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  • GEOPUC Revista do Departamento de Geografia da PUC-Rio

    Ano 4 nmero 7 segundo semestre de 2011

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    METODOLOGIAS DE MONITORAMENTO FLORESTAL

    ATLNTICO DERIVADO DE IMAGENS DE SATLITE DE ALTA

    RESOLUO1

    Luiz Felipe Guanaes Rego PhD em Recursos Naturais

    Professor do Departamento de Geografia Pontifcia Universidade Catlica do Rio de Janeiro

    regoluiz@puc-rio.br

    Resumo

    Esta pesquisa visou o desenvolvimento de uma metodologia de classificao semi automtica multitemporal do padro de cobertura florestal atlntico com vias a detectar as alteraes de cobertura incidentes sobre os fragmentos florestais derivadas de imagens IKONOS de alta resoluo. Para tal se selecionou a poro norte do macio da Pedra Branca na cidade do Rio de Janeiro onde foram adquiridas imagens dos anos de 2009 e 2010. As imagens foram ortorretificas e classificadas visualmente. Posteriormente utilizando o conhecimento geogrfico gerado na classificao visual se criou um modelo semntico de classificao que foi implementado no software Interimage. Os resultados se mostraram promissores sugerindo que a integrao dos dois mtodos viabiliza maior rapidez e confiabilidade no processo de classificao.

    Palavras-chave: Sensoreamento Remoto, Imagens de Alta Resoluo, Classificao Visual, Floresta Atlntica.

    METHODOLOGIES FOR MONITORING ATLANTIC FOREST DERIVED FROM HIGH RESOLUTION SATELLITE IMAGES

    Abstract

    This research aimed to develop a methodology for semi-automatic classification of multitemporal pattern of Atlantic forest cover. The main objective was to detect changes in coverage that occurred in forest fragments derived from IKONOS high-resolution images. To do this you have selected the northern portion of the massif of Pedra Branca in the city of Rio de Janeiro where images were acquired of the years 2009 and 2010. The images were visually rated and ortorretificas. Later using geographic knowledge generated in the visual classification is created a semantic model of classification that has been implemented in software InterImage. The results were promising suggesting that integration of the two methods allows greater speed and reliability in the classification process.

    Keywords: Remote Sensing, High Resolution Imaging, Visual Classification, Automatic Classification, Atlantic Forest.

    1 O presente trabalho parte integrante dos seguintes projetos de pesquisa: a) Metropolizao

    e transformaes no espao e na paisagem do Estado do Rio de Janeiro (FAPERJ. Edital Emergente APQ1- Processo E-26/110.320/2010) e; b) As guas esto acabando: arqueologia e ecologia do uso de recursos hdricos por populaes tradicionais da Mata Atlntica. (Edital MCT/CNPq 14/2009 Universal, processo 472525/2009-3).

    mailto:regoluiz@puc-rio.br

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    Introduo

    A Mata Atlntica um bioma que acompanha a histria do Brasil e vem

    sofrendo diferentes tipos de presses antrpicas durante sculos. Os

    resultados, resultante de mapeamentos cartogrficos derivados de imagens do

    satlite de mdia resoluo (Landsat 6 e 7), no so animadores. Atualmente

    existe aproximadamente 8% da rea original do Bioma Atlntico presente no

    incio da colonizao do pas em 1500 (FUNDAO SOS MATA ATLNTICA,

    2012).

    O Bioma Atlntico se estende numa faixa quase contnua no litoral, do

    sul ao norte do pas. Esta regio ocupada por 80% da populao e abrange a

    mesma proporo em relao produo econmica.

    Belo e complexo o Bioma Atlntico composto por uma enorme

    biodiversidade que pode, no caso dos ecossistemas florestais, alm de sua

    estrutura em extratos: herbceo, arbustivo e florestal, ser composto por mais

    de uma centena de espcies florestais por hectare. As fotos do espao, as

    imagens de satlite que captam a energia solar refletida das arvores, mostram

    apenas o topo das copas das rvores, uma viso muito restrita do conjunto do

    que esta de fato ocorrendo no recorte florestal a ser mapeado.

    O continuo florestal que a mata Atlntica ocupava na faixa litornea

    brasileira se dividiu e hoje se encontra muito fragmentado basicamente em

    funo dos diferentes usos que o espao vem adquirindo com o tempo e,

    neste, mesmo tempo, o uso que vem sendo dada a prpria floresta. O estado

    do Rio de Janeiro expressa bem este quadro: reas com forte declividade e de

    difcil ocupao antrpica urbana ainda mantm fragmentos maiores, em

    alguns casos, preservados por parques, e uma pulverizao em nmero e

    tamanho dos fragmentos florestais em direo as reas mais planas e mais

    densamente ocupadas.

