Mapeamento digital de classes e atributos de solos: métodos, paradigmas e novas técnicas.

Panorama geral sobre os métodos de mapeamento de solos e/ou de suas propriedades, assim como sobre as principais técnicas quantitativas usadas.

Modelagem e mapeamento digital de estoque de carbono orgânico na camada superficial dos solos (0-10 cm) do Estado do Rio de Janeiro.

2007

Utilização de imagens do ALOS/PALSAR no mapeamento digital de atributos físicos dos solos.

O levantamento e a análise da espacialização dos atributos do solo através de ferramentas de geoestatística são fundamentais para que cada hectare de terra seja cultivado segundo as suas reais aptidões. As imagens de radar de abertura sintética (SAR) têm um grande potencial para a estimação de umidade do solo e, desta forma, estes sensores podem auxiliar no mapeamento de propriedades físicas e físico-hídricas dos solos. O objetivo geral deste estudo foi avaliar o potencial de utilização de imagens de radar (micro-ondas) ALOS/PALSAR na identificação de solos em uma área da Formação Botucatu, dominada por solos de textura arenosa e média no município de Mineiros - GO. A área tem aproximadamente 946 ha, com o relevo da região variando de plano a suave ondulado e geologia da área é composta basicamente, por Arenitos da Formação Botucatu. No presente estudo foram amostrados 84 pontos para calibração e 25 pontos para validação, coletados nas profundidades de 0-20 cm e 60-80 cm. As amostras de solo analisadas para a determinação de areia, silte, argila, capacidade de campo (CC), ponto de murcha permanente (PMP) e água total disponível (AD). Para o desenvolvimento do trabalho foram adquiridas imagens de cinco datas e diferentes polarizações, totalizando 14 imagens, que foram processadas para a correção geométrica e correção radiométrica, utilizando o MDE. Também foram gerados covariáveis dos atributos do terreno: elevação (ELEV), declividade (DECLIV), posição relativa da declividade (PR-DECL), distância vertical do canal de drenagem (DVCD), fator-ls (FATOR-LS) e distância euclidiana (D-EUCL). A predição dos atributos do solo foi realizada utilizando os métodos Random Forest (RF) e Random Forest Krigagem (RFK), tendo como covariáveis preditoras as imagens de radar e os atributos do terreno. O processamento das imagens do radar ALOS/PALSAR possibilitou as correções geométrica e radiométrica, transformando os dados em unidades de coeficiente de retroespalhamento (?º) corrigidos pelo modelo digital de elevação (MDE). As imagens adquiridas representaram de forma ampla as variações de ?º ocorridos em diferentes datas. Os solos da área de estudo são predominantemente arenosos, com a maioria dos pontos amostrados classificados como NEOSSOLOS QUARTZARÊNICOS, seguidos dos LATOSSOLOS. Os modelos RF empregados para a predição dos atributos físicos e físico-hídricos dos solos proporcionaram a análise da contribuição das covariáveis preditoras. Os atributos do terreno que exerceram maior influência na predição dos atributos estudados estão relacionados à elevação. As imagens de 03/05/2009 (HH1, VV1, HV1 e VH1) e 26/09/2010 (HH3 e HV3), obtidas em períodos mais secos, tiveram melhores correlações com os atributos do solo. As análises dos semivariogramas dos resíduos da predição dos modelos RF demonstraram maior dependência espacial na camada de 60 a 80 cm. A abordagem da Krigagem somada ao modelo RF contribuíram para a melhoria da predição dos atributos areia, argila, CC e PMP. O uso de imagens de radar ALOS/PALSAR e atributos do terreno como covariáveis em modelos RFK mostrou potencial para estimar os atributos físicos (areia e argila) e físico-hídricos (CC e PMP), que podem auxiliar no mapeamento de solos associados aos materiais de origem da Formação Botucatu.

