Monitoramento da Cobertura Florestal de Santa Catarina

Instituição Responsável:

Universidade Regional de Blumenau (FURB)

Coordenador:

Prof. Dr. Alexander Christian Vibrans

Objetivo:

Monitorar a extensão das florestas naturais catarinenses, bem como dos demais usos da terra por meio de técnicas de Sensoriamento Remoto, a fim de identificar dinâmicas e desenvolver produtos e serviços úteis para fins de gestão.

Projeto MonitoraSC

Monitoramento da cobertura florestal de Santa Catarina

O MonitoraSC é parte integrante do IFFSC e pretende complementar as informações obtidas em campo com dados obtidos por técnicas de sensoriamento remoto (SR). Assim, será possível o acompanhamento atual da dinâmica espacial de cobertura e uso da terra e sob uma perspectiva temporal. Os dados de SR utilizados são provenientes de diversos sensores montados em satélites orbitais, os quais fornecem continuamente imagens da superfície terrestre, permitindo, por exemplo, observar as mudanças da cobertura florestal, das áreas agrícolas e pastoris ou monitorar o processo de urbanização.

As informações geradas serão utilizadas para planejamento territorial e fiscalização/licenciamento ambiental, tanto em âmbito local (municipal) e regional, como estadual. As ações dos órgãos públicos envolvidos nestas atividades serão subsidiadas pelas informações geradas pelo MonitoraSC.

Objetivos

O objetivo geral do MonitoraSC é o monitoramento da extensão das florestas naturais e dos reflorestamentos catarinenses, bem como dos demais usos da terra, ao longo do tempo, tendo como objetivos específicos:

  • Fortalecer sinergias entre o IFFSC e o MonitoraSC, integrando observações de campo com dados de SR;
  • Definir metodologias padronizadas para reconhecimento e quantificação das alterações da cobertura florestal, permitindo fluxos constantes de trabalho;
  • Quantificar os recursos florestais através da produção de mapeamentos baseados em modelagem matemática;
  • Validar os mapas gerados com apoio das equipes de campo do IFFSC;
  • Fornecer continuamente mapas temáticos atualizados da cobertura e uso da terra destinados aos órgãos competentes;
  • Aperfeiçoar constantemente processos metodológicos voltados à melhor compreensão das interações entre as mudanças da vegetação e os dados captados pelos sensores remotos.

Metodologia

Base de Dados

O MonitoraSC emprega séries temporais de imagens de sensores orbitais ópticos e RADAR, obtidos em todas as estações do ano. Tratam-se, principalmente, de imagens de satélites das agências espaciais americana NASA e europeia ESA: MODIS, série Landsat, Sentinel-1 e Sentinel-2, e adicionalmente imagens de resolução mais detalhada, como RapidEye. Informações referentes às condições topográficas (altitude, declividade e exposição à radiação), extraídas de modelos digitais de elevação, e ao clima na área de estudo (principalmente precipitação e temperatura), são utilizadas para melhorar a separabilidade e a classificação dos diversos tipos de cobertura e uso da terra.

As informações de referência da cobertura da terra, também chamadas de “verdade de terreno”, são muito importantes em estudos envolvendo SR. Esses dados são necessários para o treinamento dos classificadores utilizados na metodologia e na validação e acurácia dos produtos gerados. Os dados obtidos nas medições de campo do IFFSC constituem um valioso banco de informações relativas aos recursos florestais e sua configuração espacial. Os dados coletados pelo IFFSC são informações importantes sobre a “verdade do terreno” (classes da cobertura), estrutura e composições das espécies das florestas catarinenses.

Procedimentos

Os procedimentos metodológicos são apoiados em três principais áreas: produtos de SR, produtos auxiliares e informações do campo. Inicialmente, os produtos dessas três áreas são processados separadamente até a sua integração com as áreas de treinamento, assinaturas espectrais e classificação. Posteriormente, os produtos gerados são avaliados através do cruzamento com as informações de campo (figura abaixo).

Áreas Piloto

A automatização de processos de classificação de imagens multiespectrais auxilia na produção de mapas temáticos e na contestação dos resultados. Para um bom desempenho dessa automatização, é imprescindível o reconhecimento dos padrões e das respostas espectrais (informações capturadas pelo sensor remoto) para cada classe de uso da terra. A fim de avaliar o desempenho das rotinas de classificação baseadas nos padrões espectrais das classes, o projeto definiu três áreas de testes, sendo elas os municípios de Blumenau, Curitibanos e Seara (figura abaixo).

Essas áreas foram implantadas em cada uma das regiões fitoecológicas que ocorrem no Estado (Floresta Ombrófila Mista, Floresta Ombrófila Densa e Floresta Estacional Decidual). Nestas áreas são aplicadas diferentes metodologias para processar diversas combinações de dados obtidos remotamente para fins de classificação dos alvos terrestres e a validação dos produtos (mapas) gerados.

Análises realizadas

Em uma análise preliminar dos diversos mapeamentos da cobertura e uso da terra executados por empresas e/ou instituições de pesquisa entre 2003 e 2009, verificou-se uma divergência nos valores da cobertura florestal. Esta verificação foi realizada com mapeamentos de nível estadual, nacional e global, que utilizaram metodologias, materiais e objetivos diferentes. A divergência dos resultados levanta dúvidas sobre o potencial do uso dos mapeamentos em um contexto regional.

A partir das análises dos diferentes mapeamentos disponíveis, as questões metodológicas e técnicas que condicionam discrepâncias observadas envolvem itens como os algoritmos de classificação, bancos de dados, resolução espacial e espectral dos dados, decisões às vezes subjetivas sobre parâmetros e critérios experimentais, escala espacial, definições de classe de uso da terra e objetivo do produto, período temporal e processo de validação por dados de verdade de terreno.

Por que o trabalho do MonitoraSC é necessário uma vez que já existem mapeamentos das florestas disponíveis?

Os gestores e tomadores de decisão precisam de informações atualizadas e confiáveis para auxiliar no desenvolvimento de estratégias para o planejamento territorial e o licenciamento e controle ambiental. O Projeto MonitoraSC busca compreender as limitações dos novos mapeamentos apresentando a qualidade dos produtos e aprimorando as informações de cobertura e uso da terra disponíveis.

A obtenção das informações de cobertura e uso da terra somente é possível quando as equipes do processamento dos dados terrestres e da análise dos dados de sensoriamento interagem e trabalham em conjunto. Exatamente esta é a proposta de trabalho do MonitoraSC dentro do IFFSC. Isto proporciona algumas particularidades apoiadas em informações adicionáveis:

- refinamentos dos parâmetros adaptados para SC (tipologias de florestas)

- dados de inventário (2° ciclo): possibilidade de modelagem da estrutura florestal

- manutenção (ferramentas automatizadas, atualizações)

- indicadores de qualidade (espacializados quando possível)

- comunicação produtor / usuário (geolabel).

Perspectives on remote sensing monitoring applied to forest inventory and land cover mapping for management purposes in Santa Catarina (Brazil); Leia -Texto e Painel