COBEQ - ARTIGO DE CONGRESSO

8/4/2019 COBEQ - ARTIGO DE CONGRESSO

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Anlise do Habitat Equivalente Acoplada a Classificao No

Supervisionada de Imagens de Satlite de Alta Resoluo paraAvaliao Quantitativa de Vazamentos de Petrleo

G. N. KASKANTZIS1

1 Universidade Federal do Paran, Departamento de Engenharia Qumica,e-mail: [email protected]

RESUMO Acidentes envolvendo petrleo provocam perdas de servios ambientais. AAnlise do Habitat Equivalente (AHE) uma tcnica simples que calcula a compensaodos servios ambientais injuriados. Para determinar o valor da compensao ambientaladota-se que a variao dos servios no tempo linear. O objetivo desse trabalho obtera funo de variao dos servios ambientais atravs da classificao no supervisionadade feies de imagens de satlite acoplada a AHE. O cenrio considerado o derrame deleo ocorrido em 2000, no Pr. Nas seis imagens de satlite utilizadas foram estimadas asvariaes das reas de solo exposto e vegetao de uma rea afetada pelo leo, visando obteno da funo de variao dos servios ambientais. Os resultados obtidos indicamque o leo afetou 2638m2 de flora, que causou a perda de 88% dos servios da linha base.Atravs da AHE foi possvel concluir que o tamanho da compensao do dano 4.627m2.

PALAVRAS-CHAVE: Anlise do Habitat Equivalente, Derrame de Petrleo, Valorao,Servios Ambientais, Compensao Ambiental.

1. INTRODUO.

Os vazamentos de petrleo so eventosque afetam os servios ambientais fornecidospelos ecossistemas, e originam prejuzos paraas Companhias de petrleo. Por outro lado, aexperincia adquirida pelos tcnicos, equipesde atendimento de emergncias e autoridadeslocais em eventos dessa natureza so muitovaliosas, podendo ser utilizada na elaboraodas aes de conteno do leo e treinamentodas equipes de atendimento.

Conforme descrito pela NOAA (2005),os acordos das partes arroladas nos processos judiciais visando compensao de leses aoambiente incluem: a) custos para recuperaodos recursos, b) custos da perda provisria de

servios, desde o acidente at restituio dosservios e; c) custos requeridos para realizara anlise tcnica da degradao dos recursos.

Entretanto, a complexidade e variedadedos ecossistemas dificultam a caracterizao,e valorao de seus elementos, das funes eservios ecolgicos que prestam sociedade.Alm disso, a maioria dos fatores ambientaisno tem valor de mercado (preo) definido(FONSECA, 2006).

King (1991) investigou as funes e osservios ambientais dos banhados naturais erecuperados, tendo estabelecido os conceitosque possibilitaram o desenvolvimento tericoda Anlise do Habitat Equivalente (AHE). Oautor constatou que os servios dos banhadosraramente apresentam comportamento linear.

Em 1995, a NOAA aperfeioou a AHE,tendo elaborado a equao da AHE. Todos osconceitos estabelecidos no trabalho de Kingforam incorporados na equao do mtodo,tendo sido tambm considerada a hiptese davariao linear dos servios com o tempo.
mailto:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]


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Visando o avano do conhecimento e o

aperfeioamento da AHE foi desenvolvido opresente trabalho. O objetivo investigar aaplicao da classificao no supervisionadade feies de imagens de satlite, visando obteno da funo dos servios ecolgicos.

2. TCNICA DA ANLISE DOHABITAT EQUIVALENTE.

O mtodo grfico da tcnica AHE foielaborado em1991 por King considerando osparmetros: a) nvel dos servios fornecidospelos banhados; b) razo das reas dosbanhados degradados e restitudos; c) prazode recuperao da leso e implantao doprojeto de compensao; d) taxa de descontoanual.

O conceito adotado no mtodo AHE que a populao est disposta aceitar comocompensao pelo dano provocado a troca deuma unidade de servio perdido por uma

unidade de servio fornecido pelo habitat derestaurao a ser criada (ALLEN, 2007).

A compensao do impacto realizadacom a recuperao do habitat contaminado ea implantao de um novo habitat semelhanteque fornea os servios equivalentes aos queso perdidos, a partir da data do evento at adata da restituio dos servios ambientais.

