consistência varia entre zero e um, com zero indicando a completa consistência do processo de julgamento (SAATY; NIEMI- RA, 2006). Nesse capítulo, não nos dedicaremos a discorrer sobre o formalismo matemático para o cálculo da razão de consistência. Maiores detalhes sobre este tópico no idioma português, poderão ser encontrados em Wolff (2008). O diagrama básico de execução do nosso estudo de caso, encon- tra-se na figura 5, o qual será brevemente descrito. Inicialmente, os dados de intensidade de correntes, sedimentos e batimetria foram coletadas em campo. O passo seguinte, consistiu em transformar os produtos coletados em MNT, visando a geração de planos de infor- mação (PI's) para a alocação dos dados. Os PI's de correntes, sedi- mentos e batimetria foram convertidos em matrizes com as mesmas dimensões, com o objetivo de favorecer a entrada dos dados no mo- delo AHP. As matrizes recém obtidas, foram fatiadas em diferentes níveis ou camadas (ex: a profundidade foi particionada a cada 50 cm). Na sequência, foi realizada a ponderação AHP entre as classes temáticas. O resultado do modelo é um MNT ponderado que deverá ser dividido em subclasses (ou fatias) que facilitarão a compreensão do mapa final. Estas fatias foram nomeadas de acordo com a favora- bilidade regional à implementação de projetos aquícolas. 36 Geoprocessamento e suas diferentes aplicabilidades figura 5: Modelo esquemático de processamento dos dados. fonte: extraído de farias et al., (2010). 37 Alcindo Neckel, David Peres da Rosa (Org.) 3.4 Resultados e discussões O levantamento batimétrico mostrou que a conformação do re- levo submerso da região apresentou cotas máximas de -9 metros, com isobatimétricas apresentando variação suave do gradiente de declividade do fundo. Os maiores gradientes batimétricos estão si- tuados próximos à costa, com aumento gradativo da profundidade em direção a mar aberto. As cotas são em geral paralelas à costa, sendo esse padrão interrompido em alguns pontos por algumas de- pressões. Os resultados obtidos através do monitoramento do fluxo de correntes, mostraram um escoamento paralelo à costa, predomi- nante de SE para NW, com a direção de fluxo variando entre 330 a 350 graus, indicando uma significativa homogeneidade. Os perfis apresentaram maiores intensidades de correntes marinhas nas re- giões mais distantes da linha de costa. Este efeito é esperado, sendo causado pela condição lateral de não deslizamento da corrente na costa. Através da análise sedimentar, foi possível evidenciar a exis- tência de quatro classes granulométricas distintas ao longo de toda a região em estudo, sendo estas: granulo, areia muito grossa, areia grossa e silte médio. Houve predominância de areia grossa nas praias de Moitas e Caetano, enquanto em Icaraí de Amontada foi possível observar a presença de areia muito grossa. Silte mé- dio pode ser encontrado em menor proporção na enseada entre as praias de Moitas e Icaraí de Amontada. Esta mesma afirmativa é válida para a presença de granulos na região. O processo analítico hierárquico possibilitou associar, em um único produto, todas as variáveis utilizadas na determinação de áreas propícias ao desenvolvimento da maricultura. O mapa obtido através do modelo mostra-se coerente, em virtude da menor favora- bilidade indicada para as regiões mais distantes da praia, portanto mais profundas (acima de 4 metros), e de regiões com granulome- 38 Geoprocessamento e suas diferentes aplicabilidades tria mais grosseira, impróprias para o desenvolvimento do cultivo de Gracilaria sp. Seguramente, a maior dificuldade em relação à aplicação do modelo analítico hierárquico, está relacionada à determinação dos pesos das variáveis e das suas classes, problema comumente des- tacado em outros trabalhos que utilizaram este método (THIRU- MALAIVASAN et al., 2003). Assim, pode-se constatar que o método utilizado é muito dependente do analista e do problema. Esta tem sido a principal crítica ao modelo analítico hierárquico, pois permite gerar uma escala de razão de preferências por parte do especialista (BARROS et al., 2007). O mapa de grau de favorabilidade gerado para o cultivo de al- gas na região, encontra-se apresentado na Figura 6. Os resultados obtidos corroboram com as informações da literatura (MPA, 2003), uma vez que, o modelo mostrou que os locais de ótima implantação de projetos dessa natureza na região em estudo, devem se localizar onde as cotas batimétricas encontram-se entre 1,5 a 3 m de pro- fundidade e velocidade de fluxo de correntes em torno de 0,2 a 0,3 ms-1. A região não apresentou pontos com areia fina e areia muito fina (condições ótimas de cultivo). Desse modo, optou-se para fins demonstrativos, aplicar o maior peso AHP sobre os sedimentos que foram classificados como areia grossa. 