Uso de imagens SRTM na elaboração de mapas de solos na região do

vale do baixo Rio Iaco, Acre, Brasil (1)

N. G. BARDALES (2), J. L. LANI (3), E. F. do AMARAL (4), A. W. F. de MELO (5), E. A. ARAÚJO (6) & J. F. ROSADO (7)

RESUMO – A Shuttlle Radar Topography Mission (SRTM) é uma missão que colocou em órbita em fevereiro de 2000 a nave espacial Endeavour, ao longo de 11 dias, utilizando a técnica da interferometria de uma passagem, foi imageada 80% da superfície terrestre, compreendendo os paralelos de 60° N e 56° S, fornecendo modelos tridimensionais com amplitude da grade de 30 metros (SRTM 1) e 90 metros. Estes dados facilitam e muito a obtenção de cotas altimétricas que são estreitamente relacionadas com as classes de solos, permitindo gerar rapidamente unidades fisiográficas da área estudada. As imagens foram registradas e classificadas em classes de altitude (m), foram geradas curvas de níveis de 30 em 30 m, sendo elaborado o mapa fisiográfico e em definidas as classes de solos a partir destas imagens e levantamentos pedológicos. Com o auxílio das análises físicas, químicas e morfológicas foram definidas as ordens de solos e classificados até o nível de série. Os solos descritos e mapeados foram desde solos pouco desenvolvidos, como Gleissolos (9%), Cambissolos vérticos (7%) e Vertissolos (15%) que representa a segunda ordem de solo dominante na área de estudo, até solos mais desenvolvidos como os Argissolos (12%) e Luvissolos (30%), que representa a classe dominante na área. A utilização de dados SRTM em levantamentos pedológicos dinamiza o processo metodológico como um todo, aumentando a eficácia das coletas de dados a campo, reduzindo o tempo de execução, diminuindo custos financeiros e aumentando a qualidade e a precisão do mapa final. A associação de imagens Landsat, SRTM e fotografias aéreas permitem comparar e analisar dados altimétricos, ressaltando os aspectos texturais e ambientais, melhorando e muito os dados cartográficos e definição de classes de solos.

Introdução As feições geológicas e geomorfológicas, assim

como os solos têm estreita relação com o relevo. A obtenção de imagens que representem as formas de uma determinada área, em escalas compatíveis com os levantamentos de solos, pode ajudar de maneira bastante relevante a elaboração de mapas temáticos (solos, geologia, geomorfologia) de forma a facilitar bastante os trabalhos de pedólogos e demais pesquisadores para as mais determinadas áreas da ciência.

As imagens orbitais, para sensoriamento remoto, começaram a ser produzidas a partir de julho de 1975 [1] Com isso, os levantamentos pedológicos obtiveram uma ferramenta valiosa para a caracterização dos solos. O uso de imagens orbitais, assim como as fotografias aéreas que permitem a estereoscopia, são indispensáveis para geração de informações imprescindíveis a uma excelente caracterização de áreas a serem mapeadas.

O uso de sensores remotos em levantamento de solo aumenta a precisão da discriminação edáfica, além de diminuir os custos do projeto [2]. Os métodos convencionais, geralmente, são mais caros, trabalhosos e demorados, quando comparado com as modernas técnicas de mapeamento [3].

A interpretação visual de imagens orbitais apresenta resultados bastante satisfatórios, com a possibilidade de estratificação de ambientes em áreas homogêneas, permitindo o planejamento integral das atividades de campo e com isso diminuindo o número de observações, que ocasiona redução dos trabalhos de levantamento e classificação de solos, com aumento da precisão dos traçados de limites entre unidades de solos [4]

Assim, de acordo com [5], a maior parte das informações pedológicas podem não vir diretamente das imagens, mas sim de informações associadas, além dos trabalhos de campo e do conhecimento do pesquisador. No entanto, com mapas preliminares de solos produzidos através de sensores multiespectrais, é possível acelerar os processos de levantamento de solos de uma região em considerável extensão, podendo adicionar características a serem obtidas de cuidadosa análise das propriedades das imagens [3].

A missão STRM (Shuttlle Radar Topography Mission) colocou em órbita em fevereiro de 2000 a nave espacial Endeavour, ao longo de 11 dias, utilizando a técnica da interferometria de uma passagem, foi imageada 80% da superfície terrestre, compreendendo os paralelos de 60° N e 56° S, fornecendo modelos tridimensionais com amplitude da grade de 30 metros (SRTM 1) e 90 metros (SRTM 3) [6]. Missão esta realizada em conjunto pela NASA (National Aeronautics and Space Administration) e NIMA (National Imaging and Mapping Agency), dos Estados Unidos, com participação das agências espaciais DLR (Deutsche Zentrum für Luft-und Raumfhart), da Alemanha, e ASI (Agenzia Spaziale Italiana), da Itália [7].

Como resultado da missão SRTM tem-se um conjunto de imagens com pontos de altitudes conhecidas, dispostos em uma grade horizontal, e com espaçamento uniforme [8].

