ISSN 1678-0701
Número 68, Ano XVIII.
Junho-Agosto/2019.
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No. 68 - 11/06/2019
APLICAÇÃO DO NDVI PARA ANÁLISE ESPAÇO-TEMPORAL DA COBERTURA VEGETAL DA RESERVA BIOLÓGICA DO GURUPI, MARANHÃO  
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APLICAÇÃO DO NDVI PARA ANÁLISE ESPAÇO-TEMPORAL DA COBERTURA VEGETAL DA RESERVA BIOLÓGICA DO GURUPI, MARANHÃO

Mayara Gomes da Silva1; Barbara Luzia Santos de Oliveira Faro2; Hellem Pinheiro Almeida3; Gundisalvo Piratoba Morales4; Ana Cláudia Caldeira Tavares Martins5; Altem Nascimento Pontes6.

1Engenheira Ambiental e de Energias Renováveis. Mestranda do Programa de Pós-Graduação em Ciências Ambientais da Universidade do Estado do Pará. mayara_gomes12@hotmail.com

2Engenheira Florestal. Mestranda do Programa de Pós-Graduação em Ciências Ambientais da Universidade do Estado do Pará. barbarafaro7@gmail.com

3Engenheira Agrônoma. Mestranda do Programa de Pós-Graduação em Ciências Ambientais da Universidade do Estado do Pará. hellem.hpa@gmail.com

4Doutor em Geologia e Geoquímica. Professor do Programa de Pós-Graduação em Ciências Ambientais da Universidade do Estado do Pará. gundymorales@yahoo.com.br

5Doutora em Botânica. Professor do Programa de Pós-Graduação em Ciências Ambientais da Universidade do Estado do Pará. tavaresmartins7@gmail.com

6Doutor em Ciências Físicas. Professor do Programa de Pós-Graduação em Ciências Ambientais da Universidade do Estado do Pará. altempontes@hotmail.com



RESUMO

A taxa de desmatamento na Amazônia é crescente, ocasionando supressão da vegetação e perda da biodiversidade. As Áreas Protegidas (AP) e as Unidades de Conservação (UC) são medidas mitigadoras para combater o desmatamento e preservar a biodiversidade. A Reserva biológica (Rebio) pertence à categoria de unidades de conservação de proteção integral. O objetivo foi realizar uma análise espaço-temporal da vegetação na Reserva Biológica do Gurupi, no estado do Maranhão, unidade de conservação federal, através do parâmetro NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) para identificar as possíveis alterações no uso e ocupação do solo no período de 2008 a 2017 e dessa forma, contribuir com práticas de educação ambiental para preservação da UC. Para tanto, foi aplicado o parâmetro NDVI com o intuito de facilitar a identificação de áreas com cobertura vegetal, valendo-se de imagens de satélite para o ano de 2008 (Landsat 5) e para o ano 2017 (Landsat 8). A partir dos resultados obtidos por meio do mapa de uso e ocupação do solo, houve redução na classe de solo exposto devido ao recobrimento do solo pela vegetação rasteira, assim como diminuiu na classe de vegetação densa (floresta ombrófila densa) em razão das atividades antrópicas, com perda de aproximadamente 22 mil hectares de floresta nativa. Portanto, verifica-se que ainda ocorre a supressão da vegetação nativa na Rebio, bem como a floresta retirada encontra-se em processo de regeneração, necessitando desenvolver atividades educativas com a população do entorno para preservação da área.

Palavras-chave: Sensoriamento Remoto; Desmatamento; Educação Ambiental.

ABSTRACT

The rate of deforestation in the Amazon is growing, causing loss of biodiversity and suppression of vegetation. Protected Areas and Conservation Units are mitigating measures to combat deforestation and preserve biodiversity. Biological reserves belong to the category of integral protection units. The objective was to perform a spatial-temporal analysis of the vegetation in the Gurupi Biological Reserve federal conservation unit, through the NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) to identify possible changes in land use from 2008 to 2017 and contributing to environmental education practices to preserve the conservation unit. Thus, the NDVI parameter was applied in order to facilitate the identification of areas with vegetation cover, using images for the year 2008 (Landsat 5) and for year 2017 (Landsat 8). From the results obtained through the map of land use and occupation, there was a reduction in the class of soil exposed due to soil cover by the undergrowth, as well as a decrease in the class of dense vegetation (dense ombrophylous forest) due to anthropic activities, with a loss of approximately 22,000 hectares of native forest. Therefore, it is verified that there is still suppression of the native vegetation in Rebio, as well as the forest removed is in the process of regeneration, needing to develop educational activities with the local population to preserve this area.

