universidade federal de santa catarina adilson de

UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA
ADILSON DE FREITAS ZAMPARETTI
GEOTECNOLOGIAS NO MAPEAMENTO DE
PEQUENAS PROPRIEDADES RURAIS
FLORIANÓPOLIS
2008
1
ADILSON DE FREITAS ZAMPARETTI
GEOTECNOLOGIAS NO MAPEAMENTO DE
PEQUENAS PROPRIEDADES RURAIS
Dissertação apresentada ao Programa de
Pós-Graduação em Engenharia Ambiental
da Universidade Federal de Santa Catarina,
como requisito para obtenção do grau de
Mestre em Engenharia Ambiental na área de
Gestão Ambiental em Bacias Hidrográficas.
Orientador: Prof. Dr. César Augusto Pompêo
FLORIANÓPOLIS
2008
2
3
Dedico
a Deus
à família
aos amigos
4
AGRADECIMENTOS
Ao Professor e Orientador Dr. César Augusto Pompêo, pela confiança e incentivo à
realização desta pesquisa.
Ao Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental - PPGEA e a Universidade
Federal de Santa Catarina.
Aos membros participantes da banca examinadora por aceitarem o convite e se
disporem a contribuir com suas experiências e conhecimento, oferecendo críticas, sugestões e
recomendações.
A Empresa de Pesquisa Agropecuária e Extensão Rural de Santa Catarina / Centro de
Informações de Recursos Ambientais e de Hidrometeorologia de Santa Catarina Epagri/Ciram, por disponibilizar equipamentos, softwares e dados para o desenvolvimento da
pesquisa.
Aos Colegas do Mestrado que compartilharam conhecimentos.
Aos Extensionistas do município de Alfredo Wagner pela valiosa ajuda na
compreensão das particularidades locais.
Aos agricultores e agricultoras pela ótima recepção e motivação em participar desta
pesquisa e compartilhar de seu conhecimento local.
A todos os amigos e colegas de trabalho que de uma forma ou de outra contribuíram
para a realização de mais uma etapa da minha vida.
5
RESUMO
Este trabalho tem como objetivo analisar o mapeamento temático de duas pequenas
propriedades rurais do município de Alfredo Wagner (SC), bem como sua adequação com
relação à aptidão agrícola de uso das terras e a legislação ambiental por meio de
geotecnologias. Apresentam-se como objetivos específicos: avaliar as ortofotos digitais
geradas, a precisão das coordenadas dos pontos de controle e dos vértices das propriedades.
Isto, visando o mapeamento temático do uso e da aptidão das terras, que foram confrontados
com as recomendações (APP e reserva legal) da legislação ambiental vigente. O município de
Alfredo Wagner está localizado na Serra Geral, na região sul do Brasil e situa-se na parte mais
alta da Bacia Hidrográfica do Rio Itajaí, no Alto Vale do Rio Itajaí, na região de transição
entre o litoral e o planalto catarinense. Foram utilizados: i) aerofotos (em papel fotográfico e
em filme) na escala nominal de 1:25.000; ii) scanner gráfico (scanner de mesa) e scanner
fotogramétrico; iii) receptores GPS topográfico (Leica GS20 e ProMark X) e GPS de
navegação (eTrex); e, iv) modelos digitais de elevação (SRTM e IBGE). A base cartográfica
em meio digital refere-se a escala 1:50.000 e o software SIG utilizado foi o ILWIS v3.2
Academic, ITC, Holanda (2004) que atendeu plenamente aos propósitos desta pesquisa. As
ortofotos foram geradas por oito combinações diferentes, a partir das fotografias aéreas
métricas (papel e filme), dos receptores GPS (navegação e topográfico) e dos MDEs (SRTM e
IBGE). As combinações foram testadas e avaliadas de maneira visual e numérica, esta última
considerou a orientação interior, exterior e a raiz do erro quadrático médio. A pesquisa
apontou viabilidade de utilização de todas as ortofotos geradas para apoiar a realização do
mapeamento temático de pequenas propriedades rurais, inclusive as combinações que
utilizaram aerofotos em papel com o emprego de GPS de navegação. O mapeamento pode
subsidiar, a baixo custo, profissionais de extensão rural na elaboração do planejamento,
orientação dos agricultores quanto à adequação das propriedades rurais à legislação ambiental
e na concepção de projetos agrícolas.
Palavras-chave: Ortofotos. Receptores GPS. Sistema de Informação Geográfica (SIG). Uso e
Aptidão de Uso das Terras. Legislação ambiental.
6
ABSTRACT
The main objective of this work is to analyze the thematic mapping of two small farms, as
well as their fitness related to the land use and environmental legislation suitability using geotechnologies, in Alfredo Wagner municipality in the “Alto Vale do Itajaí” region, in Santa
Catarina state, southern Brazil. Besides, specific objectives include to evaluate the generated
digital orthophotos, the accuracy of the control points and farms corners coordinates, looking
at the land use and land suitability thematic mapping, which was compared to the
environmental legislation recommendations (APP – permanent preservation areas and legal
reserves). Alfredo Wagner is located in “Serra Geral”, in the upper part of Itajaí River
Watershed, in the transitional area between the coast and Santa Catarina plateau. It was used
the following materials: i) aerial photographs (photographic paper and film) from the 19771979 survey period, made by Aerofoto Cruzeiro SA company, in 1:25 000 nominal scale; ii)
graphic scanner (table scanner) and photogrametric scanner; iii) topographic GPS (Leica GS
20 and ProMark X) and navigation GPS (eTrex model); and iv) digital elevation models
(SRTM and IBGE). The data cartographic base refers to a 1:50 000 scale, in digital format
and the GIS program used was ILWIS v3.2 Academic (ITC, The Netherlands, 2004), which
was fully appropriated to achieve the research objectives. The aerial photographs were
generated by the use of eight different combinations, from two kinds of metric aerial
photographs (paper and film), two types of GPS receptors (navigation and topographic) and
two digital elevation models sources (SRTM and IBGE). The combinations were tested and
evaluated by means of visual and numeric ways, considering the internal and external
orientation, and the root mean square error. The research shows the feasibility of the
orthophotos and navigation GPS use to support the thematic mapping in small farms. The
thematic mapping can help rural extensionists to make planning, to orient the farmers in
relation to the farms suitability to the environmental legislation and in the production of
agricultural projects.
Keywords: Orthophotos. GPS Receptors; Geographic Information Systems (GIS). Land use
and land suitability. Environmental Legislation.
7
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Síntese por faixa de área dos estabelecimentos agropecuários. .............................. 23
Tabela 2 - Histórico da Fotogrametria...................................................................................... 37
Tabela 3 - Erro médio para cada fator gerador. ........................................................................ 46
Tabela 4 - Erros estimados considerando poligonais (propriedades) quadradas...................... 46
Tabela 5 - Resolução espacial em função da resolução ótica para diferentes escalas.............. 57
Tabela 6 - Aerofotos utilizadas e características das imagens.................................................. 73
Tabela 7 - Localização das marcas fiduciais, coordenadas e desvios referente ao Teste 1...... 74
Tabela 8 - Localização das marcas fiduciais, coordenadas e desvios referente ....................... 75
Tabela 9 - Localização das marcas fiduciais - Filme, Scanner Fotogramétrico. ...................... 75
Tabela 10 - Pontos de controle terrestre com GPS de navegação. ........................................... 77
Tabela 11 - Pontos de controle terrestre pós-processados (DGPS). ......................................... 78
Tabela 12 - Diferenças das coordenadas DGPS x Navegação. ................................................ 79
Tabela 13 - Comparativo entre diferenças das coordenadas DGPS x NAV (Propriedade “A”).
.......................................................................................................................................... 82
Tabela 14 - Comparativo das diferenças entre coordenadas DGPS x NAV (Propriedade “B”).
.......................................................................................................................................... 83
Tabela 15 - Características das ortofotos geradas. ................................................................... 85
Tabela 16 - Desvio-Padrão da orientação interior do Teste 1 - Scanner Gráfico, 600 dpi....... 86
Tabela 17 - REQM da orientação interior do Teste 2 - Scanner Fotogramétrico, 900 dpi....... 86
Tabela 18 - REQM da orientação interior do Teste 2 - Scanner de mesa (900 dpi)................. 87
Tabela 19 - Resultados da orientação exterior e altura de vôo estimada.................................. 87
Tabela 20 - Resultados da orientação exterior e altura de vôo estimada para as combinações
do teste 2........................................................................................................................... 88
Tabela 21 - PCTs e os desvios na linha e coluna...................................................................... 89
Tabela 22 - Conversão teórica do Erro-Padrão (pixel para metro)........................................... 89
Tabela 23 - Conversão prática do erro-padrão (pixel para metro)............................................ 90
Tabela 24 - Erro-Padrão das Ortofotos do teste 2. ................................................................... 90
Tabela 25 - Códigos de uso das terras. ................................................................................... 100
Tabela 26 - Áreas declaradas do uso das terras da propriedade “A”...................................... 102
Tabela 27 - Área (ha) e percentuais do uso (Propriedade “A”).............................................. 102
Tabela 28 - Área (ha) e percentuais do uso atualizados (Propriedade “B”). .......................... 105
8
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 - Aerolevantamentos de maior abrangência. Adaptado de Maranhão (2004)............ 20
Figura 2 - Mapa de localização geográfica de Alfredo Wagner/SC, com sua hidrografia....... 26
Figura 3 - Características geológicas, comunidade do Rio Jararaca - Alfredo Wagner, 2006. 28
Figura 4 - Ocupação agrícola na comunidade do Rio Jararaca, Alfredo Wagner, 2006. ......... 29
Figura 5 - Representação esquemática de uma câmara fotogramétrica.................................... 38
Figura 6 - Representação da posição do filme na tomada da fotografia................................... 39
Figura 7 – Processo da ortorretificação. ................................................................................... 41
Figura 8 - Orientação interior da imagem em relação à câmara............................................... 42
Figura 9 - Ângulos de rotação da câmara aerotransportada. .................................................... 43
Figura 10 - Resolução espacial (em metros) versus resolução ótica (dpi) para a escala
1:25.000. ........................................................................................................................... 58
Figura 11 - Tamanho do arquivo em função da resolução ótica. ............................................. 58
Figura 12 - Detalhe de uma marca fiducial inferior da aerofoto “20697”................................ 60
Figura 13 - Fluxograma do Teste 1. ......................................................................................... 63
Figura 14 - Fluxograma do Teste 2. ......................................................................................... 64
Figura 15 - Antena GPS topográfico sobre lado esquerdo do teto do veículo. ........................ 66
Figura 16 - Dispersão das diferenças, dos 20 PCTs. ................................................................ 79
Figura 17 - Distribuição dos pontos de controle para o teste B1 (NAV_SRTM). ................... 80
Figura 18 - PCT 11 (Interseção estradas). ................................................................................ 81
Figura 19 - Levantamento dos vértices com os receptores GPS, auxiliado pelo agricultor
(família) e técnicos. Na esquerda, Dia de Campo na propriedade “A” e, na direita, Dia de
Campo na propriedade “B”............................................................................................... 81
Figura 20 - Dispersão das diferenças DGPS x NAV (Propriedade “A”). ................................ 82
Figura 21 - Posição 3D (PDOP), Geometria (GDOP) e o nº de satélites em 19/10/2006. ....... 83
Figura 22 - Dispersão das diferenças DGPS x NAV (Propriedade “B”). ................................ 84
Figura 23 - Geometria (GDOP), Posição 3D (PDOP) e o nº de satélites em 02/02/2007. ....... 84
Figura 24 - Comparação em torno do PCT 7, da combinação B1 (teste 1).............................. 91
Figura 25 - Comparação em torno do PCTs 1, 14 e 16, da combinação B1 (teste 1). ............. 92
Figura 26 - Comparação em torno do PCTs 8, 15 e 20, da combinação B1 (teste 1). ............. 92
Figura 27 - Comparação em torno do PCT 7, da combinação C2 (teste 2).............................. 93
Figura 28 - Comparação em torno do PCTs 1, 14 e 16, da combinação C2 (teste 2). ............. 93
Figura 29 - Comparação em torno do PCTs 8, 15 e 20, da combinação C2 (teste 2). ............. 93
Figura 30 - Delimitação da área da propriedade “A” e das APPs. ........................................... 96
Figura 31 - Delimitação da área da propriedade “B” e das APPs. ........................................... 97
Figura 32 - Ortofoto com temas da propriedade “A”. .............................................................. 98
Figura 33 - Ortofoto com temas da propriedade “B”. .............................................................. 99
Figura 34 - Apresentação e interpretação conjunta da ortofoto. ............................................ 101
Figura 35 - Paisagens da propriedade mostrando classes de uso da terras............................. 102
Figura 36 - Ortofoto com glebas de uso (Propriedade “A”)................................................... 103
Figura 37 - Paisagens da propriedade “B” mostrando parte do uso das terras....................... 104
Figura 38 - Ortofoto com glebas do uso (Propriedade “B”)................................................... 105
Figura 39 - Aptidão de uso das terras (Propriedade “A”)....................................................... 107
Figura 40 - Aptidão de uso das terras da propriedade “B”..................................................... 108
Figura 41 - Conflitos de Aptidão de Uso das Terras da propriedade “A”.............................. 110
Figura 42 - Conflito entre uso e APPs (Propriedade “A”). .................................................... 113
Figura 43 - Área (ha) e percentuais do uso considerando as APPs da propriedade “A”........ 114
Figura 44 - Conflito entre uso e APPs (Propriedade “B”)...................................................... 116
Figura 45 - Área (ha) e Percentuais do uso com as APPs da propriedade “B”. ..................... 117
9
LISTA DE QUADROS
Quadro 1 - Guia para classificação da aptidão de uso das terras.............................................. 35
Quadro 2 - Aerofotos utilizadas. .............................................................................................. 55
Quadro 3 - Proposta de classificação de aptidão de uso das terras das glebas, a ser preenchido
em campo.......................................................................................................................... 70
Quadro 4 - Classes de aptidão de uso das terras das glebas da propriedade “A”................... 106
Quadro 5 - Classes de aptidão de uso das terras das glebas da propriedade “B”. .................. 109
10
LISTA DE SIGLAS E ABREVIATURAS
APP
BIRD
CAD
CELESC
CEMIG
CEPA
CIDASC
Ciram
CONAMA
CCIR
DNOS
DNPM
Eletrosul
EMBRAPA
Epagri
ENS
Fatma
GALILEO
GESAD
GLONASS
GPS
GRANFPOLIS
IBGE
ICA
INCRA
ILWIS
INPE
ITC
LAC
LAP
LAI
LAO
MDE
MDT
MNT
NASA
NEA
NUCLEBRÁS
Área de Preservação Permanente
Banco Internacional para a Reconstrução e o Desenvolvimento ou
Banco Mundial
Computer Aided Design
Centrais Elétricas de Santa Catarina
Companhia Energética de Minas Gerais
Centro de Estudos de Safras e Mercados
Companhia Integrada de Desenvolvimento Agrícola de Santa
Catarina
Centro de Informações de Recursos Ambientais e de
Hidrometeorologia de Santa Catarina
Conselho Nacional do Meio Ambiente
Certificado de Cadastro de Imóvel Rural
Departamento Nacional de Obras e Saneamento (extinto)
Departamento Nacional de Produção Mineral
Eletrosul Centrais Elétricas S.A.
Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária
Empresa de Pesquisa Agropecuária e Extensão Rural de Santa
Catarina
Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental da UFSC
Fundação do Meio Ambiente
Sistema de Posicionamento por Satélites (União Européia)
Grupo de Estudos em Saneamento Descentralizado do
Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental da UFSC
Global Navigation Satellite System (Russo)
Global Positioning System (Americano)
Associação dos Municípios da Região da Grande Florianópolis
Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística
Associação Cartográfica Internacional
Instituto Nacional de Colonização e Reforma Agrária
Integrated Land and Water Information Systems
Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais
International Institute for GeoInformation Science and Earth
Observation
Levantamento Agropecuário Catarinense
Licença Ambiental Prévia
Licença Ambiental de Instalação
Licença Ambiental de Operação
Modelo Digital de Elevação
Modelo Digital de Terreno
Modelo Numérico de Terreno
National Aeronautics and Space Administration
Núcleo de Estudos da Água do Departamento de Engenharia
Sanitária e Ambiental da UFSC
Empresas Nucleares Brasileiras
11
PC
PIP
PMDRS
Projeto
Microbacias/BIRD
PRAPEM/Microbacias 2
(MB2)
PPGEA
PRV
RH
SDM
SIG
SR
SRTM
UFSC
UTM
Computador pessoal (microcomputador)
Plano Individual da Propriedade
Plano Municipal de Desenvolvimento Rural Sustentável
Projeto de Recuperação, Conservação e Manejo dos
Recursos Naturais em Microbacias Hidrográficas
Projeto de Recuperação Ambiental e de Apoio ao Pequeno
Produtor Rural.
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental
Pastoreio Racional Voisin
Região Hidrográfica
Secretaria do Estado do Desenvolvimento Urbano e Meio
Ambiente
Sistema de Informações Geográficas
Sensoriamento Remoto
Shuttle Radar Topography Mission
Universidade Federal de Santa Catarina
Projeção Universal Transversa de Mercator
12
SUMÁRIO
1
INTRODUÇÃO E OBJETIVOS
15
1.1
Justificativa
16
1.2
1.2.1
1.2.2
1.2.3
Área de Estudo
Aspectos Socioeconômicos e Culturais
Aspectos Físicos
As Propriedades Mapeadas
22
27
27
30
2
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
32
2.1
2.1.1
Mapeamento
Mapa de Uso e Mapa de Aptidão de Uso das Terras
33
34
2.2
2.2.1
2.2.2
2.2.3
2.2.4
2.2.5
2.2.6
Fotogrametria e Sensoriamento Remoto
Fotogrametria Digital
Câmara Fotogramétrica
Resoluções das Imagens Fotogramétricas Analógicas
Resoluções das Imagens Fotogramétricas Digitais
Ortorretificação de Imagens (Orto-imagens)
Qualidade das Ortofotos para Padrões Cartográficos
35
37
38
39
40
41
43
2.3
O Sistema GPS
44
2.4
Geoprocessamento
48
2.5
Geotecnologias
49
3
MATERIAIS E MÉTODOS
51
3.1
3.1.1
3.1.2
3.1.3
3.1.4
3.1.5
3.1.6
Materiais
Softwares
Receptores GPS
Outros Equipamentos
Base Cartográfica
Aerofotos
Modelos Digitais de Elevação
51
51
53
54
54
55
55
13
3.2
3.2.1
3.2.1.1
3.2.1.2
3.2.1.3
3.2.1.4
3.2.1.5
Métodos
Geração de Ortofotos
Imagens Digitais
Modelo Digital de Elevação
Pontos de Controle Terrestres
Testes para a Geração das Ortofotos
Avaliação das Ortofotos Geradas
56
56
56
60
61
63
65
3.2.2
3.2.2.1
3.2.2.2
3.2.2.3
3.2.2.4
3.2.2.5
3.2.2.6
3.2.2.7
Mapeamento
Identificação dos Limites da Propriedade e dos Recursos Naturais
Mapa de Uso das Terras
Mapa de Aptidão de Uso das Terras
Adequação à Legislação Ambiental
Conflitos de Uso
Avaliação Econômica Simplificada
Avaliação dos Mapas
67
68
69
70
71
71
71
72
4
RESULTADOS E DISCUSSÕES
73
4.1
4.1.1
4.1.2
4.1.3
4.1.3.1
4.1.3.2
4.1.4
4.1.5
4.1.5.1
4.1.5.2
4.1.5.3
4.1.5.4
Resultados da Geração de Ortofotos
Imagem
Modelos de Elevação
Levantamento de Pontos em Campo
Pontos de Controle Terrestre
Vértices dos Limites das Propriedades
Ortofotos Geradas
Avaliação dos Testes
Orientação Interior
Orientação Exterior
Raiz do Erro Quadrático Médio
Avaliação Visual das Ortofotos
73
73
75
76
76
81
84
85
85
87
88
91
4.2
4.2.1
4.2.2
4.2.2.1
4.2.2.2
4.2.3
4.2.3.1
4.2.3.2
4.2.4
4.2.4.1
4.2.4.2
4.2.5
Resultados do Mapeamento
Avaliação das Áreas das Propriedades
Avaliação do Mapa de Uso das Terras
Uso das Terras da Propriedade “A”
Uso das Terras da Propriedade “B”
Avaliação do Mapa de Aptidão de Uso das Terras
Aptidão de Uso das Terras da Propriedade “A”
Aptidão de Uso das Terras da Propriedade “B”
Mapas de Conflitos de Uso
Mapas de Conflitos da Propriedade “A”
Mapas de Conflitos da Propriedade “B”
Avaliação Econômica Simplificada da Propriedade “A”
94
94
100
101
104
106
106
108
109
109
115
118
14
5
CONSIDERAÇÕES FINAIS E RECOMENDAÇÕES
120
REFERÊNCIAS
123
ANEXO 1 - Croqui de uma propriedade rural
ANEXO 2 - Certificado de calibragem da câmara
ANEXO 3 - Pontos de controle terrestres
ANEXO 4 - Resultados da orientação exterior do teste 1
ANEXO 5 - Resultados da orientação exterior do teste 2
ANEXO 6 - Localização das marcas fiduciais
ANEXO 7 - Características técnicas dos scanners
ANEXO 8 - Código Florestal e a propriedade rural
15
1 INTRODUÇÃO E OBJETIVOS
Os Sistemas de Informação Geográfica (SIG) destinam-se a realizar análises
complexas ao integrar dados de diversas fontes por intermédio de bancos de dados
georreferenciados. Aliado às principais ferramentas computacionais para Geoprocessamento
os SIG facilitam consideravelmente a produção de documentos cartográficos (CÂMARA,
1998).
A redução do custo dos computadores pessoais e de equipamentos utilizados nos SIG,
juntamente com o desenvolvimento de softwares, têm permitido o acesso e a utilização por
estudantes e profissionais das diversas áreas de conhecimento. Atualmente é possível obter
uma grande quantidade de dados geográficos, em meio digital, tanto de bases cartográficas
oficiais como também de outras fontes de produções temáticas, facilitando a produção de
informações espaciais de acordo com cada aplicação. Estes fatores podem contribuir para
disseminar o uso das geotecnologias, aproveitando seu grande potencial.
O desenvolvimento da fotogrametria digital e do sensoriamento remoto tem
promovido uma verdadeira revolução em termos de obtenção de imagens para os mais
diversos fins, contribuindo para a elaboração de mapas temáticos de forma rápida e segura. A
consolidação do Sistema Global de Navegação por Satélites (GNSS) e o pioneirismo do
Sistema de Posicionamento Global (GPS) vêm permitindo localizar pontos geográficos sobre
a superfície terrestre com inúmeras aplicações nos levantamentos de dados e mapeamentos
em geral.
O presente trabalho busca utilizar-se destas geotecnologias a partir de duas questões:
a) Seria possível utilizar ortofotos geradas a baixo custo e que atendam
satisfatoriamente a confecção de mapas temáticos de pequenas propriedades rurais?
b) Como levantar e mapear uma pequena propriedade rural, também a baixo custo,
para subsidiar o planejamento, a adequação à legislação ambiental e à concepção de projetos
agrícolas?
Neste sentido, este trabalho tem por objetivo geral analisar, utilizando geotecnologias,
o mapeamento de pequenas propriedades rurais do município de Alfredo Wagner e sua
adequação com relação à aptidão agrícola das terras e à legislação ambiental.
16
Os objetivos específicos da pesquisa são:
I. Avaliar as ortofotos digitais geradas a partir de fotografias aéreas métricas
digitalizadas em dispositivos ópticos fotogramétricos e de mesa;
II. avaliar a precisão das coordenadas dos pontos de controle determinadas com
receptores topográficos e de navegação utilizados na geração das ortofotos;
III. mapear e caracterizar duas pequenas propriedades rurais com o apoio de
ortofotos e dos receptores GPS, permitindo a elaboração do mapa de uso das
terras e do mapa de aptidão de uso das terras;
IV. avaliar a precisão das coordenadas dos vértices determinadas com receptores
topográficos e de navegação das propriedades;
V. verificar a adequação do uso do solo com relação à aptidão agrícola das terras e a
recomendação da legislação ambiental vigente.
O mapeamento visa subsidiar profissionais de extensão rural na elaboração do
planejamento, na orientação dos agricultores quanto à adequação das propriedades rurais à
legislação ambiental vigente e na concepção de projetos agrícolas. Tais procedimentos podem
contribuir com a redução dos impactos que as atividades agropecuárias causam ao meio
ambiente. A proposta metodológica aqui apresentada foi aplicada, de forma experimental, em
duas pequenas propriedades rurais no município de Alfredo Wagner, de forma participativa,
valorizando o conhecimento que o agricultor tem de suas terras e a experiência que os
técnicos locais têm do município.
1.1 Justificativa
Para melhor se planejar e propor alternativas viáveis de uso das terras para uma
pequena propriedade rural é necessário conhecer as atividades agropecuárias que nela são
desenvolvidas, bem como, a realidade do meio rural, os aspectos sociais, econômicos e
ambientais.
Uma das grandes dificuldades encontradas quando se pretende planejar uma pequena
propriedade rural, ou orientar os agricultores na aplicação da legislação ambiental com vistas
à sua regularização, é a ausência de um cadastro rural atualizado e a falta de plantas
17
topográficas precisas em escalas adequadas. Até hoje, ainda se utilizam os croquis para
representar superficialmente e com pouca precisão os principais usos, infra-estrutura e
recursos naturais da propriedade; estes croquis contêm as áreas declaradas pelo agricultor
para cada gleba desenhada, normalmente sem levantamento preciso de campo ou utilizandose de métodos expeditos de campo como a calibração de passos1.
Os croquis2 foram muito utilizados pelos extensionistas durante o Projeto
Microbacias/BIRD (1993) para realizarem os Planos Individuais de Propriedade (PIPs). A
finalidade deste croqui era melhor visualizar a propriedade, facilitando o planejamento, para
tanto eram levantados os usos e aptidões de cada gleba, locação de estradas, cursos d’água,
nascentes, benfeitorias, limites, entre outros. Além do croqui, outras informações eram
obtidas para a realização dos PIPs: dados de produção, classes de solos, situação do
saneamento na propriedade e demais dados com objetivo de auxiliar técnicos e agricultores no
planejamento das ações de conservação do solo e da água. Geralmente eram elaborados sem
escala, sem um padrão definido, servindo para visualizar espacialmente os recursos
levantados. Havia muita subjetividade na elaboração e a qualidade dependia muito da
habilidade de cada técnico.
Atualmente, os métodos e equipamentos mais empregados para a “Execução de
levantamento Topográfico” (NBR 13.333/94), para fins de mapeamento e cadastramento das
propriedades combinam a utilização de estações totais e receptores GPS - topográfico e
geodésico - compatíveis para a realização do Georreferenciamento, Certificação e Cadastro
dos Imóveis Rurais (CCIR), conforme Lei Federal nº 10.267 de 28 de agosto de 2001. O
elevado custo dos equipamentos e, por conseguinte, o preço dos levantamentos topográficos,
acaba dificultando o acesso a esses serviços especializados para a maior parte dos
proprietários rurais.
Existe uma lacuna muito grande entre um simples croqui e um levantamento
topográfico. É neste sentido, que se torna importante uma metodologia para mapear e
caracterizar a pequena propriedade rural, aproveitando os benefícios oferecidos pelas
geotecnologias e o conhecimento do agricultor e de sua família, enriquecendo o processo de
planejamento, valorizando a participação e o saber local.
Procurando encontrar soluções com viabilidade técnica e econômica, esta pesquisa
foca a utilização de Ortofotos e GPS de navegação para apoiar a realização do mapeamento
de pequenas propriedades rurais. Por meio das ortofotos, torna-se mais fácil identificar e
1
2
Percorrendo no terreno uma distância conhecida, calibra-se o tamanho individual do passo.
Maiores detalhes ver figura no Anexo 1.
18
extrair as informações desejadas como os limites (divisas), a infra-estrutura, os usos da terra
(atuais ou antigos), os rios e nascentes e, junto com o uso do receptor GPS de navegação,
localizar geograficamente as feições não identificadas nas ortofotos ou que foram alteradas.
A utilização de Ortofotos e GPS de navegação propiciam uma melhor caracterização
física das propriedades, de forma rápida, além de possibilitar que os dados levantados em
campo possam ser transferidos para um SIG, onde poderão ser utilizados na elaboração de
mapas temáticos, inclusive os de uso e aptidão de uso das terras. Estes mapas poderão
subsidiar a tomada de decisões, tanto de técnicos (extensionistas) quanto do agricultor, ou
seja, na melhor utilização dos recursos da propriedade e na geração de alternativas viáveis,
baseados na diversificação e agregação de valor, para a organização das atividades produtivas
no tempo e no espaço, de forma sustentável. Esta proposta apresenta avanços em relação ao
levantamento expedito e suas representações na forma de um croqui, porém não visa
substituir os métodos recomendados pelas normas e procedimentos da ABNT referentes aos
levantamentos topográficos.
Quanto mais precisos os dados levantados, melhores serão as informações,
propiciando o reconhecimento e a discussão dos problemas sócio-econômicos e ambientais,
que subsidiarão os técnicos, representando os conhecimentos científicos, acadêmicos,
tecnológico e o conhecimento do agricultor – amparado pela sua experiência/saber local.
Estas duas diferentes vertentes de conhecimento devem ser integradas visando a um
planejamento mais eficiente, viabilizadas, por exemplo, pelos mapas temáticos, como os
produzidos neste trabalho. O processo de planejamento das atividades agropecuárias também
demanda outros tipos de informações, como avaliações: econômica, de mercado, de culturas
mais rentáveis, entre outras.