Isto permite a confecção de unidades fisiográficas de solos, geologia, geomorfologia, criação de mapas com variações de relevo (altimetria), facilitando bastante a obtenção de mapas temáticos.

A principal vantagem da utilização de imagens de radar (SRTM) deve-se ao fato de não serem obstruídas por cobertura de nuvens, o que é muito comum na Amazônia. Além disso, a possibilidade de aplicação em diferentes comprimentos de onda permite descrever características estruturais da vegetação e biomassa [9]. Apesar de todos os pontos positivos citados, os dados SRTM apresentam alguns problemas, tais como: valores espúrios (positivos e negativos) nas proximidades do mar e áreas onde não são encontrados valores.

O objetivo deste trabalho foi elaborar mapas temáticos, dentre eles o de pedologia, a partir de imagens SRTM (Shuttlle Radar Topography Mission), testar sua acurácia através de levantamentos pedológicos.

Palavras-Chave: SRTM, Rio Iaco, Sena Madureira.

Material e métodos A área de estudo foi intensamente percorrida tanto

por estradas (verão) quanto por rios e igarapés (período das chuvas), para identificar os ambientes e a distribuição espacial das classes de solos que ocorrem na região de estudo. Está localizada na Amazônia ocidental, no município de Sena Madureira, Estado do Acre, a oeste da sede municipal, na BR 364, no sentido Sena Madureira – Manoel urbano, com uma área total de 149.316 hectares. Para a delimitação da área de estudo, após os trabalhos de campo, com abertura e descrição de trincheiras (perfis), utilizou-se o ambiente de Sistemas de Informações Geográficas (Arc Gis® 9.2).

Como o modelo digital de elevação imagem SRTM (Shuttlle Radar Topography Mission), coletaram-se informações topográficas de aproximadamente 80 % da superfície terrestre, formando o primeiro banco de dados globais de informações topográficas digitais, estes dados topográficos são de domínio público, podendo ser acessadas no site: “<http://seamless.usqs.gov/>”. O potencial de uso dessas informações topográficas para levantamentos de recursos naturais é muito grande.

As imagens “brutas” (Figura 1) foram registradas e tratadas, com o intuito de eliminar as depressões espúrias (buracos negros) permitindo a partir destas correções, sua classificação em níveis de altitudes do terreno em estudo (Figura 1), estas técnicas foram realizadas respectivamente pelos softwares Envi 4.2 e ArcGis 9.2.

As imagens topográficas têm resolução espacial de 90 x 90 m e apresenta certa precisão altimétrica, com escala de 1:150.000.

A partir de classificada a imagem SRTM (Figura 1), foi feita a interpretação visual da mesma e gerada

curvas de 30 x 30 m, sendo elaborado o mapa fisiográfico da área de estudo. A partir deste mapa foram geradas as manchas de solos com auxílio dos perfis coletados quando do trabalho de campo, identificando assim as classes de solos. Após essa análise fisiográfica o mapa foi escaneado e digitalizado em tela, sendo exportado na extensão “shapefile” para posterior georreferenciamento e identificação das manchas fisiográficas, que foram definidas a partir das cotas altimétricas e redefinidas como unidade de mapeamento, tudo em ambiente ARCGIS 9.2. Com os trabalhos de campo (abertura de perfis e coleta de amostras extras com tradagens) e definição do modelo pedológico da área a ser mapeada, coleta de altitudes através do Sistema de Posicionamento Global (GPS) e também georreferenciamento da rede hidrográfica e ramais e estradas que compõe os ambientes de estudo, utilizando o mesmo aparelho (GPS). A base cartográfica utilizada foi obtida a partir do Zoneamento Ecológico Econômico do Acre (ZEE/AC) em escala 1:100.000. Através destes procedimentos, possível elaborar o mapa de solos na escala de 1:250.000.

Resultados e Discussão Com o auxílio das análises físicas, químicas,

mineralógicas e morfológicas foram definidas as ordens de solos e classificados até o nível de série, de acordo com o atual Sistema Brasileiro de Classificação de Solos [10], a partir destas informações foi possível gerar os mapas de aptidão agrícola (ou agroflorestal) das terras.

O mapa de declividades obtido a partir da classificação visual da imagem SRTM, compreende ao entorno da sede municipal de Sena Madureira, com uma área de 149.316 ha.

Por fim são apresentados na Figura 2 o mapa final de solos da área estudada, obtida a partir de classificações visuais das imagens de radar SRTM. .

A partir das interpretações do relevo associados às cotas altimétricas (SRTM), foram determinadas as unidades de solos, com os dados SRTM gerou-se o modelo fisiográfico da área de estudo, a fim de determinar com maior facilidade e agilidade os diferentes tipos de solos, aliados aos perfis descritos e coletados em toda área.

