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AVALIAÇÃO DE GEOTECNOLOGIAS PARA SUBSIDIAR O MAPEAMENTO DO USO E
COBERTURA DA TERRA NO IFES -CAMPUS DE ALEGRE
Jéferson Luiz Ferrari(Doutorando)
Ricardo F. Garcia Alexandre R. dos Santos(Orientador) (Co-orientador)
SUMÁRIO
Introdução Apresentação geral e exposição dos objetivos
Capítulo 1
Capítulo 2
Capítulo 3
Capítulo 4
Capítulo 5
Considerações Finais
Acurácia vertical de modelos digitais de elevação na caracterização do relevo
Análise de conflito de uso e cobertura da terra em Áreas de Preservação Permanente do Ifes–Campus de Alegre Análise da vegetação por meio da subtração de imagem NDVI na sub-bacia hidrográfica do córrego do Horizonte
Classificações digitais em imagens Cbers-2B-CCD e Landsat-5-TM aplicadas ao mapeamento agrícola da sub-bacia hidrográfica do córrego Horizonte
Avaliação da acurácia horizontal de receptores GNSS: uma proposição metodológica
INTRODUÇÃO GERAL
� Determinação de produtividades das culturas
� Mapeamento do uso e da cobertura da terra
� Diagnósticos e planejamentos ambientais
Fonte: Gleriani (2010)
� Instrumento de política fiscal e urbana
Fonte: Erba et al. (2005)
Fontes: Moreira et al. (2010) e Rudorff et al. (2009)
� Uso da terra X Cobertura da terra
Estado físico-químico e biológico da superfície
terrestre
Ex.: Área em mata
Fonte: Briassoulis (2011)
Emprego da terra pelo homem
Ex.: Área agriculturada
� IBGE lança o primeiro mapa de coberturae uso da terra do Brasil
Fonte: IBGE (2010)
� Cenário favorável e promissor
� Popularização da informática
� Sistemas de Navegação por Satélites (GNSS)
� Sensoriamento remoto (SR)
� Sistemas de informações geográficas (SIG)
Fontes: Rosa (2005) Silva (2005)
� Novas geotecnologias de coleta de dados
Fonte: Geoeye (2010)
Fonte: Liu (2007)Fonte: Jensen (2009)
SRTM
GEOEYE-1
Fonte: Monico (2007)
GNSS
RTK
� Novas geotecnologias de coleta de dados
Fonte: Geoeye (2010)
Fonte: Liu (2007)Fonte: Jensen (2009)
SRTM
GEOEYE-1
Fonte: Monico (2007)
GNSS
RTK
� Novas geotecnologias de coleta de dados
Fonte: Geoeye (2010)
Fonte: Liu (2007)Fonte: Jensen (2009)
SRTM
GEOEYE-1
Fonte: Monico (2007)
GNSS
RTK
� Novas geotecnologias de coleta de dados
Fonte: Geoeye (2010)
Fonte: Liu (2007)Fonte: Jensen (2009)
SRTM
GEOEYE-1
Fonte: Monico (2007)
GNSS
RTK
� Novas geotecnologias de coleta de dados
Fonte: Geoeye (2010)
Fonte: Liu (2007)Fonte: Jensen (2009)
SRTM
GEOEYE-1
Fonte: Monico (2007)
GNSS
RTK
� Ifes-Campus de Alegre
�LocalizaçãoLat. = 20º45’51” S
Long. = 41º27’24” W
Alt. Média = 138 m
�ClimaCwa
Temp. média = 23,1ºC
Precip. média = 1.341 mm
Fonte: Lima et al. (2008)
� Prepara recursos humanos;
� Trabalha com uma série de culturas, sem aindapossuir registro georreferenciado sistemático dasatividades;
� Está inserido numa região que possui altaincidência nascentes e de cursos d’água; e
� Atravessa uma fase de expansão de uso eocupação de suas terras.
� Ifes-Campus de Alegre
� Avaliar modelos digitais de elevação para subsidiar aescolha do modelo apropriado de extração deatributos topográficos;
� Gerar uma base local de dados que contemple asclasses de uso e cobertura da terra, a hipsometria, asdeclividades, o modelo sombreado e a orientação dorelevo;
� Analisar as áreas de conflito de uso e cobertura dasterras em Áreas de Preservação Permanente (APPs);
Objetivos
�Avaliar as mudanças da cobertura vegetal, ocorridasnas últimas décadas, na sub-bacia hidrográfica docórrego do Horizonte;
�Avaliar o desempenho de algoritmos na classificaçãode imagens Cbers-2B-CCD e Landsat-5-TM visando omapeamento agrícola da sub-bacia hidrográfica docórrego Horizonte; e
�Propor metodologia de avaliação de acuráciahorizontal de receptores GNSS.
