ANÁLISE DA VARIAÇÃO SAZONAL DOS VALORES DE NDVI PARA VEGETAÇÃO NATIVA NO MUNICÍPIO DE OLÍMPIA – SP SEASONAL VARIATION ANALYSIS OF NDVI VALUES FOR NATIVE VEGETATION IN THE MUNICIPALITY OF OLYMPIA - SP Gildriano Soares de Oliveira1 Gustavo Augusto Mendonça Asciutti2 Luiz Sérgio Vanzela3 RESUMO Este trabalho de pesquisa teve como objetivo analisar a variação dos valores do Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) da cobertura vegetal nativa em datas representativas das épocas de chuvas e estiagens no município de Olímpia, no noroeste do Estado de São Paulo. Foram utilizadas duas imagens obtidas do satélite Landsat 8, sendo uma datada de 30 de agosto de 2013, representando a época de estiagem e outra de 11 de novembro de 2013, representando a época de chuvas. Na imagem representando a época de estiagem foram obtidos os seguintes valores de NDVI: máximo de 0,4813586; mínimo de -0,0315516 e média de 0,0209827. Para o NDVI para a época de chuvas foram encontrados os seguintes valores: máximo de 0,5289497, mínimo de 0,0 e média 0,0288567.Através destes valores, foi calculado o aumento percentual do NDVI da época de chuva em relação à época de estiagem correspondendo a 9,8% no valor máximo, 3,25% no mínimo e de 37% na média.Com isso, é possível concluir que as características morfológicas da vegetação nativa e a sazonalidade das chuvas no município de Olímpia causam influência direta nos valores de NDVI. Palavra-chave: Olímpia. NDVI. Vegetação Nativa. SensoriamentoRemoto. Monitoramento. ABSTRACT The main objective of this research is to examine the variation of the index NDVI of native vegetation in representative dates of the rainy and dry seasons in the city of Olympia, on the northwest of São Paulo. Two images obtained from satellite Landsat 8 used: one dated August 30, 2013, representing the dry season and the other from November 11, 2013, representing the rainy season. The satellite image representing the dry season obtained the following NDVI values: maximum 0,4813586; minimum -0,0315516 and average 0,0209827. The satellite image representing the rainy season obtained the following NDVI values: maximum 0,5289497; minimum 0,0 and average 0,0288567. The percentage increase for NDVI between the rainy season compared with the dry season corresponding to 9.8% at the maximum, 3.25% minimum and 37% on average. It is possible to conclude that the morphological characteristics of native vegetation and the seasonal rains at the climate of Olympia cause a direct influence on NDVI values. Key-words: Olímpia. NDVI. Native Vegetation.Remote Sensing. Monitoring.
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Mestrando em Ciências do Solo - Universidade Estadual Paulista – Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias Departamento de Engenharia Rural, Via de Acesso Prof. Paulo Donato Castellane s/n 14884-900, Jaboticabal – SP, Brasil, 016 98217-4495,
[email protected](Autor de Correspondência). 2 Especialista em Georreferenciamento de Imóveis Rurais–Fundação Educacional de Fernandópolis- Av. Teotônio Viléla, s/n - Campus Universitário, Fernandópolis - SP, 15600-000, Brasil, 017
[email protected] 3 Professor Doutor e Coordenador do Mestrado em Ciências Ambientais – Universidade Camilo Castelo Branco – UNICASTELO – Est. Projetada F-1, Fazenda Santa Rita s/n 156000-000, Fernandópolis – SP, Brasil.
[email protected] I Simpósio Internacional de Águas, Solos e Geotecnologias - SASGEO - 2015 Eixo temático: Estudos ambientais em bacias hidrográficas: Geologia, Geomorfologia, Vegetação, Hidrografia, Solos e Fisiologia da Paisagem www.sasgeo.eco.br
1. INTRODUÇÃO Este trabalho tem como intuito analisar o comportamento sazonal da vegetação nativa presente no município de Olímpia/SP utilizando-se imagens geradas pelo satélite Landsat-8 através da utilização do Índice de Vegetação por Diferença Normalizada – NDVI.
1.1. Caracterização da Área de Estudo O município de Olímpia está localizado na região Noroeste do estado de São Paulo, fazendo limite com os municípios de Guaraci e Altair ao norte, Barretos e Cajobi, à leste, Guapiaçu à oeste e Uchoa, Tabapuã e Severínia ao sul. Está distante 435km da capital São Paulo. Figura 1 – Mapa de Localização do Município de Olímpia/SP
Fonte: adaptado deIBGE, 2010 De acordo com o censo do IBGE de 2010 (IBGE, 2013), Olímpia ocupa área corresponde a 802,652 km² ou 80.265,2 ha, com população de 50.024 habitantes, densidade demográfica (hab/km²) 62,32 e índice de desenvolvimento humano IDH de 0,773. 1.2 Uso e Ocupação do Solo O cultivo da cana-de-açúcar é o principal uso e ocupação do solo do município de Olímpia, cobrindo 42.333,8 ha ou 52,64% da área do município, sendo seguido pela Laranja com 11.225,5ha (13,98%) e pelas pastagens, com 9.399,7ha (11,71%) (CATI, 2007).