39 Alcindo Neckel, David Peres da Rosa (Org.) Figura 6: Mapa AHP de favorabilidade ao cultivo de macroalgas marinhas para a região costeira do município de Amontada-Ce. fonte: extraído de farias et al. (2010). 4 Conclusões O presente capítulo apresentou as principais potencialidades do uso de técnicas de geoprocessamentocomo suporte ao desenvol- vimento da aquicultura marinha. Nesse âmbito, a adoção de técni- cas de inferência geográfica vêm apresentando papel de destaque, podendo contribuir de modo singular com a expansão sustentável da atividade aquícola, integrando diferentes componentes ambien- tais, sociais e econômicos, que possuem estreita relação com a iden- tificação de áreas propícias ao cultivo de organismos aquáticos. 40 Geoprocessamento e suas diferentes aplicabilidades Embora, o geoprocessamento seja amplamente aplicável na aquicultura, observa-se uma escassez de trabalhos técnicos e aca- dêmicos que fazem uso quantitativo de dados geoespaciais, o que denota a necessidade de formação de recursos humanos aptos para tratarem a atividade de maneira integrada, frente aos desafios ine- rentes aos múltiplos usos da zona costeira. De fato, o acoplamento de dados multi-paramétricos, embora essencial, ainda é um fator problemático na gestão de recursos pesqueiros. No geral, ainda há dificuldade na escolha da abordagem numérica a ser adotada, uma vez que esta dependerá do problema a ser tratado e da decisão de- sejada. Seguramente, o uso adequado de geotecnologias é um dos principais desafios do cotidiano dos profissionais da área de recur- sos pesqueiros e engenharia de pesca. É importante salientar que a qualidade e confiabilidade dos resultados obtidos por inferência geográfica é extremamente depen- dente da existência de uma base de dados que represente adequa- damente a variabilidade ambiental, os componentes sociais, legais e econômicos, ligados à atividade aquícola. O autor acredita que a abordagem integrada do geoprocessa- mento possui papel estratégico na expansão da aquicultura bra- sileira, uma vez que, a análise geográfica confere confiabilidade e legitimidade ao setor, fatores estes, indispensáveis para a redução de riscos ambientais e que, influenciam a aceitabilidade social da atividade. 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Geoprocessamento: uma análise dos dados coletados a campo com o GPS de precisão e de navegação em comparação com os dados obtidos o Google Earth, relativamente à mesma área de amostragem Serleni Geni Sossmeier* Jéssica Piroli** Alcindo Neckel*** Introdução A tecnologia, em conjunto com ferramentas digitais, é parte atuante do cotidiano da sociedade atual. A internet em poucos anos invadiu a vida da so- ciedade. Isso ocorreu em razão de a rede de informática CA PÍ TU LO I I * Acadêmica do Curso de Agronomia do Instituto federal do Rio Grande do sul, campus sertão, Rs. serleni.labjacui@yahoo.com.br ** Acadêmica do Curso de Agronomia do Instituto federal do Rio Grande do sul, campus sertão, Rs. jehpiroli@hotmail.com *** Geógrafo, Gestor Ambiental. Professor do Instituto federal do Rio Grande do sul, campus sertão, Rs. Doutorando do Programa de Pós Graduação em Geografia da Universidade Federal do Rio Grande do Sul – UFRGS. alcindo- neckel@yahoo.com.br 45 Alcindo Neckel, David Peres da Rosa (Org.) mundial ser o meio de comunicação mais eficaz para a obtenção de informações das mais variadas áreas, para as mais diversas aplica- bilidades em tempo real. O Google Earth é uma aplicação Web interativa que mostra uma representação virtual do Globo Terrestre, obtida por meio de superposições