CAPÍTULO 1
Acurácia vertical de modelos digitais de elevação na caracterização do relevo
Objetivo
Avaliar a acurácia vertical de modelos digitais deelevação visando subsidiar a escolha do modeloapropriado para derivar atributos topográficos.
MATERIAL E MÉTODOS
Fontes de dados
� Cartas do IBGEFolhas Anutiba (SF-24-V-A-I) e Muqui (SF-24-V-A-IV-I)
Earth Remote Sensing Data Analysis Center (ERSDAC, 2009)
United States Geological Survey (USGS, 2001)
Fonte: http://www.gdem.aster.ersdac.or.jp/search.jsp
Fonte: http://www.relevobr.cnpm.embrapa.br
Fonte: IGBE/Geobases
� GDEM_ASTER
� SRTM
Procedimento experimental
Procedimento experimental
Pré-processamentos
Procedimento experimental
Transformação das altitudes
Procedimento experimental
Geração dos MDEs
Procedimento experimental
Avaliação da exatidão vertical
� Fontes de dados MDEs
� Geração dos MDEs
Resolução = 3 m
� Levantamento topográfico
Estação Total, modelo OTS685L, marca FOIF
Fonte: RGES/IBGE (2005)
� Coleta de pontos controle
420 pontos
110 pontos
Área plana
(90,0 a 120,0 m)
319 pontos
Área montanhosa
(120,1 a 240 m)
Pontos notáveis e representativa espacial
Estatísticas (CONGALTON e GREEN, 2009)
Padrão de Exatidão Cartográfica (BRASIL, 1984)
� Avaliação da exatidão cartográfica vertical
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Depressões espúrias
Parâmetros estatísticos (CONGALTON e GREEN, 2009)
PEC (BRASIL, 1984)
PEC (BRASIL, 1984)
A
PEC (BRASIL, 1984)
AC
A
Banco de dados locais
Banco de dados
Orientação
Curvas-de-nível
HispsometriaModelo sombreado
Bacias hidrográficas
Classes de declives
CONCLUSÃO
� O MDE ASTER representa melhor as altitudes dorelevo, porém necessita de correções de depressõesespúrias.
CAPÍTULO 2
Análise de conflito de uso e cobertura da terra em Áreas de Preservação
Permanente do Ifes –Campus de Alegre
Objetivo
Analisar as áreas de conflito de uso ecobertura das terras em Áreas de PreservaçãoPermanente (APPs) do Ifes-Campus de Alegre.
Procedimentos
� 1ª Etapa: Mapeamento do uso e coberturaImagem de satélite Geoeye-1, resolução espacial de 50 cm
Fontes:
MDE_ASTER
Fonte: Geoeye (2009)
� 2ª Etapa: Delimitação das APPs
� 3ª Etapa: Análise de conflito das terras
Lei Federal n.º 4.771/1965
Resolução n.º 303/2002 do CONAMA
Hott et al. (2004)
MATERIAL E MÉTODOS
� 1ª Etapa: Mapeamento do uso e cobertura
� 1ª Etapa: Mapeamento do uso e cobertura
Fontes: IBGE (2006) e Ormond (2006)
Identificadas 36 classes
Áreas antrópicas agrícolas
Áreas antrópicas não-agrícolas
Áreas naturais
Água
Níveis
Dirupção das dúvidas
� 2ª Etapa: Delimitação das APPs
� 2ª Etapa: Delimitação das APPs
� 2ª Etapa: Delimitação das APPs
� 3ª Etapa: Análise de conflito das terras
� 3ª Etapa: Análise de conflito das terras
Área antrópicas agrícolas e
não-agrícolas
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Mapeamento do uso e cobertura
Mapeamento do uso e cobertura
� Níveis
Delimitação das APPs
+
Confronto nas APPs
X
Áreas de conflito nas APPs
Áreas de conflito nas APPs
CONCLUSÕES
� As APPs totalizam 34,33% da área do Ifes-Campusde Alegre.
