SENTINEL-2/MSI IMAGES AND GEOBIA METHODOLOGY IN MAPPING LAND USE AND LAND COVER IN A SEASONALLY DRY TROPICAL FOREST AREA IN BRAZIL

Autores

DOI:

https://doi.org/10.5380/raega.v59i0.94916

Palavras-chave:

Caatinga, environmental degradation, environmental conservation

Resumo

Caatinga is an endemic Seasonallly Dry Tropical Forest in Brazil that covers about 10% of the national territory. Characterized by a mosaic of vegetation with predominance of deciduous species adapted to the irregular rainfall and a semi-arid climate, the degradation of that biome has been historically neglected by science and public policies. Despite the advance of geo-technology, such features make mapping of land use and land cover through remote sense a high-complexity task when compared to humid environments. The purpose of this study was to differentiate areas with predominance of exotic woods(Prosopis juliflora)from Caatinga’s area of Cariri in Paraíba state, Brazil, through remote sense techniques and analyze the occupation of the studied area. By using the MSI sensor of Sentinel-2 Satellite and the Geographic Object-Based Image Analysis (GEOBIA) methodology, the results showed the efficiency in the identification of targets spectrally difficult to individualize, herein represented by the distinction between areas occupied by alien species  and native vegetation (dense/rarefied),allowed identify a pattern of distribution of the areas invaded by P. juliflora and analyzing the occupation of the studied region, with focuson the conservation of biodiversity and geodiversity local areas.By the innovative results obtained,it´s concluded that GEOBIA was a facilitator in distinguishing targets that are spectrally difficult to be individualized and can be widely used in vegetation monitoring in FTSS by remote sensing. 

Biografia do Autor

Janaína Silva de Oliveira, Universidade Federal da Paraíba (UFPR), João Pessoa, Paraíba

Graduada em Ciências Biológicas com Licenciatura e Bacharelado em Gestão Ambiental pela PUC Minas (2006), com mestrado em Engenharia Ambiental pela Universidade Federal de Ouro Preto (2015) e doutorado em Geografia pela Universidade Federal da Paraíba (2023). Atuou como docente nos ensinos fundamental, médio, EJA em Ciências e Biologia, e em cursos técnicos de Segurança do Trabalho e Meio Ambiente. Tem experiência na área ambiental, com a elaboração de estudos e obtenção de licenças, planejamento territorial embasado nos preceitos da ecologia de paisagens, uso de ferramentas SIG, execução de diagnóstico rápido participativo com comunidades e gestão de Unidades de Conservação.

Eduardo Rodrigues Viana de Lima, Universidade Federal da Paraíba (UFPB)

Bacharel em Geografia pela Universidade Federal da Paraíba - UFPB (1984), Mestre em Sensoriamento Remoto pelo Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais - INPE (1990), Doutor em Geografia pela Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho - UNESP (Rio Claro) (2000) e fez Pós-Doutorado na Universidade de Sevilla - Espanha. Consultor ´ad hoc´ de 5 agências de fomento e revisor de 42 periódicos científicos, professor titular da Universidade Federal da Paraíba, Vice-coordenador do Núcleo de Políticas Públicas e Desenvolvimento Sustentável (NPDS-UFPB) e Coordenador do Doutorado do PRODEMA/UFPB. Tem experiência na área de Geografia, atuando principalmente nos seguintes temas: geoprocessamento, desertificação, sensoriamento remoto, ordenamento territorial, planejamento ambiental e indicadores.

Bartolomeu Israel de Souza, Universidade Federal da Paraíba (UFPB)

Possui graduação em Geografia pela Universidade Federal da Paraíba (1995), Mestrado em Desenvolvimento e Meio Ambiente pela Universidade Federal da Paraíba (1999), Doutorado em Geografia pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul (2008) e Pós-doutorado em Biogeografia pela Universidad de Sevilla - Espanha (2013 e 2021). É professor associado da Universidade Federal da Paraíba, estando lotado no Departamento de Geociências. É pesquisador do CNPq. Leciona nos cursos de graduação em Geografia, Biologia e Engenharia Ambiental e na pós-graduação (Mestrado e Doutorado) em Geografia e Programa Regional de Desenvolvimento e Meio Ambiente (PRODEMA)/UFPB. Tem experiência na área de Geografia Física e Meio Ambiente, atuando principalmente nos seguintes temas: desertificação, manejo dos solos, relação planta x microclima x solo e Biogeografia de caatinga.