Os mapas auxiliam o processo de planejamento com reflexos na escolha das melhores
soluções possíveis para mitigar os danos ambientais, bem como subsidiam a proposição de
alternativas para viabilizar a pequena propriedade rural, promover a recuperação das florestas
e reduzir os impactos ambientais. Os mapas temáticos: uso atual das terras, que permite a
avaliação da produção e produtividade de cada gleba, e aptidão de uso das terras, que
considera como fatores determinantes para sua classificação a: declividade, suscetibilidade a
erosão, profundidade efetiva, pedregosidade, drenagem e fertilidade do solo, de acordo com a
Metodologia para a classificação da aptidão de uso das terras (UBERTI et al, 1991). Estes
mapas contêm informações essenciais e importantes para apoiar a realização do planejamento
das atividades desenvolvidas nas pequenas propriedades rurais. A sobreposição destes mapas
19
permite a análise de possíveis conflitos de uso, possibilitando ainda encontrar soluções mais
adequadas dos problemas no contexto local.
Para se mapear uma pequena propriedade rural a baixo custo tem-se que diminuir o
principal custo que é o dos levantamentos topográficos; a utilização das ortofotos
(ortoimagens) pode atender muito bem esta condição e aos objetivos de mapear para planejar
suprindo, assim, as dificuldades apontadas anteriormente. No entanto, permanecem as
dificuldades em obter ortofotos de alta resolução, principalmente em áreas rurais, por causa
do custo de aquisição das imagens, dos serviços de ortorretificação, do custo dos softwares e
da falta de profissionais capacitados. Atualmente as ortofotos têm sido mais utilizadas em
levantamentos do meio urbano, para a realização de cadastros, zoneamento, planejamento,
projetos de rede de água e esgotos, como também para hidrelétricas, estradas, e geralmente
são produzidas por empresas especializadas, implicando em custos elevados.
Na busca de soluções de baixo custo passa-se necessariamente pelo uso de softwares
livres e abertos, seguindo a tendência internacional, para diminuir as dependências
tecnológicas em relação aos softwares proprietários. Neste sentido, optou-se pelo uso de
softwares com tais características, destacando o ILWIS 3.2 Academic (2004), desenvolvido
pelo ITC/Holanda, atualmente na versão 3.4, livre e aberto. Foi utilizado tanto para a geração
das ortofotos, como para a estruturação do SIG e obtenção (restituição) de dados de imagens
de satélites (Sensoriamento Remoto). A proposta de usar softwares livres ou de baixo custo
visa também disseminar o uso de SIG e Sensoriamento Remoto, popularizando o
conhecimento acumulado pela comunidade científica ligada à ciência da geoinformação.
As ortofotos foram geradas a partir de imagens de alta resolução, digitalizadas das
aerofotos do vôo realizado no período de 1977 a 1979, pela empresa Aerofoto Cruzeiro SA,
escala nominal de 1:25.000, do recobrimento aerofotogramétrico do Estado de Santa
Catarina3. No âmbito desta pesquisa, ortoimagem4 é sinônimo de ortofoto, e estas permitem a
interpretação e o reconhecimento detalhado das principais feições do terreno a ser mapeado.
A utilização deste vôo deve-se ao fato de ser o único aerolevantamento oficial
contemplando todo o município de Alfredo Wagner e com as seguintes vantagens: as imagens
são mais baratas e principalmente por conterem informações históricas do uso e ocupação do
território catarinense, ficando as desvantagens por conta da necessidade de visitas de campo
para a atualização do uso das terras e das dificuldades na identificação dos Pontos de Controle
3
Segundo levantamento realizado por Maranhão (2004), com base no Cadastro de Aerolevantamentos mantido
pelo Ministério da Defesa (Min. Defesa, 2003), o recobrimento aerofotogramétrico do Estado de Santa Catarina,
vôo realizado no período de 1977 a 1979 é o único que cobre todo o território catarinense.
4
Gerada a partir de uma imagem obtida de um sensor orbital ou aerotransportado.
20
Terrestres (PCTs), devido a alterações ocorridas ao longo do tempo, principalmente nos
traçados das estradas e caminhos.
O intuito de aproveitar aerofotos de vôos já realizados no Estado, sem dúvida
nenhuma, está relacionado aos custos elevados de aquisição, tanto de novos vôos como de
imagens de satélites, ambas de alta resolução. Segundo especialistas, deve-se avaliar a
possibilidade de combinação e utilização de imagens de diferentes fontes no processo de
geração de ortoimagens, para fins de mapeamento e planejamento das propriedades, sempre
considerando a finalidade de aplicação para cada produto final. A Figura 1 mostra as
principais áreas com relevantes aerolevantamentos realizados e que podem ser utilizados.
Esteio
Exército
BASESERVICE
Exército
Aerofoto
ALFREDO WAGNER
Legenda
Limites do Estado de SC
1979 - 1:25.000
Aeroimagem
2002 - 1:40.000
2000 - 1:30.000
2006 - 1:30.000
1979 - 1:60.000
1995 - 1:60.000
Limite Alfredo Wagner
Figura 1 - Aerolevantamentos de maior abrangência. Adaptado de Maranhão (2004).
Deve-se considerar ainda os aerolevantamentos contratados isoladamente por
prefeituras de grandes cidades como Florianópolis, Joinville, Criciúma, além de outras
instituições públicas. Com estes aerolevantamentos realizados pode-se perceber que existe um
grande acervo que não deve ser ignorado, ao contrário, pode ser utilizado na geração de
ortofotos, na extração de Modelos Digitais de Elevação (MDE), em pesquisas temporais,
dentre outras aplicações.
Caso tivéssemos à disposição imagens atuais de satélite ou de novos vôos, ambas de
alta resolução e a um custo acessível, estas seriam recomendadas, porém ainda são caras,
dificultando o acesso (compra) até mesmo para o Governo Estadual e principalmente para a
maioria dos municípios catarinenses.
A título de comparação, considerando uma ortoimagem com resolução espacial em
torno de 1 metro (considerada adequada para esta pesquisa), independente do sensor
21
(aerotransportado ou orbital), o custo ficaria aproximadamente em R$ 200,00 por Km²
(pesquisa de mercado na iniciativa privada), enquanto que, se gerada pelo próprio profissional
ou estudante, o custo pode cair a menos de 20% deste valor (R$ 40,00).
Em trabalho semelhante de mapeamento com ortofotos, Curado et al (2004) utilizaram
ortofotos adquiridas pela Companhia Energética de Minas Gerais (CEMIG), geradas a partir
de aerofotos do vôo de 1985, para o mapeamento cadastral de imóveis rurais em duas subbacias hidrográficas no Município de Lavras/MG: sub-bacia do Ribeirão da Água Limpa
(2.400 ha) e sub-bacia do Ribeirão (2.200 ha). Para os autores, a metodologia referente ao uso
de ortofotos mostrou-se adequada na precisão e coerência dos mapas cadastrais gerados, pois
atendeu aos objetivos propostos de consultas para identificação dos imóveis no contexto
espacial ou geográfico. No entanto, os autores não mencionam como foram geradas as
ortofotos e informações como: quais imagens foram utilizadas, qual o modelo digital de
elevação, qual modelo de GPS e qual o software utilizado.
É importante comentar como foram definidos os limites das propriedades rurais das
duas sub-bacias. De acordo com Curado et al (2004) os desenhos desses limites foram obtidos
com o auxílio dos proprietários, confrontantes ou prepostos, aos quais foram solicitados a
reconhecer as divisas das propriedades nas ortofotos que lhes foram apresentadas. A forma
utilizada é muito semelhante à que foi empregada nesta pesquisa.
Várias tecnologias, cada qual com instrumentação própria, são complementares e
podem ser empregadas no mapeamento das propriedades rurais. A escolha dependerá dos
custos de cada tecnologia, que está relacionada com o grau de precisão exigido para cada tipo
de trabalho e, principalmente, da qualificação que os técnicos de diversas áreas do
conhecimento receberam ao longo de sua vida profissional.
A metodologia de mapeamento que se propõe, também pode contribuir para o
cumprimento da exigência da Fundação do Meio Ambiente de Santa Catarina (FATMA), por
meio da Instrução Normativa 15 de 2007 (IN-15), que trata da Averbação da Reserva Legal,
que solicita a planta topográfica da propriedade rural em escala adequada5, evidenciando o
uso atualizado do solo, os remanescentes florestais, a hidrografia, as Áreas de Preservação
Permanentes (APPs), a locação da reserva legal em uma única gleba, em coordenadas
geográficas (latitude e longitude) ou coordenadas planas (UTM), com DATUM de origem. A
Averbação da Reserva Legal é exigência para expedir a Licença Ambiental Prévia para
diversas atividades agropecuárias.
5
Entende-se como escala adequada aquela que permite a perfeita compreensão da natureza e das características
dimensionais básicas dos elementos representados.
22
Outra possibilidade de aplicação indicada é para suprir a demanda por formas de
levantamentos da pequena propriedade rural para apoiar a realização de projetos de Pastoreio
Racional Voisin (PRV)6.
Organização do Texto
Este trabalho está estruturado em cinco capítulos. O Capítulo 1 - Introdução e
Objetivos traz uma breve introdução relacionada ao tema, sendo exposta a Justificativa, bem
como é caracterizada a Área de Estudo.
O Capítulo 2 - Revisão Bibliográfica contempla uma revisão da literatura referente ao
Mapeamento de Uso e Aptidão de Uso das Terras, Fotogrametria e Sensoriamento Remoto, os
principais conceitos do Sistema GPS, Geoprocessamento e Geotecnologias.
O Capítulo 3 - Materiais e Métodos são detalhados os Materiais e a Metodologia para
Geração de Ortofotos e realização do Mapeamento Temático.
O Capítulo 4 - Resultados e Discussões apresenta uma síntese das conclusões com
relação aos Resultados da Geração de Ortofotos, em termos de avaliação numérica
(orientações interior, exterior e raiz do erro quadrático médio) e avaliação visual; bem como
do Mapeamento, em termos de Uso, Aptidão e Adequação.
O Capítulo 5 - Considerações Finais expõe as considerações e recomendações gerais
do estudo.
1.2 Área de Estudo
A preocupação com o mapeamento de pequenas propriedades é reforçada pelo fato de
a estrutura fundiária de Santa Catarina ser composta em sua grande maioria por pequenas
propriedades. De acordo com o Censo Agropecuário (IBGE, 1995/1996), o número total de
estabelecimentos agropecuários com área até 50 ha é de aproximadamente 203.000. De
acordo com o Levantamento Agropecuário Catarinense (LAC, 2002/2003), Santa Catarina
6
Segundo Melado (2003), o PRV é um sistema intensivo de manejo do gado, da pastagem e do solo, proposto
pelo francês André Voisin. Este sistema procura manter um equilíbrio do trinômio solo-capim-gado, sem
prejudicar um em beneficio do outro. Isto é obtido quando o gado colhe o capim sempre próximo do seu ponto
ideal de desenvolvimento. Este sistema traz benefícios ecológicos e econômicos, pois reduz os custos de
produção, bem como os impactos negativos ao meio ambiente.
23
possui pouco mais de 187.000 estabelecimentos agropecuários, 89% destes estabelecimentos
têm área declarada de até 50 hectares, conforme a Tabela 1.
Tanto o LAC quanto o Censo Agropecuário do IBGE não contemplam a faixa até 30
ha, área máxima que caracteriza uma pequena propriedade rural7 na região sul do país. No
entanto, é possível estimar que aproximadamente dois terços dos estabelecimentos podem ser
considerados como pequena propriedade, pois enquadram-se nesta faixa (30 ha), uma vez que,
ainda segundo a Tabela 1, 61% dos estabelecimentos têm até 20 ha
Tabela 1 - Síntese por faixa de área dos estabelecimentos agropecuários.
Abrangência Geográfica
Até 10 ha
Até 20 ha
Até 50 ha
Estado
29,6 %
61%
89%
Bacia do rio Itajaí-Açu
(58 municípios formadores)
29,1%
60%
91%
Alfredo Wagner
38,5%
63%
91%
Fonte: LAC (2002-2003)
Essa característica do fracionamento (desmembramento) das áreas em pequenas
propriedades rurais motivadas por questões de colonização, de acesso à água, de herança ou
mesmo para quitar dividas, tem reflexos no modo de ocupação das terras agricultáveis do
Estado com impactos ambientais negativos. A situação se agrava principalmente nas regiões
catarinenses que possuem relevo acidentado, além de prejuízos econômicos causados por
eventos hidrológicos extremos. Um dos motivos da ocupação desordenada é a falta de um
cadastro técnico rural atualizado, que, por sua vez, não permite a realização de um bom
planejamento e ordenamento territorial em Santa Catarina, somado à fiscalização deficiente.
O Plano de Recursos Hídricos da Bacia Hidrográfica do Rio Itajaí (2006) aponta que
dos 5.200 km² de terras cultiváveis 4.800 km² (92,3%) já tinham sido ocupadas até 1980. O
resultado desta forma de ocupação, avançando sobre a floresta, refletiu-se no aumento do
número de cheias da bacia do Itajaí: entre 1850 (início da colonização do Médio Vale) e 1899,
com a ocorrência de 10 enchentes; entre 1900 e 1949 (início da ocupação do Alto Vale),
ocorreram 20 enchentes; já entre 1950 e 1990, com a ampliação da ocupação e redução das
florestas, ocorreram 34 enchentes, o que mostra a relação entre cobertura florestal e o número
de cheias da bacia do Itajaí. Entre 1980 e 1995 houve uma redução da ocupação passando a
área ocupada para 4.300 km² (82,7%) em 1995. Ou seja, em 15 anos parte da área com terras
agricultáveis foi abandonada possibilitando a recuperação das florestas.
7
Definida pela Medida Provisória nº 2.166-67, de 2001.
24
A prática de ocupação das áreas íngremes, das nascentes e cursos d’água para se
estabelecer e executar atividades produtivas tem como conseqüência a degradação das Áreas
de Preservação Permanente (APP), principalmente as matas ciliares que são “ecossistema de
extrema importância na manutenção da qualidade dos cursos d’água, fauna e flora, prevenção
de erosão do solo, assoreamento, filtragem e retenção de substâncias tóxicas proveniente das
lavouras e pastagens, além manter a biodiversidade”8.
De acordo com o Manual de uso, manejo e conservação do solo e da água (SANTA
CATARINA, 1994) “muitas áreas sem aptidão para uso com lavouras principalmente em
função da declividade, são utilizadas para esse fim, resultando em grande potencial de erosão
e degradação ambiental”. Outro fator levantado é “o uso de sistemas de preparo do tipo
convencional, que envolve um grande número de operações de preparo e resulta numa
pulverização excessiva do solo, é, sem sombra de dúvida, a principal causa de degradação dos
solos e dos mananciais de água. Isso porque a superfície do solo fica descoberta, condição
mais favorável para que ocorra a erosão.”
O potencial erosivo do solo é aumentado quando não se tem ou há pouca cobertura
vegetal, como restos de lavoura ou de adubação verde, que protegem o solo da erosão hídrica,
permitindo a infiltração da água e diminuindo o escoamento superficial (SANTA
CATARINA, 1994).
Além da relação demonstrada acima, observa-se, conforme o Plano da Bacia
Hidrográfica do Rio Itajaí (2006), também a degradação da qualidade da água, relacionada às
atividades industriais, as minerações, a ocupação desordenada das cidades e as atividades
agropecuárias no meio rural na maioria das regiões do Estado.
Uma das alternativas para reverter este cenário é promover a recuperação e a
preservação das florestas, principalmente as matas ciliares e os corredores ecológicos,
importantíssimos para equilíbrio ambiental, mantendo a biodiversidade, conservando o regime
hídrico. Para isto, é necessário intensificar a atuação nas pequenas propriedades rurais com
base na agricultura familiar, por meio dos serviços de pesquisa e extensão rural, do
envolvimento de universidades e entidades da sociedade civil no desenvolvimento de
metodologias participativas que propiciem a integração dos conhecimentos científicos com o
saber local dos agricultores, em busca da racionalização dos recursos naturais.
8
“Considerações sobre a importância, manutenção e conservação das matas ciliares no Estado de Santa Catarina
à luz da legislação federal vigente” de José Augusto Laus Neto e Mara Benez, agosto de 2007 (no prelo).
25
A Lei das Águas (9.433/1997) contempla no inciso V do artigo 3º “a articulação entre
a gestão dos recursos hídricos com a do uso do solo” como uma das diretrizes gerais de ação
para a implementação da Política Nacional de Recursos Hídricos (PNRH).
Neste sentido, o Núcleo de Estudos da Água da Universidade Federal de Santa
Catarina (NEA-UFSC) vem atuando em Alfredo Wagner, em dois projetos, Controle de
enchentes e gestão ambiental participativa em Alfredo Wagner/SC (CNPq, 2001-2003) e
Planejamento participativo de recursos hídricos na região das nascentes do rio Itajaí do Sul Projeto Trilha (FINEP, 2003-2006), que visam “desenvolver metodologia interdisciplinar e
participativa para implantação de um projeto de gestão ambiental no município” e “promover
a redução do passivo ambiental relacionado à qualidade da água e aos efeitos adversos
resultantes de sua degradação, contribuindo para a implementação de instrumentos de gestão
deste recurso”. O presente trabalho visa também contribuir parcialmente com os objetivos
destes projetos.
O Município de Alfredo Wagner está localizado na Serra Geral, região sul do Brasil,
situa-se na parte mais alta da Bacia Hidrográfica do Rio Itajaí, no Alto Vale do Rio Itajaí,
transição entre o litoral e planalto catarinense. A área total é de 733,4 km², distante 120 km da
capital Florianópolis, na direção oeste. A Figura 2 apresenta a localização do município em
relação ao Estado e ao País, bem como os municípios limítrofes: Anitápolis, Bom Retiro,
Chapadão do Lageado, Imbuia, Ituporanga, Leoberto Leal, e Rancho Queimado. A altitude
varia de 400 m na região do rio Engano, a 1.752 m do Monte Lajeado, no Campo dos Padres.
A sede do município está localizada num fundo de vale, na latitude 27º41’20’’ S e longitude
48º59’30’’ W, apresenta uma altitude média de 450 m.
26
Figura 2 - Mapa de localização geográfica de Alfredo Wagner/SC, com sua hidrografia.
Alfredo Wagner é um dos municípios que contribuem com a formação da Bacia
Hidrográfica do Rio Itajaí, que por sua vez, delimita a RH-7 (Região Hidrográfica do Vale do
Itajaí), que é a maior bacia e região hidrográfica do Estado. O Município apresenta ainda, uma
rica rede de recursos hídricos representada por cachoeiras, córregos e fontes de água
cristalina, abundantes nas escarpas locais, encostas e vales (SEIBT, 2002). Devido a sua
importância hidrológica, Alfredo Wagner foi proclamado pela Assembléia Legislativa de
Santa Catarina, em 2005, a “Capital das Nascentes” de Santa Catarina, pois é neste município
que se encontram as principais nascentes do Rio Itajaí do Sul, um dos formados do Itajaí.
27
1.2.1 Aspectos Socioeconômicos e Culturais
O município de Alfredo Wagner conta com uma população de 8.824 habitantes, de
acordo com IBGE (2000), dos quais mais de 72% residem no meio rural e 28% em área
urbana. Esta característica ímpar da distribuição populacional, dentro do contexto cada vez
mais urbano, está relacionada aos aspectos da colonização, aos valores culturais de seus
habitantes e à forte ligação com o meio rural (SEIBT, 2002).
Conforme o Plano Municipal de Desenvolvimento Rural Sustentável (PMDRS, 2004),
há na economia local o predomínio da monocultura da cebola9, cerca de 45%, seguido pelas
culturas de fumo, milho, bovinocultura, entre outras, constituindo a quase totalidade da renda
do município. Existe um grande relacionamento entre a população rural com o comércio local
de produtos e serviços, formando o segundo maior setor da economia local.
1.2.2 Aspectos Físicos
Com objetivo de proporcionar um melhor entendimento do contexto ambiental e dos
impactos resultantes das ações antrópicas, foram levantados os principais aspectos físicos do
Município, pois dizem respeito também as ações tomadas na pequena propriedade rural.
Conforme o Atlas de Santa Catarina (SANTA CATARINA, 1986), predominam no
município as formações geológicas Rio Bonito, Rio do Sul e Palermo, com pequenas
ocorrências das formações Irati e Serra Alta. Quanto à litologia, ocorrem rochas sedimentares
com predominância de argilitos, folhelhos, siltitos e arenitos.
A deposição ou sedimentação das rochas ígneas, metamórficas e sedimentares deuse em estratos ou camadas horizontais, daí a denominação de rochas estratificadas.
Os espaços que separam estas camadas são de grande importância na chamada
erosão diferencial, ou seja, há um trabalho desigual da erosão, atuando sobre
materiais com diferentes graus de resistência que justificam a variância do relevo
local. (SEIBT, 2002)
Esta heterogeneidade de ações e de materiais refletiu-se na morfologia e nas
condições físicas dos solos resultantes (SEIBT, 2002).
De acordo com o Atlas de Santa Catarina (SANTA CATARINA, 1986), predomina a
unidade geomorfologica Patamares do Alto Rio Itajaí, caracterizada pela intensa dissecação
9
Alfredo Wagner é considerado um dos maiores produtores do Estado.
28
do relevo, com patamares e vales estruturais. “A presença de extensos patamares e relevos
residuais de topo plano (mesas) limitados por escarpas deve-se as litologias (rochas) de
diferentes resistências à erosão, como os arenitos mais resistentes e os folhelhos que são mais
facilmente erodidos.”
Estes folhelhos, em estratos de estrutura frágil e quebradiça, são encontrados em
abundância na camada subsuperficial (Figura 3) dos solos locais. Ocorre assim, devido à
erosão, uma grande amplitude altimétrica entre os topos dos morros e os fundos dos vales, nas
menores altitudes onde estão as áreas de maior fertilidade natural e os rios (SEIBT, 2002).
Figura 3 - Características geológicas, comunidade do Rio Jararaca - Alfredo Wagner, 2006.
Quanto à hidrografia, estão localizadas no município de Alfredo Wagner as nascentes
do Rio Caeté (principal nascente do Rio Itajaí do Sul), do Rio Águas Frias (também com
nascente no Município e alta declividade) e do Rio Adaga (com nascente no Morro da Boa
Vista, município de Rancho Queimado). Estes rios formam o Rio Itajaí do Sul, um dos três
componentes da grande bacia do Rio Itajaí-Açu. O encontro dos rios Caeté, Águas Frias e
Adaga, ocorre no centro urbano do Município, num fundo de vale, o que proporciona e
caracteriza a freqüente ocorrência de enchentes, potencializadas pelas chuvas orográficas que
ocorrem nas cabeceiras desses rios. Estas chuvas são decorrentes do encontro das massas de
ar Polar e Tropical Atlântica, às quais a Serra Geral serve de anteparo.
Segundo a classificação de Köppen, o clima local é mesotérmico úmido, com verões
quentes e sem estação seca definida. É comum a ocorrência de geadas no inverno, podendo
ainda ocorrer um pouco de neve, já as chuvas, predominam na primavera. A temperatura
média anual é de 19°C. A Umidade Relativa do Ar oscila entre 60 e 75%, com 70 a 90 dias de
chuva/ano (PMDRS, 2004).
29
Os solos predominantes na Bacia do Rio Caeté e também no Município são em sua
maioria, representados por Cambissolos Húmicos, Argissolos, Neossolos Litólicos e
Neossolos Flúvicos, com domínio quase absoluto de horizonte B incipiente (Cambissolos)
(SACHET, 1993). Quimicamente, estes solos guardam entre si alta homogeneidade quanto à
fertilidade natural, que se apresenta muito baixa, refletida pelo caráter alumínico (Embrapa
2006). Estas características identificam os solos de encostas (de estrutura frágil e facilmente
errodíveis) e os das chapadas (extremamente ácidos). A exceção está nos Neossolos Flúvicos
localizados às margens dos rios, que são eutróficos, isto é, ricos em nutrientes minerais e
orgânicos, decorrentes do transporte das chuvas e enchentes (SACHET, 1993).
Seibt (2002), descrevendo o potencial agrícola, destaca que as características de
relevo íngreme e a alta suscetibilidade à erosão classificam grande parte das áreas do
Município como restritas e não recomendadas para culturas anuais, apresentando apenas
vocação natural para a atividade silvo-pastoril. O potencial erosivo nas microbacias do
Município é extremamente alto, por causa do relevo abrupto, solos jovens, com fraca
estruturação e uma rede de drenagem muito densa (SACHET, 1993). A utilização inadequada
dos solos tem provocado graves problemas como cheias e movimentos da massa (solifluxão),
a principal recomendação dos órgãos de pesquisa tem sido no sentido de não incentivar o uso
de encostas com altas declividades para culturas anuais. A ocupação das encostas (Figura 4)
para cultivos agrícolas (principalmente cebola) é comum nestas áreas, apesar de não serem
recomendadas sem práticas de manejo e conservação adequadas.
Figura 4 - Ocupação agrícola na comunidade do Rio Jararaca, Alfredo Wagner, 2006.
Segundo Uberti et al (apud SACHET, 1993), apenas os vales adjacentes ao eixo
hídrico do Rio Itajaí do Sul, com Classes de aptidão 1 e 2 de solos, apresentam aptidão boa e
aptidão regular para culturas anuais climaticamente adaptadas. Na microbacia do Rio Caeté,
30
estas classes estão ausentes, configurando-se em alto risco para o uso agrícola com culturas
anuais. No Município, a aptidão de uso das terras predominante é a Classe 3, que apresenta
aptidão com restrições para culturas anuais climaticamente adaptadas, aptidão regular para a
fruticultura e boa para pastagem e reflorestamento (UBERTI et al apud SACHET, 1993). Esta
microbacia é a mais estudada por ser a principal nascente do Itajaí do Sul,
fonte de
abastecimento de água da sede do município e inventariada durante o projeto
Microbacias/BIRD.
De acordo com o Atlas de Santa Catarina (SANTA CATARINA, 1986), a vegetação
caracteriza-se pelas florestas primárias; vegetação secundária, capoeiras e capoeirinhas;
vegetação secundária nos estágios mais desenvolvidos, ou seja, capoeirões e floresta
secundária; áreas de vegetação rasteira, com predomínio de gramíneas; lavouras temporárias;
lavouras permanentes; reflorestamento de pinus e eucalipto.
1.2.3 As Propriedades Mapeadas
As duas propriedades mapeadas neste estudo de caso são consideradas pequenas, pois
tem áreas menores que 30 ha, aqui denominadas de propriedade “A” e propriedade “B”, são
descritas sinteticamente a seguir.
A propriedade A, situada na Comunidade de Alto Demoras pertencente à Microbacia
Hidrográfica do Rio Barro Preto, pratica a agricultura familiar e pela classificação do Projeto
Microbacias 2 (MB2) é considerada “em transição”10. Segundo os técnicos do município, a
família de agricultores desta propriedade sempre buscou os serviços de extensão em busca de
alternativas a agricultura convencional, sendo pioneiros na adoção do Pastoreio Racional
Voisin (PRV) e na agroecologia11, esta última em fase de mudança e adaptação. Apesar de ser
uma pequena propriedade, 11,94 ha, a família tem conseguido permanecer no meio rural,
desenvolvendo atividades de alta densidade econômica, como a cebola e a bovinocultura de
leite.
10
Propriedade rural em transição, de acordo com o MB2, é aquela com renda anual por pessoa entre 1 e 2
salários mínimos.
11
Agroecologia representa um conjunto de técnicas e conceitos que surgiu em meados dos anos 90 e visa a
produção de alimentos mais saudáveis e naturais. Tem como princípio básico o uso racional dos recursos
naturais. (http://www.ambientebrasil.com.br)
31
A propriedade “B”, situada na Comunidade de Alto Jararaca, pertencente o
Microbacia Hidrográfica do Rio Jararaca, também pratica a agricultura familiar e de acordo
com a classificação do MB2 é considerada “Periférica”12. Segundo os técnicos do município,
a família tem enfrentado dificuldades em permanecer no meio rural. Desenvolvem apenas
agricultura convencional com cultivo de cebola (de alta densidade econômica) e de milho
(considerado de baixa densidade econômica). A baixa produtividade e dependência
econômica das culturas da cebola e milho têm contribuído para a descapitalização da
propriedade. Outro fator é o solo desgastado, utilizado sem nenhuma prática de manejo, com
perdas da camada orgânica que pode explicar as causas da baixa produtividade, necessitando
de insumos externos (com custos elevados) para recuperar a fertilidade perdida. Também
considerada uma pequena propriedade, 7,18 ha.
12
Propriedade rural em periférica, de acordo com o MB2, é aquela com renda anual por pessoa com até 1 salário
mínimo.
32
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
A análise de uma pequena propriedade rural, tendo em vista o planejamento do uso
das terras com atividades agropecuárias, de acordo com sua aptidão de uso e em consonância
com a legislação ambiental, requer a realização do mapeamento detalhado, possibilitando uma
melhor caracterização física destas propriedades. Atualmente pode-se contar com vários
métodos para realização deste mapeamento (levantamento), dos que utilizam instrumentos
como o convencional teodolito, uma sofisticada estação total com receptor GPS (topográfico
ou geodésico) acoplado, até a aquisição de uma imagem (ortorretificada) de satélite de alta
resolução. Entretanto, o alto custo destes instrumentos e serviços dificulta a realização de
mapas das pequenas propriedades.
O desenvolvimento da fotogrametria digital aliado ao desenvolvimento da informática
em relação aos processadores e à capacidade de armazenamento dos dados; dos scanners que
possibilitam a obtenção das imagens em meio digital com alta qualidade; dos Modelos
Numéricos de Elevação e dos receptores GPS, são alguns exemplos dos avanços, que criaram
as condições favoráveis para a geração das ortofotos em microcomputadores, de forma rápida
e barata para serem utilizadas em diversas áreas da engenharia, destacando o seu uso em
atividades do meio rural.