� As APPs de topos de morro (16,94% ) e dos cursosd’água (14,03%) são as que ocupam a maior área.
� As APPs de cursos d’água são as mais atingidas,onde as principais classes são Pastagem natural (20,11ha) e Estrada não-pavimentada (1,18 ha).
CAPÍTULO 3
Análise da vegetação por meio da subtração de imagem NDVI na sub-bacia
hidrográfica do córrego do Horizonte, Alegre, ES
Objetivo
Avaliar as mudanças da cobertura vegetal,ocorridas nas últimas décadas, na sub-baciahidrográfica do córrego do Horizonte.
MATERIAL E MÉTODOS
� Sub-bacia hidrográfica córrego Horizonte
Descrição do local
Área = 13,17 km²
Lat. = 20º45’51” S
Long. = 41º27’24” W
MATERIAL E MÉTODOS
� Sub-bacia hidrográfica córrego Horizonte
Descrição do local
Área = 13,17 km²
Lat. = 20º45’51” S
Long. = 41º27’24” W
Ifes- Alegre
� LandSat
Sensor TM
Fontes de dados
Sensor TM
� LandSat
Fontes de dados
Procedimento experimental
Correções
geométricas
Procedimento experimental
Retificações
radiométricas
Referência
Procedimento experimental
Obtenção dos
NDVIs
Procedimento experimental
Subtração de
imagens NDVIs
Procedimento experimental
Análise da mudança da cobertura
Procedimento experimental
� Classes estudadas
� Classes X Zonas
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Estatísticas preliminares
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Correções radiométricas
NDVIs
212,0
159,1
==∆
x340,0
680,0
==∆
x
MUDANÇAS DA COBERTURA VEGETAL
“ “Bom estado de preservação”
MUDANÇAS DA COBERTURA VEGETAL
Fato Preocupante
49,32%
� Classes X Zonas
Altitudes de 420 a 680 m
Fato Preocupante
49,32%
� Classes X Zonas
CONCLUSÕES
� A técnica de subtração de imagens de NDVIs permiteverificar mudanças de cobertura da vegetação.
� O desmatamento constatado na região de cabeceirada sub-bacia hidrográfica sinaliza a necessidade deuma política de educação ambiental na área em estudo.
CAPÍTULO 4
Classificações digitais em imagens Cbers-2B-CCD e Landsat-5-TM aplicadas ao
mapeamento agrícola da sub-bacia hidrográfica do córrego Horizonte, Alegre,
ES
Objetivo
Avaliar o desempenho de classificadores máximaverossimilhança, com assinaturas espectraisindividualizadas e agrupadas, e iso cluster, visandoo mapeamento agrícola da sub-bacia hidrográficado córrego Horizonte.
MATERIAL E MÉTODOS
� Sub-bacia hidrográfica córrego Horizonte
Descrição do local
Área = 13,17 km²
Lat. = 20º45’51” S
Long. = 41º27’24” W
Fontes de dados
Fontes de dados
Procedimento experimental
Acurácias das classificações
Fonte: Costa e Brites (2004)
E = 0,10
P = 95%
72 Unidades de referência
Total = 360
� Dimensionamento do espaço amostral
Acurácias das classificações
Exatidão global
Acurácia do produtor
Acurácia do usuário
Índice Kappa
5% de probabilidade
Precisão das classificações
Fonte: Moreira (2007)
� Erros
Inclusão
Omissão
Acurácias das classificações
� Por Máxima Verossimilhança
� Por Iso cluster
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Classificações por Máxima Verossimilhança
Classificações por iso cluster
Precisão das classificações
CONCLUSÕES
� O uso da imagem Geoeye-1, como verdade decampo, além de reduzir o esforço amostral, permitecontornar fatores limitantes de amostragem provocadospela dificuldade de acesso.
� Os melhores desempenhos nas classificações foramalcançados por máxima verossimilhança com amostrasindividualizadas.
CAPÍTULO 5
Avaliação da acurácia horizontal de receptores GNSS: uma proposição
metodológica
Objetivos
Propor metodologia de avaliação de acuráciahorizontal de receptores GNSS, com e semcorreção diferencial.