de imagens de satélite que fotografam constantemen- te diferentes pontos da superfície da Terra (GUENDA, 2009). “O GPS (Global Positioning System) utiliza um sistema de refe- rência tridimensional para a determinação da posição de um ponto da superfície da Terra ou próximo a ela’’ (ALBUQUERQUE; SAN- TOS, 2003, p. 6). A pesquisa visa a, pela comparação dos mapas de uma mes- ma área, processados a partir de dados do Google Earth, GPS de navegação e de precisão, avaliar a variação matricial dos mapas, estabelecendo qual possui maior confiabilidade. As informações ge- ográficas extraídas dos objetos estudados foram geoprocessadas e analisadas, verificando-se as que apresentam maior confiabilidade nos dados, pois as técnicas do geoprocessamento são ferramentas importantes que podem ser aplicadas na tomada de decisões do pla- nejamento físico-territorial, uma vez que possibilitam a interliga- ção de vários dados espaciais de natureza e fontes diversas (ALBU- QUERQUE; SANTOS, 2003). Assim, o presente capítulo objetiva comprovar que é possível utilizar o Google Earth em levantamentos planialtimétricos das áreas territoriais, possibilitando uma análise visual e territorial do terreno. Isso possibilita que profissionais de diferentes áreas pos- sam fazer uso das ferramentas objeto da demonstração, com ciência acerca do nível de erro aproximado que elas propiciam. Introdução ao sensoriamento remoto As informações sobre divisão geográfica de fenômenos é essen- cial para a vida em sociedade. No passado, essas informações eram armazenadas em documentos de papel impresso. O progresso da 46 Geoprocessamento e suas diferentes aplicabilidades informática, na segunda metade do século XX, favoreceu o ato de representar e de armazenar informações em sistemas informáticos. Foi nesse contexto que o geoprocessamento teve seu início. O geoprocessamento consiste no uso de tecnologias que contêm diferentes fases de coleta, tratamento, manipulação e apresentação de dados geográficos e que levam a uma determinada finalidade. Esse conceito tem relação com a ideologia de Molin (2005), no senti- do de que, a partir dos passos citados, o geoprocessamento deve ter um retorno positivo no que se refere às informações. Por sua vez, Câmara e Davis Junior (1999, p. 2) estabelecem que os sistemas integrados de geoprocessamento (SIG) consistem em “ferramentas computacionais para realizar análises complexas, interligando dados de diversas fontes através da criação de banco de dados georreferenciados”. Assim sendo, é possível perceber a ligação entre as ferramentas SIG e um Banco de Dados Geográfico (BDG). Uma das mais importantes contribuições dessa tecnologia está no fato de poder-se utilizar e visualizar variadas espécies de cama- das. Um exemplo disso são os layers, que mostram progressos des- ses projetos. Por esse fato, o geoprocessamento tem um vasto campo de possibilidades, obtendo espaço de pesquisa em diversas áreas e no mercado (CÂMARA; DAVIS JUNIOR, 1999). A periodicidade da imagem de satélite é baseada na sua atua- lização, ou seja, podem haver, em uma mesma área, várias ilustra- ções, referentes a épocas diferentes. Os sítios que oferecem imagens com alta temporalidade são usualmente das agências relacionadas com programas responsáveis por realizar a função dos satélites (INPE, 2001). O Quadro 1, abaixo, apresenta uma relação de sítios virtuais e de instituições que disponibilizam imagens de satélite gratuitamen- te, bem como as características das imagens disponíveis. 47 Alcindo Neckel, David Peres da Rosa (Org.) Quadro 1: Relação de sítios que disponibilizam imagens de satélite gratuitamente na internet. fonte: Adaptado de Motta, santos e silva (2009, p.2327). A NASA (National Aeronauticsand Space Administration) é uma agência norte-americana cujo dever é atender aos projetos de exploração espacial, como as viagens que levaram o homem à Lua, além de propiciar diferentes pesquisas interligadas ao espaço e à análise do espaço. Fundada em 1958, com a aprovação do “National Aeronauticsand Space Act”, a NASA deve incumbir-se de buscar so- luções que tenham relação com problemas relativos à segurança de vôos dentro ou fora da atmosfera terrestre, assegurar que as pes- quisas espaciais norte-americanas seriam úteis para a sociedade e ajudar departamentos do Governo Federal Norte-Americano, como a Agência Central de Inteligência (CIA), a Fundação Nacional de Ciência e a Agência de Proteção Ambiental dos EUA. Em verdade, a NASA consiste em uma agência espacial civil independente. Entretanto, é o presidente dos EUA quem escolhe o seu administrador, que deve ser aprovado pelo Senado. 