Até bem pouco tempo só era possível gerar ortofotos nas chamadas estações
fotogramétricas digitais, um conjunto de equipamentos e softwares desenvolvidos para
automatização das operações fotogramétricas. Porém, o alto custo destes equipamentos
restringe o seu uso a poucas empresas do ramo, alguns centros de pesquisa e as instituições
públicas responsáveis pela cartografia. No entanto, o desenvolvimento cada vez maior dos
softwares e dos modelos matemáticos que realizam operações fotogramétricas tem propiciado
o uso de microcomputadores e o usuário não necessita de todo o pacote tecnológico,
diminuindo significativamente os custos.
Para compreendermos as operações fotogramétricas, tais como: orientação interior,
orientação exterior, restituição, retificação e reamostragem de imagens, geração de
ortoimagens, integração com sistemas de informação geográfica, dentre outras, abordam-se os
fundamentos teóricos que orientaram a pesquisa dissertando sobre Mapeamento,
Fotogrametria e Sensoriamento Remoto, Sistema GPS, Cartografia e Geodésia, Sistemas de
33
Informações Geográficas e Geoprocessamento, bem como a descrição do processo de
Ortorretificação.
2.1 Mapeamento
O IBGE (2006) faz a seguinte distinção entre Mapa, Carta e Planta:
Mapa é a representação no plano, normalmente em escala pequena, dos aspectos
geográficos, naturais, culturais e artificiais de uma área tomada na superfície de
uma figura planetária, delimitada por elementos físicos, político-administrativos,
destinada aos mais variados usos, temáticos, culturais e ilustrativos.
Carta é a representação no plano, em escala média ou grande, dos aspectos
artificiais e naturais de uma área tomada de uma superfície planetária, subdividida
em folhas delimitadas por linhas convencionais - paralelos e meridianos - com a
finalidade de possibilitar a avaliação de pormenores, com grau de precisão
compatível com a escala.
Planta é uma carta que representa uma área de extensão suficientemente restrita
para que a sua curvatura não precise ser levada em consideração, e que, em
conseqüência, a escala possa ser considerada constante.
Pode-se citar como exemplo a carta topográfica “Alfredo Wagner”, utilizada neste
trabalho, que faz parte do mapeamento sistemático Brasileiro elaborada pelo IBGE na escala
1:50.000. Como exemplo de mapa cita-se o mapa de solos da Embrapa (2007), elaborado na
escala 1:250.000; e o mapeamento integrado de recursos naturais de todo o território nacional,
realizado pelo Projeto RadamBrasil13, resultando nos mapas temáticos na escala 1:1.000.000
sobre geologia, geomorfologia (relevo), pedologia (solos), vegetação e uso potencial da terra.
Estes mapas e cartas ainda são utilizados para realizar planejamento em grandes regiões,
devido principalmente às pequenas escalas resultantes de tais trabalhos. Com relação à planta,
o melhor exemplo é uma planta topográfica representando os limites de uma propriedade
urbana ou rural.
Ainda segundo o IBGE (2006), a planta é um caso particular de carta, na qual a
representação se restringe a uma área muito limitada e a escala é grande, conseqüentemente o
número de detalhes é bem maior. Como exemplo de planta cita-se a planta topográfica de um
imóvel rural, confeccionada após a realização de um levantamento topográfico, de acordo
com a NBR 13133/94. Para efeito desta pesquisa, o termo já popularizado como mapeamento,
13
Disponível em: <http://www.projeto.radam.nom.br/historico.htm>. Acesso em 24 de maio de 2007.
34
na realidade refere-se levantamento de campo apoiado em ortofoto e GPS, com o objetivo de
confeccionar e representar em planta os limites e usos de uma pequena propriedade rural.
2.1.1 Mapa de Uso das Terras e Mapa de Aptidão de Uso das Terras
De acordo com Panichi (1994), o Mapa de Uso das Terras representa a distribuição
espacial do uso das terras existentes na microbacia hidrográfica. Este mapa fornece uma
noção global da forma como a microbacia (ou propriedade) está sendo trabalhada. É a
imagem do presente e seu confronto com as classes de aptidão aponta os conflitos de uso.
O Mapa de Aptidão de Uso das Terras representa a distribuição espacial das classes de
aptidão agrícola de uso das terras existentes na microbacia hidrográfica e deve ser elaborado
seguindo a metodologia para Classificação da Aptidão de Uso das Terras do Estado de Santa
Catarina (UBERTI et al, 1991). Esta metodologia estabelece cinco classes de aptidão de uso,
possibilitando uma melhor avaliação do potencial, tanto para uso com culturas anuais, quanto
para usos menos intensivos. As cinco classes estabelecidas são:
Classe 1 - Aptidão boa para culturas anuais climaticamente adaptadas14;
Classe 2 - Aptidão regular para culturas anuais climaticamente adaptadas;
Classe 3 - Aptidão com restrições para culturas anuais climaticamente adaptadas,
aptidão regular para fruticultura e boa aptidão para pastagens e reflorestamento;
Classe 4 - Aptidão com restrições para fruticultura e aptidão regular para pastagens
e reflorestamento;
Classe 5 - Preservação permanente.
O Quadro 1 serve de guia para a compreensão da metodologia de classificação das
glebas de uso frente a sua aptidão.
14
Entendem-se como culturas climaticamente adaptadas àquelas recomendadas pelo Zoneamento Agroclimático
do Estado de Santa Catarina. (http://www.epagri.rct-sc.br)
35
Quadro 1 - Guia para classificação da aptidão de uso das terras.
Classe de
Aptidão
Declividade
(%)
Declividade
(graus)
Profundidade
Efetiva (cm)
(d)
(pr)
(d)
Classe 1
0a8
Classe 2
8 a 20
Classe 3
20 a 45
Classe 4
45 a 75
Classe 5
>75
4,6
4,6 a 11,3
11,3 a
24,2
24,2 a
36,9
36,9
>100
50 a 100
< 50
Qualquer
Qualquer
Suscetibilidade
à Erosão
Fertilidade
(t/ha calc.)
(p)
(e)
(f)
Não pedregosa
Nula a ligeira
0a6
Moderada
Moderada
6 a 12
Forte
>12
Qualquer
Muito forte
Qualquer
Qualquer
Qualquer
Qualquer
Qualquer
Pedregosidade
Pedregosa a
muito
pedregosa
muito
pedregosa
Extrema-mente
pedregosa
Drenagem
(h)
Bem drenada
Bem a
imperfeitamente drenada
Fonte: Uberti et al (1991)
2.2 Fotogrametria e Sensoriamento Remoto
Etimologicamente, a palavra “fotogrametria” tem sua origem nos vocábulos gregos:
photon - luz, graphos - escrita e metron – medições, ou seja, são medições executadas a partir
de fotografias. Para Brito e Coelho (2002) muitas abordagens e discussões para o tema foram
desenvolvidas ao longo do último século, tornando o assunto confuso para iniciantes e tal
termo é definido, a grosso modo, como a ciência e tecnologia de se obter informação
confiável por meio de imagens adquiridas por sensores.
Informações como as coordenadas geográficas, os mapas, os modelos, o cálculo de
áreas e volumes, entre outros, podem ser consideradas confiáveis quando se analisa a
aplicação destas informações, de acordo com as tolerâncias de precisão e acurácia desejadas.
Por exemplo, quando se trabalha na medição e locação de determinadas obras de edificações
pode-se tolerar erros da ordem de centímetros.
No meio rural em Santa Catarina, a maioria das propriedades tem área até 30 hectares,
como o nosso objetivo é mapear para planejar, pode-se tolerar erros submétricos ou maiores
na determinação das coordenadas, pois o erro é diluído no cálculo da área total e das glebas de
uso. Assumindo-se tais erros, deve-se quantificá-los a fim de se avaliar a margem de erro.
Quanto maior a precisão dos equipamentos e quanto mais capacitados forem os
técnicos, melhores serão os resultados em termos das áreas mapeadas. Portanto, para cada
atividade devem ser avaliadas as técnicas e os custos de obtenção de informações de campo,
devendo a qualidade, precisão e acurácia dos produtos gerados serem compatíveis com os
seus objetivos.
36
Para Marchetti (1998), o uso mais comum da fotogrametria é na preparação de mapas
planialtimétricos a partir da fotointerpretação de fotos aéreas verticais. Segundo o autor, a
fotogrametria pode ser usada em diferentes campos: geologia, planejamento de cidades,
medicina, arquitetura, agricultura, neste último, o autor comenta que as fotografias aéreas
oferecem uma enorme quantidade de dados sobre a Terra.
O uso da fotogrametria neste caso diminui os trabalhos de campo. É possível medir o
tamanho de uma propriedade agrícola, estudar o uso da terra, subsidiar a classificação da
aptidão de uso e a geomorfologia de uma região, planejar o controle da erosão, programar
reflorestamento, planejar o uso da terra, entre outras.
Segundo a American Society for Photogrammetry and Remote Sensing (ASPRS) Sociedade Americana de Fotogrametria e Sensoriamento Remoto, fotogrametria é “a arte,
ciência, e tecnologia de se obter informação confiável sobre objetos físicos e o meioambiente, através de processos de gravação, medição e interpretação de imagens e padrões de
energia eletromagnética radiante e outros fenômenos”, ao passo que sensoriamento remoto
não recebe nenhuma definição. A única referência que a associação faz é que “técnicas de
sensoriamento remoto são usadas para adquirir e processar informação sobre um objeto sem
contato físico direto (entre o sensor e o alvo de interesse)”. (BRITO; COELHO, 2002)
Já a International Society for Photogrammetry and Remote Sensing (ISPRS) Sociedade Internacional de Fotogrametria e Sensoriamento Remoto – define que
“fotogrametria e sensoriamento remoto é a arte, ciência e tecnologia de se obter informação
confiável de imagens de sensores imageadores e outros, sobre a Terra e seu meio ambiente, e
outros objetos físicos e processos através de gravação, medição, análise e representação”
(negrito no original). Convém ressaltar o “é”, no singular, que destaca a idéia de junção de
ambos em um só conceito:
na verdade, nenhuma das definições está incorreta. Cada uma reflete uma visão
diferente sobre o tema, que expressa diferentes perfis e diferentes épocas. A
tendência, hoje em dia, principalmente com o desenvolvimento da fotogrametria
digital e de sensores orbitais compatíveis com a atividade fotogramétrica é que a
fotogrametria esteja inserida no contexto global de sensoriamento remoto, definido
como ‘ciência e tecnologia de aquisição de informação sobre um objeto sem contato
direto entre este e o sensor’. (BRITO; COELHO, 2002)
Novo (1989) traz outra definição, para este autor:
Sensoriamento Remoto consiste na utilização conjunta de modernos instrumentos
(sensores), equipamentos para processamento e transmissão de dados e plataformas
(aéreas ou espaciais) para carregar tais instrumentos e equipamentos, com o objetivo
de estudar o ambiente terrestre através do registro e da análise das interações entre a
radiação eletromagnética e as substâncias componentes do planeta Terra, em suas
37
mais diversas manifestações. Entre os modernos instrumentos, comumente
chamados de sensores, incluem-se as câmeras fotográficas, scanners mecânicos e
sistemas radares, sejam eles aerotransportados (aviões, balões) ou orbitais (satélites).
Este debate é pertinente e deixa claro que atualmente pode-se trabalhar com imagens
adquiridas de diversos sensores, orbitais e aerotransportados. O potencial de aplicação destas
imagens depende dos objetivos de cada estudo e da escolha dos sensores e, conseqüentemente
das resoluções espacial, radiométrica, espectral e temporal.
2.2.1 Fotogrametria Digital
A fotogrametria passou por diversas fases, como se observa na Tabela 2 a seguir, e se
consolidou como instrumento fundamental para a realização de mapeamento em todas as
partes do mundo e está mais ligada a geomática. O desenvolvimento da fotogrametria
analítica (modelos e programas), da informática e das técnicas de obtenção de imagens
digitais (scanners e sensores), propiciou o surgimento da fotogrametria digital, permitindo seu
uso como fonte primária de dados em larga escala. Isto tem possibilitado o acesso a estas
ferramentas por profissionais, pesquisadores e estudantes, bem como propiciando a
elaboração de seus próprios produtos temáticos.
Fotogrametria
Tabela 2 - Histórico da Fotogrametria.
Entrada
Processamento
Analógica
Foto analógica
(em filme)
Analógico
(opto-mecânico)
Analítica
Foto analógica
(em filme)
Analítico
(computacional)
Imagem digital
(obtida de câmara digital,
Digital
por exemplo) ou
digitalizada (foto analógica
submetida a um scanner)
Fonte: Brito e Coelho (2002)
Analítico
(computacional)
Saída
Analógica
(scribe/fotolitos) no
passado ou digital
(CAD, por exemplo) no
presente
Analógica
(scribe/fotolitos) no
passado ou digital
(CAD, por exemplo) no
presente
Digital
38
A fotogrametria digital (HEIPKE, 1995 apud TEMBA, 2000) é uma tecnologia de
informação usada para gerar informações geométricas, radiométricas e de semântica sobre
objetos no universo 3D (Tridimensional) obtidas de imagens digitais 2D (plantas).
O trabalho está inserido no contexto da fotogrametria digital, aproveitando-se do
conhecimento científico e desenvolvimento tecnológico da atualidade, como os duplos
processadores, a capacidade cada vez maior de armazenagem de dados digitais, os scanners
fotogramétricos e gráficos, bem como o desenvolvimento de softwares e de diversos modelos
matemáticos, para serem utilizados na geração de ortofotos.
2.2.2 Câmara Fotogramétrica
Convencionou-se chamar de “câmara fotogramétrica” a câmara que possui certas
características especiais. No caso, a diferença é o maior rigor métrico na definição dos
parâmetros que regem a câmara, ou seja, pode-se obter informação precisa das imagens
adquiridas por tal tipo de câmara. As câmaras fotogramétricas podem ser aéreas ou terrestres.
No entanto, as câmaras aéreas normalmente são as mais utilizadas em mapeamento
fotogramétrico (aerolevantamentos).
De acordo com Brito e Coelho (2002), as partes principais que compõem uma câmara
fotogramétrica são o cone e o magazine (Figura 5). No cone, localiza-se o sistema de lentes da
objetiva, o diafragma, o obturador, o suporte de filtros e a esquadria de registros. No
magazine, localiza-se o sistema de aderência a vácuo e de troca de filmes (câmaras analógicas
apenas).
Figura 5 - Representação esquemática de uma câmara fotogramétrica.
Fonte: Brito e Coelho (2002).
39
Toda câmara fotogramétrica vem acompanhada de um certificado de calibração, ou
seja, um documento que atesta os valores precisos de determinados parâmetros fundamentais
da câmara, que serão devidamente utilizados nos processos fotogramétricos posteriores. Um
exemplo de certificado encontra-se no Anexo 2.
Um dos parâmetros da câmara é a Distância Focal (f), visualizada nas Figuras 5 e 6.
No caso de uma imagem tomada a grandes distâncias, o valor da distância focal é constante,
em geral assume valores nominais de 88 mm, 150 mm ou 300 mm.
Filme
Figura 6 - Representação da posição do filme na tomada da fotografia.
Fonte: Brito e Coelho (2002)
2.2.3 Resoluções das Imagens Fotogramétricas Analógicas
Toda imagem possui quatro resoluções - espacial, radiométrica, espectral e temporal que são parâmetros de avaliação de suas capacidades de extração de informações.
A resolução espacial, de acordo com Brito e Coelho (2002), está diretamente
relacionada à capacidade de “enxergar” objetos tão pequenos quanto permita o filme e é
determinada pelo tamanho dos grãos de haleto de prata da emulsão. Conforme os autores, em
especial para câmaras aéreas, o tempo de exposição deve ser o menor possível, de modo a
evitar os efeitos danosos que a movimentação da aeronave pode acarretar.
Os filmes geralmente utilizados em aerofotogrametria possuem uma resolução espacial
em torno de 40 l/mm (linhas por milímetro). Para um vôo na escala de 1:25000, a resolução
40
espacial no terreno seria igual a: 25.000 (denominador da escala) / 40 = 625 mm = 0,625 m
(BRITO; COELHO, 2002).
O número de linhas por milímetro é importante para se ter noção do potencial da
resolução espacial das imagens após a digitalização de aerofotos analógicas. O surgimento das
câmaras fotogramétricas digitais, que possibilitam obter imagens contínuas e em diferentes
faixas do espectro eletromagnético (bandas), promete estimular o debate sobre fotogrametria e
sensoriamento remoto, aumentando a concorrência no mercado da geoinformação e
possibilitando uma redução no custo das imagens.
A resolução radiométrica é um fator que está relacionado com a capacidade de
detectar as menores variações possíveis de incidência de energia sobre o filme (BRITO;
COELHO, 2002), já a resolução espectral envolve o número de bandas e a espessura de cada
banda que o filme é capaz de cobrir, por exemplo, um filme pancromático cobre a faixa do
visível.
A resolução temporal denota a periodicidade de captura da imagem, ou seja,
relaciona com o tempo de revisita do sensor a uma determinada área. Esta resolução é de
interesse para estudos ambientais que analisam mudanças e evoluções, por exemplo, uso e
ocupação do solo e recuperação de áreas degradadas.
2.2.4 Resoluções das Imagens Fotogramétricas Digitais
Às quatro resoluções descritas no item anterior também se aplicam à imagem digital.
Entretanto, os conceitos variam entre elas, dada a natureza distinta que estas possuem.
Na imagem digital, a resolução espacial está diretamente relacionada com o “tamanho
do pixel”, que representa a capacidade de distinguir feições na superfície. Exemplificando,
uma imagem com resolução espacial de 1 metro, cada pixel equivale a um quadrado de 1 x 1
metro no terreno.
A resolução radiométrica está ligada à capacidade de discernir quantidades de tons
de cinza, variando entre preto e branco, dentro de uma determinada banda do espectro
eletromagnético. Conforme Brito e Coelho (2002), o sistema utilizado em informática é
binário, assim, a quantidade de tons de cinza de uma imagem digital está relacionada com a
potência de base 2. Como exemplo, citam uma imagem de 256 tons de cinza (256 = 28), ou
seja, 8 bits (dígitos binários) por pixel.
41
As resoluções espectral e temporal funcionam de modo semelhante às imagens
analógicas.
2.2.5 Ortorretificação de Imagens (Orto-imagens)
Quando se trabalha com imagens provenientes de câmaras convencionais, sem
correções, com perspectiva central, estas não podem ser consideradas como fonte de
informação métrica confiável, pois há erros inerentes ao processo de aquisição da imagem.
Para que se possa utilizar uma aerofoto como um mapa, possibilitando assim que
distâncias e áreas sejam medidas, é necessário que a mesma seja ortorretificada, visando
atenuar as distorções causadas pela inclinação da câmara fotogramétrica e pelo relevo da
região. Tal procedimento origina o produto cartográfico denominado Ortofoto.
A Figura 7 ilustra o processo da ortorretificação que, segundo Brito e Coelho (2002),
transforma uma imagem em perspectiva central em outra em perspectiva ortogonal. Segundo
os autores, graças à fotogrametria digital, processos matematicamente complexos como este
puderam ser implementados e popularizados.
Figura 7 – Processo da ortorretificação.
Fonte: Brito e Coelho (2002)
42
Para a produção de uma ortoimagem, considerando a fotogrametria digital, são
necessários três componentes básicos: uma imagem digital, parâmetros de orientação interior
e exterior da câmara e um MDE da área (SANTOS, 2000 apud BRITO; COELHO, 2002).
O MDE é responsável pela correção do deslocamento relativo ao relevo. Quanto maior
a resolução espacial do MDE melhor será o resultado da ortorretificação da imagem e, de
acordo com Brito e Coelho (2002), se o espaçamento da grade do MDE for maior que a
resolução espacial da imagem digital haverá degradação da precisão do produto final.
Quanto aos parâmetros de orientação da câmara, Brito e Coelho (2002) apresentam os
seguintes conceitos gerais:
orientação interior é a reconstrução do feixe perspectivo, ou seja, o
referenciamento da imagem em relação à câmara. Uma vez que, as imagens obtidas
encontram-se isoladas uma das outras e meramente salvas como arquivos digitais,
sem nenhuma informação métrica, isto é, utilizando apenas o sistema de
coordenadas em pixels, próprio das imagens digitais; faz-se necessário reconstituir o
sistema interno câmara-imagem correspondente ao momento em que as fotografias
foram obtidas. Somente assim, poderão ser efetuadas medidas com precisão sobre as
imagens fotográficas. (grifo do autor)
orientação exterior a obtenção da posição e atitude de cada foto em relação ao
referencial do espaço-objeto, ou seja, a imagem está orientada exteriormente se são
conhecidos os parâmetros de orientação exterior para a mesma, a saber: coordenadas
no espaço-objeto para o centro de perspectiva e ângulos de rotação ou de atitude do
sensor (k, v e f).
Figura 8 - Orientação interior da imagem em relação à câmara.
Fonte: Brito e Coelho (2002)
O desvio padrão é utilizado normalmente para avaliar o processo de orientação
interior, com base nas coordenadas das marcas fiduciais, no qual se busca o melhor
43
ajustamento possível. O IBGE adota 1/3 (0,33) do pixel como padrão para seus trabalhos com
fotogrametria digital.
Na orientação exterior necessita-se das coordenadas dos Pontos de Controle Terrestres,
para que o software calcule a coordenada do Ponto Principal ou centro de perspectiva e os
ângulos de rotação da câmara (Figura 9).
Figura 9 - Ângulos de rotação da câmara aerotransportada.
Fonte: Brito e Coelho (2002)
Após a ortorretificação, é possível utilizar as ortofotos para trabalhar nas mais
diferentes atividades: projeto de estradas, estudo de uso e cobertura do solo, estudos de
impacto ambiental, mapeamento e planejamento de propriedades rurais, determinação da
reserva legal, dentre outras.
Segundo Brandalize (1997), as principais vantagens da ortofoto são: a ortofoto não
está pré-interpretada como um mapa, isto dá oportunidade ao usuário de extrair as
informações desejadas a qualquer momento, a qualidade da ortofoto é a mesma de um mapa
com a vantagem da riqueza de dados apresentados; e fornece ao usuário uma visão do terreno
muito mais compreensível que um mapa.
2.2.6 Qualidade das Ortofotos para Padrões Cartográficos
No Brasil, o Decreto nº 89.817 de 20 de junho de 1984 estabelece padrões mínimos a
serem adotados no desenvolvimento das atividades cartográficas, utiliza o Padrão de Exatidão
Cartográfico (PEC) para classificar cartas, mapas e plantas. De acordo com Brandalize
(1997):
as medidas de qualidade mais comumente utilizadas são a exatidão e a precisão de
posicionamento. A precisão representa o quão próximos da média estão os
resultados obtidos de uma observação, cálculo ou estimativa do valor real. A
44
exatidão representa o quanto próximos da realidade estão os resultados obtidos de
uma observação, cálculo ou estimativa do valor real. A exatidão cartográfica é a
medida da posição de uma feição cartográfica em relação a sua posição real no
terreno. A precisão cartográfica diz respeito a posição relativa entre as feições de um
mapa.
Para verificar a classe em que se enquadra um produto cartográfico é necessária à
realização do teste de precisão por intermédio do PEC. Neste teste compara-se a variância das
discrepâncias amostrais com os valores pré-estabelecidos no Decreto nº 89.817.
Galo et. al (2001) outras alternativas para avaliação de produtos cartográficos,
utilizando feições como estradas obtidas de duas maneiras: restituição com base na ortofoto e
levantadas com GPS topográfico.
2.3 O Sistema GPS
Mais comumente conhecido sob a sigla abreviada GPS (Global Positioning System), o
nome completo deste sistema é NAVSTAR - GPS (Navigation System with Time and Ranging
- Global Positioning System). O Sistema de Posicionamento Global - GPS foi concebido pelo
Departamento de Defesa dos EUA, no início da década de l960, como um sistema de
navegação para fins exclusivamente militares e é composto de 24 satélites artificiais que
emitem simultaneamente sinais de rádio codificados (HOFMANN-WELLENHOF, 1994
apud FREIBERGER, 2002).
Como outros sistemas de rádio-navegação, os satélites enviam seus sinais de rádio
exatamente ao mesmo tempo, permitindo ao receptor avaliar o lapso entre emissão/recepção,
fornecendo a localização geográfica de uma posição 3D (latitude, longitude e altitude). O
sistema de referência para os satélites do GPS é o World Geodetic System 1984 (WGS-84).
O sistema GPS (americano) insere-se atualmente sistema conhecido como GNSS
(Global Navigation Satellite System) que agrega outros sistemas como o russo GLONASS,
num futuro próximo o europeu Galileo e o chinês Compass, ampliando as perspectivas de uso
e de melhoria da precisão das localizações geográficas.
O GPS é estruturado em três segmentos: espacial, de controle e de usuário (LEICK,
1995, apud FREIBERGER, 2002). O segmento espacial consiste na constelação de satélites
GPS que transmitem à Terra sinais modulados em duas freqüências e mensagens de
navegação. O segmento de controle, responsável pela operação do sistema GPS, é constituído
45
por estações de monitoramento que recebem os sinais dos satélites a partir das quais são
formulados os dados de navegação e de tempo. O segmento de usuário compreende todas as
classes de receptores GPS e seus componentes, que em geral são classificados em receptores
geodésicos e de navegação (HOFMANN-WELLENHOF, 2001, apud FREIBERGER, 2002).
Resumidamente, cada um dos segmentos pode ser assim descrito:
1 - Segmento espacial - rede de 24 satélites a aproximadamente 20.200 km de altitude
no espaço em seis diferentes órbitas, em movimento constante, fazendo duas órbitas
completas ao redor da Terra a cada 24 horas. Cada satélite tem expectativa de
aproximadamente 10 anos de vida útil;
2 - Segmento de controle - composto de 6 estações (bases rastreadoras), sendo uma
mestra, no Colorado - EUA. As demais estão distribuídas ao longo e próximas do
Equador, corrigem as efemérides (órbitas) dos satélites e sincronizam seus relógios
atômicos;
3 - Segmento de usuários - envolve todos os tipos de aplicações, métodos de
posicionamento, formas de recepção e processamento dos sinais. Os receptores são os
aparelhos comumente chamados de GPS e que recebem os sinais de rádio, em geral são
classificados em geodésicos (dupla freqüência - L115, L216), topográfico (L1, Código
C/A17) e o de navegação (apenas o Código C/A).
Os erros que afetam a precisão do sistema são dependentes: do satélite (efemérides),
da antena do receptor e do meio de propagação. Neste sentido, Belchior (2001) descreve tais
erros como:
Dependentes do satélite: um dos fatores que afetam a precisão é a Geometria dos
Satélites, ou seja, a localização dos satélites em relação uns aos outros sob a
perspectiva do receptor GPS; quanto melhor distribuídos no espaço, melhor será a
recepção e menor será o erro de posição. O efeito da geometria é expresso pelo fator
de degradação da precisão Dilution Of Precison (DOP). Como o sistema usa o lapso
de tempo para determinar a distância receptor - satélite, o atraso nos relógios dos
satélites tem que ser mínimo, ou seja, relógios dos satélites são de altíssima precisão,
pois o atraso de 1 nano-segundo no relógio (0,000000001s), provocaria um erro de
30 cm na posição.
Dependentes da antena do receptor: subdivide-se em quatro tipos - a) Erros nos
relógios dos receptores, semelhante aos erros provocados pelo atraso no relógio
atômico dos satélites; b) Multicaminhamento é a interferência resultante da reflexão
do sinal em algum objeto próximo a antena, como por exemplo, árvores, edificações,
automóveis, etc; c) Erros causados pela variação do centro de fase da antena, em
função da característica da sua construção, os erros podem chegar a alguns
centímetros; d) Ruído do receptor.
Dependentes do meio de propagação: relativos aos atrasos da Ionosfera, a camada
mais alta da atmosfera é carregada de partículas que provocam atrasos no sinal GPS.
15
L1 = 1575,42 MHZ
L2 = 1227,60 MHZ
17
Modulado a partir da freqüência L1.
16
46
E ainda, os erros relativos aos atrasos da Troposfera: a camada mais baixa da
atmosfera provoca atrasos no sinal GPS devido a umidade relativa do ar.
A Tabela 3 apresenta o erro médio previsto para cada fonte. Os maiores erros são em
função do tipo de receptor e dos efeitos da atmosfera. Para minimizar estes erros, foram
desenvolvidos equipamentos diferenciados para cada tipo de aplicação, topográfico ou
geodésico e o aperfeiçoamento das técnicas diferenciais GPS18.
Tabela 3 - Erro médio para cada fator gerador.
Fontes de Erro
Erro-Médio (m)
Erro do relógio do satélite
Erro de efemérides
Erros dos receptores
Atmosférico/Ionosférico
Total REQM
Fonte: Adaptado de Gorgulho (2007)
0,60
0,60
1,20
3,60
3,90
Para se calcular a precisão do sistema multiplica-se o resultado do REQM acima pelo
valor do DOP mostrado em alguns receptores. Em boas condições, conforme Gorgulho
(2007), o DOP varia de 3 a 7, assim, a precisão de um receptor será de: 3 x 3,90m a 7 x
3,90m, ou seja, de 10 a 30 metros, aproximadamente. Alguns modelos de GPS de navegação
mostram uma Estimativa do Provável Erro (EPE), já em metros, em função da qualidade dos
sinais recebidos.
A influência destes erros pode ser melhor entendida observando a Tabela 4. Ferreira
(2007), que estimou o erro em termos percentuais conforme o tamanho da área a ser medida,
considerando um EPE do receptor GPS em torno de 5 metros.
Tabela 4 - Erros estimados considerando poligonais (propriedades) quadradas.