O processo da compensao ambiental

constitudo por trs fases. Na primeira fase,o habitat afetado avaliado. A quantificaodo dano provocado, a seleo das alternativasdo projeto de compensao e elaborao dosplanos de recuperao da leso ambiental soas atividades realizadas na segunda fase. Naltima fase do processo so executadas asetapas de recuperao da leso, implantaodo projeto de compensao e monitoramentoda evoluo dos servios ao longo do tempo.

No mtodo da AHE adota-se a taxa dedesconto anual, em geral, na faixa de 3 a 6%,para corrigir e comparar o valor dos servios

perdidos e providos ao longo do tempo. Se ohabitat do projeto de compensao continuarfornecendo servios, por muitos anos, aps arestituio da linha base de servio, o habitatde compensao a ser criado ser menor queo degradado (DUNFORD, 2004).

As hipteses empregadas na AHE so:a) taxa linear de recuperao dos servios; b)servios oriundos do projeto de compensaoe afetados so iguais; c) utilizao de mtricasingular para avaliar os servios d) linha basedos servios constante ao longo do tempo.

O esquema grfico do mtodo da AHEest indicado na Figura 2. Na figura, observa-se que a implantao da rea de compensaoinicia dez anos aps a ocorrncia do impacto,bem como, que o valor mximo dos serviosatinge apenas 70% da linha base inicial.

Figura 2 Esquema grfico da AHE, onde area destacada indica os servios perdidos, ea rea abaixo da citada representa os serviosfornecidos pelo projeto de compensao.

A equao (1) da AHE estabelece queo tamanho do projeto de compensao (P)deva ser igual ao produto de trs parcelas: a)razo da perda (numerador) e fornecimento(denominador) dos servios por unidade derea-tempo do habitat afetado; b) razo dosservios perdidos (V j) e providos (Vp), porunidade de rea-tempo do habitat injuriado e

criado, respectivamente e; c) tamanho da reaafetada (J).


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[( )

][ ( )]

Para aplicar a equao (1) necessriodefinir os valores dos parmetros do modelo,como, por exemplo, caractersticas das reas,injuriada e compensao, taxa de juros, etc.

Os dados requeridos pela metodologiarelativos rea afetada so: a) linha base dosservios; b) extenso e a natureza do dano; c)prazo de recuperao da leso e para atingir ovalor mximo de servios de compensao e;d) funo de variao dos servios.

Os parmetros da rea de compensaorequeridos so: a) nvel inicial de servios nostio de reposio; b) taxa de aumento e nvelmximo de servios fornecidos; c) prazo paraalcanar o valor mximo de servios na reade compensao; d) tempo de vida do projetode compensao (DUNFORD, 2004).

3. CLASSIFICAO DE FEIESEM IMAGENS DE SATLITE.

Classificao o processo de extraode informaes de imagens de satlite, Nesseprocesso os pixels da imagem so agrupadosem classes. Dependendo da informao quese quer obter, as classes de interesse podem

estar associadas s feies da superfcie doterreno (QUARTAROLI, 2006).

O processo de classificao pode ser dotipo supervisionado ou no. O primeiro ummtodo de agrupamento automtico realizadono computador. Algoritmos de classificaono supervisionada no utilizam dados para otreinamento. Os pixels agrupados em classesso identificados a partir do conjunto naturaldos valores da imagem, adotando a premissa

que para uma determinada classe, como, porexemplo, a flora, os valores correspondentes

esto prximos, enquanto que para as demaisclasses devem estar separados.

Na classificao supervisionada utiliza-se um conjunto amostral de treinamento paracada classe. Com as amostras de treinamento,so estabelecidas as assinaturas espectrais decada classe. Na classificao, os vetores comos valores dos pixels so comparados com asassinaturas, de acordo com a regra adotadapara cada classe (QUARTAROLI, 2006).

4. METODOLOGIA.

A metodologia adotada inclui as etapasda classificao das feies das seis imagens;o ajuste da funo de variao dos servios e;o clculo da rea de compensao do dano.

O caso considerado no desenvolvido dotrabalho foi o derrame acidental de petrleo,que aconteceu em 16.07.2000, em Araucria,no PR. Neste evento ocorreu o vazamento de,aproximadamente 3939m3 de petrleo devido ruptura ao azar de uma junta metlica.