Segmentação e classificação de imagens destinadas ao mapeamento digital do Parque Nacional da Serra dos Órgãos (PARNASO)

Na perspectiva ambiental, o Parque Nacional da Serra dos Órgãos (PARNASO) é o Parque Nacional mais pesquisado no Brasil e configura-se como uma importante Unidade de Conservação inserida no estado do Rio de Janeiro, devido à sua importância ambiental para o estado. Localizado em quatro municípios da região serrana: Teresópolis, Petrópolis, Magé e Guapimirim foi constatado que essa área tem passado por alguns problemas, relativamente recentes, de ocupação desordenada devido à expansão urbana em sua vizinhança caracterizada por pressão antrópica. Através do processamento de imagens digitais, mais especificamente as etapas de segmentação e classificação, foi possível ilustrar o processo de ocupação humana por meio de documentos cartográficos. Além de estes processos possibilitarem a geração de mapas de uso da Terra e cobertura vegetal, com o intuito de auxiliar e dar fomento à execução de atividades, o mapeamento digital configura-se numa importante ferramenta para a análise ambiental, contribuindo para o posterior zoneamento da área de estudo. Adotaram-se classes temáticas de uso e ocupação da Terra com o propósito de permitir a classificação das imagens digitais trabalhadas. São elas: afloramento rochoso, área urbana, agricultura e vegetação. Estudos foram feitos no sentido de indicar e explorar as funcionalidades das ferramentas SPRING e DEFINIENS e resultados foram comparados a partir do uso de imagens LANDSAT, CBERS, SPOT e IKONOS chegando-se a resultados de que no sistema SPRING, os melhores parâmetros a serem escolhidos foram similaridade 10 e área 400. Já para o sistema DEFINIENS, constatou-se que o processo de segmentação multinível permitiu o alcance de resultados mais rápidos, do ponto de vista computacional, do que o processo de segmentação único utilizado normalmente entre os sistemas de processamento de imagens digitais como o SPRING. Já sob a ótica do processo de classificação de imagens, a pesquisa constituiu em avaliar este mecanismo por meio de dois indicadores: o de exatidão/acurácia e o índice Kappa. Neste sentido, observaram-se tendências de melhores resultados no sistema SPRING.

Mapeamento digital do uso da terra da cobertura vegetal no Parque Estadual da Serra da Tiririca (PESET) a partir de imagens orbitais de alta resolução.

No Brasil, entre as áreas protegidas e regulamentadas por lei estão às denominadas Unidades de Conservação (UC) e são definidas assim por possuírem características ambientais, estéticas, históricas ou culturais relevantes, importantes na manutenção dos ciclos naturais, demandando regimes especiais de preservação, conservação ou exploração racional dos seus recursos. O Parque Estadual da Serra da Tiririca (PESET), criado pela Lei 1.901, de 29 de novembro de 1991 localizado entre os municípios de Niterói e Maricá no Estado do Rio de Janeiro, enquadra-se na categoria de UC de Proteção Integral abrigando uma extensa faixa de Mata Atlântica em seus limites. Para a presente pesquisa foi feita uma classificação de Uso da terra e cobertura vegetal, refinada por pesquisas feitas através do trabalho de campo, que subsidiou a elaboração da proposta de Zoneamento Ambiental para o parque. O processamento digital da imagem foi feito utilizando-se o sistema SPRING desenvolvido pelo Instituto de Pesquisas Espaciais (INPE). A confecção dos mapas temáticos foi feita com apoio do sistema Arcgis desenvolvido pela ESRI. O Sistema de Informação Geográfica (SIG) foi empregado para as modelagens ambientais. Nessa etapa foram consideradas, de forma integrada, a variabilidade taxonômica, a expressão territorial e as alterações temporais verificáveis em uma base de dados georreferenciada. A tecnologia SIG integra operações convencionais de bases de dados, relativas ao armazenamento, manipulação, análise, consulta e apresentação de dados, com possibilidades de seleção e busca de informações e suporte à análise geoestatística, conjuntamente com a possibilidade de visualização de mapas sofisticados e de análise espacial proporcionada pelos mapas. A opção por esta tecnologia busca potencializar a eficiência operacional e permitir planejamento estratégico e administração de problemas, tanto minimizando os custos operacionais como acelerando processos decisórios. O estudo feito através da modelagem computacional do PESET apresentará o emprego das técnicas amplamente utilizadas no monitoramento ambiental, sendo úteis aos profissionais destinados à gestão e aos tomadores de decisão no âmbito das políticas públicas relacionadas à gestão ambiental de Unidades de Conservação.

Mapeamento digital de áreas suscetíveis a escorregamento na parte continental do município de Angra dos Reis, RJ.