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A vegetação nativa recobre 7,85% da área total municipal, correspondendo a 6.321 ha, sendo principalmente vegetação característica de Mata Atlântica, Várzea e Cerrado (SMA e IF, 2010). A Mata Atlântica ocorre em sua fisionomia Floresta Estacional Semidecidual, ocupando 3.168ha ou aproximadamente 50% de toda cobertura vegetal do município, sendo seguido pelo Cerrado, com 1.960ha e pelas Várzeas, 1.193ha.A Floresta Estacional Semidecidual tem como característica, a presença de espécies arbóreas que perdem parte de suas folhas durante o período de estiagem (UFV, 2006).
1.3 Clima Utilizando o Mapa de Clima do Brasil, desenvolvido pelo IBGE, constatou-se que a área de estudo está inserida em duas classificações de clima: Clima Tropical Brasil Central Quente com 3 meses secos e Clima Tropical Brasil Central Subquente com 1 a 2 meses secos. O Clima Tropical Brasil Central Quente tem como característica a média de temperatura acima de 18ºC em todos os meses do ano. Já o Clima Tropical Brasil Central Subquente apresenta média de temperatura entre 15 e 18ºC para todos os meses do ano. Nos dois climas classificados, pode-se observar que há uma estação seca ou de estiagem em pelo menos 2 meses do ano (IBGE, 2002). Utilizando a média dos índices pluviométricos mensais, registrados entre os anos de 1943 a 2004, levantados junto ao Sistema Integrado de Gerenciamento dos Recursos Hídricos (SIGRH) referentes ao ponto de prefixo B5-009, localizado no bairro rural de Ribeiro dos Santos, foi elaborado o gráfico da média histórica dos índices pluviométricos mensais para Olímpia/SP. Figura
2
-
Média
histórica
dos
índices
pluviométricos
mensais
de
Olímpia/SP
Pluviometria (mm)
Média Histórica dos Índices Pluviométricos de Olímpia/SP 300 200 100 0 Jan
Fev
Mar
Abr
Mai
Jun
Jul
Ago
Set
Out
Nov
Dez
Meses do ano Chuva Mensal
Fonte: adaptado de SIGRH
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1.4Índice de Vegetação por Diferença Normalizada – NDVI O Índice de Vegetação por Diferença Normalizada – NDVI consiste na relação entre a reflexão e absorção de energia eletromagnética nas faixas do infravermelho próximo e o espectro visível pela vegetação.Levando-se em consideração o Comportamento Espectral da Vegetação, quando há mais reflexão na faixa do infravermelho próximo do que no espectro visível, a vegetação tende a ser mais densa e pode conter algum tipo de formação florestal. Quando esta diferença é muito pequena, a vegetação provavelmente é mais rala, de menor porte ou não existente. (NASA, 2000). A equação do cálculo do NDVI é realizada utilizando as bandas dos satélites para captação do infravermelho próximo e do espectro visível:
NDVI = (NIR-VIR)/(NIR+VIS) onde: NIR = invravermelho próximo VIS = espectro visível Esta equação resulta em um número que varia desde -1 até +1. O valor “zero” indica onde não há vegetação e quando mais próximo de +1, há probabilidade de maior densidade de folhas verdes.
2. METODOLOGIA
2.1 Imagens e Softwares Utilizados Foram utilizadas duas imagens do satélite Landsat 8 de órbita/ponto 221/074 de datas diferentes, sendo uma de 30 de agosto de 2013, para representar a época de estiagem e outra de 11 de novembro de 2013 para a época das chuvas. As imagens foram obtidas através de download no site http://earthexplorer.usgs.gov/ e são disponibilizadas estão no Datum WGS 84 orientado para o norte. De acordo com KALAF, 2013, as imagens são obtidas no site já ortorretificadas e com alta precisão espacial.
2.2 Classificação Supervisionada Inicialmente, foi realizada a fusão das bandas de infra-vermelho e a banda pancromática da imagem de satélite correspondente à data de 11 de novembro de 2013, aumentando assim a resolução espacial de 30 metros para 15 metros. Após esta etapa, utilizando-se o software ArcGis 10.1, foi realizada a identificação das áreas de vegetação nativa do município de Olímpia utilizando-se a metodologia da classificação supervisionada, gerando um arquivo raster. Este arquivo gerado foi convertido para o tipo vetorial poligonal. I Simpósio Internacional de Águas, Solos e Geotecnologias - SASGEO - 2015 Eixo temático: Estudos ambientais em bacias hidrográficas: Geologia, Geomorfologia, Vegetação, Hidrografia, Solos e Fisiologia da Paisagem www.sasgeo.eco.br
Figura 3 – Cobertura Vegetal Nativa do Município de Olímpia/SP
Fonte: Autores 2.3 Processo de elaboração do mapa de NDVI Para cada arquivo do landsat de datas diferentes foi elaborado uma imagem com os valores obtidos para o NDVI. Estas foram geradas pelo software QuantumGis usando as bandas 4 - Vermelho (comprimento de onda ente 0,64-0,67mm) e 5 – Infravermelho Próximo (comprimento de ondas entre 0,85-0,88mm).