    As manchas florestais atlnticas vistas a partir do detalhe numa

    perspectiva municipal, alm de fragmentadas, so bordadas por todo o tipo de

    uso estabelecido tanto pelo adensamento populacional como pelo tipo de

    atividade desenvolvida, assim como delimitadas por condicionantes

    geomorfolgicas. Este quadro expressa muita complexidade espacial que em

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    muito dificulta a utilizao de metodologias tradicionais de fiscalizao e

    controle baseado em trabalho de campo e denuncias (REGO, 2008).

    O desenvolvimento de metodologias de classificao do padro de

    ocupao dos fragmentos florestais atlnticos derivadas de imagens de alta

    resoluo se justifica tanto pelo padro geomorfolgico como do adensamento

    populacional da regio costeira, sendo os fragmentos florestais atlnticos

    remanescentes pressionados de forma generalizada e pulverizada. Inicialmente

    se optou por implantar um projeto piloto na cidade do Rio de Janeiro em funo

    de uma serie de peculiaridades que permitiro adequar o estudo a varias

    outras cidades brasileiras que convivem diretamente com o Bioma Atlntico.

    Os mtodos tradicionais de classificao de cobertura de imagens de

    satlite de alta resoluo e de fotos areas so baseados em tcnicas de

    fotointerpretao ou classificao visual que so precisas, lentas na sua

    execuo e um tanto quanto subjetivas de acordo com o conhecimento

    pretrito do foto interprete. Mtodos automticos de classificao automtica

    baseada em ambiente de objetos, adequados a classificao de imagens de

    alta resoluo sugerem maior agilidade e estabilidade tornando a classificao

    multitemporal um sistema eficiente de monitoramento que poder contribuir de

    forma mais consistente com a administrao local no sentido de direcionar

    aes de preservao para garantir a manuteno dos fragmentos florestais

    atlnticos na cidade (REGO, 2008).

    Em sntese a pesquisa visou o desenvolvimento de uma metodologia

    semiautomtica de classificao de cobertura derivada de imagens de satlite

    de alta resoluo a partir de um estudo de caso do Parque Estadual da Pedra

    Branca que se encontra na zona oeste do municpio do rio de janeiro.

    Materiais e mtodos

    Foram adquiridas dois conjuntos de imagens estereopares IKONOS de

    alta resoluo nos anos de 2009 e 2010 da poro norte do Parque Estadual

    da Pedra Branca na cidade do Rio de janeiro. A partir dessas imagens foi

    produzido um modelo digital de elevao que foi validado atravs de pontos de

    controle adquiridos em campo com GPS diferencial.

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    De cada estereopar foi selecionado uma imagem que foi ortorretificada

    se utilizando dos modelos digitais derivados das prprias imagens IKONOS.

    As imagens ortorretificadas 2009 e 2010 foram classificadas atravs de

    tcnicas de fotointerpretao individualmente. Como se objetivou gerar uma

    classificao automtica que teria como referencia a classificao visual foi

    necessrio segmentao da imagem em objetos que foram classificados. Em

    seguida produziram-se chaves de classificao para cada classe de cobertura

    abrangendo as classes em si e as vrias transies encontradas como

    floresta/campo e campo/rea urbana que fundamentaram os parmetros de

    deciso para os mapeamentos de cobertura 2009 e 2010. A figura 1 descreve a

    metodologia empregada.

    Figura 1: Metodologia utilizada para preparao das imagens que foram classificadas.

    As duas classificaes de cobertura foram comparadas atravs de

    procedimentos de lgebra de matrizes visando se identificar as alteraes de

    cobertura que ocorreram na rea teste.

    As mesmas imagens ortorretificadas foram classificadas de forma

    automtica baseada em tcnicas de classificao baseada em objetos assim a

    partir das claves de classificao desenvolvidas para a classificao visual se

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    criou um modelo semntico que foi implementado no software Inter Image.

    Estas classificaes foram comparadas com as classificaes visuais validando

    o mtodo.

    As descries detalhadas das metodologias empregadas no pesquisa

    podem ser encontradas em NIMA/PUC-Rio (2012).

    Resultados e discusses

    Este item foi dividido em Classificao de cobertura da poro norte do

    Parque Estadual da Pedra Branca (2009-2010) atravs de tcnicas de

    interpretao visual e Classificao de cobertura da poro norte do Parque

    Estadual da Pedra Branca (2009-2010) atravs de tcnicas automticas de

    classificao baseada no ambiente de objetos.

    Classificao de cobertura da poro nort