O presente trabalho tem como objetivo analisar a classificação resultante do emprego da Avaliação de Multicritérios, utilizando a técnica AHP (Analytic Hierarchy Process), em ambiente SIG, para o mapeamento de áreas suscetíveis à escorregamento no município de Angra dos Reis. O estudo exigiu duas imagens Landsat 7 TM, obtidas respectivamente em 14/08/2006 e 17/06/2005. O produto gerado será comparado com os dados já existentes disponibilizados pela Defesa Civil do município, servindo de auxílio às ações no processo de gestão territorial, dando suporte ao planejamento e execução de projetos ambientais e de engenharia e apoio a tomadas de decisões governamentais, evitando novos desastres como os ocorridos em 31/12/2009 e 01/01/2010.

Mapeamento digital de análogos a reservatórios petrolíferos: exemplos para depósitos fluviais da Unidade Açu-3 - Bacia Potiguar

In the current work are presented the results about the study of digital mapping of analogs referents the fluvial oil reservoirs in the Açu Formation. With the regional recognizing in the south corner of Potiguar Basin was selected a area of 150 Km square in the west of Assu city. In this area was chosen the outcrops for the digital mapping and from the data fields and remote sensors were done the depositional architectural for the fluvial deposits, which it was named coarse meandering fluvial systems. In the deposits were individualized 3 (three) fluvial cycles, which they was separated by bounding surface of fifth order. Such cycles are preferentially sandy, with fining-upward sequence finished in flood plain deposits. Inner of the sandy levels of the filling channels were characterized least cycles, normaly incomplete, constituted by braided sandy bodies and bounding surfaces of fourth order. In the mapped area was chosen a outcrop with great exposition, where it was possible to see tipical deposits of filling channel and was in this outcrop that was done the digital mapping. In this outcrop was used diverse technics and tools, which they integrated sedimentological, altimetric (GPS, Total Station), LIDAR (Light Detection and Ranging), digital photomosaic of high resolution and of the inner geometries (Ground Penetration Radar) data sets. For the integrating, interpretation and visualization of data was used software GoCAD®. The final product of the outcrop digital mapping was the photorealistic model of part of the cliff (or slope) because the observed reflectors in the radargrams were absents. A part of bar oblique accretion was modeled according to GPR gride of 200x200 meters in the alluvial Assu river probable recent analog. With the data of inner geometries was developed the three-dimentional sedimentary architectural, where it was possible characterize sand sheet deposits and many hierarchy of braided channels. At last, simulations of sedimentary geometries and architectures of the Potiguar Basin Fluvial Reservoirs were done with PetBool software, in order to understand the capacity of this program in simulations with a lot of numbers of conditioning wells. In total, 45 simulations was acquired, where the time and the channel numbers increase in relation of the conditioning wells quantity. The deformation of the meanders was detected from the change of simulated dominion dimensions. The presence of this problem was because the relationship between the simulated dominion and the width of the meander

Integração de imagens vetoriais e matriciais na visualização dos levantamentos realizados com a unidade móvel de mapeamento digital

Pós-graduação em Ciências Cartográficas - FCT

Potencialidade do sensor Worldview II na detecção de hematita e goethita em solos tropicais

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Geociências, Programa de Pós-Graduação Stricto Sensu em Geociências Aplicadas, 2016.

Processamento digital de imagens destinado ao mapeamento da ocupação humana do alto Bonfim e análise histórica dos remanescentes florestais entre os anos de 1965 a 2006.