MATERIAL E MÉTODOS
Fonte: RGES/IBGE (2005)
Fonte de dados
Procedimento experimental
Fonte:Gurtner et al. (1989)
� Estatísticas (CONGALTON e GREEN, 2009)
� Delineamento dos pontos
� Materialização dos pontos
RTK
� Posicionamentos realizados
1 e 15s
� Posicionamentos realizados
5 min
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Delineamento CAD x Posicionamentos RTK
Demais posicionamentos
Distribuição espacial das acurácias
Recomendação de escalas máximas
Fonte: Casaca et al. (2007)
PRSTOPL1L2P500_15sPRSTOPL1L2P500_1sRTKPREL1P3_5minPREL1P3_15sPREL1P3_1sPREL1GTR1_5minPACAEMM_5minPREL1GTR1_15sPREL1GTR1_1sPREL1TOPO_5minPACASTOPMM_1sPRSTOPL1TOPO_1sPACAEG_5minPACAEE_5minPACASTOPG_1sPACASTOPG_15sPACASTOPE_15sPACASTOPE_1s
1:601:721:4021:5941:7021:8441:2.5481:3.0181:4.6781:4.7941:4.2421:4.9281:5.0061:6.2381:6.5701:6.4901:6.9401:7.7341:9.556
Tempo de ocupação
Tempo de ocupação
Grande dispersão
Tempo de ocupação
45,6%
15,3%
19,0%
86,7%
Linha de base
CONCLUSÃO
� A metodologia constitui-se em alternativametodológica de avaliação de receptores GNSS paralinhas de base curtas.
� O conhecimento das acurácias dos receptores GNSSsão de grande utilidade aos usuários no momento daescolha de um receptor.
CONSIDERAÇÕES FINAIS
� A técnica de subtração de imagens de NDVIs permiteverificar mudanças de cobertura da vegetação.
� O MDE ASTER é o modelo que melhor representa orelevo local.
� As informações da perda de vegetação constatadana região de cabeceira da sub-bacia hidrográfica e dasáreas de conflito nas APPs do Ifes-Campus de Alegrepodem nortear estudos de educação ambiental etomada de decisões.
� Os ótimos desempenhos de classificação pormáxima verossimilhança para a classe mata, nasimagens Cbers-2B e Landsat-5-TM, permiterecomendar o uso desse classificador emmonitoramentos de florestamento e desflorestamentolocal.
� A metodologia proposta de avaliação de receptoresGNSS constitui-se em alternativa metodológica paralinhas de base curtas.
REFERÊNCIAS
BRIASSOULIS, H. (2011) Analysis of Land Use Change: Theoretical andModeling Approaches. http://www.rri.wvu.edu/WebBook/Briassoulis/
CASACA, J. M.; MATOS, J. L.; DIAS, J. M. B. (2007) Topografia Geral. Riode Janeiro: LTC, 208p.
CONGALTON, R. G.; GREEN, K. (2009) Assessing the accuracy ofremotely sensed data: principles and practices. 2 ed. New York: LewisPublishers, 183 p.
COSTA, T. C. e C da; BRITES, R. S. (2004) A influência do tamanho daamostra de referência na exatidão de classificação de imagens desensoriamento remoto. Revista Brasileira de Cartografia n.56, v.2, p.151.
GEOYE (2010) GeoEye: inovative geospatial products & solutions provider.Disponível em: <http://www.geoeye.com/>. Acesso em: 15 de janeiro de2010.
JENSEN, J. R. (2009) Sensoriamento remoto do ambiente: umaperspectiva em recursos terrestres. Tradução de Epiphanio, J.C. N.(Coordenador)...[et al.]. São José dos Campos, SP: Parênteses, 598p.
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MONICO, J. F. G. (2007) Posicionamento pelo NAVSTAR-GPS: descrição,fundamentos e aplicações. São Paulo, UNESP, 2ª ed., 476 p.
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PAIVA Y. G., SILVA K. R., PEZZOPANE J. E., ALMEIDA, A.Q., CECÍLIO R.A. (2010) Delimitação de sítios florestais e análise de fragmentospertencentes na bacia do Rio Itapemirim. Idesia ; 28(1): 17-22.
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RUDORFF, B. F. T.; BERKA, L. M. S.; MOREIRA, M. A.; DUARTE, V.;XAVIER, A. C.; ROSA, V. G. C.; SHIMABUKURO, Y. E. (2009) Imagens desatélite no mapeamento e estimativa de área de cana-de-açúcar em SãoPaulo: ano-safra de 2003/2004. Agricultura em São Paulo, São Paulo, v.52,n.1, p.21-39.