48 Geoprocessamento e suas diferentes aplicabilidades Diferentes artifícios de exploração espacial foram de incumbên- cia da NASA, mas um dos acontecimentos mais consideráveisda agência espacial americana foi á aventura de ter levado o homem à Lua. Hoje, a área de atuação da NASA é mais ampla e abran- gem pesquisas aeronáuticas, criação de tecnologias para sistemas de análise, estudos científicos relacionado são sistema solar e a re- giões distantes do universo e ações espaciais, como lançamentos de aeronaves. Apesar de algumas instituições deterem a tecnologia, espera- se que o geoprocessamento esteja diluído em uma série de recursos tecnológicos do mundo, permitindo que os benefícios dessas tecnolo- gias possam atingir um número muito maior de pessoas. Por outro lado, os avanços podem levar ao já anunciado fim do SIG. Portanto, chegará um momento em que não existirá mais a necessidade de se tratar os dados geográficos como um proble- ma à parte, pois os conceitos necessários terão sido incorporados ao raciocínio das pessoas. Essa é a medida mais precisa do sucesso na incorporação do geoprocessamento à rotina de uma organização (DARVIS JUNIOR, 2002). Materiais e métodos O experimento foi conduzido na área experimental localizada no Instituto de Educação, Ciência e Tecnologia do Rio Grande do Sul, Câmpus Sertão, situado no Distrito Engenheiro Luiz Englert, no Município de Sertão/RS. A metodologia utilizada foi dividida em duas etapas, com a fina- lidade de facilitar e agilizar o trabalho. A primeira etapa constituiu no levantamento de dados a campo. Nessa fase, foram extraídas coordenadas da área amostral, com auxílio do GPS de Precisão, que apresenta erro máximo de até 50cm (cinquenta centímetros). Tam- bém procedeu-se à coleta de pontos com o uso do GPS de navegação. As coordenadas geográficas foram extraídas do mesmo local, para a obtenção de detalhamento e conformidade nas análises. 49 Alcindo Neckel, David Peres da Rosa (Org.) Na coleta das coordenadas foi observada a latitude, longitude e altitude, a fim de construir um mapa planialtimétrico da área, o mais próximo possível de sua conformação natural. Ainda nessa fase foi realizado um estudo da bibliografia disponível, relacionada ao geoprocessamento e à sua utilização no cotidiano dos profissio- nais da área. Na segunda etapa do trabalho foi realizado o levantamento de gabinete. Nessa fase foram obtidas as coordenadas extraídas do programa Google Earth (2013). Este software tem seu funcionamen- to baseado em imagens de satélite, sendo possível observar o terre- no amostrado de vários ângulos. Na coleta das coordenadas, foram demarcados os mesmos pontos e considerados os mesmos limites, para todos os métodos utilizados no estudo. Após a coleta de da- dos foi realizado o tratamento dos mesmos. Com auxílio do software TrasCord, as coordenadas foram convertidas em graus, para UTM. Ainda nesta etapa foram gerados os mapas temáticos da área no software SURFER 10. A análise de variação entre as coordenadas foi realizada a partir de gráficos construídos no software SURFER 10. Esse programa leva em consideração a oscilação entre as coor- denadas geográficas para o estudo geoestatístico. A metodologia utilizada esta representada no Fluxograma, con- forme a Figura 1. 50 Geoprocessamento e suas diferentes aplicabilidades figura 1: fluxograma da Pesquisa. Resultados e discussões Dados coletados no Google Earth O Sistema de Informação Geográfica (SIG) é um instrumento que possibilita agrupar, armazenar, manipular e retratar a infor- mação referenciada geograficamente a começar da combinação do hardware, do software, dos dados metodológicos e dos recursos hu- manos que atuam de forma lógica para produzir e verificar as infor- mações geográficas (HERRADA, 2010; CÂMARA, DAVIS JUNIOR, 1999). Atualmente, o SIG constitui-se como um instrumento impor- tante para o uso eficiente da informação geográfica, fato que pode ser entendido como o início para compreender o mundo em que se vive, estando presente no programa de muitas disciplinas (CÂMA- RA; DAVIS, 2001). 