Vinícius da Silva Seabra, Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ)

Possui graduação em Geografia, licenciatura e bacharelado, pela Universidade Federal do Rio de Janeiro (2003), especialização em Ciências Ambientais no NADC/UFRJ, mestrado em Geologia pela Universidade Federal do Rio de Janeiro (2007), doutorado em Geografia pela Universidade Federal do Rio de Janeiro e Universidade de Havana-Cuba (2012) e Pós Doutorado em Geoprocessamento no PPGG/UFRJ. Atualmente é professor do Departamento de Geografia, e do programa de Pós Graduação em Geografia, da Faculdade de Formação de Professores da Universidade do Estado do Rio de Janeiro. Tem experiência na área de Geociências, com ênfase em Sensoriamento Remoto, atuando principalmente nos seguintes temas: geoprocessamento, sensoriamento remoto, análise da paisagem, produção de materiais didáticos para ensino de Geografia e dinâmica do uso e cobertura da terra. Coordena o Grupo Dinâmicas Ambientais e Geoprocessamento da UERJ-FFP.

Mikaella Pereira dos Santos, Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ)

Mestre em Geografia pelo Programa de Pós-Graduação da Universidade Federal Fluminense (UFF), atuando nos estudos da área de Dinâmica e Evolução da Paisagem. É graduada em Licenciatura Plena em Geografia na Universidade do Estado do Rio de Janeiro - Faculdade de Formação de Professores (UERJ/FFP). Atuou como monitora da disciplina de Geoprocessamento, sendo bolsista do Departamento de Estágios e Bolsas da UERJ (CETREINA) de 2020 a 2021. Ainda, no período de 2018 a 2020 foi Bolsista do Programa de Iniciação Científica (PIBIC) da Universidade do Estado do Rio de Janeiro e possui experiência na área de Geociências, com ênfase em Geografia Física. Atualmente, é integrante do Grupo de Pesquisa Dinâmicas Ambientais e Geoprocessamento (DAGEOP) e do Laboratório de Geografia Física da UFF (LAGEF). Possui experiência profissional na área de geotecnologias e segurança pública, tendo experiência profissionais em instituições públicas como a Prefeitura Municipal de Niterói. Realiza pesquisas na área da cartografia, sensoriamento remoto e geoprocessamento aplicados a análises ambientais e detecção de mudanças, além de possuir experiências em projetos de extensão no ensino de geotecnologias.

Referências

AB’SABER, A. N. Caatingas: o domínio dos sertões secos. In: AB’SABER, A. N. Os Domínios de Natureza no Brasil: potencialidades paisagísticas. São Paulo: Ateliê Editorial, 2011. 6ª ed., 160p.

AESA - Agência Executiva de Gestão das Águas do Estado da Paraíba. Disponível em: <http://geoserver.aesa.pb.gov.br/geoprocessamento/geoportal/mapas.html>. Acesso em 09 de agosto de 2019.

ALMEIDA, H. A.; MEDEIROS, E. A. Variabilidade no regime pluvial em duas mesorregiões da Paraíba e sua relação com o fenômeno El Niño Oscilação Sul. Journal of Environmental Analysis and Progress, v. 02, n. 03, p. 177-185, 2017. https://doi.org/10.24221/jeap.2.3.2017.1340.177-185

ANDRADE, L. A.; FABRICANTE, J. R.; OLIVEIRA, F. X. Impactos da invasão de Prosopis juliflora (sw.) DC. (Fabaceae) sobre o estrato arbustivo-arbóreo em áreas de Caatinga no Estado da Paraíba, Brasil. Maringá, v. 32, n. 3, p. 249-255, 2010. https://doi.org/10.4025/actascibiolsci.v32i3.4535

BALLÉN, L. A.; SOUZA, B. I.; LIMA, E. R. V. Análise espaço-temporal da cobertura vegetal na Área de Proteção Ambiental do Cariri, Paraíba, Brasil. Boletim Goiano de Geografia, v. 36, n. 3, p. 555-571, 2016.

BEUCHLE, R.; GRECCHI, R. C.; SHIMABUKURO, Y. E.; SELIGER, R.; EVA, H. D.; SANO, E.; ACHARD, F. Land cover changes in the Brazilian Cerrado and Caatinga biomes from 1990 to 2010 based on a systematic remote sensing sampling approach. Applied Geography, v. 58, p. 116-127, 2015. https://doi.org/10.1016/j.apgeog.2015.01.017

BORGES, U. N.; PACHECO, A. P.; MARIANO, G. Uma contextualização espacial e temática da Geodiversidade: APA das Onças/PB/Brasil. Estudos Geológicos, n. 27, p. 143-160, 2017.