Área em hectares
Erro estimado (%)
1
10
25
2
100
1
2500
0,2
10000
0,1
40000
Fonte: Ferreira (2007)
18
0,05
O GPS Diferencial – DGPS – é uma técnica usada para melhorar a precisão do GPS pelo processamento
contínuo de correções nos sinais, que podem ser transmitidas em freqüência modulada ou via satélite e são
disponibilizadas em alguns países através de serviços de subscrição taxados (GORGULHO, 2007).
47
Um dos parâmetros mais importantes na avaliação da qualidade da posição GPS é a
diluição da precisão (Dilution of Precision - DOP), este parâmetro sugere o melhor momento
para se obter uma posição. Indica uma estimativa da qualidade na localização de um ponto,
sendo utilizado para analisar a geometria (GDOP19) e a posição (PDOP20) da coordenada. A
geometria da configuração deverá ser tal que assegure valores de GDOP inferiores a 8 durante
o período de rastreamento e o PDOP para determinações absolutas deve ser inferior a 4
(INCRA, 2003).
De acordo com INCRA (2003), existem dois modos fundamentais de posicionamento
com o GPS:
a) Posicionamento isolado caracteriza-se pela utilização de um único receptor,
independente e para o qual não são feitas correções a partir de elementos rastreados
por outro equipamento. Atribui-se ao posicionamento isolado um nível de precisão de
22 metros;
b) Posicionamento relativo ou posicionamento diferencial com o GPS (DGPS) pode
fornecer resultados com acurácia de alguns metros ou poucos milímetros, dependendo
da observável utilizada (Código C/A, L1, L2).
Por se tratar de uma estimativa, erros menores podem ser conseguidos se melhorarmos
duas condições de contorno possíveis para os modelos de navegação que são: o
multicaminhamento, que pode ser reduzido evitando a proximidade com vegetação densa,
edificações e os fundos de vale; além disto deve-se observar a geometria dos satélites,
evitando horários com poucos satélites, aumentado o EPE, refletindo na qualidade do
posicionamento.
Os usuários do sistema podem planejar a tomada de pontos e trilhas que apresentem as
melhores condições em termos de geometria e posição. A Leica Geosystems, fabricante de
receptores GPS, disponibiliza gratuitamente o programa Satellite Availability Program21 e o
Almanac22, ambos utilizados para planejar o melhor horário para os trabalhos de campo.
19
GDOP - Geometric Dilution of Precision.
PDOP - Position Dilution of Precision.
21
Disponível em: <http://www.leica-geosystems.com/corporate/en/downloads/lgs_page_catalog.htm?cid=2930>
22
Almanaque - Informações de localização (constelação) e status dos satélites, transmitida por cada satélite e
coletada pelo receptor. Estas informações são constantemente atualizadas.
20
48
O campo de aplicações do sistema é grande, os exemplos clássicos são: uso militar;
aviação civil, navegação marítima, embarcações, esportes e lazer. Os receptores GPS já são
comuns em automóveis, mostrando a posição em uma rua em mapa de cidades. São muito
utilizados na tomada de pontos de controle para ortorretificar imagens digitais. Outra
aplicação deste sistema é na agricultura de precisão, identificando onde o maquinário está
trabalhando e, com isso, analisando os diferentes níveis de produção em diversos pontos da
área agrícola, o que permite identificar as necessárias correções na atividade no campo,
otimizando o manejo da área e da aplicação de insumos agrícolas. Para se atingir as melhores
precisões, os agrimensores necessitam de receptores GPS topográfico ou geodésico, nos quais
os custos iniciais com equipamentos e softwares ainda são elevados, sendo viáveis apenas
para empresas e profissionais que tenham grande volume de trabalho.
O sistema GPS tem limitações, principalmente a leitura da altitude fornecida pelo
receptor é muito afetada pelos erros do sistema, mas que podem ser minimizadas utilizando
receptores de dupla freqüência e técnicas DGPS. Esta solução é muito cara e poucos têm
acesso a ela. Para os usuários de receptores GPS de navegação, que necessitem de uma
precisão na ordem de 5 metros, é recomendado o uso de receptores com altímetro barométrico
convencional que permite maior precisão. Os sinais dos satélites não penetram em vegetação
densa, vales estreitos, cavernas ou dentro d’água. A altitude fornecida pelo sistema refere-se
ao elipsóide WGS 84, modelo matemático adotado como forma da Terra. Para o Brasil, as
altitudes elipsoidais devem ser transformadas para o geóide, para tanto, utiliza-se o Mapa
Geoidal do Brasil publicado pelo IBGE.
2.4 Geoprocessamento
Segundo Câmara e Medeiros (1998), o termo Geoprocessamento denota a disciplina
do conhecimento que utiliza técnicas matemáticas e computacionais para o tratamento da
informação geográfica e que vem influenciando de maneira crescente as áreas de Cartografia,
Análise de Recursos Naturais, Transportes, Comunicações, Energia e Planejamento Urbano e
Regional. Para os autores, as ferramentas computacionais para Geoprocessamento, chamadas
de SIG, permitem realizar análises complexas, ao criar bancos de dados geo-referenciados e
ao integrar dados de diversas fontes.
49
Segundo Moura (2000), para maioria dos autores da área, Geoprocessamento engloba
processamento digital de imagens, cartografia digital e o SIG. Já Teixeira (1992 apud
MOURA, 2000), associa também o sentido geográfico às informações quando diz que “um
sistema de informação geográfica utiliza uma base de dados computadorizada que contém
informação espacial, sobre a qual atuam uma série de operadores espaciais”.
Evidencia-se nas várias definições de geoprocessamento que a referência geográfica
dos dados aparece em todas. Também se nota que para alguns autores o geoprocessamento
deve ser considerado uma disciplina científica, enquanto que para outros, o geoprocessamento
é um conjunto de geotecnologias: Cartografia, SIG, Fotogrametria e Sensoriamento Remoto,
Sistema de Posicionamento Global, ou seja, o conjunto de várias disciplinas, cada qual com
seus conhecimentos científicos específicos.
Outra discussão importante, resgatada por Mello (2003), é a que busca os principais
fatos para adoção dos Sistemas de Informação Geográfica para a Participação Pública
(PPGIS) opondo-se às formas centralizadas dos SIGs tradicionais.
2.5 Geotecnologias
Conforme exposto no item anterior, não há um consenso na definição e distinção dos
termos Geoprocessamento e Geotecnologias. Para Câmara e Medeiros (1998), as
geotecnologias são compostas por soluções em hardware, software e peopleware que juntos
se constituem em poderosas ferramentas para tomada de decisão. Dentre as geotecnologias
estão o SIG, a Cartografia Digital, o Sensoriamento Remoto por Satélites, o Sistema de
Posicionamento Global, a Aerofotogrametria, a Geodésia e a Topografia Clássica, dentre
outras.
Neste sentido, são descritos os seguintes conceitos:
Sistema de Informação Geográfica (SIG) pode ser considerado a base do
geoprocessamento, proporcionado grandes avanços à Geografia, Cartografia e ciências
correlatas, bem como às diversas áreas do conhecimento científico que a utilizam, explorando
principalmente o caráter de localização geográfica.
Cartografia é um conjunto de estudos e operações científicas, técnicas e artísticas que,
tendo como base os resultados de observações diretas ou a análise de documentação já
existente, visa à elaboração de mapas, cartas e outras formas de expressão gráfica ou
50
representação de objetos, elementos, fenômenos e ambientes físicos e socioeconômicos, bem
como sua utilização (IBGE, 2007).
A
razão
principal
da
relação
interdisciplinar
forte
entre
Cartografia
e
Geoprocessamento é o espaço geográfico. Enquanto a cartografia preocupa-se em apresentar
um modelo de representação de dados para os processos que ocorrem no espaço geográfico, o
geoprocessamento representa a área do conhecimento que utiliza técnicas matemáticas e
computacionais, fornecidas pelos SIGs, para tratar os processos que ocorrem no espaço
geográfico (INPE, 2007).
Geodésia é a ciência que se ocupa da determinação da forma, das dimensões e do
campo de gravidade da Terra. Na prática, a atuação do IBGE, instituição responsável no País
por essas atividades, caracteriza-se pela implantação e manutenção do Sistema Geodésico
Brasileiro (SGB), formado pelo conjunto de estações, materializadas no terreno, cuja posição
serve como referência precisa a diversos projetos de engenharia, mapeamento, geofísica,
pesquisas científicas, dentre outros (IBGE, 2007).
As atividades geodésicas têm experimentado uma verdadeira revolução com o advento
do GPS. Para IBGE (2007) a capacidade que este sistema possui de permitir a determinação
de posições, estáticas ou cinemáticas, aliando rapidez e precisão muito superiores aos
métodos clássicos de levantamento, provocou a necessidade de revisão das características do
SGB. A implantação da Rede Brasileira de Monitoramento Contínuo (RBMC) representa a
conseqüência desta rediscussão.
No âmbito deste trabalho, a fotogrametria digital, o sensoriamento remoto e o sistema
GPS, foram abordados com ênfase nos itens anteriores, mas também são considerados como
parte das Geotecnologias.
51
3 MATERIAIS E MÉTODOS
Este capítulo apresenta as principais etapas da geração das ortofotos e da realização do
mapeamento das pequenas das propriedades. Os materiais utilizados são apresentados no item
3.1, no qual estão descritos os softwares, os equipamentos, os receptores GPS, a base
cartográfica, as aerofotos e os MDEs empregados para os testes propostos nesta dissertação. O
processo de geração de ortofotos é detalhado no item 3.2 e, contempla a metodologia de
obtenção das imagens digitais (incluindo o processo de digitalização, a obtenção das marcas
fiduciais, dos parâmetros de calibração da câmara), a geração (MDE-IBGE) e a importação
(MDE-SRTM) dos Modelos Digitais de Elevação; o roteiro para obtenção dos Pontos de
Controle Terrestres; os testes propostos para Geração das Ortofotos; e, por último, a
metodologia proposta para Avaliação das Ortofotos Geradas. Ainda no item 3.2, tem-se a
apresentação da metodologia empregada no Mapeamento Temático das duas propriedades
rurais utilizadas neste trabalho, bem como a metodologia utilizada na avaliação deste.
3.1 Materiais
3.1.1 Softwares
Neste trabalho, foram utilizados os seguintes softwares:
• O ILWIS v3.2 Academic, ITC, Holanda (2004). Utilizado como software de SIG, sendo o
principal aplicativo empregado na pesquisa;
• GPS TrackMaker PRO 4.0, Ferreira (2005). Aplicativo utilizado para receber, gerenciar e
exportar os pontos tomados no campo com o receptor GPS de navegação;
• Erdas/LPS 8.7 (2004), estação fotogramétrica para PC, disponibilizado pelo Núcleo de
Geoprocessamento – Epagri/Ciram. Utilizado para transformação de Datum das ortoimagens, conversão de SAD-69 para WGS-8423;
23
Esta conversão é uma operação complementar que permite inserir orto-imagens no google earth, agregando
outras informações num sistema global.
52
• GIS DataPRO v3 (2003) para pós-processamento dos pontos e linhas tomados com o
receptor GPS topográfico (modelo GS20);
• MSTAR v2.06, Magellan (1996) para pós-processamento dos pontos tomados com o
receptor GPS topográfico (modelo ProMark X);
• MAPGEO2004, aplicativo utilizado para determinar a ondulação geoidal;
• ArcMap/ArcInfo 9.0 (2005), disponibilizado pelo Núcleo de Geoprocessamento –
Epagri/Ciram para geração dos produtos finais, por exemplo, mapas temáticos;
• Planagri, Epagri (2007), software de Planejamento Agrícola, desenvolvido pela Epagri
utilizado para avaliação econômica simplificada da propriedade “A”.
Por ser o software base da pesquisa, cabe um maior esclarecimento sobre o ILWIS
v3.2 Academic, aplicativo que integra funcionalidades e ferramentas de Sistemas de
Informações Geográficas a funções espaciais de Sensoriamento Remoto, associa dados
temáticos em vetor e matricial (raster), com ferramentas de importação/exportação de
formatos SHAPE e DXF (dentre outros), dois formatos consagrados e utilizados
mundialmente. Este software auxilia no desenho, na edição, na análise de mapas e tabelas, no
georreferenciamento de mapas e imagens, geração de ortofoto, reamostragem e mosaicagem
de imagens, produção e visualização de pares de imagens estéreo entre outras ferramentas.
O ILWIS atende plenamente aos propósitos deste trabalho por ser um software livre e
de fácil utilização, indicado para técnicos que atuam no meio rural, que pretendem iniciar seus
estudos em geoprocessamento, incorporando o uso das geotecnologias as demais ferramentas
de levantamento e planejamento das propriedades rurais. A escolha do ILWIS foi motivada
pelo fato de este pesquisador utilizá-lo desde 1996, no setor de geoprocessamento da
Epagri/Ciram, com comprovada performance de processamento, de precisão, além do
reconhecimento do ITC, que o desenvolveu.
Tal aplicativo processou as informações da pesquisa num microcomputador
Athlon(tm) XP 2000+, 1.67 GHz, 512 MB de RAM, processador AMD, 80 GB de disco
rígido, placa de vídeo GForce 4 MX 440 de 128 MB, com monitor de 19 polegadas.
53
3.1.2 Receptores GPS
Os receptores foram empregados na tomada dos Pontos de Controle Terrestres para:
•
georeferenciamento e ortorretificação das imagens digitais;
•
levantamento das estradas existentes na região da ortofoto; e,
•
localização de marcos (confrontações), manchas de usos das propriedades,
nascentes, edificações entre outras feições auxiliares e/ou de interesse do mapeador.
Foram utilizados um modelo de receptor GPS de navegação e dois modelos de
receptores GPS topográfico:
•
GPS de navegação modelo eTrex, acompanhado de antena externa para posicioná-
la no teto de veículos e Cabo “Y” para descarregar dados do receptor GPS em PC;
•
GPS topográfico Leica GS20, com capacidade de rastrear a fase da portadora L1
e o Código C/A; e,
•
GPS topográfico ProMark X, com capacidade de rastrear a fase da portadora L1 e
o Código C/A;
O GPS eTrex de navegação, da Garmin, foi utilizado para realizar medições de
posicionamento isolado (autônomo) com precisão de 15 metros segundo o fabricante. O
receptor GS20 da Leica Geosystems foi utilizado para realizar medições de posicionamento
relativo e do posicionamento diferencial (DGPS), este com precisão entre 5 e 30 centímetros,
de acordo com o fabricante. Já o receptor ProMark X da Magellan foi utilizado para medições
de posicionamento relativo e diferencial, com precisão entre 15 e 100 centímetros, de acordo
também com o fabricante.
54
3.1.3 Outros Equipamentos
Os seguintes instrumentos também foram utilizados nos levantamentos de campo:
bússola, para orientação a campo e marcação direção de pontos auxiliares; trena, para obter
distância de pontos auxiliares (sem sinal GPS); clinômetro, para determinação das
declividades das glebas de uso das terras; câmara fotográfica digital; lupa; régua e
escalímetro. Além de estereoscópio de mesa, para a localização dos PCTs, determinação da
área útil de restituição e fotointerpretação das aerofotos (uso e aptidão de uso das terras). Para
realizar os dois testes propostos na pesquisa, foram empregados os seguintes scanners:
• scanner gráfico (scanner mesa) Avision AV 8000S tamanho A3 (ABNT);
• scanner fotogramétrico UltraScan 5000 (Vexcel Imaging Áustria).
As características técnicas destes scanners estão detalhadas no Anexo 7. O tipo de
scanner está associado à aplicação que será dada à imagem e ao produto final, definindo a
precisão desejada.
3.1.4 Base Cartográfica
A base cartográfica utilizada para a geração de ortofotos e orientação do mapeamento
das duas propriedades remete à Carta Topográfica denominada “Alfredo Wagner”, e refere-se
ao índice de nomenclatura SG.22-Z-D-IV-1 (MI 2908-1), executada pelo IBGE. A carta
topográfica que está disponível em meio digital24 (formatos SHAPE e DXF) é integrante da
série de levantamentos 1:50.000 do Mapeamento Sistemático Brasileiro na projeção Universal
Transversa de Mercator (UTM) e Datum SAD-69.
24
Disponível em: <http://www.epagri.rct-sc.br/>.
55
3.1.5 Aerofotos
As aerofotos empregadas na geração das ortofotos e no mapeamento referem-se às
aerofotos pancromáticas, em filme e papel25 fotográfico (fotocontato26) na escala nominal de
1:25.000, do recobrimento aerofotogramétrico do Estado de Santa Catarina, vôo realizado no
período de 1977 a 1979, pela empresa Aerofoto Cruzeiro S.A. Esse aerolevantamento foi
contratado por meio de um convênio celebrado entre o DNOS, DNPM, Eletrosul, INCRA,
NUCLEBRÁS e Fatma.
O Quadro 2 mostra o número, de acordo com o foto-índice do aerolevantamento, com
as respectivas faixas das aerofotos previamente selecionadas e digitalizadas.
Quadro 2 - Aerofotos utilizadas.
FOTO-ÍNDICE
FAIXA
AEROFOTO - Nº
39
08
20697
39
06
20894
Fonte: Aerofoto Cruzeiro S.A. (1977/1979)
3.1.6 Modelos Digitais de Elevação
Para gerar uma ortofoto é necessário utilizar um Modelo Digital de Elevação - MDE
da região que abrange a área da aerofoto, este procedimento permite a redução do efeito do
deslocamento na imagem original causado pelo relevo. Para a realização dos testes foram
utilizados dois MDEs: o gerado no próprio ILWIS, a partir da interpolação das curvas de nível
e pontos cotados da carta topográfica do IBGE (denominado MDE-IBGE); e o MDE-SRTM
disponível para download no site da Epagri27.
O MDE obtido dos dados produzidos pela Shuttle Radar Topography Misson (SRTM),
refere-se a um projeto conjunto entre a agência espacial americana (NASA) e a agência de
inteligência geo-espacial (NGA), representados em formato matricial com resolução espacial
de 90 metros para áreas da América do Sul, referente ao datum WGS-84. Foi obtido
gratuitamente na Internet, através do site <http://seamless.usgs.gov>. Tal modelo, no âmbito
desta pesquisa, foi denominado de MDE-SRTM.
25
Acervo do Incra, sobre a guarda da Epagri/Ciram.
Reprodução em papel fotográfico, na escala de execução do sensoriamento embarcado (BASE, 2007).
27
Disponível em: <http://www.epagri.rct-sc.br>.
26
56
3.2 Métodos
Apresentam-se aqui, os métodos empregados para Geração das Ortofotos (subitem
3.2.1), bem como as técnicas utilizadas no Mapeamento Temático do Uso das Terras e da
Aptidão de Uso das Terras. A proposta de expor todo o processo de Geração de Ortofotos e
do Mapeamento visa facilitar aos futuros usuários interessados em reproduzir os passos
enunciados, bem como as recomendações e considerações.
3.2.1 Geração de Ortofotos
Para a geração de ortofotos o software ILWIS requer a adoção de um sistema de
coordenadas envolvendo toda a área de trabalho. Para isto, faz-se necessário a indicação de
um datum, a definição do elipsóide e uma projeção para as coordenadas. Neste sentido, esta
pesquisa adotou o sistema de referência oficial no Brasil, o South American Datum 1969
(SAD-69), sendo o elipsóide também o SAD-69, com projeção Universal Transversa de
Mercator, fuso 22 e Hemisfério Sul.
Estas informações e parâmetros devem ser fornecidos e/ou indicadas ao software para
delimitar geograficamente a área de abrangência do mapeamento. Atendido estes prérequisitos, pode-se iniciar a utilização das funcionalidades do software, importando imagens e
modelos, adicionando camadas de informações (layers) das mais variadas como, por exemplo,
dos pontos de controle e estradas levantadas em campo.
3.2.1.1 Imagens Digitais
As imagens digitais foram obtidas a partir da digitalização das aerofotos em papel
fotográfico e a partir do filme negativo (original). Na digitalização das aerofotos em papel
fotográfico foi empregado scanner de mesa (gráfico) de tamanho A3, gerando imagens
pancromáticas em formato matricial (raster) com 8 bits. Já na digitalização do filme negativo
(original) foi utilizado scanner fotogramétrico calibrado radiométrica e geometricamente,
57
gerando imagens pancromáticas em formato matricial (raster) com 8 bits e resolução
geométrica com tamanho de pixel de 28 micro (equivalente à resolução gráfica de 900 dpi28).
Assim, as imagens digitais são obtidas do papel e do filme em tamanho de 23 x 23 cm, na
escala original da cobertura aerofotogramétrica.
As duas aerofotos, listadas no Quadro 2, foram digitalizadas em dois tipos de
scanners: o fotogramétrico para o filme original e o de mesa (gráfico) para o papel fotográfico
(fotocontato), obtendo-se desta maneira as imagens digitais com qualidades diferenciadas,
conforme os testes propostos.
Para o cálculo do tamanho do pixel a ser utilizado na digitalização das aerofotos
adotou-se a regra de conversão apresentada por Rossiter e Hengl (2002) que transforma a
resolução ótica do scanner de dpi para pixels. Com base nesta regra a Tabela 5, elaborada por
Fallas (2004), denota a relação entre a resolução de ótica e a resolução espacial, para
diferentes escalas de vôos. Neste sentido, estão destacados os valores 1,06 m e 0,71 m no
cruzamento da coluna 1:25.000 (escala da aerofoto utilizada no estudo) com as linhas 600 e
900 dpi (resoluções adotadas e testadas na pesquisa).
100 dpi → 100 pixels in-1
= 100 pixels 25,4 mm-1
= 3,937 pixels mm-1
= 0,254 mm pixel-1
Tabela 5 - Resolução espacial em função da resolução ótica para diferentes escalas.
Scanner
Escala Nominal da Aerofoto
Resolução
ótica
(dpi)
Tamanho
Pixel
( µm )
Tamanho
Pixel
( mm )
300
84,67
0,08467
0,42
0,68
0,85
1,27
1,69
2,12
2,54
600
42,33
0,04233
0,21
0,34
0,42
0,64
0,85
1,06
1,27
900
28,22
0,02822
0,14
0,23
0,28
0,42
0,56
0,71
0,85
1200
21,17
0,02117
0,11
0,17
0,21
0,32
0,42
0,53
0,64
1600
15,88
0,01588
0,08
0,13
0,16
0,24
0,32
0,40
0,48
1800
14,11
0,01411
0,07
0,11
0,14
0,21
0,28
0,35
0,42
Fonte: Fallas (2004).
28
(dots per inch), pontos por polegada.
1:5000 1:8000 1:10000
1:15000
1:20000 1:25000 1:30000
Resolução espacial em metros
58
É importante salientar que o scanner deve ser preferencialmente de tamanho A3 (29,7
x 42 cm), seja fotogramétrico ou mesa (gráfico), pois as aerofotos em questão são de 23 x 23
cm (9’ x 9’), demandam este tamanho, permitindo assim obter uma imagem completa da
aerofoto, com as quatro marcas fiduciais, necessárias para a realização da orientação interior,
que faz parte do processo de ortorretificação.
A resolução ótica influencia na resolução espacial, auxilia-nos na escolha da melhor
resolução ótica para a escala 1:25.000 das aerofotos utilizadas, conforme denota a Figura 10.
2,50
Resolução Espacial - Terreno (m)
2,13
2,00
1,50
1,06
1,00
0,71
0,53
0,50
0,43
0,35
0,00
300
600
900
1200
1600
1800
Resolução Ótica (DPI)
Figura 10 - Resolução espacial (em metros) versus resolução ótica (dpi) para a escala 1:25.000.
Em função da resolução ótica adotada, é determinado conseqüentemente o tamanho do
arquivo da imagem digital. A Figura 11 ilustra a relação entre a resolução ótica adotada (dpi)
com o tamanho do arquivo resultante (Megabytes).
300
252
Tamnho arquivo - MB
250
196
200
150
112
100
63
28
50
7
0
300
600
900
1200
1600
1800
Resolução ótica - dpi
Figura 11 - Tamanho do arquivo em função da resolução ótica.
Fonte: Adaptada de Fallas (2004)
Deve-se escolher a melhor resolução/benefício, ou seja, a resolução ótica mais
apropriada, que deve levar em consideração: o tipo de uso da ortofoto; a resolução espacial
59
desejada para a imagem; a escala nominal da aerofoto utilizada; o tamanho do arquivo; tem-se
que considerar o resultado final desejado para as ortofotos em termos de qualidade, precisão e
exatidão; finalmente, a escala mais adequada para os produtos gerados. A resolução espacial
influencia na capacidade de processamento e armazenamento das imagens em banco de dados
ou em microcomputadores.
A resolução espacial da imagem definida a priori foi de 1 metro ou menos, pois esta
resolução permite interpretar e identificar nas imagens, consideradas de alta resolução, objetos
(feições) no terreno com tamanho próximo a 1 metro. A Figura 10 mostra que as resoluções
espaciais estimadas em 1,06 e 0,71 metros, para imagens com resoluções óticas
respectivamente de 600 e 900 dpi, satisfazem esta condição.
Quanto ao tamanho previsto do arquivo pode-se perceber na Figura 11 que na região
compreendida entre 600 e 900 dpi acentua o crescimento geométrico do tamanho do arquivo
em função do aumento da resolução ótica. A partir desta região tem-se um crescimento mais
acelerado do tamanho do arquivo, confirmando a região como a de melhor
resolução/beneficio para o contexto deste trabalho.
Após as definições das resoluções é feita a digitalização das aerofotos. A partir das
imagens digitalizadas é realizada a localização das marcas fiduciais (Anexo 6) nas aerofotos
que visa à obtenção da orientação interior, necessária para o georeferenciamento da imagem.
Esta determinação e marcação requerem muita atenção, pois estas coordenadas influenciam o
processo de ajuste da orientação interior, na qual se trabalha com variáveis de dimensões
reduzidas (na ordem de micro).
Quando se trabalha com a aerofoto em papel fotográfico, as coordenadas das marcas
fiduciais devem ser obtidas da seguinte maneira: primeiro, determina-se o centro da foto
utilizando estas marcas como referência; a partir deste centro são realizadas as medidas em
milímetros até as 4 marcas fiduciais: a esquerda, a direita, superior e inferior.
Quando se trabalha com imagens digitalizadas em scanner fotogramétrico, obtidas a
partir dos filmes originais, (praticamente sem deformação) usam-se coordenadas x e y, em
milímetros das marcas fiduciais que são informadas no certificado de calibração da câmara,
conforme apresentado no Anexo 2.
A Figura 12 mostra uma seqüência de imagens, com ampliações que permitem uma
melhor visualização de uma marca fiducial. Geralmente numa aerofoto, são utilizadas quatro
marcas fiduciais; quando obtidas com a câmara RMK 15/23 da Carl Zeiis, que é o caso do
vôo de 1977-1979, as fiduciais estão localizadas no meio das laterais.
60
Marca
Fiducial
Figura 12 - Detalhe de uma marca fiducial inferior da aerofoto “20697”.
Além das marcas fiduciais, outro parâmetro necessário para o referenciamento da
imagem em relação à câmara é a obtenção da distância focal do sensor, descrita no certificado
de calibragem da câmara, também constante no Anexo 2.
3.2.1.2 Modelo Digital de Elevação
Dos dois modelos digitais de elevação foram testados para a geração de ortofotos, um
gerado no aplicativo ILWIS, o outro disponível na rede mundial de computadores.
O MDE gerado no ILWIS foi obtido por meio da interpolação das curvas de nível com
eqüidistância de 20 metros e dos pontos cotados da carta topográfica Alfredo Wagner (IBGE),
escala 1:50.000, com abrangência suficiente para a realização dos testes nas duas aerofotos.
Para a interpolação foi empregado o método bilinear, sendo adotada a resolução espacial de 5
metros. Este modelo de elevação gerado recebeu nesta pesquisa a nomenclatura de MDEIBGE.
Durante a geração do MDE-IBGE, muita atenção foi dada à análise dos pontos cotados
e das curvas de níveis, pois qualquer erro nos valores destas altitudes (falta ou troca) pode
comprometer a qualidade do modelo gerado, além de interferir muito no resultado final das
ortofotos. O fato de a base cartográfica estar disponível em meio digital facilitou muito a
geração do modelo, bastando seguir as orientações do software. A resolução do MDE-IBGE é
de 5 metros e foi definida no processo de interpolação (Bilinear), isto não significa que ele
seja melhor que o MDE-SRTM.
O outro modelo, MDE-SRTM, foi obtido a partir dos dados originais disponíveis em
<http://seamless.usgs.gov> com resolução espacial de 90 m. Estes dados foram processados
pelo Núcleo de Geoprocessamento da Epagri/Ciram, que utilizou o método de interpolação
bilinear para reamostrá-lo na resolução espacial de 30 m, com a finalidade de suavizar a
representação do terreno. O arquivo resultante, no formato Geotif, foi georeferenciado no
61
sistema de coordenadas UTM, datum SAD-69, a partir da Mapoteca Digital do Estado de
Santa Catarina. Tal arquivo foi importado para o software ILWIS.
3.2.1.3 Pontos de Controle Terrestres
A obtenção dos Pontos de Controle Terrestres (PCTs) é uma etapa que requer muita
atenção, pois a quantidade, a distribuição, a identificação e a precisão são fundamentais para a
qualidade final das ortofotos. Os pontos de controle foram tomados com dois tipos de
receptores GPS: o topográfico, que possibilita o uso da técnica Diferencial GPS com
precisões submétricas, e o de navegação ou autônomo com precisões em torno de 10 metros.