Os solos da região do vale do baixo Rio Iaco foram caracterizados, estudados e classificados de acordo com critérios e características diferenciais que permitiram a separação dos mesmos em várias classes taxonômicas e unidades de mapeamento. Como estes solos são oriundos de rochas sedimentares, principalmente siltitos e argilitos, sendo que na sua maioria predominam argilitos com concreções carbonáticas e gipsíferas e grandes quantidades de fósseis de vertebrados e invertebrados, apresentam desde pouco desenvolvidos, como Gleissolos (9%), Cambissolos vérticos (7%) e Vertissolos (15%) que representa a segunda ordem de solo dominante na área de estudo, até solos mais desenvolvidos como os Argissolos (12%) e Luvissolos (30%), que representa a classe dominante na área (Figura 3). As características peculiares que os diferenciam dos demais solos da Amazônia são: (1)

alta fertilidade natural, (2) altos teores de alumínio trocáveis, (3) alta capacidade de troca catiônica, e (4) ocorrência de Vertissolos. Este conjunto ocorre, sobretudo, pelo pedoclima mais seco em decorrência da baixa permeabilidade dos solos e sedimentos, pela atuação de argilas expansivas (2:1).

Em razão desta alta fertilidade natural, principalmente pela presença de cálcio, os Argissolos Vermelho-amarelos eutróficos com argila de atividade alta (Ta) são classificados atualmente como Luvissolos, pelo Sistema Brasileiro de Classificação de Solos [10], e representam uma grande proporção na área de estudo, imprimindo um forte potencial agropastoril nesta área.

Conclusões

A obtenção de mapas temáticos a partir de imagens de radar SRTM foi bastante proveitosa, principalmente pela facilidade em se desenvolver modelos digitais de elevação, e classes de relevo. A associação de imagens Landsat, SRTM e fotografias aéreas permitem comparar e analisar dados altimétricos, ressaltando os aspectos texturais e ambientais, melhorando e muito os dados cartográficos e definição de classes de solos. A análise fisiográfica e geração de classes de declividade se ajustam quase que perfeitamente com as classes de solos, principalmente porque levam em consideração as classes de relevo, que caminham lado a lado com as ordens de solos. Para a definição do mapa final de solos, é de fundamental importância os trabalhos de campo para reajuste e definição exata das unidades pedológicas, trabalhos estes que levam em consideração, abertura de trincheiras (perfis) e tradagens por toda área de estudo, além das análises químicas e físicas, fundamentais na definição da nomenclatura dos solos de acordo com o atual Sistema Brasileiro de Classificação de Solos.

Referências

[1] WESTIN, F. C.; FRAZE, C. J. 1976. Landsat data, its use in a

soil survey program. Soil Science Society of America Journal, 40:81-89.

[2] SINGH, A. N.; DWIVEDI, R. S. The utility of LANDSAT imagery as an integral part of the data base for small-scale soil mapping. International Journal of Remote Sensing. v.7, n.9, p.1099-1108, 1986.

[3] GHERARDI, B.; FARIA, L.E.O. de.; COOPER, M.; VALIANTE, T.C. 2005. Caracterização dos Solos da Estação Experimental Agrozootécnica Hildegard Georgina Von Pritzelwits com o uso de imagens orbitais e aéreas. Universidade de São Paulo – USP/ESALQ, Piracicaba-SP. p. 1-8.

[4] [19] VETTORAZZI, C. A.; COUTO, H. T. Z. 1990. Análise da exatidão de classificação em solos obtidos da interpretação de imagens orbitais em duas escalas. In: SIMPÓSIO

BRASILEIRO DE SENSORIAMENTO REMOTO 6, Manaus, 1990. Anais. São José dos Campos : INPE, p.169-775.

[5] ALSDORF, D.E.; MELACK, J.M.; DONNE, T.; MERTES, L.A.K.; HESS, L.L.; SMITH, L.C. Interferometric radarmeasurements of water level changes on the Amazon flood plain. Nature, v. 404, letters, p. 174-177, 2000.

[6] CHIEN, P. Endeavour maps the world in three dimensions. Geoworld, n. 37, p. 32-38. Abril 2000.

[7] SANTOS, P.R.A. do; GABOARDI, C.; OLIVEIRA, L.C. de. Avaliação da precisão vertical dos modelos SRTM para a Amazônia. Revista Brasileira de Cartografia, n. 58/01, Abril 2006, p. 101-107.

[8] LOPES, E.E. Uso da Geotecnologias para geração de cartas temáticas do Município de Manuque – MG. COBRAC 2006, Congresso Brasileiro de Cadastro Técnico Multifinalitário – UFSC, Florianópolis – 15 a 19 de outubro, 2006. p. 1-8.

[9] SILVA, B.S.G. Uso da grade de elevação (SRTM) na interpretação de classes de vegetação em áreas alagáveis. Anais 1° Simpósio de Geotecnologias no Pantanal, Campo Grande, Brasil, 11-15 Novembro 2006, Embrapa Informática Agropecuária/INPE, p. 386-394.

[10] EMBRAPA. Centro Nacional de Pesquisas de Solos. Sistema Brasileiro de Classificação de Solos. Rio de Janeiro: Embrapa Solos. 2006. 306 p.

Altitude (m)

112 - 150

150 - 169

169 - 185

185 - 202

202 - 248

Figura 1 – Imagens SRTM não classificada (bruta) e classificada respectivamente.

Figura 2 – Mapa de solos da área estudada no baixo vale do Rio Iaco, Sena Madureira, Acre, Brasil.