Keywords: Remote Sensing; Deforestation; Environmental Education.



INTRODUÇÃO

Os índices de desmatamento na Amazônia brasileira aumentaram significativamente com a implementação do processo de integração nacional que teve início no ano de 1970, onde foram registradas taxas altíssimas de desmatamento principalmente no chamado “arco do desmatamento” (BARROS; BARBOSA, 2015). Para Fearnside (2005), as consequências mais preocupantes em relação ao desmatamento são a perda da biodiversidade e os impactos climáticos gerados pelas intervenções das atividades antrópicas. Melo et al. (2011) ressaltam a importância da vegetação na manutenção dos recursos naturais e geração dos serviços ecossistêmicos. Dentre os vários benefícios, tem-se a ciclagem de água, habitat de espécies, aumento da fertilidade do solo e redução do escoamento superficial.

A criação de Áreas Protegidas (AP) – Unidades de Conservação (UC) e Terras Indígenas (TI) – tem sido, em geral, eficaz contra o desmatamento na Amazônia brasileira, além de garantir os direitos das populações tradicionais e indígenas, conservar animais, plantas e serviços ambientais (ARAÚJO et al., 2013; ARAÚJO et al., 2017). As reservas biológicas (Rebio) pertencem à categoria de unidades de conservação de proteção integral, ou seja, onde é proibido o uso direto de seus recursos naturais, por exemplo, a mineração e extração de lenha, exceto em casos previstos na lei, como para fins de pesquisa científica (BARROS; BARBOSA, 2015).

As unidades de conservação não devem ser consideradas apenas como espaços de proteção ambiental e de seus recursos naturais, mas configurado como espaço social, ambiental e econômico. Sendo um ambiente propicio a sensibilização ambiental da população local, a fim de gerar de forma participativa e senso crítico as resoluções dos conflitos, buscando o desenvolvimento regional (QUEIROZ; GUIMARAES, 2016). De acordo com Neves (2015), a mudança no comportamento da população é de suma importância para que futuramente a relação entre o homem e o meio ambiente ocorra em harmonia, promovendo assim, a conservação da biodiversidade, melhoria da qualidade de vida e um desenvolvimento sustentável.

O estado do Maranhão está localizado entre as regiões Norte, Nordeste e Centro-Oeste do Brasil, apresenta cobertura vegetal dos biomas amazônicos, caatinga e cerrado e vem apresentando dados preocupantes quanto à preservação de seus ecossistemas, afirma Gerude (2013). O bioma Amazônia presente no Maranhão encontra-se em elevado estágio de degradação, segundo Celentano et al. (2017), e a cobertura vegetal da Amazônia no Maranhão já perdeu 75% de sua cobertura original. Da vegetação restante, 70% estão dentro das áreas protegidas, representadas principalmente por terras indígenas.

Na tentativa de frear a degradação do ecossistema natural, o Estado possui 25 unidades de conservação pertencentes ao bioma Amazônia, distribuídas em 10 Unidades de Conservação Estaduais e 14 Unidades de Conservação Federais, conforme indica o Instituto Socioambiental (ISA, 2018). A Rebio do Gurupi é a única UC Federal de Proteção Integral na Área de Endemismo Belém (AEB), protegendo uma rica diversidade de plantas e animais, incluindo mais de 46 espécies endêmicas e ameaçadas de extinção (MARTINS; OLIVEIRA, 2011; ICMBio, 2012; 2016). A área localiza-se na Mesorregião Oeste do Maranhão, entre os rios Gurupi e Pindaré, abrangendo os municípios de Centro Novo do Maranhão, Bom Jardim e São João do Caru (MMA, 1999).