Os PCTs influenciam na etapa de orientação exterior e conseqüentemente no erro
padrão (sigma29). A qualidade destes pontos deve ser a melhor possível, segundo Marchetti e
Garcia (1978), a falta de ponto de controle (apoio), distribuição deficiente, pouca precisão ou
dificuldade de identificá-los faz parte dos problemas que dificultam a preparação de mapas
precisos a partir de fotografias aéreas. Para a realização da orientação exterior é necessário
que sejam conhecidas às coordenadas geográficas de alguns pontos dentro da área da
aerofoto, estas coordenadas possibilitam que o software calcule os ângulos de rotação ou
atitude da câmara e realize também a transformação do sistema fotogramétrico para o sistema
de coordenadas adotado como referência.
Os PCTs com valores de desvios muito altos influenciam diretamente no erro padrão
(raiz do erro quadrático médio ou sigma), por isso devem ser analisados criteriosamente para
tentar descobrir as possíveis causas dos desvios (distribuição, identificação e precisão). Se as
causas não forem encontradas e os desvios continuarem altos esses pontos devem ser
desativados.
Os PCTs levantados em campo com o recpetor GPS de navegação seguiram os
seguintes passos:
1º Pré-seleção de potenciais PCTs na aerofoto buscando identificar locais como
interseções de estradas, pontes, residências antigas, etc.;
2º Planejamento do levantamento dos PCTs em campo (definição da melhor data e
horário para captura dos sinais), de acordo com almanaque dos satélites;
29
Representa o deslocamento médio dos pixels da imagem em relação a sua real posição geográfica e indica a
precisão da transformação de uma imagem distorcida e sem sistema de referência, em uma ortofoto.
62
3º Visita in loco aos PCTs pré-selecionados;
4º Com o equipamento receptor ligado aguarda-se a obtenção dos sinais;
5º Avalia-se o EPE em função do número de satélites e da qualidade dos sinais
recebidos;
6º Com o EPE dentro do limite adotado (menor que 10 m para o GPS de navegação) o
PCT é marcado (sem pós-processamento);
7º Após levantamento dos PCTs, estes são descarregados para o PC.
Embora a Garmin, fabricante do modelo eTrex, informe que seu equipamento oferece
posições com erro em torno de 15 metros nesta pesquisa os erros encontrados ficaram na sua
maioria abaixo de 10 metros. Para isso são essenciais alguns cuidados, como evitar ao
máximo os horários com geometria dos satélites ruim e locais com vegetação densa, fundos
de vale cavados, ao lado de construções que impedem ou refletem os sinais GPS.
Para os PCTs levantados com os receptores GPS topográficos o método utilizado foi o
“relativo estático com pós-processamento dos dados”, também conhecido como Diferencial
GPS (DGPS). Conforme descrito anteriormente, foram utilizados dois modelos de receptores
GPS topográfico: GS20 da Leica e ProMark X (PMX) da Magellan, com tecnologias e
funcionamento diferenciadas, que influenciaram na precisão das coordenadas obtidas para
cada equipamento.
Os PCTs levantados em campo com os recpetores GPS topográficos seguiram os
seguintes passos:
1º Pré-seleção de potenciais PCTs na aerofoto buscando identificar locais como
interseções de estradas, pontes, residências antigas, etc.;
2º Planejamento do levantamento dos PCTs em campo (definição da melhor data e
horário para captura dos sinais), de acordo com almanaque dos satélites;
3º Visita in loco aos PCTs pré-selecionados;
4º Com o equipamento receptor ligado, aguarda-se a obtenção dos sinais;
5º Avalia-se o DOP em função do número de satélites e da qualidade dos sinais
recebidos;
6º Com o DOP dentro do limite adotado (menor que 4, valor adimensional) inicia-se a
tomada do PCT por um período de 2 minutos;
7º Após levantamento dos PCTs são descarregados para o PC;
8º Os PCTs são pós-processados com auxílio de softwares.
63
Cabe aqui salientar que, enquanto os dados (pontos e linhas) do GPS de navegação
serão descarregados no software GTM 4.0 para serem exportados ao formato de SIG
(SHAPE), os dados do GPS topográfico, além de descarregados, serão pós-processados no
software GIS DataPro, tendo como referência30 a base ativa GPS da CELESC SA, localizada
no bairro Itacorubi, Florianópolis, SC.
3.2.1.4 Testes para a Geração das Ortofotos
Para a consecução dos objetivos foram definidos dois testes, com diferentes MDEs,
diferentes tipos de receptores GPS, bem como diferentes formas de obtenção das imagens. Os
testes para a geração das ortofotos têm como objetivo avaliar a influência que cada fator
possui na geração de ortofotos no software ILWIS, combinando-os e avaliando os resultados.
Teste 1
Foram geradas quatro ortofotos combinando os PCTs tomados com dois tipos de
receptores GPS navegação e topográfico, com os dois modelos (MDE-IBGE e o MDESRTM). Em síntese, o fluxograma da Figura 13 representa as etapas da geração das ortofotos
do teste 1, mostrando as quatro combinações possíveis e propostas.
Aerofoto
Papel Fotográfico
- Scanner Mesa
Imagem Digital
600 dpi
Medição Marcas
Fiduciais
Orientação Interior
Pontos de Controle
Terrestres
Navegação
Topográfico
Orientação Exterior
Ortorretificação
Ortofotos
Figura 13 - Fluxograma do Teste 1.
30
Os arquivos RINEX são disponibilizados a Epagri/Ciram pela CELESC SA.
Modelo Digital
de Elevação
IBGE
SRTM
64
No Teste 1, buscou-se correlacionar as duas formas de obtenção das coordenadas dos
pontos de controle terrestres, foram utilizados receptores GPS topográfico e de navegação
combinando-os com os dois tipos de Modelo Digital de Elevação. Neste teste uma única
imagem digitalizada no scanner de mesa foi utilizada em todas as combinações: Aw20697c.tif
(Tabela 6). Foram geradas quatro ortofotos, com as siglas apresentadas a seguir de acordo
com suas respectivas combinações:
A1
B1
C1
D1
Usando Pontos de Controle tomados com receptor GPS de navegação
e o MDE-IBGE;
Usando Pontos de Controle tomados com receptor GPS de navegação
e o MDE-SRTM;
Usando Pontos de Controle tomados com receptor GPS topográfico e
o MDE-IBGE;
Usando Pontos de Controle tomados com receptor GPS topográfico e
o MDE-SRTM.
(NAV_IBGE)
(NAV_SRTM)
(DGPS_IBGE)
(DGPS_SRTM)
Teste 2
Foram geradas quatro ortofotos, combinando os PCTs (tomados com dois tipos de
receptores GPS navegação e topográfico) com duas formas de obtenção das imagens digitais:
a primeira através do filme, usando-se um scanner fotogramétrico e a segunda, através da
cópia em papel (fotocontato), usando-se um scanner gráfico A3 (mesa). Em síntese, o
fluxograma da Figura 14, representa as etapas da geração das quatro ortofotos do Teste 2.
Aerofoto
Papel Fotográfico
- Scanner Mesa
(900 dpi)
Medição Marcas
Fiduciais
Filme - Scanner
Fotogramétrico
(900 dpi)
Certificado
Calibração
Orientação Interior
Pontos de Controle
Terrestres
Modelo Digital
de Elevação
Navegação
Topográfico
MDE
MDE
Orientação Exterior
Ortorretificação
Ortofotos
Figura 14 - Fluxograma do Teste 2.
SRTM
MD
65
Neste teste foram utilizadas duas imagens (Tabela 6), ambas com 900 dpi de
resolução, sendo a primeira denominada 08_20697M.tif, digitalizada no scanner de mesa
(gráfico) AV 8000S tamanho A3 (ABNT), a partir da aerofoto nº 20697 (cópia em papel
fotográfico). Para a obtenção da segunda imagem, foi feito o contato com a empresa BASE31
Aerofotogrametria e Projetos SA e foi solicitado o serviço de digitalização do filme negativo
(original) da aerofoto nº 20697, com resolução ótica de 900 dpi, utilizando o scanner
fotogramétrico UltraScan 5000, resultando no arquivo denominado 08_20697.tif. A partir
destas duas imagens foram geradas quatro ortofotos, com as siglas apresentadas a seguir, com
suas respectivas combinações:
A2
B2
C2
D2
Usando Pontos de Controle tomados com receptor GPS de
navegação e imagem obtida através do scanner fotogramétrico;
Usando Pontos de Controle tomados com receptor GPS de
navegação e imagem obtida através do scanner de mesa;
Usando Pontos de Controle tomados com receptor GPS
topográfico e imagem obtida através do scanner fotogramétrico;
Usando Pontos de Controle tomados com receptor GPS
topográfico e imagem obtida através do scanner de mesa;
(NAV_SRTM_BASE)
(NAV_SRTM_ELET)
(DGPS_SRTM_BASE)
(DGPS_SRTM_ELET)
3.2.1.5 Avaliação das Ortofotos Geradas
As ortofotos geradas no ILWIS, conforme os testes descritos foram avaliadas de duas
maneiras: numérica e visual.
A avaliação numérica dos erros foi realizada com base nos resultados do processo
denominado no ILWIS de Georefence Ortophoto, que mais precisamente, avaliam a
orientação interior32, a orientação exterior, juntamente com a estimativa do erro padrão
(sigma) resultante. Os valores do sigma de cada ortofoto serviram para quantificarmos o
provável erro de deslocamento em termos métricos.
A Estimativa do erro-padrão foi calculado no “Tiepoint editor” e é dado por:
REQM =
Sendo:
31
32
Atual detentora dos filmes originais do vôo de 1977-1979, realizado pelo Aerofoto Cruzeiro SA.
A imagem passou do sistema de coordenadas em pixels para o sistema fotográfico em milímetros.
66
REQM => Raiz do Erro Quadrático Médio (erro-padrão);
Drow => são os valores dos desvios na linha da imagem;
Dcol => são os valores dos desvios na coluna da imagem;
n => número de pontos de controle terrestres ativos;
Df => graus de liberdade, é o número mínimo de pontos requeridos para cada tipo de
georreferenciamento e transformação.
A segunda avaliação foi a visual, quando foram comparadas as estradas existentes na
região da ortofoto, levantadas com o receptor GPS topográfico GS20 no modo cinemático,
consideradas mais precisas do que o receptor GPS de navegação e mais próximas da posição
no terreno, com as estradas interpretadas (visualizadas) nas ortofotos, possibilitando uma boa
análise visual em relação à posição da imagem ortorretificada. A Figura 15 mostra a posição
da antena do receptor GPS GS20 da Leica, sobre o teto do veículo (lado esquerdo), buscando
localizar o centro da via.
Figura 15 - Antena GPS topográfico sobre lado esquerdo do teto do veículo.
Galo (2001) realizou uma revisão na literatura em busca de métodos que tratam da
avaliação de produtos cartográficos e utilizaram feições, como estradas, ao invés de pontos de
apoio recomendados pelo PEC, na tentativa de avaliar estatisticamente os produtos
cartográficos. Devido à complexidade dos métodos propostos por Galo (2001.) optou-se por
não aplicá-los neste trabalho. No entanto, a utilização de feições, como as estradas, é uma boa
alternativa, pois permite uma boa análise visual das concordâncias ou discrepâncias entre os
vetores (estradas) tomados com o receptor GPS topográfico, com as estradas visíveis na
ortofoto, tal procedimento auxilia na avaliação visual da qualidade das ortofotos.
67
3.2.2 Mapeamento
Após o processo de geração das ortofotos, que inclui a digitalização das aerofotos, a
obtenção dos MDEs e dos PCTs, bem como a avaliação das imagens geradas, as ortofotos
serão impressas visando a realização do mapeamento temático das duas propriedades rurais.
Neste sentido, este subitem, aborda: a etapa de identificação dos limites da propriedade; o
processo de geração do mapa temático de uso das terras, bem como o mapa de aptidão de uso
das terras; a delimitação das áreas legalmente protegidas; os conflitos entre os mapas de uso e
aptidão de uso das terras, com a adequação da legislação ambiental (áreas de reserva legal e
APPs); a avaliação econômica simplificada da propriedade “A”; e, por último, a proposta de
avaliação dos mapas a serem produzidos neste trabalho.
Após análise das oito ortofotos geradas nos dois testes, adotou-se para a realização do
mapeamento das duas propriedades a combinação B1 (NAV_SRTM) do teste 1, por tratar-se
da combinação menos onerosa, conforme será discutido adiante. Ou seja, gerada a partir das
imagens obtidas do papel fotográfico, com os pontos de controle tomados com o receptor GPS
de navegação e utilizando o MDE-SRTM. Para ambas as propriedades (“A” e “B”) a
combinação foi esta, diferenciando apenas as aerofotos (imagens) utilizadas, sendo, a aerofoto
20697 para a propriedade “A” e a aerofoto 20894 para a propriedade “B”.
De modo auxiliar, serão promovidos Dias de Campo33, com a participação do
agricultor e família, e dos extensionistas, visando agregar informações locais, bem como
detalhar e atualizar o uso das terras da propriedade. Para a realização do mapeamento
utilizando as geotecnologias, foram planejados dois Dias de Campo, um para cada
propriedade selecionada, sendo proposto os seguintes questionamentos:
1 - A propriedade possui escritura e planta topográfica?
2 - Qual a área total da propriedade?
3 - Quais os usos da terra?
4 - Qual a área de cada gleba de uso?
Além de contribuir para o mapeamento da propriedade rural, estas informações visam
subsidiar e alimentar o Planagri.
33
Prática de difusão de tecnologia e compartilhamento do conhecimento, com visitas de campo.
68
Com o intuito de iniciar uma abordagem ambiental, em especial sobre questões
relacionadas ao uso das terras e os impactos ao meio ambiente, a importância das florestas e a
adequação da propriedade à legislação; foi indagado ao agricultor se conhece o Código
Florestal (anexo 8), principalmente se sabe o que é Reserva Legal e Áreas de Preservação
Permanente (APP).
3.2.2.1 Identificação dos Limites da Propriedade e dos Recursos Naturais
A prática do mapeamento consiste em, primeiramente analisar a ortofoto impressa
(Apêndices 1 a 4) nas escalas de 1:2.500 e 1:2.000, juntamente com os agricultores e os
técnicos presentes, com o intuito de reconhecer e identificar previamente as divisas (marcos,
cercas, etc.), estradas, instalações e benfeitorias, rios e nascentes, APPs. O levantamento
destas informações, consideradas preliminares, visam auxiliar a identificação dos usos da terra
na época da aerofoto, bem como os usos atuais. Após a análise da ortofoto, realiza-se um
caminhamento por toda a propriedade, no qual os vértices (divisas) serão localizados pelo
agricultor e depois tomados o GPS.
O levantamento dos vértices (divisas) das propriedades foi realizado utilizando-se os
dois receptores GPS, este procedimento permite a análise dos desvios encontrados nas
coordenadas obtidas pelos dois métodos: navegação e DGPS. Os pontos levantados com o
GPS de navegação são apenas descarregados e incorporados ao SIG; já os pontos tomados
com o GPS topográfico, além de descarregados, serão pós-processados em software
apropriado.
É muito comum encontrarmos como limites (divisas) das propriedades, rios, estradas,
cumes, escarpas, talvegues, formando linhas não retilíneas, um complicador a mais no
momento do levantamento. Outro caso muito comum são os vértices inacessíveis, localizados
em locais de difícil acesso ou no interior das matas fechadas, não permitindo a recepção com
qualidade do sinal GPS.
Para estas situações, será utilizado o artifício do offset que consiste em localizar um
ponto afastado de uma direção, tomada com bússola (magnética ou eletrônica) e uma
distância medida com trena ou informada pelo agricultor, que conhece bem a propriedade.
Neste sentido, os limites das propriedades serão determinados pela interpretação visual
da ortofoto e pelos pontos tomados com o GPS de navegação, que serão comparados com as
69
áreas estimadas com base nos pontos tomados com o GPS topográfico. Os pontos levantados
com os receptores GPS topográfico e navegação serão levantados de forma simultânea, ou
seja, estarão submetidos à mesma geometria espacial dos satélites (GDOP).
O receptor GPS de navegação deverá permanecer ligado durante todo o percurso
realizado na propriedade, permitindo a gravação das trilhas: estradas, caminhos, divisão dos
usos, etc. Tanto as trilhas (segmentos) quanto os demais pontos serão transferidos para o
computador e utilizados no SIG como mais uma camada de informação.
A identificação dos recursos naturais e dos limites das propriedades visa facilitar as
etapas subseqüentes, mapeamento de uso e aptidão de uso das terras e adequação à legislação
ambiental vigente.
3.2.2.2 Mapa de Uso das Terras
De acordo com Panichi (1994), o Mapa de Uso das Terras representa a distribuição
espacial do Uso das Terras existentes na microbacia hidrográfica. Este mapa visa dar uma
noção global da forma como a microbacia (ou propriedade) está sendo trabalhada. É a
imagem do presente, e seu confronto com as classes de aptidão aponta os conflitos de uso.
Neste sentido, ao longo do caminhamento, será realizada a atualização das glebas de
uso das terras da propriedade. Devido às intensas alterações no uso, pontos auxiliares tomados
com o GPS de navegação serão tomados para facilitar a elaboração dos mapas no escritório,
eliminado assim, possíveis dúvidas relativas aos limites entre glebas.
Para efeito desta pesquisa serão estabelecidas classes de uso das terras em conjunto
com técnicos e agricultores locais, tantas quantas forem necessárias a fim de representar com
fidelidade os usos atualizados das terras de cada propriedade.
Para facilitar a interpretação visual da ortofoto, a ser realizada em escritório, serão
elaborados em campo croquis, na própria ortofoto, adicionando pontos e informações
referentes aos limites das glebas de uso e localização de feições dos recursos naturais. De
posse destas informações, em escritório, de acordo com a legenda definida em campo, será
feita a interpretação visual da ortofoto na tela do computador, utilizando recursos e
ferramentas computacionais do SIG. Com os pontos sobrepostos na ortofoto é realizada a
vetorização (desenho) dos limites das propriedades e das glebas de uso, seguido da atribuição
da legenda correspondente para cada área delimitada. Nas eventuais áreas em que a
70
interpretação possa causar dúvidas, será necessária a verificação em campo e/ou com os
agricultores e técnicos (extensionistas) locais.
3.2.2.3 Mapa de Aptidão de Uso das Terras
O Mapa de Aptidão de Uso das Terras representa a distribuição espacial das classes de
aptidão de uso existentes nas propriedades rurais e, no âmbito desta pesquisa, foi elaborado
seguindo a metodologia para Classificação da Aptidão de Uso das Terras do Estado de Santa
Catarina proposta por Uberti et al (1991), descrita na revisão bibliográfica. Esta metodologia,
que estabelece cinco classes de aptidão de uso, possibilitou uma melhor avaliação do
potencial, tanto para uso com culturas anuais quanto para usos menos intensivos.
O mapa de aptidão de uso das terras associa cada gleba de uso atualizado, a sua
aptidão correspondente. Neste entanto, para gerar o mapa temático de Aptidão de Uso das
Terras, conforme Uberti et al (1991) é necessária a obtenção das seguintes características da
gleba:
- declividade (% e graus): determinada em campo com auxílio do clinômetro;
- profundidade efetiva (cm): indicada de acordo com a experiência do agricultor e confirmada
pelo técnico (extensionista) local;
- pedregosidade: verificada in loco, de acordo com as cinco classes pré-estabelecidas na
metodologia;
- suscetibilidade à erosão: verificada in loco e analisada com a experiência do técnico;
- fertilidade (t/ha calcário): indicada de acordo com a experiência do agricultor e do técnico,
conforme a necessidade de calagem e adubação do solo; e,
- drenagem: definida in loco, entre agricultor e técnico.
Neste sentido, é proposto o Quadro 3, a ser preenchido nos levantamentos de uso das
terras em campo, adaptado de Uberti et al (1991).
Quadro 3 - Proposta de classificação de aptidão de uso das terras das glebas, a ser preenchido em campo.
Gleba de
Uso
Declividade Média
(%)
(graus)
Profundidade
Efetiva (cm)
Pedregosidade
Suscetibilidade
à Erosão
Fertilidade
(t/ha calc.)
Drenagem
(de)
(d)
(pr)
(p)
(e)
(f)
(h)
Fonte: Adaptado de Uberti et al (1991).
Classe
Aptidão
71
Estas informações, definidas para cada gleba de uso, serão compiladas de acordo com
o Quadro 3, a ser transferido para o computador e, com auxílio das ferramentas de SIG, serão
processadas.
3.2.2.4 Adequação à Legislação Ambiental
Com base nos dados levantados em campo e de acordo com a legislação ambiental
vigente, foram delimitadas as APPs e os remanescentes florestais, para o cruzamento com o
mapa de uso das terras. Na delimitação das APPs foram consideradas as resoluções 302/2002
e 303/2002 do CONAMA, redigidas com base no Código Florestal (Lei 4.771/1965).
3.2.2.5 Conflitos de Uso
No ambiente SIG, foram interseccionados os seguintes mapas temáticos:
- uso das terras com aptidão de uso das terras: visando confrontar o uso atual com as
recomendações técnicas (aptidão de uso); e,
- uso das terras com adequação à legislação ambiental: visando confrontar o uso atual
considerando a demarcação da reserva legal e das APPs;
Este dois mapas temáticos resultantes auxiliaram, juntamente com o Planagri, na
avaliação de alternativas econômicas e ambientais, além de serem úteis para o planejamento
destas propriedades.
3.2.2.6 Avaliação Econômica Simplificada
Especificamente, no Planagri, serão fornecidos os seguintes dados de entrada:
72
- As culturas e áreas das glebas de usos da terra;
- As criações (bovinos, suínos, aves, etc.);
- Quantidade de mão de obra atual;
- Preço de venda dos produtos oriundos das atividades agropecuárias.
Por intermédio de um banco de dados interno, próprio deste aplicativo, são sugeridas
alternativas de uso e recomendadas técnicas visando um melhor aproveitamento da
propriedade e dos recursos naturais. A principal característica do aplicativo é a simulação de
alternativas (cenários), em função dos dados fornecidos.
3.2.2.7 Avaliação dos Mapas
Para avaliação da qualidade dos mapas gerados, foi realizada análise de dois
parâmetros, a saber:
- Diferenças entre as áreas totais das propriedades, levantadas pelos receptores GPS de
navegação e GPS topográfico;
- Desvios entre as coordenadas dos vértices (divisas) das duas propriedades,
levantadas pelos receptores GPS de navegação e GPS topográfico.
Para a avaliação das diferenças entre as áreas totais das propriedades, foram
determinadas as áreas da poligonal das propriedades, com base nos vértices, levantados
simultaneamente com o GPS de navegação e o topográfico. Já a avaliação dos desvios entre
as coordenadas dos vértices consiste na análise das diferenças entre as coordenadas obtidas
com os dois receptores GPS.
Complementarmente, ainda foram analisados os percentuais de uso atual, de aptidão
de uso das terras, de conflitos de aptidão de uso das terras e conflitos de adequação à
legislação ambiental, bem como é proposta uma análise visual de todos os produtos (mapas
temáticos gerados), por intermédio da sobreposição pontos, linhas e polígonos sobre a
ortofoto, permitindo assim avaliar espacialmente os deslocamentos existentes.
73
4 RESULTADOS E DISCUSSÕES
Este capítulo destina-se a apresentar e discutir os resultados dos testes propostos para
geração de ortofotos por intermédio da avaliação numérica e visual, bem como avaliar os
resultados dos mapeamentos realizados com estas. Neste sentido, aborda-se a aplicação da
metodologia de mapeamento com ortofotos e GPS, a elaboração dos mapas temáticos,
finalizando com as análises do uso e da aptidão de uso das terras, a adequação a legislação
ambiental e por último, uma avaliação econômica simplificada.
4.1 Resultados da Geração de Ortofotos
4.1.1 Imagem
As imagens utilizadas para geração das ortofotos para o mapeamento das duas
propriedades rurais são detalhadas na Tabela 6. Da aerofoto número 20697, que recobre a área
da propriedade “A”, foram digitalizadas três imagens, com scanners e resoluções diferentes, a
serem utilizadas nos testes 1 e 2. Já a aerofoto número 20894, que recobre a área da
propriedade “B”, foi empregada exclusivamente para gerar uma única ortofoto para o
mapeamento desta propriedade, não sendo utilizada nos testes. A distância focal (152,856
mm) foi utilizada em todos os testes.
A Tabela 6 mostra a resolução adotada, o nome do arquivo, o tipo de scanner e o
tamanho final do arquivo, das duas aerofotos obtidas na conversão para imagens digitais dos
fotocontatos e do filme original. O formato TIF é do tipo matricial de imagens.
Tabela 6 - Aerofotos utilizadas e características das imagens.
20894 da
Número
Aerofoto
600
Resolução
Adotada (dpi)
Aw20894
Nome
do Arquivo
(.TIF)
Mesa
Tipo
Scanner
30 do
Tamanho
Arquivo (MB)
20697
600
Aw20697c
Mesa
30
20697
900
08_20697M
Mesa
72
20697
900
08_20697
Fotogramétrico
72
74
A imagem utilizada no teste 1 refere-se a aerofoto em papel. Na Tabela 7 descrevemse os dados de entrada: as coordenadas das quatro marcas fiduciais e suas correspondentes
linhas e colunas (pixels) na imagem. O tamanho do pixel da imagem resultante foi de 0,04
mm (valor arredondado) e o valor calculado da resolução 599,46 dpi, valor bem próximo da
adotada na digitalização da aerofoto. Nas colunas da direita apresentam-se os desvios nas
linhas e nas colunas desta imagem.
Tabela 7 - Localização das marcas fiduciais, coordenadas e desvios referente ao Teste 1.
Nº marca
fiducial
Coordenadas Aerofoto
(mm)
Coordenadas da
Imagem (pixel)
Desvios
Desvios
(diff Row) (diff Col)
1
-112,85
0
2.765
63
-0,5
0
2
0
113,80
73
2.719
0
0,1
3
112,80
0
2.752
5.387
0,3
0
4
0
-113,65
5.441
2.732
0
-0,7
A resolução espacial encontrada na imagem do teste 1 foi 1,09 m, denotando uma
pequena diferença em relação à resolução estimada de 1,06 m, conforme apresentado no
Capítulo 3. No entanto, esta diferença não influencia os parâmetros de avaliação. Uma
ortofoto com resolução em torno de 1 metro torna os trabalhos de fotointerpretação e
restituição muito mais fáceis de serem executados, uma vez que facilita a associação da
imagem com as feições encontradas no terreno. Definiu-se para o teste 1 a resolução ótica de
600 dpi como a mais apropriada, em função da resolução espacial estimada (1,06m), do
tamanho do arquivo em meio digital (~30 MB) e principalmente pela máxima resolução ótica
do scanner de mesa (Anexo 7), que é de 600 dpi.
Para o teste 2, utilizou-se, além da aerofoto em papel, o filme original da mesma. Estas
imagens obtidas foram denominadas de 08_20697M e 08_20697, com coordenadas diferentes
das mesmas marcas fiduciais. Para a imagem obtida a partir do filme utilizou-se as
coordenadas do certificado de calibração; e, para a imagem em papel foi utilizado as
coordenadas medidas. Neste sentido, para teste 2, definiu-se a resolução ótica de 900 dpi
como a mais apropriada, em função da resolução espacial estimada (0,71m), do tamanho do
arquivo em meio digital (~70 MB) e principalmente pela mínima resolução ótica do scanner
fotogramétrico (900 dpi) utilizado na digitalização do filme original.
A imagem digitalizada (a partir do papel) e utilizada no teste 2 possui as características
detalhadas na Tabela 8. O valor calculado da resolução, 901,53 dpi, valor também próximo do
adotado na digitalização da aerofoto. Como as medidas das coordenadas x e y em milímetros
75
foram tiradas das aerofotos em papel, com o uso da régua de aço, foram feitos ajustes finos,
+/- 0,01 mm, nos valores das coordenadas das marcas fiduciais, a fim obter-se o melhor
ajustamento.
Tabela 8 - Localização das marcas fiduciais, coordenadas e desvios referente
ao Teste 2 com imagem do scanner de mesa.
Nº marca
fiducial
Coordenadas Aerofoto
(mm)
Coordenadas da
Imagem (pixel)
Desvios
Desvios
(diff Row) (diff Col)
1
-113,18
0
4.240
185
0
2,5
2
0
113,43
192
4.175
2,5
0,1
3
113,29
0
4.196
8.223
0
-2,5
4
0
-113,35
8.241
4.229
-2,5
0,1
Ainda no Teste 2, agora para a imagem obtida a partir do filme, detalham-se na Tabela
9 as características resultantes. O valor calculado da resolução, 906,95 dpi, valor próximo do
adotado na digitalização da aerofoto, porém mais discrepante que as imagens anteriores. O
valor do tamanho do pixel da imagem ficou em 0,03 mm (valor arredondado). As colunas da
direita mostram os desvios (diferenças) nas linhas e nas colunas da imagem obtida a partir do
filme com scanner fotogramétrico com resolução ótica de 900 dpi.
Tabela 9 - Localização das marcas fiduciais - Filme, Scanner Fotogramétrico.
Nº marca
fiducial
Coordenadas Aerofoto
(mm)
Coordenadas da
Imagem (pixel)
Desvios
Desvios
(diff Row) (diff Col)
1
162,820
276,840
4.223
178
0,5
-0,3
2
276,865
164,880
174
4.201
-0,3
0,1
3
164,875
50,875
4.197
8.248
-0,2
0,3
4
50,810
162,815
8.246
4.226
0,3
0,7
4.1.2 Modelos de Elevação
Visando reduzir o efeito do deslocamento causado pelo relevo na imagem original
foram testados dois MDEs para a geração de ortofotos. O MDE-IBGE, gerado no ILWIS
utilizou a interpolação pelo método bilinear, sendo adotada a resolução espacial de 5 metros.
O MDE-SRTM, com resolução espacial de 90 metros, também utilizou o método de
76
interpolação bilinear, para reamostrá-lo na resolução espacial de 30 metros, visando suavizar
a representação do terreno.