O derrame atingiu as razes das plantasque foram recobertas pelo leo e perderam acapacidade de absorver a gua e alimentos dosolo. A contaminao do solo e da coberturavegetal provocou perda dos locais de abrigo,alimentao e reproduo da fauna terrestre;distrbio da cadeia trfica; e a diminuio dacapacidade de reteno de gua do solo.

Inicialmente, as seis imagens de satliteregistradas no perodo de 1999 a 2006, foramgeoreferenciadas no sistema de coordenadasSAD-69, e os histogramas foram equalizadosatravs do emprego do software ERDAS 9.

Em seguida, a regio afetada pelo leofoi identificada, tendo sido obtido o polgonoque delimita sua fronteira atravs do sistemageogrfico ARCINFO 9.3 da ESRI. Com estesistema tambm foram determinadas as reasde solo exposto e da flora ao longo do tempo.


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Os resultados obtidos na primeira etapa

foram diretamente relacionados com serviosambientais, visando obteno da funo devariao dos servios em funo do tempo.

Com os resultados das primeiras etapase os parmetros da Tabela 1 foi determinadoo tamanho do projeto de compensao. Paraajustar a funo de variao dos servios como tempo, o valor da rea da cobertura vegetalda imagem de satlite registrada em 1999 foiadotado como referncia, tendo sido tambmassociado ao mximo de servios (100%).

Tabela 1: Parmetros de entrada do modeloParmetros da rea AtingidaNatureza do hbitat injuriado BanhadoAno que ocorreu a injria do habitat (ano) 2000

Tamanho da rea injuriada (m2) 2638

Nvel dos servios aps o dano (%) 67,7Nvel de servios aps a recuperao (%) 90,0

Prazo de recuperao dos servios (anos) 10,0Fator de desconto anual (%) 3,0

Parmetros do Projeto de CompensaoNatureza do habitat de compensao BanhadoAno de implantao do projeto (ano) 2002

Ano que inicia a proviso de servio (ano) 2004Ano que ocorre o mximo de servio (ano) 2009

Nvel mximo dos servios providos (%) 90,0

Razo (V j /Vp) 1:1

5. ANLISE DOS RESULTADOS.

A classificao das feies nas imagensregistradas em 1999, 2003 e 2006, forneceuos resultados descritos nas Figuras 3, 4, 5 e 6.Os resultados indicam que, de 2001 a 2004,houve a reduo da rea da cobertura vegetale aumento da rea do solo exposto. A partirde 2004 a rea da vegetao aumentou e dosolo diminuiu. Os resultados indicam que asaes de recuperao realizadas pela empresaforam eficientes tendo restitudo a linha base.

Figura 03 rea ocupada pela flora em 1999(polgono amarelo), adotada como referencia,um ano antes de acontecer o derrame do leo.

Figura 04 Situao da vegetao superficialda rea atingida pelo petrleo, dois anos apso acidente (2003).

Figura 05 Situao da cobertura vegetal darea atingida, seis anos depois do vazamentoacidental do petrleo (2006).

Os resultados da AHE indicados nas Tabelas02 e 03 foram obtidos utilizando uma taxa dedesconto anual de 3%, e adotando que todosos servios perdidos devero ser recuperadosat o final do ano de 2009.


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Figura 06 Variao das reas da flora e solo

exposto em funo do tempo.Tabela 02 Perda descontada de servios narea atingida pelo petrleo de 2000 at 2004.

AnoNvel deservios

(%)

Perda deservios(SAT)*

Fator dedesconto

Perdadescontadade servios

(SAT)2000 54,0 1420,20 1,194 1695,722001 77,0 2025,10 1,159 2347,092002 80,5 2117,15 1,126 2383,912003 83,5 2196,05 1,093 2400,28

2004 85,0 2235,50 1,061 2371,87Perda total (servios/m2 ano) 11.198,87*(SAT) servios por unidade de rea e tempo.

Tabela 03 Ganho descontado dos serviosprovidos, a partir dos resultados das aes derecuperao da rea contaminada pelo leo.

AnoNvel deservios

(%)

Serviosprovidos(SAT)*

Fator dedesconto

Ganhodescontadode servios

(SAT)2004 3,9 102,88 1,061 109,16

2005 19,7 519,69 1,030 535,282006 35,5 936,49 1,000 936,492007 51,3 1353,29 0,971 1314,052008 67,1 1770,10 0,943 1669,202009 75,0 1978,50 0,915 1810,33

Ganho total (servios/m2 ano) 6.374,50*(SAT) servios por unidade de rea e tempo.