O sensoriamento remoto apresenta inúmeras possibilidades de aplicação, dentre elas os estudos relacionados principalmente à análise, detecção e monitoramento da cobertura vegetal que ganham certo destaque, de acordo com Braz, Águas e Garcia (2015). Lima et al. (2013) afirmam que uma importante ferramenta para o monitoramento de alterações naturais e sobretudo as ações antrópicas corresponde aos índices de vegetação gerados a partir de dados oriundos de sensores remotos. Esses índices podem ser calculados por razão, diferenças e somas pela combinação linear das bandas espectrais (BRAZ; ÁGUAS; GARCIA, 2015). Eles são operações algébricas que envolvem faixas espectrais de reflectância específicas, permitindo determinar a cobertura vegetal e sua densidade (CRUZ; SOUZA; JESUS, 2011).

A utilização das técnicas de geoprocessamento e sensoriamento remoto para melhor conhecimento e entendimento das relações do ambiente físico natural e as populações, tal como sobre unidades de conservação, principalmente as de proteção integral, é de extrema importância para aprimorar a gestão e conservação dos recursos naturais ali presentes e indiretamente estimular a sensibilização da população, afirmam Oliveira 2013; Oliveira 2006.

Esse estudo teve como objetivo realizar uma análise espaço-temporal da vegetação na Reserva Biológica do Gurupi, por meio do parâmetro NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) no período de 2008 a 2017, com o intuito de auxiliar na sensibilização da população local, de modo a contribuir nas práticas de educação ambiental para preservação e recuperação da área.

ÁREA DE ESTUDO

A Rebio, criada por meio do Decreto n° 95.614, de 12 de janeiro de 1988, (MARTINS; OLIVEIRA, 2011), é uma unidade de conservação federal com 271.197,51 hectares, cuja gestão é realizada pelo ICMBio. A UC está localizada na porção oeste do estado do Maranhão (Figura 1), entre as coordenadas geográficas de longitude 46° 27’ / 46° 48’ (W. Gr) e latitude 3° 10’ / 4° 08’ (Sul), e abrange parcialmente os municípios de Centro Novo do Maranhão (59,08%), Bom Jardim (35,59%), e São João do Carú (5,33%), somando 341.650 hectares de área protegida, de acordo com informações do ISA (2017), Pinheiro et al. (2013) e Hessel e Lisboa (2015).

Figura 1 - Mapa de localização da Rebio do Gurupi

Fonte: IBGE, 2010.

A Rebio do Gurupi é a única UC de Proteção Integral no estado do Maranhão, e que apresenta em seu interior tanto madeiras nobres quanto espécies florestais importantes para a manutenção da biodiversidade da flora local e nacional, o que a torna um grande atrativo para a indústria madeireira, já que é uma das últimas fontes de madeira da região, afirma Pinheiro (2013).

MATERIAL E MÉTODOS

Para a realização do NDVI na área de estudo, foram inicialmente obtidas as imagens do satélite Landsat no acervo digital do United Service Geologycal Survey (USGS) correspondentes aos anos de 2008 e 2017, disponibilizadas gratuitamente. No ano de 2008, foi utilizada imagem do Landsat 5. Já para o ano de 2017, o Landsat 8. Os shapesfiles dos limites municipais e unidades de conservação foram adquiridos na base cartográfica do IBGE (Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística).

Na elaboração dos mapas deste estudo, foram usadas duas cenas do satélite Landsat, localizadas nas órbita/ponto: 222/62 e 222/63. As cenas foram selecionadas de acordo com a qualidade, principalmente as que possuíam menor porcentagem de nuvens na imagem, considerando o máximo de 30% de nuvens, obtendo as imagens com as informações descritas na Tabela 1.

Tabela 1 - Dados das imagens de satélite da Rebio Gurupi.

Ano

Órbita/Ponto

Data - Imagem

Satélite

Fonte

2008

222/62

07/08/2008

Landsat 5

USGS

222/63

10/10/2008

2017

222/62

31/07/2017

Landsat 8

USGS

222/63

31/07/2017

Fonte: Autores, 2018.