Em termos gerais, ambos MDEs foram adequados para os objetivos da pesquisa,
resultando em erro-padrão, calculado na etapa de ortorretificação, com pequenas diferenças.
Neste sentido, ressalta-se que os dois modelos não interferiram nos resultados do erro-padrão
de geração das ortofotos. Entretanto a utilização do MDE-SRTM torna-se bem mais viável em
virtude de estar disponível para todo território nacional. Já a utilização do MDE-IBGE pode
onerar a aplicação em áreas em que a base cartográfica digitalizada não esteja disponível.
4.1.3 Levantamento de Pontos em Campo
São apresentados os PCTs tomados em campo e utilizados para o processo de
ortorretificação, bem como os vértices das duas propriedades utilizados para o cálculo das
áreas das propriedades.
4.1.3.1 Pontos de Controle Terrestre
Para o levantamento dos PCTs tomados com o receptor GPS de navegação,
utilizou-se o modelo eTrex da Garmin. Os pontos levantados com o este tipo de receptor
não foram pós-processados, sendo apenas transferidos as coordenadas para o
microcomputador, utilizando o programa GTM-PRO 4.0. A Tabela 10 traz os valores das
coordenadas (UTM) dos 20 PCTs , a altitude elipsoidal e a altittude ortométrica dos
pontos. A ondulação geoidal média utilizada foi constante, com valor de 3,58 metros.
77
PCT
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
Tabela 10 - Pontos de controle terrestre com GPS de navegação.
Altitude
Altitude
UTM E (m)
UTM N (m)
Elipsoidal (m)
Ortométrica (m)
665954,40
6939514,00
911,00
907,42
667332,30
6940188,30
885,00
881,42
666845,10
6938947,50
922,00
918,42
662565,30
6936467,10
471,00
467,42
665130,80
6938551,20
790,00
786,42
664003,50
6939743,60
858,00
854,42
664165,20
6939146,30
890,80
887,22
664490,00
6935539,00
476,00
472,42
666181,40
6939000,00
803,00
799,42
665903,10
6938823,60
784,00
780,42
664972,10
6938098,70
761,00
757,42
663296,60
6939979,60
690,40
686,82
664421,60
6940469,10
724,00
720,42
666426,70
6939775,20
899,90
896,32
663607,90
6935715,10
451,90
448,32
666588,30
6939879,00
907,00
903,42
666405,10
6935599,60
507,70
504,12
664512,00
6936676,50
614,60
611,02
662391,10
6936142,50
455,60
452,02
664917,30
6935597,00
464,90
461,32
Já o levantamento dos PCTs com os receptores GPS topográfico, permitem rastrear o
Código C/A e desta maneira a realização do pós-processamento destes dados, utilizando a
técnica DGPS. Para isto, necessita-se do rastreio tomado com outro receptor em uma base
(ativa ou passiva) de coordenada conhecida, permitindo desta maneira a determinação precisa
da coordenada dos pontos coletados em campo. O erro máximo esperado quando utiliza-se o
Código C/A fica abaixo de 100 cm, que é o caso dos PCTs levantados.
A Tabela 11 detalha os valores das coordenadas (UTM) dos 20 PCTs tomados com o
receptor topográfico que serão comparados com os pontos tomados com o receptor GPS de
navegação. Nesta Tabela, na coluna da direita (Modelo GPS), indica-se o modelo do receptor
GPS utilizado.
78
Tabela 11 - Pontos de controle terrestre pós-processados (DGPS).
PCT UTM E (m) UTM N (m)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
665957,80
667338,80
666850,12
662567,50
665130,90
664000,00
664168,48
664494,40
666182,62
665899,00
664975,05
663298,38
664421,47
666431,65
663610,73
666596,10
666401,83
664508,69
662400,09
664920,96
6939512,60
6940193,00
6938957,61
6936474,90
6938545,60
6939741,10
6939150,82
6935543,90
6938995,21
6938824,00
6938104,26
6939981,79
6940470,34
6939782,61
6935721,06
6939885,30
6935604,08
6936675,29
6936142,96
6935599,78
Altitude
Altitude
Elipsoidal (m) Ortométrica34 (m)
914,8
895,5
923,8
464,5
779,1
860,4
899,5
474,6
801,5
784,0
765,6
700,9
733,9
909,6
467,9
918,7
512,6
639,1
463,9
474,6
911,22
891,92
920,19
460,92
775,52
856,82
895,97
471,02
797,97
780,42
762,03
697,31
730,35
906,03
464,32
915,12
509,05
635,53
460,29
471,03
Desvios na
Posição (m)
Modelo GPS
0,8720
0,9280
0,0358
0,9510
0,8430
0,9180
0,0188
0,8600
0,1078
0,8430
0,0143
0,0279
0,0202
0,0325
0,0279
0,9910
0,1113
0,0222
0,0312
0,0196
PMX
PMX
GS20
PMX
PMX
PMX
GS20
PMX
GS20
PMX
GS20
GS20
GS20
GS20
GS20
PMX
GS20
GS20
GS20
GS20
Para o modelo GS20 o tempo de rastreio foi de 3 minutos, enquanto que para o
modelo PMX o tempo foi de 5 minutos, ambos processaram apenas o Código C/A. Percebe-se
uma diferença nos desvios para cada modelo em função de tecnologias diferentes de cada
equipamento. O modelo GS20 apresentou melhores resultados, com precisões centimétricas
(abaixo de 20 cm), já com o PMX as precisões foram sub-métricas (80 a 100 cm) para os
desvios na posição. Em suma, as precisões alcançadas para ambos os receptores topográficos
ficaram dentro da margem de erro garantida pelos fabricantes e são compatíveis com os
objetivos da pesquisa e com os testes realizados.
Para comparação dos PCTs tomados com os dois tipos de receptores, apresenta-se a
Tabela 12, com as coordenadas e respectivas diferenças encontradas nos 20 PCTs obtidos
pelo método DGPS em relação as coordenadas obtidas diretamente com o receptor GPS de
navegação (autônomo). Na Figura 16, pode-se observar a dispersão destas diferenças.
34
Altitude Ortométrica = Altitude Elipsoidal - Ondulação Geoidal (média).
79
Tabela 12 - Diferenças das coordenadas DGPS x Navegação.
Navegação
UTM E
UTM N
(m)
(m)
665957,80
667338,80
666850,12
662567,50
665130,90
664000,00
664168,48
664494,40
666182,62
665899,00
664975,05
663298,38
664421,47
666431,65
663610,73
666596,10
666401,83
664508,69
662400,09
664920,96
665954,40 6939514,00
667332,30 6940188,30
666845,10 6938947,50
662565,30 6936467,10
665130,80 6938551,20
664003,50 6939743,60
664165,20 6939146,30
664490,00 6935539,00
666181,40 6939000,00
665903,10 6938823,60
664972,10 6938098,70
663296,60 6939979,60
664421,60 6940469,10
666426,70 6939775,20
663607,90 6935715,10
666588,30 6939879,00
666405,10 6935599,60
664512,00 6936676,50
662391,10 6936142,50
664917,30 6935597,00
Média das Diferenças
Desvio Padrão
6939512,60
6940193,00
6938957,61
6936474,90
6938545,60
6939741,10
6939150,82
6935543,90
6938995,21
6938824,00
6938104,26
6939981,79
6940470,34
6939782,61
6935721,06
6939885,30
6935604,08
6936675,29
6936142,96
6935599,78
UTM N (m)
PCT
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
Topográfico
UTM E
UTM N
(m)
(m)
Diferenças
UTM E
UTM N
(m)
(m)
3,40
6,50
5,02
2,20
0,10
-3,50
3,28
4,40
1,22
-4,10
2,95
1,78
-0,13
4,95
2,83
7,80
-3,27
-3,31
8,99
3,66
2,24
3,74
-1,40
4,70
10,11
7,80
-5,60
-2,50
4,52
4,90
-4,79
0,40
5,56
2,19
1,24
7,41
5,96
6,30
4,48
-1,21
0,46
2,78
2,66
4,27
Diferenças
Média
DP
12
10
8
6
4
DP; 3,74; 4,27
2
Média; 2,24; 2,66
0
-6
-4
-2
-2 0
UTM E (m)
2
4
6
8
10
-4
-6
-8
Diferenças DGPS x NAV
Figura 16 - Dispersão das diferenças, dos 20 PCTs.
A análise dos 20 PCTs levantados em campo resultou na média das diferenças das
coordenadas em 2,24 m (E) e 2,66 m (N) com desvio-padrão de 3,74 m (E) e 4,27 m (N).
Entretanto, para cada ortofoto gerada, em função do modelo digital de elevação, dos
80
receptores GPS e das imagens, o número de PCTs efetivamente utilizados variou. O número
de PCTs utilizados (ativos) é descrito nas Tabelas 19 e 20 do subitem 4.1.5.2.
A análise destas diferenças é importante, pois permite avaliar os erros encontrados nas
coordenadas do receptor GPS de navegação com base nas coordenadas pós-processadas,
obtidas com o receptor GPS topográfico, consideradas mais precisas (exatas) e não apenas
com base em uma estimativa de um provável erro (EPE), mostrado no visor do receptor GPS
de navegação.
Além da precisão requerida aos PCTs uma boa identificação e distribuição são
fundamentais para o processo de ortorretificação. A Figura 17 mostra a distribuição espacial
dos pontos de controle da combinação B1 (teste 1), pode-se perceber que algumas regiões
apresentam inexistência (falhas) destes pontos, apesar do esforço em encontrar pontos de
controle nesta parte da aerofoto, dificultada devido à falta de um sistema viário ou de
caminhos com interseções nítidas, explicado em parte por se tratar de áreas rurais.
Figura 17 - Distribuição dos pontos de controle para o teste B1 (NAV_SRTM).
81
Houve alguma dificuldade na identificação exata de alguns PCTs, pois as estradas
rurais receberam manutenções periódicas, alterando muitas vezes o traçado desde a época do
aerolevantamento, 1977-1979. A Figura 18 mostra o PCT 11 numa interseção de estrada rural
com confluências arredondadas. As demais figuras com a localização de todos os 20 PCTs
encontram-se no Anexo 3, que são na sua maioria interseções de estradas rurais, exceto um
canto de uma edificação antiga.
Figura 18 - PCT 11 (Interseção estradas).
4.1.3.2 Vértices dos Limites das Propriedades
Outra importante análise refere-se aos vértices das extremas das propriedades
mapeadas em conjunto com agricultores e técnicos locais, conforme ilustra a Figura 19, que
apresenta o levantamento dos vértices (marcos, cercas, etc.) com os receptores GPS
topográfico e de navegação nas duas propriedades.
Figura 19 - Levantamento dos vértices com os receptores GPS, auxiliado pelo agricultor (família) e técnicos. Na
esquerda, Dia de Campo na propriedade “A” e, na direita, Dia de Campo na propriedade “B”.
A Tabela 13 mostra os pontos tomados nos vértices com os dois receptores GPS e as
diferenças (desvios) encontradas na comparação com os valores das coordenadas para a
propriedade “A”. Já a Figura 20 mostra a dispersão destas diferenças, a média e o desvio
82
padrão, também para a propriedade “A”. O desvio padrão ficou em 4,79 metros, bem abaixo
da precisão informada pelo fabricante do eTrex (15 metros).
Esta diferença média pode estar associada em parte pela boa geometria dos satélites
GPS, ver Figura 21 que mostra a distribuição dos satélites em função do horário do dia, em
apenas dois períodos críticos, entre 11 e 12, e 15 e 16 horas, os valores altos de GDOP e
PDOP foram maiores, por isso evitou-se trabalhar nos horários críticos. A provável causa para
algumas diferenças elevadas é o fato de alguns vértices localizarem-se ao lado de vegetação
densa, que serve como obstáculo para o sinal dos satélites. Esta condição prejudicou a
recepção dos sinais GPS, piorando a precisão de alguns pontos tomados com os receptores
GPS, principalmente o de navegação. No entanto, a diferença pode ser considerada pequena e
aceitável se considerarmos os objetivos do mapeamento.
Tabela 13 - Comparativo entre diferenças das coordenadas DGPS x NAV (Propriedade “A”).
Pontos tomados com GPS de Navegação
Vértices
UTM E (m) UTM N (m)
VM1_NAV 666031,04
6939736,06
VM2_NAV 666283,03
6939856,13
VM3_NAV 666221,98
6940007,00
VM4_NAV 666410,63
6940102,50
VM5_NAV 666287,50
6940187,05
VM7_NAV 666215,56
6940237,50
VM8_NAV 666131,69
6940232,16
VM9_NAV 666074,69
6940205,05
VM10_NAV 666026,19
6940165,03
VM11_NAV 666056,19
6940093,50
VM12_NAV 666037,65
6940056,12
VM13_NAV 665997,94
6940047,23
Média
DP
Diferenças
UTM E (m) UTM N (m)
6,07
1,89
7,53
2,21
1,42
3,47
4,41
-5,54
-1,48
-3,78
0,36
-0,71
-0,20
-3,22
5,96
-6,21
-1,44
-3,08
5,38
-1,07
-0,39
-1,09
6,51
3,50
2,84
1,13
3,43
3,35
UTM N (m)
Pontos tomados com GPS topográfico
Vértices UTM E (m) UTM N (m)
VM1
666037,10
6939737,95
VM2
666290,56
6939858,34
VM3
666223,39
6940010,47
VM4
666415,04
6940096,96
VM5
666286,02
6940183,27
VM7
666215,92
6940236,79
VM8
666131,49
6940228,94
VM9
666080,65
6940198,84
VM10
666024,75
6940161,95
VM11
666061,57
6940092,43
VM12
666037,26
6940055,03
VM13
666004,45
6940050,74
4
DP; 3,43; 3,35
2
0
-2
0
-2
2
4
6
8
UTM E (m )
Média; 2,84; -1,13
-4
-6
-8
Diferenças DGPS x NAV
Figura 20 - Dispersão das diferenças DGPS x NAV (Propriedade “A”).
83
Nº satélites
GDOP (linha azul)
PDOP (linha vermelha)
Figura 21 - Posição 3D (PDOP), Geometria (GDOP) e o nº de satélites em 19/10/2006.
De maneira análoga, a Tabela 14 mostra as coordenadas dos vértices levantados com
os dois receptores GPS e os desvios encontrados para a propriedade “B”. Já a Figura 22
mostra a dispersão destas diferenças, a média e o desvio padrão e a Figura 23 que mostra a
distribuição dos satélites em função do horário do dia. O desvio-padrão ficou em 3,52 metros,
também abaixo dos EPEs apresentados no visor do GPS de Navegação, que oscilaram em
torno dos 10 metros no momento da tomada dos pontos.
Tabela 14 - Comparativo das diferenças entre coordenadas DGPS x NAV (Propriedade “B”).
Pontos tomados com GPS de
Pontos tomados com GPS topográfico
Diferenças nas coordenadas
Navegação
Vértices UTM E (m) UTM N (m) Vértices UTM E (m)
UTM N (m) UTM E (m) UTM N (m)
NS1
NS2
NS3
NS4
NS5
NS6
NS7
NS8
661.668,50
661.908,45
661.929,62
661.895,60
661.794,08
661.731,14
661.584,15
661.609,72
6.944.488,28
6.944.514,34
6.944.504,58
6.944.394,39
6.944.315,47
6.944.226,76
6.944.184,97
6.944.266,12
26
27
28
29
30
33
36
37
661.660,89
661.902,54
661.927,57
661.894,02
661.791,56
661.728,07
661.581,54
661.607,35
6.944.486,33
6.944.513,38
6.944.503,38
6.944.392,38
6.944.310,92
6.944.225,33
6.944.176,68
6.944.259,37
Média
DP
7,62
5,91
2,05
1,58
2,52
3,07
2,61
2,37
3,47
2,13
1,95
0,96
1,21
2,01
4,55
1,43
8,29
6,74
3,39
2,81
9
UTM N (m)
84
8
7
6
5
4
3
Média; 3,47; 3,39
DP; 2,13; 2,81
2
1
UTM E (m )
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Desvios NAV x DGPS
Figura 22 - Dispersão das diferenças DGPS x NAV (Propriedade “B”).
Nº satélites (barras)
GDOP (linha azul)
PDOP (linha vermelha)
Figura 23 - Geometria (GDOP), Posição 3D (PDOP) e o nº de satélites em 02/02/2007.
4.1.4 Ortofotos Geradas
Foram geradas oito ortofotos (Tabela 15), a partir de dois testes (Teste 1 e Teste 2),
com três imagens obtidas da aerofoto número 20697, duas com resolução ótica de 900 dpi e
uma com 600 dpi. As imagens foram digitalizadas em dois tipos de scanner, sendo os
resultados discutidos nos testes, conforme a nomenclatura da Tabela 6.
85
Combinação
A1
B1
C1
D1
A2
B2
C2
D2
Tabela 15 - Características das ortofotos geradas.
Descrição da orto-imagem
Usando Pontos de Controle tomados com receptor GPS de
navegação e o MDE-IBGE
Usando Pontos de Controle tomados com receptor GPS de
navegação e o MDE-SRTM
Usando Pontos de Controle tomados com receptor GPS
topográfico e o MDE-IBGE
Usando Pontos de Controle tomados com receptor GPS
topográfico e o MDE-SRTM
Usando Pontos de Controle tomados com receptor GPS de
navegação e imagem obtida através do scanner fotogramétrico
Usando Pontos de Controle tomados com receptor GPS de
navegação e imagem obtida através do scanner de mesa
Usando Pontos de Controle tomados com receptor GPS
topográfico e imagem obtida através do scanner fotogramétrico
Usando Pontos de Controle tomados com receptor GPS
topográfico e imagem obtida através do scanner de mesa
Nomenclatura
(NAV_IBGE)
(NAV_SRTM)
(DGPS_IBGE)
(DGPS_SRTM)
(NAV_SRTM_BASE)
(NAV_SRTM_ELET)
(DGPS_SRTM_BASE)
(DGPS_SRTM_ELET)
A avaliação da qualidade de cada uma das ortofotos geradas foi feita pela análise dos
testes descrita no item seguinte.
4.1.5 Avaliação dos Testes
Considerando que as ortofotos geradas na pesquisa visaram à realização do
mapeamento de pequenas propriedades rurais e não à produção de cartas ou plantas
topográficas precisas, não foi realizada a classificação de acordo com o PEC, prevalecendo
apenas as avaliações numérica (orientações interior, exterior e REQM) e visual.
4.1.5.1 Orientação Interior
O resultado da orientação interior do teste 1 foi idêntico para as quatro ortofotos
geradas (A1, B1, C1 e D1), pois as quatro combinações utilizaram a mesma imagem, as
mesmas marcas fiduciais e as mesmas coordenadas. Como as medidas das coordenadas x e y
em milímetros foram medidas nas aerofotos em papel, com o uso da régua de aço e
escalímetro, foram feitos ajustes finos, +/- 0,05 mm, nos valores das coordenadas das marcas
fiduciais para obter-se o melhor ajustamento.
86
A Tabela 16 apresenta os desvios nas linhas e nas colunas da imagem e o desvio
padrão da orientação interior foi 0,330 pixels. O resultado encontrado pode ser considerado
bom, de acordo com o IBGE que adota 1/3 do pixel como padrão para seus trabalhos com
fotogrametria digital. Assim, o resultado garante uma boa geometria necessária à qualidade
das ortofotos e demais produtos oriundos da restituição, ou seja, os mapas temáticos.
Tabela 16 - Desvio-Padrão da orientação interior do Teste 1 - Scanner Gráfico, 600 dpi.
diff Row
diff Col
-0,5
0
0
0,1
0,3
0
0
-0,7
Desvio-Padrão Resolução Ótica Desvio-Padrão
(em pixels)
(mm/pixel)
(em mm)
0,330
0,04233
0,0139
Já a orientação interior do teste 2 foi diferente do teste 1, uma vez que considerou duas
imagens, 08_20697M e 08_20697, advindas dos dois scanners (mesa e fotogramétrico). A
partir dos desvios nas linhas e nas colunas da imagem digitalizada pelo scanner
fotogramétrico (A2 e C2) foi calculado o desvio-padrão da orientação interior, que ficou em
0,378 pixels (Tabela 17). O resultado encontrado pode ser considerado bom, ficando entre os
valores empíricos - 0,3 e 0,4 pixel, que indicam um bom ajustamento.
Tabela 17 - REQM da orientação interior do Teste 2 - Scanner Fotogramétrico, 900 dpi.
diff Row
diff Col
0,5
-0,3
-0,3
0,1
-0,2
0,3
0,3
0,7
Desvio-Padrão Resolução Ótica Desvio-Padrão
(em pixels)
(mm/pixel)
(em mm)
0,378
0,02822
0,01066
A partir dos desvios nas linhas e nas colunas da imagem digitalizada em scanner de
mesa, foi calculado o desvio-padrão da orientação interior, que ficou em 1,890 pixels (Tabela
18). O resultado encontrado ficou muito acima dos valores empíricos - 0,3 e 0,4 pixel. Neste
contexto, não se pode afirmar que houve um bom ajustamento, mas surge uma questão: qual a
influência do desvio-padrão na qualidade da ortofoto gerada com esta imagem?
87
Tabela 18 - REQM da orientação interior do Teste 2 - Scanner de mesa (900 dpi)
Diff Row
diff Col
0
2,5
2,5
0,1
0
-2,5
-2,5
0,1
Desvio-Padrão Resolução Ótica Desvio-Padrão
(em pixels)
(mm/pixel)
(em mm)
1,890
0,02822
0,0533
Destaca-se da Tabela 18 o fato de que o desvio-padrão de 1,89 pixels para orientação
interior destas imagens utilizadas nas combinações B2 e D2 ficou acima do recomendado pelo
IBGE. A causa mais provável pode estar associada ao tipo de scanner (mesa) e a resolução
adotada (900 dpi) na digitalização da aerofoto em papel, pois quando se opta por uma
resolução acima de 600 dpi, para este tipo de scanner, o software de captura realiza uma
reamostragem na imagem, o que pode ter influenciado este resultado. Novos testes são
necessários e recomendados para comprovar esta hipótese.
4.1.5.2 Orientação Exterior
Os resultados da orientação exterior para as 4 ortofotos geradas no teste 1 (A1, B1, C1
e D1) são apresentados detalhadamente no Anexo 4, e foram compilados na Tabela 19,
visando facilitar a comparação dos parâmetros.
Tabela 19 - Resultados da orientação exterior e altura de vôo estimada.
Coordenadas do centro de
Altura
Ângulos Atitude Sensor
PCTs
Perspectiva
Combinação
estimada
ativos
E
N
H
Kappa
Phi
Omega de Vôo (m)
A1 - NAV_IBGE
16
665247,75 6938149,92 4574,68
-91,01 0,81
-0,91
3804,68
B1 - NAV_SRTM
13
665227,93 6938135,97 4563,10
-91,03 0,47
-0,74
3810,10
C1 - DGPS_IBGE
15
665236,90 6938136,88
4577,12
-91,02
0,66
-0,73
3806,12
D1 - DGPS_SRTM
16
665228,61 6938133,61
4564,45
-91,04
0,51
-0,66
3811,45
Os resultados das orientações exteriores apresentam pequenas diferenças nas variáveis,
que podem ser atribuídas principalmente aos MDEs e a quantidade e qualidade dos PCTs
(precisão, identificação e distribuição). Como será visto a seguir, estas diferenças, não
influenciaram sobremaneira os valores do erro-padrão (REQM).
88
Os resultados da orientação exterior para as quatro ortofotos geradas no teste 2 (A2,
B2, C2 e D2) também são apresentados detalhadamente no Anexo 5 e estão compilados na
Tabela 20. Igualmente ao teste 1, as pequenas diferenças que ocorreram nas variáveis, em
todas as combinações, não influenciaram sobremaneira os diferentes valores do erro-padrão.
Tabela 20 - Resultados da orientação exterior e altura de vôo estimada para as combinações do teste 2.
Coordenadas do centro de
Altura
Ângulos Atitude Sensor
PCTs
Perspectiva
Combinação
estimada
ativos
E
N
H
Kappa
Phi
Omega de Vôo (m)
A2 - NAV_SRTM BASE
B2 - NAV_SRTM ELET
C2 - DGPS_SRTM BASE
D2 - DGPS_SRTM ELET
14
15
13
15
665235,20
665229,95
665232,20
665232,16
6938151,01
6938144,87
6938146,49
6938141,36
4568,11
4556,08
4570,21
4568,11
-91,02
-91,25
-91,04
-91,24
0,61
0,57
0,54
0,54
-0,91
-0,85
-0,81
-0,77
3816,11
3804,08
3818,21
3802,40
4.1.5.3 Raiz do Erro Quadrático Médio
A Tabela 21 sintetiza os desvios para cada PCT, na linha (DRow) e na coluna (DCol),
em pixels, correspondentes as diferenças calculadas entre os valores das coordenadas UTM e
das linhas e colunas (Row e Col) correspondentes na imagem. Rossiter; Hengl (2002)
recomendam que os desvios (DRow e DCol) fiquem abaixo de 2 pixels para uma boa
distribuição dos PCTs. Foram aceitos valores acima do proposto pelos autores, desde que não
comprometessem os valores do desvio-padrão. Na tentativa de encontrarmos os menores
desvios, alternou-se entre ativo (True) e desativado (false) alguns PCTs, até obtermos os
melhores valores da REQM.
89
Tabela 21 - PCTs e os desvios na linha e coluna.
PCT
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
UTM E (m)
UTM N (m)
Z_dtm
Row
Col
Active
DRow
DCol
665954,40
667332,30
666845,10
662565,30
665130,80
664003,50
664165,20
664490,00
666181,40
665903,10
664972,10
663296,60
664421,60
666426,70
663607,90
666588,30
666405,10
664512,00
662391,10
664917,30
6939514,00
6940188,30
6938947,50
6936467,10
6938551,20
6939743,60
6939146,30
6935539,00
6939000,00
6938823,60
6938098,70
6939979,60
6940469,10
6939775,20
6935715,10
6939879,00
6935599,60
6936676,50
6936142,50
6935597,00
908.000
869.000
909.000
458.000
763.000
814.000
895.000
472.000
793.000
781.000
726.000
685.000
705.000
887.000
456.000
905.000
482.000
639.000
447.000
462.000
1329
632
1872
4194
2321
1165
1733
4991
1874
2042
2752
1020
520
1063
4840
946
4927
4062
4483
4941
3454
4798
4349
479
2659
1537
1701
2157
3657
3394
2521
931
1951
3913
1395
4079
3826
2127
337
2521
True
False
True
False
True
False
True
True
False
True
True
True
False
True
True
False
True
True
True
False
-0.42
-12.4
-3.84
-9.94
2.10
-17.5
-3.34
-0.25
9.98
0.40
0.74
-6.99
-11.2
-4.32
-0.05
-5.56
3.47
5.16
1.43
9.95
-2.63
-6.06
-3.78
7.11
-0.95
-13.39
5.56
1.18
-4.69
-0.14
1.35
1.65
-10.52
-4.08
4.84
-3.82
-8.60
-2.43
1.57
-7.31
A Tabela 22 mostra os valores do erro-padrão encontrados nas quatro combinações
propostas para o teste 1. O valor do erro-padrão fornecido pelo software é em pixels e a
conversão para metros foi feita multiplicando este valor pelo tamanho do pixel da imagem
(mm/pixel), resultando no erro-padrão em milímetros, que multiplicado pela escala nominal
da aerofoto em mm obtém-se o erro-padrão em metros no terreno. Esta forma teórica de
conversão objetiva facilitar o entendimento dos resultados encontrados.
Combinação
A1 - NAV_IBGE
Tabela 22 - Conversão teórica do Erro-Padrão (pixel para metro).
Tamanho pixel
Erro-Padrão Erro-Padrão Escala nominal
(mm/pixel)
(pixels)
(mm)
da aerofoto (mm)
0,04233
4,316
0,18270
25000
Erro-Padrão
(metros no terreno)
4,57
B1 - NAV_SRTM
0,04233
4,006
0,16957
25000
4,24
C1 - DGPS_IBGE
0,04233
3,765
0,15937
25000
3,98
D1 - DGPS_SRTM
0,04233
3,851
0,16301
25000
4,08
Outra forma de conversão, recomendado por Nagelhout; Hofstee (2007), é multiplicar
diretamente o erro-padrão em pixels pela resolução espacial do terreno, que aplicada resultou
nos valores da Tabela 23, denotando uma pequena diferença a mais entre o Erro-Padrão
teórico e o Erro-Padrão encontrado de modo prático.
90
Combinação
A1 - NAV_IBGE
Tabela 23 - Conversão prática do erro-padrão (pixel para metro).
Resolução Espacial Tamanho pixel
Erro-Padrão
Terreno (m)
(mm/pixel)
(pixels)
0,04233
4,316
1,09
Erro-Padrão
(metros no terreno)
4,70
B1 - NAV_SRTM
0,04233
4,006
1,09
4,37
C1 - DGPS_IBGE
0,04233
3,765
1,09
4,10
D1 - DGPS_SRTM
0,04233
3,851
1,09
4,20
Independente da forma de conversão, os erros foram menores nas ortofotos C1 e D1,
4,10 e 4,20 metros respectivamente. Estas ortofotos foram geradas com pontos de controle
tomados com o receptor GPS topográfico, ou seja, pontos mais precisos. No entanto, as
ortofotos A1 e B1 apresentaram valores próximos, 4,70 e 4,37 metros. A análise sugere que o
relevo acidentado da região pode ter influenciando sobremaneira todos os resultados.
Os valores do erro-padrão ficaram um pouco acima do recomendado por Nagelhout;
Hofstee (2007), isto é, menor que 3 (três). No entanto, o erro-padrão encontrado, 4,34 metros
em média, demonstra o potencial do software ILWIS no processo de ortorretificação de
aerofotos. É necessária a realização de outros testes, para verificar se há uma tendência ou não
na ocorrência dos valores dos erros.