51 Alcindo Neckel, David Peres da Rosa (Org.) O Google Earth permite visualizar, mapas, cidades, casas em 3D (três dimensões), além de identificar terrenos, rodovias, lugares, paisagens, construções, tudo a partir de imagens obtidas de retratos aéreos, satélites, GIS 3D. Entretanto, não é recomendado utilizar o software para gerar mapas que necessitam de exatidão e confiabili- dade (CÂMARA; DAVIS JUNIOR, 1999). A partir dos dados coletados neste estudo, fazendo-se o uso do software Google Earth, foi possível construir o mapa em 3D apre- sentado na Figura 2. Apesar de os dados serem confiáveis, é visível que há pouco detalhamento da conformidade do terreno. Assim sen- do, é interessante a utilização do GPS para que se obtenha mais e melhores características da área amostrada. Pois, através das cur- vas de nível, é percebível que há uma declividade maior em uma das extremidades do território amostrado. Segundo Amaral e Rosalen (2009), isso é demonstrado pela proximidade entre as curvas, ou seja, quanto mais próximas as curvas, mais acentuado é o terreno. Com a análise da legenda, é possível verificar que a altitude dessa área varia de 716 metros a 742 metros acima do nível do mar. 52 Geoprocessamento e suas diferentes aplicabilidades figura 2: Mapa 3D da área, construído com dados coletados no Google earth. Geração do Mapa no software sURfeR 10. A partir da avaliação do mapa gerado no Google Earth, foi possível per- ceber um erro de detalhamento da forma do terreno. A Figura 3 representa as variações estabelecidas nas coordenadas geográficas. Analisando essas varia- ções identificou-se uma diferença de 34% entre as extremidades da reta, o que representa a variação encontrada entre as coordenadas dos pontos coletados. Segundo Molin (et al., 2005), isso pode ser explicado pelo fato de não existir interferência de sinal durante a coleta de dados, tornando fixo o sistema de coleta, mas com uma variação bem acentuada referente à precisão. 53 Alcindo Neckel, David Peres da Rosa (Org.) Figura 3: Gráfico da variação das coordenadas coletadas no Google Earth. Geoestatística desenvolvida no software sURfeR 10. Coleta de dados com o GPS de navegação Com o tratamento das coordenadas extraídas do GPS de na- vegação, foi possível gerar o mapa em 3D, representado na Figura 4. Esse mapa apresenta mais setores declivosos presentes na área, bem como maior altitude, entre 726 e 752 metros acima do nível do mar. Se for comparados estes dados com os já apresentados no mapa processado a partir do Google Earth, percebe-se que o mapa construído com auxílio do GPS de navegação (Figura 4), é possível perceber que apresenta um maior detalhamento na conformação do terreno, o que traz maior confiabilidade para a realização de traba- lhos e análises de área. 54 Geoprocessamento e suas diferentes aplicabilidades figura 4: Mapa 3D da área, gerado a partir das coordenadas do GPs de Navegação. Geração do Mapa no software sURfeR 10. Pela Figura 5, que apresenta dados extraídos a partir das co- ordenadas do GPS de navegação, é possível verificar, pela análise da reta, que há uma variação entre 10% e 35% aproximadamente, o que totaliza uma variação de 25% entre os pontos coletados. Exis- tem alguns pontos que se encontram a uma distância considerável da reta. Isso pode ter ocorrido pela oscilação do sinal captado pelo GPS. Segundo Angulo Filho, Vettorazzi e Sarries (2002), há diferen- ciação entre a exatidão dos levantamentos planialtimétricos, que podem ser atribuídos à presença de barreiras, como a cobertura ar- bórea da área avaliada. 55 Alcindo Neckel, David Peres da Rosa (Org.) Figura 5: Gráfico da variação das coordenadas obtidas com o GPS de navegação. Geoestatística desenvolvida no software sURfeR 10. Coleta de dados com GPS de precisão A área processada com dados adquiridos pelo GPS
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