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RESULTADOS
Para o melhor estudo utilizou-se o mapa de cobertura de vegetação nativa obtido no item 2.2 para isolar os fragmentos florestais das duas imagens de NDVI.Nestas áreas foram obtidos os valores máximo, médios e mínimos deste índice, conforme tabela abaixo:
Tabela 1 - Valores de NDVI obtidos para cada estação Valores
NDVI Estiagem
NDVI Chuvas
Máximo
0,4813586
O,5289497
Mínimo
-0,315516
0,0
Média
0,0209827
0,0288567
Foram elaborad os mapas
de curva de cor com mesmos intervalos de classificação, permitindo a análise visual dos dados obtidos para o NDVI referente a cada imagem de satélite. I Simpósio Internacional de Águas, Solos e Geotecnologias - SASGEO - 2015 Eixo temático: Estudos ambientais em bacias hidrográficas: Geologia, Geomorfologia, Vegetação, Hidrografia, Solos e Fisiologia da Paisagem www.sasgeo.eco.br
Figura 4 – Mapa dos Valores de NDVI para a época de estiagem
Fonte: Autores Figura 5 – Mapa dos Valores de NDVI para a época de chuvas
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Fonte: Autores Portanto, em comparação da imagem obtida na época das chuvas em relação à da época de estiagem, a diferença do valor máximo encontrado foi de 0,0475911, do valor mínimo foi 0,0315516 e da média 0,00787398. Em porcentagem, para a época das chuvas, houve um acréscimo no valor máximo do índice em 9,8% em relação aos valores obtidos para a época de estiagem, assim como o acréscimo em 37% na média.
4. CONCLUSÃO Através da análise dos dados obtidos foi possível concluir que houve o aumento percentual de 35% na média dos valores de NDVI da época das chuvas em relação à época de estiagem. Este resultado pode estar relacionado ao baixo índice de pluviosidade registrado pela média histórica da região e pela característica da vegetação semidecidual que perde suas folhas em épocas de estiagem. Sendo assim, o monitoramento da cobertura vegetal nativa para a região de Olímpia/SP poderá ser influenciado pela época do ano em que as imagens de satélite foram obtidas, sendo mais recomendada a utilização de dados obtidos durante o período de chuvas da região, compreendido entre novembro a março.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS CATI – COORDENADORIA DE ASSISTÊNCIA TÉCNICA INTEGRAL. Levantamento das Unidades de Produção Agrícola. Campinas, 2007. IBGE – INSTITUTO BRASILEIRO DE GEOGRAFIA E ESTATÍSTICA. Mapa de Clima do Brasil – Escala 1.5.000.000. Brasília, 2002. IBGE – INSTITUTO BRASILEIRO DE GEOGRAFIA E ESTATÍSTICA. Atlas do censo demográfico 2010. Brasília, 2013. KALAF, R.; BRASILEIRO, R.; CARDOSO, P.V.; CRUZ, C. B. M..Landsat 8: avanços para mapeamento em mesoescala. Universidade Federal do Rio de Janeiro – Departamento de Geologia. Rio de Janeiro, 2013. LIRA, V.M de; et. al. Variação sazonal da cobertura vegetal em áreas do submédio São Francisco a partir de dados NDVI e imagens TM-Landsat 5. Enciclopédia Biosfera, Centro Científico Conhecer – vol.7, N.12, Goiânia, 2011. Disponível em: http://www.conhecer.org.br/enciclop/2011a/agrarias/Variacao%20sazonal.pdf. Acesso em: 30 de agosto de 2014. NASA – NATIONAL AERONAUTICS AND SPACE ADMINISTRATION. Earth Observatory – MeasuringVegetation.
disponível
em
http://earthobservatory.nasa.gov/Features/MeasuringVegetation/,
acessado em 17 de junho de 2014. I Simpósio Internacional de Águas, Solos e Geotecnologias - SASGEO - 2015 Eixo temático: Estudos ambientais em bacias hidrográficas: Geologia, Geomorfologia, Vegetação, Hidrografia, Solos e Fisiologia da Paisagem www.sasgeo.eco.br
SECRETARIA DO MEIO AMBIENTE e INSTITUTO FLORESTAL. Inventário florestal da vegetação natural do estado de São Paulo. Secretaria do Meio Ambiente / Instituto Imprensa Oficial, São Paulo, 2010. SIGRH – Sistema de Informação para Gestão de Recursos Hídricos do Estado de São Paulo. Banco de dados pluviométricos
do
Estado
de
São
Paulo.
Disponível
em:
http://www.sigrh.sp.gov.br/cgi-
bin/sigrh_carrega.exe?f=/index/informe_files/dados_daee.html. Acesso em 17 de julho de 2014. USGS
-
UNITED
STATES
GEOLOGICAL
SURVEY.
LandsatMissions,
disponível
em
. Acessado em 15 de junho de 2014. UFV – UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSA. Aula 10 – Fitogeografia – Bioma Mata Atlântica. Viçosa.
Disponível
em
, acessado em 18 de junho de 2014.
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