A Tabela 24 mostra as quatro ortofotos geradas pelo teste 2, os resultados do erropadrão em pixels e também em metros. Os menores erros ocorreram nas ortofotos das
combinações C2 e D2 e podem ser explicados em parte pela precisão dos pontos de controle
tomados com o receptor GPS topográfico, ou seja, pontos mais precisos. A hipótese de que a
combinação C2 traria melhores resultados, pois utilizou imagem do filme foi confirmada,
visto que se obteve o menor erro-padrão dentre as combinações do teste 2.
Combinação
A2 - NAV_SRTM_BASE
Tabela 24 - Erro-Padrão das Ortofotos do teste 2.
Tamanho pixel Erro-Padrão
Resolução Espacial (mm/pixel)
(pixels)
Terreno (m)
0,02822
2,703
0,72
Erro-Padrão
(metros no terreno)
1,95
B2 - NAV_SRTM_ELET
0,02822
2,851
0,72
2,05
C2 - DGPS_SRTM_BASE
0,02822
2,355
0,72
1,70
D2 - DGPS_SRTM_ELET
0,02822
2,556
0,72
1,84
De modo geral não houve grandes diferenças nos erro-padrão e todos ficaram abaixo
de 3, valor recomendado por Nagelhout; Hofstee (2007).
91
O fato mais relevante é que mesmo usando GPS de navegação e imagens digitais
obtidas a partir das aerofotos em papel, convertidas em scanner de mesa (combinação B2),
solução de menor custo e de fácil obtenção resultando num erro-padrão de 2,05 metros, ou
seja, pouco acima do erro-padrão de 1,70 metros da combinação C2, a combinação mais cara,
que usou imagem do filme digitalizado em scanner fotogramétrico com pontos de controle
terrestres vindos do GPS topográfico.
O erro-padrão para as combinações do teste 2 ficou com valores abaixo do
recomendado por Nagelhout; Hofstee (2007), isto é, menor que três. Portanto, estas ortofotos
são mais recomendadas para uso no apoio do mapeamento, inclusive a ortofoto da
combinação B2 que resultou no erro-padrão mais alto dentre as combinações testadas.
4.1.5.4 Avaliação Visual das Ortofotos
A avaliação das ortofotos geradas com base nas estradas levantadas com GPS
topográfico foi realizada adicionando-se o tema estradas sobre ortofoto, o que possibilitou
uma análise visual dos deslocamentos da imagem ortorretificada em relação posição das
estradas mapeadas.
A Figura 24 refere-se à imagem AW20697C, na esquerda ela está apenas
georreferenciada e, na direita, ela representa a imagem ortorretificada com a combinação B1
(NAV_SRTM). Cabe salientar que os PCTs utilizados foram os mesmos, tanto para
georreferenciar quanto para ortorretificar. Sobre as imagens foi adicionado o tema estradas
para avaliar o resultado da concordância ou não desta feição com sua homóloga. As Figuras 25
e 26, a seguir, apresentam esta mesma situação para outros PCTs.
Figura 24 - Comparação em torno do PCT 7, da combinação B1 (teste 1).
92
Figura 25 - Comparação em torno do PCTs 1, 14 e 16, da combinação B1 (teste 1).
Figura 26 - Comparação em torno do PCTs 8, 15 e 20, da combinação B1 (teste 1).
Como deveria ser, a feição estrada não coincidiu com sua homóloga na imagem apenas
georreferenciada (imagens da esquerda), fato bem evidenciado nas Figuras 24 a 26,
provavelmente devido a distorção causada pelo relevo. Já para imagem ortorretificada
(imagens da direita), a feição estrada coincidiu com sua homóloga, com pequenas
discrepâncias que sugerem-se ser melhor analisadas. As prováveis causas destas discrepâncias
estão associadas aos erros do sistema GPS, tanto no levantamento das estradas como na
tomada dos PCTs. Outras prováveis causas estão associadas à qualidade das ortofotos,
principalmente quanto a qualidade dos MDEs utilizados no processo de ortorretificação.
Para avaliação
visual
das ortofotos o Teste 2 utilizou a ortofoto C2
(DGPS_SRTM_BASE). A Figura 27 refere-se à imagem 08_20697, na esquerda ela está
apenas georreferenciada e, na direita, representa a imagem ortorretificada. Novamente, os
PCTs utilizados foram os mesmos, tanto para georreferenciar quanto para ortorretificar. Sobre
as imagens foi adicionado o tema estradas, para avaliar o resultado da concordância ou não
93
desta feição (estrada) com sua homóloga. As Figuras 28 e 29 ilustram esta mesma situação
para pontos diferentes.
Figura 27 - Comparação em torno do PCT 7, da combinação C2 (teste 2).
Figura 28 - Comparação em torno do PCTs 1, 14 e 16, da combinação C2 (teste 2).
Figura 29 - Comparação em torno do PCTs 8, 15 e 20, da combinação C2 (teste 2).
94
Também para o Teste 2 a feição estrada coincidiu com sua homóloga na imagem
ortorretificada (ortofoto), com pequenas discrepâncias, com as mesmas prováveis causas do
Teste 1. Quanto aos testes pode-se concluir que:
•
As ortofotos do Teste 1 apresentaram resultados satisfatórios, com Erro-Padrão de
4,34 m, melhor que os erros do GPS de navegação.
•
Todas as ortofotos do Teste 2 apresentaram melhores valores de Erro-Padrão,
mesmo aquela em que o desvio-padrão da orientação interior foi igual a 1,89 pixel.
•
A resolução espacial do Modelo Digital de Elevação pode ter influenciado os
resultados obtidos nos dois testes, mesmo com resoluções espaciais diferentes.
•
Em todos os testes, os ângulos de rotação ficaram abaixo dos 5º, de acordo com o
recomendado para o processo de orientação exterior.
4.2 Resultados do Mapeamento
4.2.1 Avaliação das Áreas das Propriedades
Para o levantamento das áreas das propriedades foram realizados dois Dias de Campo.
Para a propriedade “A”, o Dia de Campo foi realizado em 19 de outubro de 2006, com a
participação do agricultor e família, do extensionista rural da Epagri e de três extensionistas
do projeto Microbacias 2 que atuam em Alfredo Wagner, além de um Engenheiro
Agrônomo35, colaborador da Epagri/Ciram, convidado para participar desta prática.
O Dia de Campo da propriedade “B”, realizado em 02 de fevereiro de 2007, contou
com a participação do agricultor e esposa, do extensionista rural da Epagri e dos quatro
extensionistas do projeto Microbacias 2 que atuam em Alfredo Wagner. Os procedimentos
adotados para o mapeamento da propriedade “B” foram idênticos aos da propriedade “A”.
Nos dois eventos foram feitos breves relatos aos presentes, principalmente aos
agricultores e familiares, sobre os objetivos da pesquisa e como seriam os trabalhos do dia de
campo.
35
Pedólogo.
95
Para a identificação das divisas (vértices) das propriedades o conhecimento dos
proprietários é importante, pois eles conhecem detalhadamente as propriedades, reconhecem
e aceitam as demarcações passadas de geração em geração; facilitando, assim, a definição dos
limites. Outra fonte de dados é a escritura, que geralmente contém informações importantes,
como áreas, confrontantes, nome de rios e estradas, orientação geográfica, etc. A existência de
desenho ou planta topográfica também contribui com a realização de um mapeamento. Não é
demais lembrar que quanto mais detalhadas forem as informações obtidas a campo melhor
será o resultado.
Quanto à área total da propriedade “A”, o agricultor informou que há uma escritura,
mas que não dispunha naquele momento, nela consta uma área de 10,5 ha. Segundo o
agricultor, apesar de não ter a planta topográfica em mãos, a propriedade já foi medida por um
agrimensor que encontrou uma área 12 ha, considerada por ele a mais precisa.
A área calculada da propriedade “A” com base nos pontos tomados com o GPS
topográfico (DGPS) foi de 11,58 ha, enquanto que a área calculada com base nos pontos
tomados com o GPS de navegação ficou em 11,94 ha. A diferença entre as áreas levantadas
pelos dois receptores foi de 3,1%. Esta diferença pode ser considerada pequena, enquadra-se
na margem de erro da Tabela 4 e é aceitável para os objetivos do mapeamento.
Nos mapas base da Figura 30 (Propriedade “A”) e da Figura 31 (Propriedade “B”), os
limites das propriedades, que foram determinados pela interpretação visual da ortofoto e pelos
pontos tomados com o GPS de navegação, estão destacados na linha em preto e branco.
Nestas figuras também estão delimitadas as APPs, 30 metros para os cursos d”água e 50
metros para as nascentes. A título de comparação apresentam-se ainda nestas figuras os
pontos tomados com GPS topográfico, demonstrando espacialmente as diferenças em relação
ao limite da propriedade.
96
Figura 30 - Delimitação da área da propriedade “A” e das APPs.
97
Figura 31 - Delimitação da área da propriedade “B” e das APPs.
Com relação à propriedade “B”, o agricultor informou que não tinha escritura em
mãos, nem planta e não soube informar as áreas totais e parciais da propriedade. A área
encontrada com base nos pontos tomados com o GPS topográfico (DGPS) foi de 7,21 ha,
enquanto que a área calculada com base nos pontos do GPS de navegação ficou em 7,18 ha.
A diferença entre as áreas foi de 0,4%, considerada muito pequena, provavelmente
pela localização privilegiada desta propriedade, num patamar com céu aberto, livre de
obstáculos contribuiu para uma boa recepção dos sinais, além da boa geometria dos satélites
98
no horário do levantamento, conforme Figura 23, melhorando significativamente a precisão
dos pontos tomados com o receptor GPS de navegação.
A ortofoto da propriedade “A” (Figura 32) e da propriedade “B” (Figura 33),
apresentadas a seguir, foram a base para o traçado dos limites das propriedades, para
delimitação das glebas de uso da terra, bem como para a identificação dos recursos naturais.
Figura 32 - Ortofoto com temas da propriedade “A”.
99
A propriedade “A” (Figura 32) tem ao Norte uma divisa curvilínea, um antigo
caminho, na qual foi necessário tomar seis pontos com os receptores GPS, que foram
marcados (desenhados) na ortofoto. O restante desta divisa foi identificado na ortofoto através
da interpretação conjunta do agricultor, do pesquisador e dos técnicos participantes do dia de
campo, que reconheceram na orto-imagem as feições necessárias para delimitar o restante
daquela divisa.
Figura 33 - Ortofoto com temas da propriedade “B”.
100
Algumas confrontações da propriedade “B” foram desenhadas tendo como base a
ortofoto, também numa interpretação conjunta com os participantes do dia de campo. Alguns
vértices (divisas) da propriedade “B” são de difícil acesso, como as escarpas ao Sul (Figura
33), neste caso adotou-se a solução prática de tomar pontos auxiliares (offsets), amarrados
com direções (azimute36) e distâncias até os vértices. A partir dos dados levantados e das
informações do agricultor foi possível o traçado prévio da poligonal desta propriedade,
finalizadas posteriormente nos trabalhos de fotointerpretação e restituição em escritório.
Tanto para a propriedade “A” quanto para a propriedade “B”, o recurso de utilizar a
ortofoto para a melhor definição dos limites (acessíveis e inacessíveis) foi essencial para a
qualidade e agilidade na delimitação e atualização das glebas de uso das terras, mesmo que a
aerofoto tenha sido tomada há 30 anos.
4.2.2 Avaliação do Mapa de Uso das Terras
Ao longo do levantamento dos vértices, procedeu-se concomitantemente a atualização
do mapa de uso das terras, separando-os em glebas e traçando as linhas sobre a ortofoto
previamente interpretada, utilizando os seguintes códigos de usos, para melhor representar os
mapas, conforme a Tabela 25.
Tabela 25 - Códigos de uso das terras.
Classes de Uso
Código Uso
Açude
Batata Orgânica
Cebola Convencional
Cebola Orgânica
Floresta
Pastagem Nativa
Reflorestamento
Outras Áreas
APP
36
Ac
Bat_O
Ceb_C
Ceb_O
Flo
Past_N
Ref
Oa
APP
Azimute: é o posicionamento em relação ao Norte, neste caso tomado com bússola.
101
4.2.2.1 Uso das Terras da Propriedade “A”
O nível de compreensão do mapa em forma de imagem (ortofoto), por parte do
agricultor e dos técnicos, pode ser considerado bom, auxiliou no reconhecimento e o desenho
sobre a ortofoto dos temas citados, permitiu uma atualização rápida das alterações de uso
ocorridas ao longo do tempo. Cabe destacar o bom conhecimento que o agricultor e família
têm de suas terras auxiliou nos trabalhos de mapeamento.
Após a interpretação conjunta e prévia da ortofoto, ilustrado pela Figura 34, as
coordenadas tomadas com o GPS de navegação foram plotadas na ortofoto, este procedimento
permitiu fechar preliminarmente o perímetro da propriedade. O GPS de navegação também
foi muito útil para localizar pontos auxiliares para atualização das glebas de uso das terras.
Figura 34 - Apresentação e interpretação conjunta da ortofoto.
A Figura 35 mostra duas paisagens revelando parte do uso das terras da propriedade.
Cabe destacar que foi realizado registro fotográfico que auxiliou os trabalhos de escritório,
principalmente na elaboração dos mapas de uso e de aptidão de uso das terras,
complementando a fotointerpretação das ortofotos e das localizações obtidas com o GPS.
102
Figura 35 - Paisagens da propriedade mostrando classes de uso da terras.
De acordo com informações obtidas em campo, as áreas das glebas de uso declaradas
pelo agricultor da propriedade “A” referem-se às descritas na Tabela 26.
Tabela 26 - Áreas declaradas do uso das terras da propriedade “A”.
Uso das Terras
Batata e Cebola: Orgânicas
Cebola Convencional
Pastagem Nativa
Reflorestamento
Área Declarada (ha)
2,0
2,5
4,1
0,5
A Figura 36 e o apêndice A37 mostram o resultado do mapeamento temático de uso
atualizado das terras e a Tabela 27 corresponde às áreas e percentuais para cada classe de uso,
de acordo com a delimitação obtida com base na orto-imagem e nos pontos GPS.
Tabela 27 - Área (ha) e percentuais do uso (Propriedade “A”).
Área
Classes de Uso
Código
ha
%
Açude
Ac
0,08
0,7
Batata Orgânica
Bat_O
0,21
1,8
Cebola Convencional Ceb_C
2,46
20,6
Cebola Orgânica
Ceb_O
1,25
10,5
Floresta
Flo
2,25
18,8
Pastagem Nativa
Past_N
4,89
40,9
Reflorestamento
Reflo
0,53
4,4
Outras Áreas
Oa
0,28
2,3
11,94
100,0
37
Mapa na escala 1:2.500.
103
Figura 36 - Ortofoto com glebas de uso (Propriedade “A”).
A comparação entre as áreas declaradas (Tabela 26) e levantadas (Tabela 27) denota a
eficiência do levantamento com os receptores GPS, por exemplo, as áreas declaradas e
calculadas para o cultivo de cebola convencional referem-se a 2,5 ha e 2,46 ha,
respectivamente. A área de reflorestamento declarada pelo agricultor foi 0,5 ha enquanto a
calculada foi 0,53 ha. A área declarada e calculada para pastagem nativa foi 4,1 ha e 4,89 ha,
104
respectivamente, já que na delimitação desta classe não foram descontadas as áreas das
estradas e dos cursos d’águas.
4.2.2.2 Uso das Terras da Propriedade “B”
O nível de compreensão da ortofoto (imagem) por parte do agricultor e dos técnicos
também foi considerado bom. A Figura 37 mostra duas paisagens desta propriedade,
revelando parte do uso das terras. Da mesma forma que na propriedade “A”, as fotografias
auxiliaram nos trabalhos de escritório, principalmente na elaboração dos mapas de uso e de
aptidão de uso das terras, complementando a fotointerpretação das ortofotos e das posições
tomadas com o GPS.
Figura 37 - Paisagens da propriedade “B” mostrando parte do uso das terras.
A Figura 38 e o apêndice B38 mostram a ortofoto com as glebas de uso atualizados
desta propriedade, e na seqüência, a Tabela 28 mostra as áreas e percentuais das classes de
uso das terras.
38
Mapa na escala 1:2.000.
105
Figura 38 - Ortofoto com glebas do uso (Propriedade “B”).
Tabela 28 - Área (ha) e percentuais do uso atualizados (Propriedade “B”).
Área
Classes de Uso
Código
ha
%
Cebola Convencional Ceb_C
5,03
70,1
Floresta
Flo
1,21
16,8
Pastagem Nativa
Past_N
0,77
10,7
Outras Áreas
Ao
0,17
2,4
Total
7,18
100,0
106
4.2.3 Avaliação do Mapa de Aptidão de Uso das Terras
Os mapas de aptidão das terras foram elaborados com base na metodologia proposta
por Uberti et al. (1991), de acordo com o quadro-guia (Quadro 1) e seus fatores
determinantes. Com base nas glebas de uso já mapeadas, estas foram enquadradas associando
cada gleba de uso das terras a sua aptidão de uso recomendada.
4.2.3.1 Aptidão de Uso das Terras da Propriedade “A”
Para classificar a aptidão de uso das terras as glebas foram analisadas e categorizadas
de acordo com os fatores determinantes do Quadro 1.
O Quadro 4 sintetiza os dados
levantados durante o dia de campo. A Figura 39 e o Apêndice C39 mostram as glebas de
aptidão de uso desta propriedade.
Quadro 4 - Classes de aptidão de uso das terras das glebas da propriedade “A”.
Gleba de
Uso
Ac1
Ac2
Declividade Média
(%)
(graus)
Profundidade
Efetiva (cm)
Pedregosidade
Suscetibilidade
à Erosão
Fertilidade
(t/ha calcário)
Drenagem
(d)
(d)
(pr)
(p)
(e)
(f)
(h)
-
-
-
-
-
-
-
Classe
Aptidão
-
-
-
-
-
-
-
-
-
Bat_O
15,8
9
50 a 100
Não pedreg.
Nula a ligeira
Bem dren.
2d
Ceb_C1
Ceb_C2
36,4
20
50 a 100
Não pedreg.
Nula a ligeira
0a6
0a6
Bem dren.
17,6
10
50 a 100
Não pedreg.
Nula a ligeira
0a6
Bem dren.
3d
2d
Ceb_O
15,8
9
50 a 100
Não pedreg.
Nula a ligeira
0a6
Bem dren.
2d
-
-
-
-
-
-
-
5
Past_N1
28,7
16
50 a 100
Não pedreg.
Nula a ligeira
6 a 12
Bem dren.
3df
Past_N2
12,3
7
50 a 100
Não pedreg.
Nula a ligeira
0a6
Bem dren.
2d
Flo1
Flo2
Flo3
Flo4
5
5
5
Past_N3
7
4
50 a 100
Não pedreg.
Nula a ligeira
0a6
Bem dren.
1
Past_N4
10,1
8
50 a 100
Não pedreg.
Nula a ligeira
0a6
Bem dren.
2d
Past_N5
15,8
9
50 a 100
Não pedreg.
Nula a ligeira
0a6
Bem dren.
2d
Ref1
10,1
8
50 a 100
Não pedreg.
Nula a ligeira
0a6
Bem dren.
2d
-
-
-
-
-
-
-
-
Oa
Fonte: Adaptado de Uberti et al (1991).
39
Mapa na escala 1:2.500.
107
Figura 39 - Aptidão de uso das terras (Propriedade “A”).
Considerando os aspectos físicos, foram encontradas glebas de aptidões de uso 1, 2, 3
e 5, sendo ainda qualificadas como 2d, 3d e 3df, ou seja, com restrições por declividade (d) e
por fertilidade (f).
108
4.2.3.2 Aptidão de Uso das Terras da Propriedade “B”
O mapa de aptidão de aptidão de uso das terras (Figura 40) e o Quadro 5 a seguir,
foram elaborados de maneira semelhante aos da propriedade “A”. O mapa na escala 1:2.000
pode ser visto no apêndice D.
Figura 40 - Aptidão de uso das terras da propriedade “B”.
109
Quadro 5 - Classes de aptidão de uso das terras das glebas da propriedade “B”.
Declividade Média
Gleba de
Uso
(%)
(graus)
Profundidade
Efetiva (cm)
Pedregosidade
Suscetibilidade
à Erosão
Fertilidade
(t/ha calcário)
(d)
(d)
(pr)
(p)
(e)
Ceb_C1
17,6
10
50 a 100
Não pedreg.
Nula a ligeira
(f)
0a6
Bem dren.
2d
Ceb_C2
15,8
11
50 a 100
Não pedreg.
Nula a ligeira
6 a 12
Bem dren.
2df
Drenagem
(h)
Classe
Aptidão
-
-
-
-
-
-
-
5
Past_N1
38,4
21
50 a 100
Não pedreg.
Nula a ligeira
0a6
Bem dren.
3d
Past_N2
28,7
16
50 a 100
Não pedreg.
Nula a ligeira
0a6
Bem dren.
3d
Past_N3
32,5
18
50 a 100
Não pedreg.
Nula a ligeira
0a6
Bem dren.
3d
-
-
-
-
-
-
-
-
Flo1
Oa
Fonte: Adaptado de Uberti (1991).
Considerando os aspectos físicos, foram encontradas na propriedade “B” glebas de
aptidões de uso nas classes 2, 3 e 5, sendo ainda qualificadas como 2d, 2df e 3d, ou seja, com
restrições por declividade e por fertilidade.
4.2.4 Mapas de Conflitos de Uso
Neste subitem apresentam-se dois tipos de conflitos, o primeiro entre o uso das terras
com a aptidão, o segundo, entre o uso das terras com a legislação ambiental, isto para as
propriedades “A” e “B”. O cruzamento dos mapas de uso das terras com aptidão de uso das
terras representa o conflito existente entre o uso atual e aptidão agronômica da propriedade
rural, recomendada tecnicamente. Já o mapa de conflitos com a legislação refere-se ao
cruzamento do mapa de uso atual das terras com o que preconiza a legislação ambiental, aqui
considerando a necessidade de proteção das florestas e das faixas marginais das nascentes e
dos rios (matas ciliares).
4.2.4.1 Mapas de Conflitos da Propriedade “A”
Conflito de Aptidão de Uso
A Figura 41 mostra o Conflito de Aptidão de Uso das Terras para a propriedade “A”.
110
Figura 41 - Conflitos de Aptidão de Uso das Terras da propriedade “A”.
O Quadro 4, apresentado anteriormente, identifica na coluna da esquerda (1ª coluna) o
uso atual da gleba e, na coluna da direita (última coluna), a classe recomendada de aptidão de
uso. A análise destas duas colunas resultou nas áreas de conflito de uso, ou seja, quando
algum uso não está de acordo com a recomendação de aptidão de uso.
111
De acordo com a metodologia de aptidão de uso, a classe 3 apresenta restrições para
culturas anuais, caso identificado em uma das glebas com cultivo de cebola na propriedade
“A”, caracterizando situação de conflito de uso das terras, já que não foi observado o uso de
práticas conservacionistas de manejo do solo. No entanto, o cultivo de cebola nesta gleba é
perfeitamente viável desde que acompanhado de práticas conservacionistas eficientes.
As práticas conservacionistas (referentes a fatores químicos, físicos e biológicos) estão
relacionadas ao uso e manejo correto do solo, mantendo e/ou melhorando a fertilidade do
solo, bem como minimizando problemas rotineiros como, por exemplo, a erosão do solo.
Dessa forma, a simples adubação do solo constitui-se numa prática conservacionista, plantio
direto, plantio em nível, terraceamento, cultivo mínimo, rotação de culturas, cobertura verde,
cobertura morta, bordadura são outros exemplos dessas práticas.
As restrições de uso podem ser compensadas desde que se adotem práticas de manejo
e conservação do solo já descritas, atenuando os impactos decorrentes das atividades
desenvolvidas. Estas recomendações são importantes tanto do ponto de vista ambiental
quando do econômico, pois quanto melhor protegido o solo, menos erosão e menor perda de
nutrientes, conseqüentemente menos correção e adubação serão necessários, refletindo
diretamente no custo de produção e na renda da propriedade.
Conflito de Adequação à Legislação Ambiental
O cruzamento do mapa de uso das terras com as áreas de APPs identifica os conflitos
existentes entre estes temas (uso e APP) e está apresentado na Figura 42. Antes de avaliarmos
os conflitos é necessário analisar se a propriedade enquadra-se como pequena ou não,
determinar as áreas de preservação permanentes e definir as áreas passíveis de tornarem-se de
reserva legal40, com base no código florestal e na IN-1541 da FATMA. Em termos de APPs
aplicam-se a propriedade “A” faixa marginal de 50 metros em uma nascente e faixa marginal
de 30 metros sobre dois cursos d’água, definindo-se assim as APPs que poderão compor a
área de reserva legal.
40
Área localizada no interior de uma propriedade ou posse rural, excetuada a de preservação permanente,
necessária ao uso sustentável dos recursos naturais, à conservação e reabilitação dos processos ecológicos, à
conservação da biodiversidade e ao abrigo e proteção de fauna e flora nativas;
41
Instrução Normativa nº 15 - Averbação da Reserva Legal.
112
O Art. 16 do Código Florestal estabelece os percentuais de áreas que devem ser
mantidas a título de reserva legal, no mínimo vinte por cento, nas propriedades rurais situadas
em áreas de florestas ou outras formas de vegetações nativas localizadas na região sul do País.
Como a propriedade “A” tem área menor que 30 ha, ou seja, 11,94 ha e é explorada
com agricultura familiar, enquadra-se como “pequena” conforme o inciso I do § 2o do Art. 1º
do Código Florestal. No entanto, o inciso I do Art. 3º da Lei da Mata Atlântica42 considera
pequeno produtor aquele com propriedade menor que 50 ha. A portaria 01843 da FATMA
considera esta área (50 ha) para efeito dos cálculos da reserva legal de uma pequena
propriedade, detalhado na IN-15 da própria FATMA.
A vantagem de a propriedade ser classificada como pequena é a possibilidade de
considerar as áreas de APPs no cômputo da área de Reserva Legal, conforme o
parágrafo 6o44 do Art. 16 do Código Florestal.
Para atender ao aspecto da reserva legal, descrito no parágrafo 6º do artigo 16 do
Código Florestal, é necessário que 25% dos 11,94 ha de área total da propriedade (2,99 ha)
sejam preservados. Entretanto, de acordo com as áreas de uso atual das terras desta
propriedade (Tabela 27), apenas 2,25 ha (18,8%) referem-se à classe floresta, ou seja, a
propriedade “A” não atende à legislação ambiental em termos de reserva legal. Em termos de
conflito de uso das terras com a legislação ambiental vigente, aponta-se o cultivo de cebola e
as áreas de pastagens em APPs.
Quando se considera a legislação, as áreas passíveis de se tornarem reserva legal
(Figura 43) passam para 35% (29% de APP + 6% de floresta), o que significa um aumento de
aproximadamente 16 pontos percentuais em relação aos 18,8% atuais. Sem dúvida uma
redução na área utilizada teria reflexos na produção e na renda da propriedade “A”. Caso seja
possível considerar as APPs no computo da reserva legal é preciso lembrar que o código veda
a conversão de remanescentes florestais para uso alternativo do solo.
Uma mediação entre agricultor e órgão ambiental promovida pelos técnicos
(Extensionistas) é necessária para evitar uma redução drástica na renda anual; deve-se
promover uma transição gradativa à adequação. Esta é uma alternativa que encontra base
legal Código Florestal e na resolução CONAMA 369, uma vez que permite o uso das APPs
42
Lei nº 11.428, de 22 de dezembro de 2006
Portaria nº 018/2008 FATMA de 07.03.2008
44
§ 6o Será admitido, pelo órgão ambiental competente, o cômputo das áreas relativas à vegetação nativa
existente em área de preservação permanente no cálculo do percentual de reserva legal, desde que não implique
em conversão de novas áreas para o uso alternativo do solo, e quando a soma da vegetação nativa em área de
preservação permanente e reserva legal exceder a:
III - vinte e cinco por cento da pequena propriedade definida pelas alíneas "b" e "c" do inciso I do § 2o do
art. 1o.
43
113
para interesse social e em atividades de baixo impacto ambiental, através do manejo florestal,
por exemplo.
Figura 42 - Conflito entre uso e APPs (Propriedade “A”).
114
APP;
3,52; 29%
Açude ; 0,05;
0%
Batata
Orgânica
; 0,21; 2%
Outras Áreas
; 0,25; 2%
Reflorestame
nto ; 0,53;
4%
Cebola
Convencional
; 2,29; 19%
Cebola
Orgânica;
1,16; 10%
Pastagem
Nativa; 3,25;
27%
Floresta;
0,68; 6%
Figura 43 - Área (ha) e percentuais do uso considerando as APPs da propriedade “A”.
Com base na aplicação do Código Florestal relacionado às pequenas propriedades
rurais, principalmente a demarcação da Reserva Legal e das Áreas de Preservação Permanente
(APP), buscou-se encontrar as melhores alternativas no equacionamento do conflito do uso
com a legislação em vigor. O mapeamento permitiu uma visualização geral da propriedade e a
interpretação do mapa de uso e do mapa de aptidão de uso das terras, bem como da
sobreposição dos temas de rios e nascentes; os mapas também auxiliaram na determinação da
área de reserva legal.
Após avaliação dos conflitos inicia-se o processo de mediação entre o técnico e o
agricultor, que juntos deverão equacionar a resposta para a seguinte questão: como se adequar
a Legislação Ambiental e se manter na atividade exercida no meio rural? Qual o impacto
econômico na renda da propriedade provocado pela adequação ambiental, considerando a
necessidade de redução da área útil?