Os resultados das tabelas indicam que,de 2000 a 2004, o valor descontado da perdatotal de servios igual ao valor dos serviosfornecidos por 11.199 m2 de rea semelhante.

E, que o valor total descontado dos serviosfornecidos, de 2004 at 2009, corresponde aovalor total dos servios oriundos de uma rea

de natureza semelhante de aproximadamente6374m2. Assim o ganho total descontado deservios por unidade cada de rea 2,42 (=6374,5/2638) e o tamanho da rea do projetode compensao ser igual a 4.627,43 m2 (=11.198,87/2,42).

6. CONCLUSO.A partir desse estudo realizado, pode-se

constatar que a variao do nvel de serviosambientais no linear no tempo. Portanto, ahiptese da linearidade adotada na AHE, paraa maioria do caso, no representa realidade.Portanto, a estimativa do tamanho do projetode compensao influenciada pela hiptesesimplificadora adotada e dependendo do casoa ser investigado, pode ser inadequada.

Os resultados do trabalho indicam quea classificao no supervisionada de feiesde imagens de satlite, quando associada coma AHE possibilita determinao da funo

de variao dos servios ambientais ao longodo tempo, viabilizando a desconsiderao dainfluncia da hiptese simplificadora adotadana Anlise do Hbitat Equivalente.

7. NOMENCLATURA.

Variveis de entrada do modelo AHE:

: valor dos servios providos por unidadede rea-tempo do habitat afetado, antes dodano;

: valor dos servios providos por unidadede rea-tempo do habitat de reposio;

: nvel dos servios do habitat afetado : linha base dos servios fornecidos, porunidade de rea do hbitat afetado, antes do

dano;

: nvel dos servios providos do projetode compensao em t;

0

500

1000

1500

2000

2500

1999 2000 2001 2002 2003 2004 2006

r e a

( m 2 )

Ano

Flora Solo


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: nvel inicial dos servios por unidade derea do projeto de compensao;t: fator dedesconto, t =1/ (1+r)t C

r: taxa anual de desconto;

: unidades de rea injuriadas;

: tamanho do projeto de reposio.

ve s de te po do ode o d

(t = 0): data de ocorrncia da injria;

(t = C): data de referncia do valor do fatorde desconto de referncia (= 1,0);

(t = B): data de retorno da linha base do stioinjuriado;

(t = N): data em que o habitat afetado alcanao valor mximo dos servios providos;

(t = I): data que inicia a proviso de serviosdo habitat do projeto de compensao;

(t = M): data que o habitat de compensaoatinge a maturidade;

(t = L): data que acaba a proviso de serviosdo habitat do projeto de compensao.

Quantidades Calculadas:

(b j

- x j

t): extenso do dano em t;(xpt bp): servios fornecidos pelo habitat doprojeto de compensao;

(b j x j t) / b j: valor percentual dos serviosperdidos em relao linha base, por unidadede rea-tempo do habitat afetado;

(x p t - b p) / b j: valor percentual dos serviosganhos em relao linha base, por unidade

de rea-tempo do hbitat de reposio;AHE: Anlise do Habitat Equivalente;

NOOA: National Oceanic and AtmosphericAdministration.

8. REFERNCIAS.

KING,D. M.; Wetland creation andrestoration: Integrated framework for costs,results and compensation ratios; UMCEES-CBL-91-42. EPA, Washington, (1991).

DUNFORD, R.W; "The use of habitatequivalency analysis in natural resourcedamage assessments"; Ecological

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FONSECA,M. S. et.al; "Integrating biologyand economics in sagas restoration: Howmuch is enough and why?" Ecological

ng nee ng; v. 15; p 227 to 237. (2006).

NOOA -National Oceanic and AtmosphericAdministration;Habitat EquivalencyAnalysis How Much Restoration is enough?

DARP; National Oceanic and AtmosphericAdministration. Silver Spring, MD. (2005)

ALLEN,P. D. Scaling environmentalrestoration to offset injury using HabitatEquivalency Anays s.;R. F. Bruins and M.T. Herberling. Baton Rouge, LA: CRC Press.(2007).

QUARTAROLI,C.F et. Al.;C ss f c oDigital de Imagens de Sensoriamento

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