Foram utilizados três softwares para auxiliar tanto no pré-processamento quanto no processamento da imagem e tabulação dos dados, o ENVI 5.1 Classic, Arcgis 10.5 e Microsoft Office Excel 2016. Primeiramente foi realizado no ENVI o mosaico das bandas referentes ao Infravermelho próximo e do Vermelho bandas 4 e 3 na imagem do Landsat 5 e bandas 5 e 4 na imagem proveniente do Landsat 8, ou seja, uniu-se a banda 4 ou 5 das cenas 222/62 e 222/63 e também banda 3 ou 4 das mesmas, as quais foram posteriormente usadas para o cálculo no NDVI.

A análise da distribuição da cobertura vegetal da área foi feita por meio do NDVI, que foi calculado através da equação proposta por Rouse et al. (1973): NDVI = IVP – V / IVP + V, onde IVP é valor da reflectância da banda no Infravermelho próximo e V é o valor de reflectância da banda no vermelho. O cálculo do índice foi realizado no software Arcgis, utilizando a ferramenta do Raster Calculator para realizá-lo manualmente.

Posteriormente, pôde-se fazer o recorte da área de estudo com base no polígono da UC, Rebio do Gurupi, fazendo uso da ferramenta Extract by Mask no mesmo software. O índice de vegetação (NDVI) varia de –1 a 1, onde os valores próximos de –1 caracterizam alvos com inexistência de vegetação e os valores próximos a 1 indicaram alto grau de vegetação, segundo Martins e Silva (2014).

A partir da área de estudo recortada e já com o índice calculado, realizou-se a classificação em quatro classes distintas, buscando adaptar de acordo com o que Avarenga e Moraes (2014) propuseram em seus resultados, obtendo então intervalos: –1 a –0,8 (água), –0,8 a –0,4 (solo exposto), –0,4 a 0,6 (vegetação rasteira) e 0,6 a 1 (vegetação densa).

Por fim, realizou-se o cálculo das áreas de cada classe em hectares para tornar possível a comparação dos dados nos dois anos analisados, 2008 e 2017. Os dados da tabela de atributos foram exportados para o Microsoft Office Excel 2016 para auxiliar na organização e tabulação dos dados.

A partir do levantamento realizado com auxílio das imagens de satélite foram elaborados mapas temáticos da cobertura vegetal referente aos anos de 2008 e 2017 (Figura 2), permitindo assim, o cálculo das áreas de vegetação e das variações ocorridas ao longo desse período.

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Os resultados do mapa de uso e ocupação do solo descritos da Tabela 2 apontam redução na classe de solo exposto de 12,41% em 2008 para 11,18% em 2017, isso pode ter ocorrido devido ao recobrimento do solo pela vegetação rasteira, através do processo de regeneração natural. Assim como ocorreu na classe de vegetação densa (floresta ombrófila densa) que em 2008 apresentava cerca de 77,86% da área da Rebio, a qual reduziu significativamente para 70,62% em 2017, uma perda de aproximadamente 22 mil hectares de floresta nativa (Tabela 2).

De acordo com dados do Ibama (2003), a perda de vegetação pode ser atribuída principalmente pela extração ilegal de madeira, pelo desmatamento, incêndios e pecuária. Em 2016 a taxa de desmatamento acumulado chegou a 29% da área, ocasionado por queimadas de origem criminosa (ICMBIO, 2015).

Figura 2 - Mapa de uso e ocupação do Solo da Rebio Gurupi.

Fonte: Autores, 2018.

Tabela 2 - Área das classes de uso do solo na região de estudo.

CLASSES

ANOS

2008 (ha)

2008 (%)

2017 (ha)

2017 (%)

Água

5.620,50

2,05%

173,97

0,06%

Solo Exposto

33.942,60

12,41%

30.257,19

11,18%

Vegetação Rasteira

20.984,40

7,67%

49.099,68

18,14%

Vegetação Densa

212.907,42

77,86%

191.168,46

70,62%

Fonte: Autores, 2018.

A perda da vegetação da área é preocupante, devido ser a única Unidade Federal de Preservação Integral que abriga populações endêmicas de Cebus kaapori (caiarara) e Chiropotes satanas (cuxiú-preto), espécies de primatas criticamente ameaçadas de extinção (MMA, 2014). Essas espécies possuem distribuição geográfica restrita e de alta raridade, onde a floresta é fonte de alimento e habitat (LOPES; FERRARI, 1996; CARVALHO et al., 1999; FIALHO et al., 2015). Além do mais, a Rebio abriga cerca de 226 espécies de aves, no qual, oito estão na lista de espécies ameaçadas de extinção do MMA (2003).