Quanto à abordagem sobre adequação ambiental da propriedade, os agricultores
responderam que não conheciam o Código Florestal e nem as Áreas de Preservação
Permanente. O agricultor da propriedade “A” sabia da necessidade de se manter uma reserva
legal de 20% da área da propriedade, mas não associou esta regra ao próprio código.
115
4.2.4.2 Mapas de Conflitos da Propriedade “B”
Conflito de Aptidão de Uso
De acordo com o Quadro 5, apresentado anteriormente, foram encontradas glebas de
uso com aptidões 2d, 2df e 3d, determinadas pelas declividades e fertilidade. No entanto, não
se identificou conflitos de uso das terras com a aptidão de uso devido aos fatores restritivos de
declividade e fertilidade do solo. Isto pode ser observado no cruzamento da coluna da
esquerda (1ª coluna), o uso atual da gleba com a coluna da direita (última coluna), classe
recomendada de aptidão de uso. Apesar de não haver conflitos recomenda-se a adoção de
práticas conservacionistas.
Conflito de Adequação à Legislação Ambiental
A propriedade “B” também tem área menor que 30 ha (7,18 ha) e enquadra-se como
“pequena”, de acordo com o Código Florestal e a Lei da Mata Atlântica, assim pode-se
considerar as áreas de APPs no cômputo da área de Reserva Legal. Em termos de APPs,
aplicam-se os mesmos critérios utilizados para a propriedade “A”, ou seja, faixa marginal de
50 metros em nascentes e faixa marginal de 30 metros sobre curso d’água, definindo-se assim
as APPs que poderão compor a área de Reserva Legal.
Para atender ao aspecto da reserva legal, descritos no parágrafo 6º do artigo 16 do
Código Florestal, é necessário que 25% dos 7,18 ha de área total da propriedade (1,80 ha)
sejam preservados. Entretanto, de acordo com as áreas de uso atual das terras desta
propriedade (Tabela 28), apenas 1,21 ha (16,8%) referem-se à classe floresta, ou seja, a
propriedade “B” também não atende à legislação ambiental em termos de reserva legal.
A Figura 44 permite a visualização do uso atual das terras nas APPs. Em termos de
conflito de uso das terras aponta-se cultivo de cebola, áreas de pastagens e outras áreas
(edificadas) em APPs.
116
Figura 44 - Conflito entre uso e APPs (Propriedade “B”).
117
Percentuais do Uso com APP 30 m
Cebola
Convencional
; 4,52; 63%
Floresta;
0,40; 6%
APP; 2,10;
29%
Outras Áreas
; 0,09; 1%
Pastagem
Nativa;
0,07; 1%
Figura 45 - Área (ha) e Percentuais do uso com as APPs da propriedade “B”.
Mesmo considerando os 16,8% de remanescentes florestais (Tabela 28) fracionados
em glebas, que podem ser considerados como passíveis de tornarem-se áreas de reserva legal
da propriedade, ainda assim faltariam 8,2% para atingir os 25% da Lei.
Assim como na propriedade “A”, é necessária uma avaliação do uso da terra da
propriedade “B”, de forma a conduzir também esta propriedade à adequação ambiental, sem,
no entanto prejudicar as atividades produtivas desenvolvidas e sem causar redução na renda
familiar. Inicia-se também o processo de mediação com o agricultor, que deverá equacionar a
seguinte questão: como se adequar a Legislação Ambiental e se manter na atividade
agropecuária?
Quando se considera a legislação, as áreas passíveis de se tornarem reserva legal
(Figura 45) passam para 35% (29% de APP + 6% de floresta), o que significa um aumento de
aproximadamente 18 pontos percentuais em relação aos 16,8% atuais. Tal como na
propriedade “A”, uma redução de área útil teria reflexos na produção e na renda. Também
neste caso uma mediação entre agricultor e órgão ambiental, intermediada pelos técnicos, é
necessária para evitar uma redução drástica na renda anual; deve-se promover uma transição
gradativa à adequação.
118
4.2.5 Avaliação Econômica Simplificada da Propriedade “A”
Após o mapeamento, pode-se avaliar a produtividade e o rendimento das atividades
agropecuárias, sendo necessário o conhecimento das respectivas áreas plantadas, que poderão
ser determinadas ou calculadas com as ferramentas de geoprocessamento. Além dos mapas,
outros dados pertinentes a produção foram levantados, pois são necessários para realização da
análise econômica simplificada da propriedade.
A partir dos resultados do mapeamento temático do uso atual das terras foram
avaliados os impactos da adequação à legislação na propriedade quanto aos aspectos
ambientais, de produção e renda. A avaliação econômica é importante, pois oferece simulação
de cenários propondo alternativas de usos; enquanto que o planejamento permite a promoção
do processo de recuperação das florestas e adequação, de forma gradativa, porém consistente.
Para estimar o impacto econômico é necessário obter a Renda Bruta Total Anual da
propriedade, utilizamos o Planagri45, considerando as duas situações: o uso atual das terras em
comparação com o uso “legal”, admitindo-se o cômputo das APPs para o caso de pequenas
propriedades rurais, resulta em:
Renda Bruta Total (R$) = 14.555,75 , considerando o uso atualizado das terras
Renda Bruta Total (R$) = 13.159,98 , considerando a averbação da Reserva Legal
Diferença = 1.395,77
Observou-se uma redução de 10,6% na renda anual da propriedade, em função da
redução da área de pastagem, com impacto principalmente na produção de leite pela redução
de 1 vaca do plantel. A redução da renda pode ser considerada pequena e até assimilável no
médio prazo, quando analisada a propriedade isoladamente.
45
Software de planejamento agrícola da Epagri.
119
Dividindo-se a Renda Bruta Total = 14.555,75 (em reais) pelo total de mão-de-obra
disponível em UTH46 (2,67), tem-se R$ 5.451,59, que dividido por 12 (meses), obteve-se R$
454,30; ou seja, 1,20 salários mínimos, confirmando a classificação de agricultor em
“Transição I”, com renda entre 1 e 2 salários mínimos47 por pessoa ocupada.
Não foi realizado estudo do impacto econômico para a propriedade “B”, mas supõemse que a redução das áreas de uso (pastagem e cebola) a fim de atender a legislação ambiental,
também causem uma redução na renda desta propriedade.
46
47
Unidade de Trabalho Homem (Planagri).
R$ 380,00, valor do Salário Minimo em novembro de 2007.
120
5 CONSIDERAÇÕES FINAIS E RECOMENDAÇÕES
Considerações quanto a Geração de Ortofotos
Tanto as imagens obtidas a partir das aerofotos em papel fotográfico quanto às obtidas
do filme demonstraram-se apropriadas para a geração de ortofotos e para o mapeamento
proposto. Entretanto, indica-se a utilização de imagens a partir do filme, pois é menos sujeito
a deformações causadas pela variação de temperatura e de umidade; recomenda-se também o
uso do scanner fotogramétrico na obtenção das imagens, pois propicia uma melhor geometria.
Os dois MDEs mostraram-se adequados aos objetivos propostos. Deve-se procurar
trabalhar com MDEs de melhor resolução espacial, que representam melhor a superfície do
terreno e, por conseqüência, melhoram a qualidade dos produtos gerados. O MDE-SRTM tem
a vantagem de estar disponível para toda a superfície terrestre, enquanto o MDE-IBGE
normalmente requer interpolação.
Com relação à qualidade dos PCTs, destaca-se a importância de identificar e coletar o
maior número possível de pontos de controle, em toda a região da aerofoto, para distribuir
melhor o erro. Esta qualidade deve ser sempre almejada, pois tais pontos interferem na
orientação exterior, na qualidade das ortofotos e nos demais produtos derivados da
fotogrametria digital. Os PCTs com desvios elevados foram desativados e para as
combinações foram considerados no mínimo 13 pontos ativos. O Planejamento dos
levantamentos dos PCTs em campo, considerando o almanaque dos satélites, buscou definir a
melhor data e horário para captura dos sinais.
Para melhorar os resultados com o uso dos receptores GPS de navegação são
necessários um bom conhecimento do sistema, ou seja, aguardando sinal de no mínimo 4
satélites, evitando obstáculos (morros, edificações, árvores, etc.), deve-se trabalhar nas horas
do dia com uma boa geometria dos satélites, pode-se assim minimizar os erros, obtendo-se
precisões abaixo de 10 metros. A prática tem mostrado resultados melhores que os estimados
pelo fabricante, fato observado nos resultados obtidos na tomada dos pontos de controle para
ortorretificação.
Os valores de erro-padrão encontrados, conforme visto nos testes, demonstram o
potencial do software ILWIS no processo de ortorretificação de aerofotos, mesmo usando o
receptor GPS de navegação e scanner de mesa. A realização de outros testes pode ser útil para
verificar se há uma tendência ou não.
121
Os resultados dos testes mostraram que as estimativas de erro-padrão ficaram dentro
de valores considerados plenamente satisfatórios para o objetivo de gerar ortofotos de baixo
custo.
O bom resultado dos testes torna recomendável a adoção do software e do método
proposto, compatível com os dados disponíveis, mostrando que é possível gerar ortofotos de
baixo custo, para auxiliar o mapeamento, subsidiar o planejamento e a concepção de projetos
agrícolas nas propriedades rurais.
O mapeamento com ortofotos de vôos realizados (de baixo custo), auxiliados com o
receptor GPS de navegação (atualização), é compatível (viável técnica e economicamente)
com os objetivos propostos.
O uso da feição estradas demonstrou ser uma excelente alternativa ao PEC, para
avaliar a qualidade das ortofotos, no entanto deve ser melhor analisada a aplicação estatística,
que não foi avaliada nesta pesquisa.
A metodologia de mapeamento sobre ortofotos permitiu uma boa interpretação de rios
e nascentes, temas importantes na delimitação das APPs, propiciou uma abordagem e
discussão sobre a adequação da propriedade à legislação ambiental e a importância das
florestas, principalmente das matas ciliares e dos corredores ecológicos.
Considerações quanto ao Mapeamento Temático
A qualidade do mapeamento está diretamente relacionada com a qualidade da ortofoto
e da precisão dos pontos localizados com o receptor GPS.
Os resultados demonstraram que precisões da ordem de 5 metros podem facilmente ser
alcançadas com receptores GPS de navegação, desde que sejam tomados alguns cuidados.
Contudo, é necessária a realização de testes em outros locais e horários, para que tal resultado
ou conclusão seja revestido da desejada significância estatística.
Para que os trabalhos de campo sejam realizados de forma rápida é preciso ter a
ortofoto em mãos, sendo assim possível mapear cada propriedade em apenas um dia de
campo, permitindo coletar as diversas informações necessárias ao planejamento.
O uso de mapas auxilia a abordagem ambiental, demonstrando as APPs existentes, os
cursos d’água, as nascentes, as áreas declivosas, dentre outras, o que permite uma avaliação
do uso da terra das propriedades e o planejamento como forma de conduzi-la à adequação
122
ambiental. A necessidade da demarcação da reserva legal, visando à manutenção e
recuperação das florestas, é de vital importância ao equilíbrio ambiental.
O desenvolvimento desta metodologia alcançou seu objetivo, elucidando os principais
tópicos necessários à geração de ortofotos, apontando os principais cuidados que devem ser
tomados ao longo do processo, contribuindo com o aprendizado de futuros interessados em
iniciar seus estudos em fotogrametria digital e na utilização de softwares livres de SIG e SR.
A análise dos mapas temáticos produzidos permitiu plenamente, atendendo aos
objetivos propostos, a verificação da adequação do uso das terras em relação à adequação de
uso, bem como à legislação ambiental vigente.
Recomendações
A seguir apresentam-se algumas recomendações no contexto deste trabalho.
• Incentivar e apoiar o uso de software livre em ambientes computacionais também
livres, independente do formato dos dados, bem como incentivar o aprendizado e a
utilização das geotecnologias de baixo custo;
• O uso de ortofotos para mapeamento é recomendado, pois subsidia os profissionais
de extensão rural na elaboração do planejamento, na orientação dos agricultores
quanto à adequação das propriedades rurais à legislação ambiental e na concepção de
projetos agrícolas. Estes princípios foram considerados ao longo do trabalho de
pesquisa;
• É aconselhável adotar alguma metodologia de identificação e catalogação dos
pontos de controle levantados para que possam ser utilizados em diversos trabalhos,
além de croqui, fotografias, medir distâncias para amarração e demais informações
que auxiliem a sua melhor localização na imagem na etapa de orientação exterior;
• A delimitação da área de reserva legal deve de preferência interligar as matas
ciliares aos remanescentes florestais, formando os corredores ecológicos, passando
por várias propriedades;
• Implementar ações de extensão de extensão rural com o objetivo de promover a
utilização sustentável dos recursos naturais, com equidade ambiental e sócioeconômica, com melhorias na qualidade de vida no meio rural e urbano.
123
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MSTAR v2.06 (1996). Informações disponíveis: <http://www.magellangps.com/>.
Acesso em 15 de novembro de 2007.
MAPGEO 2004. Sistema de Interpolação de Ondulação Geoidal, desenvolvido pelo
Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE), através da Coordenação de Geodésia
(CGED) e da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo (EPUSP). Informações
disponíveis em: < www.ibge.gov.br>. Acesso em 15 de novembro de 2007.
ArcGIS/ArcInfo 9.0 (2005). Informações disponíveis em: <http://www.esri.com/>.
Acesso em 15 de novembro de 2007.
AutoCAD 2002. Informações disponíveis
em:<http://usa.autodesk.com/adsk/servlet/home? steID=123112&id=129446>. Acesso em
15 de novembro de 2007.
Planagri 2007. Software de Planejamento Agrícola, desenvolvido pela Epagri (Empresa de
Pesquisa Agropecuária e Extensão Rural de Santa Catarina), informações disponíveis em
www.epagri.rct.sc.br. Acessado em 29 de setembro de 2007.
ANEXO 1
ANEXO 2
1
ANEXO 2 (continuação)
2
ANEXO 3
Fig. PCT 1
Fig. PCT 2
Fig. PCT 4
Fig. PCT 5
Fig. PCT 7
Fig. PCT 8
Fig. PCT 10
Fig. PCT 11
Fig. PCT 13
Fig. PCT 14
Fig. PCT 3
Fig. PCT 6
Fig. PCT 9
Fig. PCT 12
Fig. PCT 15
3
ANEXO 3 (continuação)
Fig. PCT 16
Fig. PCT 19
Fig. PCT 17
Fig. PCT 20
PCT: Pontos de Controle Terrestre
Fig. PCT 18
4
ANEXO 4
Orientação exterior ortofoto do teste 1 (combinação A1).
Orientação exterior ortofoto do teste 1 (combinação B1).
5
ANEXO 4 (continuação)
Orientação exterior ortofoto do teste 1 (combinação C1).
Orientação exterior ortofoto do teste 1 (combinação D1).
6
ANEXO 5
Orientação exterior ortofoto do teste 2 (combinação A2).
Orientação exterior ortofoto do teste 2 (combinação B2).
7
ANEXO 5 (continuação)
Orientação exterior ortofoto do teste 2 (combinação C2).
Orientação exterior ortofoto do teste 2 (combinação D2).
8
ANEXO 6
Figura 46
- Localização das marcas fiduciais, dados de entrada e saída do Teste 1 (no ILWIS)
Figura 47 - Localização das Marcas Fiduciais Teste 2 - Scanner de mesa - 900 dpi.
Figura 48 - Localização das Marcas Fiduciais - Filme, Scanner Fotogramétrico - 900 dpi.
9
ANEXO 7
10
ANEXO 7 (continuação)
ANEXO 8 -. CÓDIGO FLORESTAL
O Código Florestal, instituído pela LEI Nº 4.771, DE 15 DE SETEMBRO DE 1965. sofreu varias
alterações desde a sua promulgação, que afetam diretamente as pequenas propriedades rurais
e sua adequação à legislação ambiental vigente. Vale aqui destacar a Medida Provisória nº
2.166-67, de 24 de agosto de 2001 , na qual apontam-se os aspectos relevantes no âmbito da
pesquisa
"Art. 1° As florestas existentes no território nacional e as demais formas de
vegetação, reconhecidas de utilidade às terras que revestem, são bens de interesse
comum a todos os habitantes do País, exercendo-se os direitos de propriedade, com
as limitações que a legislação em geral e especialmente esta Lei estabelecem.
§ 2o Para os efeitos deste Código, entende-se por: (Vide Decreto nº 5.975, de 2006)
I - pequena propriedade rural ou posse rural familiar: aquela explorada
mediante o trabalho pessoal do proprietário ou posseiro e de sua família,
admitida a ajuda eventual de terceiro e cuja renda bruta seja proveniente, no
mínimo, em oitenta por cento, de atividade agroflorestal ou do extrativismo,
cuja área não supere:
a) cento e cinqüenta hectares se localizada nos Estados do Acre, Pará, Amazonas,
Roraima, Rondônia, Amapá e Mato Grosso e nas regiões situadas ao norte do
paralelo 13o S, dos Estados de Tocantins e Goiás, e ao oeste do meridiano de 44o W,
do Estado do Maranhão ou no Pantanal mato-grossense ou sul-mato-grossense;
b) cinqüenta hectares, se localizada no polígono das secas ou a leste do Meridiano de
44º W, do Estado do Maranhão; e
c) trinta hectares, se localizada em qualquer outra região do País;
II - área de preservação permanente: área protegida nos termos dos arts. 2o e 3o
desta Lei, coberta ou não por vegetação nativa, com a função ambiental de preservar
os recursos hídricos, a paisagem, a estabilidade geológica, a biodiversidade, o fluxo
gênico de fauna e flora, proteger o solo e assegurar o bem-estar das populações
humanas;
III - Reserva Legal: área localizada no interior de uma propriedade ou posse rural,
excetuada a de preservação permanente, necessária ao uso sustentável dos recursos
naturais, à conservação e reabilitação dos processos ecológicos, à conservação da
biodiversidade e ao abrigo e proteção de fauna e flora nativas;
........
V - interesse social:
a) as atividades imprescindíveis à proteção da integridade da vegetação nativa, tais
como: prevenção, combate e controle do fogo, controle da erosão, erradicação de
1
invasoras e proteção de plantios com espécies nativas, conforme resolução do
CONAMA;
b) as atividades de manejo agroflorestal sustentável praticadas na pequena
propriedade ou posse rural familiar, que não descaracterizem a cobertura
vegetal e não prejudiquem a função ambiental da área; e
c) demais obras, planos, atividades ou projetos definidos em resolução do
CONAMA;
O caput do artigo 2º não foi alterado, no entanto, em quase todo o seu conteúdo a Redação foi
dada pela Lei nº 7.803 de 18.7.1989.
Art. 2° Consideram-se de preservação permanente, pelo só efeito desta Lei, as florestas e
demais formas de vegetação natural situadas:
a) ao longo dos rios ou de qualquer curso d'água desde o seu nível mais alto em faixa
marginal cuja largura mínima será: (Redação dada pela Lei nº 7.803 de 18.7.1989)
1 - de 30 (trinta) metros para os cursos d'água de menos de 10 (dez) metros de
largura; (Redação dada pela Lei nº 7.803 de 18.7.1989)
2 - de 50 (cinquenta) metros para os cursos d'água que tenham de 10 (dez) a 50
(cinquenta) metros de largura; (Redação dada pela Lei nº 7.803 de 18.7.1989)
3 - de 100 (cem) metros para os cursos d'água que tenham de 50 (cinquenta) a
200 (duzentos) metros de largura; (Redação dada pela Lei nº 7.803 de 18.7.1989)
4 - de 200 (duzentos) metros para os cursos d'água que tenham de 200
(duzentos) a 600 (seiscentos) metros de largura; (Redação dada pela Lei nº 7.803 de
18.7.1989)
5 - de 500 (quinhentos) metros para os cursos d'água que tenham largura
superior a 600 (seiscentos) metros; (Incluído pela Lei nº 7.803 de 18.7.1989)
b) ao redor das lagoas, lagos ou reservatórios d'água naturais ou artificiais;
c) nas nascentes, ainda que intermitentes e nos chamados "olhos d'água",
qualquer que seja a sua situação topográfica, num raio mínimo de 50 (cinquenta)
metros de largura; (Redação dada pela Lei nº 7.803 de 18.7.1989)
d) no topo de morros, montes, montanhas e serras;
e) nas encostas ou partes destas, com declividade superior a 45°, equivalente a
100% na linha de maior declive;
f) nas restingas, como fixadoras de dunas ou estabilizadoras de mangues;
2
g) nas bordas dos tabuleiros ou chapadas, a partir da linha de ruptura do relevo,
em faixa nunca inferior a 100 (cem) metros em projeções horizontais; (Redação dada
pela Lei nº 7.803 de 18.7.1989)
h) em altitude superior a 1.800 (mil e oitocentos) metros, qualquer que seja a
vegetação. (Redação dada pela Lei nº 7.803 de 18.7.1989)
Parágrafo único. No caso de áreas urbanas, assim entendidas as compreendidas nos
perímetros urbanos definidos por lei municipal, e nas regiões metropolitanas e
aglomerações urbanas, em todo o território abrangido, obervar-se-á o disposto nos
respectivos planos diretores e leis de uso do solo, respeitados os princípios e limites
a que se refere este artigo. (Incluído pela Lei nº 7.803 de 18.7.1989)
Art. 3º Consideram-se, ainda, de preservação permanentes, quando assim declaradas
por ato do Poder Público, as florestas e demais formas de vegetação natural destinadas:
a) a atenuar a erosão das terras;
b) a fixar as dunas;
c) a formar faixas de proteção ao longo de rodovias e ferrovias;
d) a auxiliar a defesa do território nacional a critério das autoridades militares
e) a proteger sítios de excepcional beleza ou de valor científico ou histórico;
f) a asilar exemplares da fauna ou flora ameaçados de extinção;
g) a manter o ambiente necessário à vida das populações silvícolas;
h) a assegurar condições de bem-estar público.
§ 1° A supressão total ou parcial de florestas de preservação permanente só será
admitida com prévia autorização do Poder Executivo Federal, quando for necessária
à execução de obras, planos, atividades ou projetos de utilidade pública ou interesse
social.
§ 2º As florestas que integram o Patrimônio Indígena ficam sujeitas ao regime
de preservação permanente (letra g) pelo só efeito desta Lei.
A Medida Provisória nº 2.166-67, de 24 de agosto de 2001, também alterou o Art. 16,
dando-lhe a seguinte redação:
Art. 16. As florestas e outras formas de vegetação nativa, ressalvadas as situadas
em área de preservação permanente, assim como aquelas não sujeitas ao regime de
utilização limitada ou objeto de legislação específica, são suscetíveis de supressão, desde
que sejam mantidas, a título de reserva legal, no mínimo:
I .....
3
II - trinta e cinco por cento, na propriedade rural situada em área de cerrado
localizada na Amazônia Legal, sendo no mínimo vinte por cento na propriedade e
quinze por cento na forma de compensação em outra área, desde que esteja
localizada na mesma microbacia, e seja averbada nos termos do § 7o deste artigo;
III - vinte por cento, na propriedade rural situada em área de floresta ou outras
formas de vegetação nativa localizada nas demais regiões do País; e
IV - vinte por cento, na propriedade rural em área de campos gerais localizada
em qualquer região do País.
§ 1o O percentual de reserva legal na propriedade situada em área de floresta e
cerrado será definido considerando separadamente os índices contidos nos incisos I e
II deste artigo.
§ 2o A vegetação da reserva legal não pode ser suprimida, podendo apenas ser
utilizada sob regime de manejo florestal sustentável, de acordo com princípios e
critérios técnicos e científicos estabelecidos no regulamento, ressalvadas as
hipóteses previstas no § 3o deste artigo, sem prejuízo das demais legislações
específicas.
§ 3o Para cumprimento da manutenção ou compensação da área de reserva
legal em pequena propriedade ou posse rural familiar, podem ser computados
os plantios de árvores frutíferas ornamentais ou industriais, compostos por
espécies exóticas, cultivadas em sistema intercalar ou em consórcio com
espécies nativas.
§ 4o A localização da reserva legal deve ser aprovada pelo órgão ambiental estadual
competente ou, mediante convênio, pelo órgão ambiental municipal ou outra
instituição devidamente habilitada, devendo ser considerados, no processo de
aprovação, a função social da propriedade, e os seguintes critérios e instrumentos,
quando houver:
I - o plano de bacia hidrográfica;
II - o plano diretor municipal;
III - o zoneamento ecológico-econômico;
IV - outras categorias de zoneamento ambiental; e
V - a proximidade com outra Reserva Legal, Área de Preservação Permanente,
unidade de conservação ou outra área legalmente protegida.
§ 5o O Poder Executivo, se for indicado pelo Zoneamento Ecológico Econômico ZEE e pelo Zoneamento Agrícola, ouvidos o CONAMA, o Ministério do Meio
Ambiente e o Ministério da Agricultura e do Abastecimento, poderá:
I - reduzir, para fins de recomposição, a reserva legal, na Amazônia Legal, para até
cinqüenta por cento da propriedade, excluídas, em qualquer caso, as Áreas de
4
Preservação Permanente, os ecótonos, os sítios e ecossistemas especialmente
protegidos, os locais de expressiva biodiversidade e os corredores ecológicos; e
II - ampliar as áreas de reserva legal, em até cinqüenta por cento dos índices
previstos neste Código, em todo o território nacional.
§ 6o Será admitido, pelo órgão ambiental competente, o cômputo das áreas
relativas à vegetação nativa existente em área de preservação permanente no
cálculo do percentual de reserva legal, desde que não implique em conversão de
novas áreas para o uso alternativo do solo, e quando a soma da vegetação
nativa em área de preservação permanente e reserva legal exceder a:
I - oitenta por cento da propriedade rural localizada na Amazônia Legal;
II - cinqüenta por cento da propriedade rural localizada nas demais regiões do País; e
III - vinte e cinco por cento da pequena propriedade definida pelas alíneas "b"
e "c" do inciso I do § 2o do art. 1o.
§ 7o O regime de uso da área de preservação permanente não se altera na hipótese
prevista no § 6o.
§ 8o A área de reserva legal deve ser averbada à margem da inscrição de
matrícula do imóvel, no registro de imóveis competente, sendo vedada a
alteração de sua destinação, nos casos de transmissão, a qualquer título, de
desmembramento ou de retificação da área, com as exceções previstas neste
Código.
§ 9o A averbação da reserva legal da pequena propriedade ou posse rural familiar é
gratuita, devendo o Poder Público prestar apoio técnico e jurídico, quando
necessário.
§ 10. Na posse, a reserva legal é assegurada por Termo de Ajustamento de Conduta,
firmado pelo possuidor com o órgão ambiental estadual ou federal competente, com
força de título executivo e contendo, no mínimo, a localização da reserva legal, as
suas características ecológicas básicas e a proibição de supressão de sua vegetação,
aplicando-se, no que couber, as mesmas disposições previstas neste Código para a
propriedade rural.
§ 11. Poderá ser instituída reserva legal em regime de condomínio entre mais de
uma propriedade, respeitado o percentual legal em relação a cada imóvel, mediante a
aprovação do órgão ambiental estadual competente e as devidas averbações
referentes a todos os imóveis envolvidos." (NR)
A Medida Provisória nº 2.166-67, de 24 de agosto de 2001, também alterou o Art. 44,
dando-lhe a seguinte redação:
"Art. 44. O proprietário ou possuidor de imóvel rural com área de floresta nativa,
natural, primitiva ou regenerada ou outra forma de vegetação nativa em extensão
5
inferior ao estabelecido nos incisos I, II, III e IV do art. 16, ressalvado o disposto nos
seus §§ 5o e 6o, deve adotar as seguintes alternativas, isoladas ou conjuntamente:
I - recompor a reserva legal de sua propriedade mediante o plantio, a cada três anos,
de no mínimo 1/10 da área total necessária à sua complementação, com espécies
nativas, de acordo com critérios estabelecidos pelo órgão ambiental estadual
competente;
II - conduzir a regeneração natural da reserva legal; e
III - compensar a reserva legal por outra área equivalente em importância ecológica
e extensão, desde que pertença ao mesmo ecossistema e esteja localizada na mesma
microbacia, conforme critérios estabelecidos em regulamento.
§ 1o Na recomposição de que trata o inciso I, o órgão ambiental estadual competente
deve apoiar tecnicamente a pequena propriedade ou posse rural familiar.
§ 2o A recomposição de que trata o inciso I pode ser realizada mediante o plantio
temporário de espécies exóticas como pioneiras, visando a restauração do
ecossistema original, de acordo com critérios técnicos gerais estabelecidos pelo
CONAMA.
§ 3o A regeneração de que trata o inciso II será autorizada, pelo órgão ambiental
estadual competente, quando sua viabilidade for comprovada por laudo técnico,
podendo ser exigido o isolamento da área.
§ 4o Na impossibilidade de compensação da reserva legal dentro da mesma microbacia hidrográfica, deve o órgão ambiental estadual competente aplicar o critério de
maior proximidade possível entre a propriedade desprovida de reserva legal e a área
escolhida para compensação, desde que na mesma bacia hidrográfica e no mesmo
Estado, atendido, quando houver, o respectivo Plano de Bacia Hidrográfica, e
respeitadas as demais condicionantes estabelecidas no inciso III.
§ 5o A compensação de que trata o inciso III deste artigo, deverá ser submetida à
aprovação pelo órgão ambiental estadual competente, e pode ser implementada
mediante o arrendamento de área sob regime de servidão florestal ou reserva legal,
ou aquisição de cotas de que trata o art. 44-B.
§ 6o O proprietário rural poderá ser desonerado, pelo período de trinta anos, das
obrigações previstas neste artigo, mediante a doação, ao órgão ambiental
competente, de área localizada no interior de Parque Nacional ou Estadual, Floresta
Nacional, Reserva Extrativista, Reserva Biológica ou Estação Ecológica pendente de
regularização fundiária, respeitados os critérios previstos no inciso III deste
artigo." (NR)
1
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3