Através do processamento de imagens digitais, mais especificamente as etapas de segmentação e classificação, foi possível analisar o processo de ocupação humana da bacia hidrográfica do rio Bonfim, localizada no município de Petrópolis, no estado do Rio de Janeiro. Este processo possibilitou a geração de mapas de uso da terra e cobertura vegetal e configurou-se numa importante etapa para avaliação ambiental capaz de auxiliar e dar fomento à execução de atividades de gestão e monitoramento do meio ambiente e de análise histórica dos remanescentes florestais ao longo dos últimos anos. Nesta pesquisa foram adotadas classes temáticas com o propósito de permitir a classificação das imagens digitais na escala 1/40.000. As classes adotadas foram: afloramento rochoso e vegetação rupestre; obras e edificações; áreas agrícolas e vegetação. Estudos foram feitos no sentido de indicar o melhor método de classificação. Primeiramente, efetuou-se a classificação no sistema SPRING, testando-se os melhores parâmetros de similaridade e área na detecção de fragmentos, somente da classe vegetação. Houve tentativa de classificar as demais classes de uso diretamente pelo sistema SPRING, mas esta classificação não foi viável por apresentar conflitos em relação às classes, desta forma, neste sistema foi feita somente a classificação e quantificação da classe vegetação. Visando dar continuidade a pesquisa, optou-se por executar uma interpretação visual, através do sistema ArcGis, para todas as classes de uso do solo, possibilitando o mapeamento da dinâmica de evolução humana, diante da floresta de mata atlântica na área de estudos e análise histórica de seus remanescentes entre os anos dos anos 1965, 1975, 1994 e 2006.

Mapeamento, caracterização e manejo dos solos do Município de Jaguariúna, SP, com auxílio de geoprocessamento.

O trabalho identificou os solos do Município de Jaguariúna-SP, definidos de acordo com seus atributos (propriedades físicas, químicas etc.) que exprimem potenciais de ofertas e limitações ecológicas, correspondentes a cada área diferenciada, bem como integrar as informações, obtidas e expressas através da elaboração do mapa de solos do município, em SIG, para servir de base à realização de diagnósticos ambientais e sócio-econômicos a nível municipal.

Mapeamento da aptidão agrícola das terras do Estado do Maranhão.

2007

Mapeamento e descrição do padráo de uso e cobertura da terra em municípios do sudoeste goiano a partir de imagens orbitais TM/Landsat-5.

A partir dos anos 1970, a ocupação pelo homem do espaço do centro-oeste brasileiro apresentou um elevado crescimento devido a políticas de expansão agrícola. Este fato ocorreu por meio do alto grau de mecanização agrícola e aplicação de fertilizantes, visando elevados níveis de produção em diversas localidades, como o sudoeste do Estado de Goiás. Tal predicado da alta produtividade mantém-se até os dias atuais, indicando a grande intensidade da dinâmica de uso e cobertura das terras nesta região. Desta forma, tornase necessário o conhecimento da dinâmica e distribuição espacial dos padrões de uso e cobertura da terra, podendo fornecer subsídios a ações de planejamento agrícola sobre o espaço em alguns municípios do sudoeste goiano. Para isto, imagens orbitais do satélite Landsat TM-5 foram adquiridas em diferentes períodos do ciclo agrícola ao longo de 2007. Informações complementares acerca do uso regional foram utilizadas para apoiar a interpretação e classificação, principalmente a partir dos dados obtidos em campo. Os mapas de uso e cobertura da terra para os municípios de Rio Verde, Acreúna, Santo Antônio da Barra, Santa Helena de Goiás, Montividiu e Paraúna foram obtidos utilizando ferramentas do programa Spring 4.3.3 como a segmentação de imagens, bem como o classificador semi-automático Bhattacharya Distance, sendo estabelecidas dez classes temáticas, com base na legenda proposta pelo IBGE e Corine. A análise multitemporal, assim como a segmentação mostraram-se eficientes na distinção das classes de uso e cobertura da terra da região. A classe de uso destinada ao plantio da soja apresentou o maior percentual da área, mudando para culturas safrinha, solo exposto ou pousio no inverno. Outras classes também merecem destaque como a Pastagem e a Cana-de-açúcar, que apresentaram distribuição espacial bastante concentrada. Este mapeamento fornece subsídios ao planejamento do uso e ocupação das terras na região, considerando os aspectos ambientais e sociais, assegurando maior produtividade agrícola, visando um manejo sustentável das terras e a qualidade de vida ao homem do campo.

Uso de sistemas de informação geográfica para o mapeamento de áreas com potencial de aplicação da magnesita calcinada no Brasil, com enfoque no sudoeste de Goiás.