Em 2017, pôde-se observar um aumento nas áreas de vegetação rasteira de aproximadamente 10%, devido possivelmente à supressão total ou parcial da vegetação primária nos últimos anos acarretando em um processo de regeneração caracterizado pela expansão de espécies pioneiras de recobrimento do solo, que possibilita que sejam feitas estimativas de parâmetros de sucessão, imprescindíveis para o processo de recuperação da área, conforme demonstrado na Figura 2 (GAMA et al., 2002).

A maior quantidade de água em 2008 é explicada pela reduzida qualidade da imagem comparada a 2017, visto que em 2008 uma maior porcentagem de nuvens cobriu a área, e consequentemente, mais sombras de nuvens. Como os corpos d’água e as sombras de nuvens muito se assemelham em relação à tonalidade na imagem e também por apresentarem reflectância aproximada no NDVI, devido a essa semelhança pode ocorre uma subestimação ou superestimação dos valores da quantidade de água.

De acordo com Araújo et al. (2017), as unidades de conservação pertencentes ao bioma Amazônia geralmente não possuem recursos e instrumentos necessários para uma gestão de qualidade. Em razão da deficiência de recursos financeiros e humanos, a fiscalização dentro da reserva torna-se ineficiente, favorecendo ações ilegais pelos ocupantes e exploradores da Rebio. Da mesma forma, este problema ocorre em outras áreas protegidas do Maranhão que estão em situação alarmante quanto à degradação, não apenas pelo fato de ocorrer pressão antrópica na área, mas também pela ineficiência na gestão da FUNAI e ICMBio. O objetivo da Rebio segundo Brasil (2000) é de proteger a biodiversidade e os serviços ambientais que a floresta proporciona, porém, sem ações efetivas que englobem a de regulação e controle do Estado torna-se impossível sua preservação.

Além disso é imprescindível que os conflitos sejam resolvidos não somente com ações punitivas, mas como parte de um processo educativo e colaborativo, onde a população participe do desenvolvimento, planejamento e execução de ações estratégicas em parceria com os órgãos executivos para minimizar os impactos gerados pelas atividades exploratórias na reserva, revelam estudos de Bresolin et al. (2010).

CONCLUSÃO

A Reserva Biológica do Gurupi possui uma rica diversidade de flora e fauna, além de abrigar espécies endêmicas e ameaçadas de extinção, o que lhe atribui uma importância ecológica e socioambiental. Contudo, foi possível identificar a atual situação desta área protegida por meio da ferramenta de sensoriamento remoto, como a perda de floresta ombrófila densa e aumento de vegetação rasteira durante o período estudado. Tal fato mostra que ainda está havendo a retirada da vegetação nativa na área ao mesmo tempo que a floresta suprimida anteriormente está em processo de regeneração.

Desse modo, faz-se necessário assegurar a conservação dessas florestas, assim como recompor as áreas que já foram desmatadas. Para isso, é indispensável investimentos para combater atividades potencialmente degradadoras, como o desmatamento para a exploração ilegal de madeira e formação de pastagens, incêndios criminosos, entre outros. Além disso, as atividades de fiscalização precisam ser implementadas de modo contínuo e eficaz contra a exploração da floresta amazônica. Para isso, medidas pontuais do governo federal são essenciais para minimizar a degradação e incentivar a conservação da biodiversidade da área estudada. Contudo, essas medidas tornam-se paliativas se não ocorrer o processo de reconhecimento dos indivíduos na reserva, conscientização da população sobre a importância das unidades de conservação, buscando o diálogo entre os diferentes sujeitos e instituições envolvidas.

Para uma melhor análise da dinâmica do uso e ocupação do solo na Rebio, propõe-se que sejam realizados estudos temporais em intervalos de tempos menores, para assim identificar incontinentes nos processos de mudanças que ocorrem na reserva Rebio devido às atividades antrópicas.

REFERÊNCIAS

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