Os solos ácidos predominam em quase todas as regiões do Brasil, ocupando menores proporções nas regiões do semi-árido localizadas no Nordeste do país (OLMOS; CAMARGO,1976). Em condições de elevada acidez e altos teores de alumínio, a correção do solo se faz necessária, visto que a maioria das culturas comerciais não tolera essas condições. Portanto o uso de corretivos passou a ser rotina em várias regiões agrícolas, tornando-se, talvez, a prática mais importante para alcançar elevadas produtividades (PRADO, 2003). Para Poulisse (2003), nas próximas décadas, os principais fatores de transformação da produção agrícola estarão relacionados às mudanças nos hábitos alimentares e introdução de novas tecnologias agrícolas. Associada a esta transformação, surge a necessidade de exploração racional dos recursos naturais. Dessa nova concepção, surge um novo paradigma, que enfatiza os fatores bióticos da produção, como o uso eficiente de adubos e corretivos, a adaptação das plantas às limitações do solo, o aumento da atividade biológica e a otimização da ciclagem de nutrientes (SANCHEZ, 1997). Para que o uso de insumos agrícolas seja otimizado e esteja em harmonia com a sustentabilidade ambiental é pertinente o conhecimento da distribuição espacial dos nutrientes no solo. Com esse conhecimento é possível planejar e gerir a distribuição desses insumos inibindo o avanço da degradação dos solos e permitindo que produtores menos favorecidos tenham sua produtividade incrementada. Para fornecer subsídios técnicos e científicos a essa abordagem, é importante o desenvolvimento de novas metodologias e utilização de novas ferramentas de análise e manipulação das informações. Neste contexto, insere-se o uso de geotecnologias no mapeamento agrícola que permite, por exemplo, a identificação de áreas com maior ou menor demanda por cálcio e magnésio, o que resulta em benefícios econômicos e ambientais. Um dos aspectos mais importantes do uso das geotecnologias é o potencial de um Sistema de Informação Geográfica (SIG) em facilitar a produção de novas informações a partir de um banco de dados geográficos. Porém, o grande desafio da produção de novas informações em um SIG é a qualidade e a disponibilidade dos dados que caracterizam a base de dados a ser utilizada. Este trabalho insere-se no projeto "Potencial de uso agrícola da Magnesita Calcinada", uma cooperação técnico-financeira entre Embrapa Solos e a empresa MAGNESITA S/A, cujo objetivo geral é desenvolver tecnologias que orientem a aplicação do óxido de magnésio como fonte de Mg para a correção e, principalmente, para a adubação de solos. Dentre as atividades previstas no projeto está o mapeamento digital de solos do Brasil, com ênfase no Sudoeste Goiano, por ser uma região de destaque no cenário do agronegócio nacional. O presente trabalho insere-se nesse contexto, com o objetivo de desenvolver tecnologias de mapeamento digital para apoio à tomada de decisão sobre as possíveis demandas do óxido de magnésio como fonte de Mg para a agropecuária brasileira.

Levantamento semidetalhado dos solos da microbacia do Córrego do Pito Aceso, Município de Bom Jardim, região serrana do Estado do Rio de Janeiro - RJ.

O objetivo do presente estudo foi realizar o levantamento semidetalhado de solos, na escala 1:10.000, da microbacia do córrego Pito Aceso, com aproximadamente 500 ha, inserida no distrito de Barra Alegre, município de Bom Jardim. Os procedimentos utilizados envolveram a geração de um banco dados digital, manipulação de produtos de sensoriamento remoto (imagens GeoEye) e a confecção de um modelo digital de elevação (MDE), buscando otimizar o mapeamento de solos no campo e facilitar a geração de mapas interpretativos úteis ao planejamento da área. As feições das pedopaisagens foram separadas e representadas por unidades de mapeamento e, definidas em função das classes de solo, condição de drenagem, vegetação original, relevo e material de origem. Nas áreas de várzeas, relacionadas aos sedimentos recentes do Quaternário, ocorrem os Gleissolos Háplicos. Já nas áreas elevadas, relacionadas com as litologias da Unidade Imbé do complexo Rio Negro foram identificados Argissolos, Cambissolos, Latossolos e Neossolos Litólicos, estes ocorrendo associados com Afloramentos de Rochas. Os resultados demonstraram que a utilização do modelo digital de elevação e de seus atributos do terreno derivados foram úteis na otimização dos trabalhos de campo e na delimitação das unidades de mapeamento, aumentando a precisão do mapa final, e contribuindo, assim, para a elaboração do plano de manejo conservacionista da microbacia.