BRASIL. Lei n° 9.985 de 18 de julho de 2000. Regulamenta o artigo 225, § 1º, incisos I, II, III, VII da Constituição Federal, institui o Sistema Nacional de Unidades de Conservação da Natureza e dá outras providências. Diário Oficial da União: Brasília, 2000.

CPC – CLIMATE PREDICTION CENTER. Disponível em: https://origin.cpc.ncep.noaa.gov/products/analysis_monitoring/ensostuff/ONI_v5.php. Acesso em 09 de agosto de 2019.

CONGALTON, R. G. A review of assessing the accuracy of classifications of remotely sensed data. Remote Sensing of Environment, v. 37, n. 1, p. 35-46, 1991. http://dx.doi.org/10.1016/0034-4257(91)90048-B

DIAS, L. C.; FERREIRA, G. C. A Geoconservação sob a ótica legislativa: uma análise comparativa de leis nacionais e internacionais sobre a proteção do patrimônio geológico. Revista Geociências UNESP, v. 37, n. 1, p. 211-223, 2018. https://doi.org/10.5016/geociencias.v37i1.11186

FRANCISCO, P. R. M.; CHAVES, I. B.; CHAVES, L. H. G.; LIMA, E. R. V.; SILVA, B. B. Análise espectral e avaliação de índices de vegetação para o mapeamento da caatinga. Revista Verde de Agroecologia e Desenvolvimento Sustentável, v. 10, n. 3, p. 01-12, 2015. https://doi.org/10.18378/rvads.v10i3.3046

GAO, B. NDWI: A normalized difference water index for remote sensing of vegetation liquid water from space. Remote Sensing of Environment, v. 58, n. 3, p. 257-366, 1996. https://doi.org/10.1016/S0034-4257(96)00067-3

GITELSON, A.; MERZLYAK, M. N. Quantitative estimation of chlorophyll-a using reflectance spectra: experiments with autumn chestnut and maple leaves. Journal of Photochemical and Photobiology B: Biology 22: 247-252. 1994. https://doi.org/10.1016/1011-1344(93)06963-4

GITELSON, A. A.; MERZLYAK, M. N.; LICHTENTHALER, H. K. Detection of red edge position and Chlorophyll. Journal Plant of Physiology 148: 501-508. 1996. https://doi.org/10.1016/S0176-1617(96)80285-9

GONÇALVES, G. S.; ANDRADE, L. A., XAVIER, K. R. F.; SILVA, J. F. Métodos de controle de Prosopis juliflora (Sw.) DC. (Fabaceae) em áreas invadidas no semiárido do Brasil. Ciência Florestal, n. 25, p. 645-653, 2015. https://doi.org/10.5902/1980509819615

HUETE, A. R. A soil-adjusted vegetation index (SAVI). Remote Sensing of Environment, n. 25, p. 295 309, 1988. https://doi.org/10.1016/0034-4257(88)90106-X

IBGE – Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística. Disponível em: https://cidades.ibge.gov.br/. Acesso em 09 de dezembro de 2023.

INMET – Instituto Nacional de Meteorologia. Disponível em: http://www.inmet.gov.br/portal/index.php?r=home/page&page=rede_estacoes_conv_graf. Acesso em 10 de outubro de 2019.

LAGES, G. A.; FERREIRA, R. V.; MENESES, L. F. NASCIMENTO, M. A. L.; FIALHO, D. Geoparque Cariri: proposta. CPRM, 2018. 59p. Disponível em https://rigeo.cprm.gov.br/xmlui/handle/doc/20244

LANDIS, J. R.; KOCH, G. G. The Measurement of Observer Agreement for Categorical Data. Biometrics, v. 33, n. 1, p. 159-174, 1977.

LIMA, F. S.; ALMEIDA, N. V. Dinâmica espaço-temporal da cobertura vegetal na Área de Proteção Ambiental (APA) do Cariri, Paraíba-PB, Brasil. Revista Brasileira de Geografia Física, v. 10, n. 3, p. 699-721, 2017.

LIMA, I. B.; BARBOSA, M. R. V. Composição florística da RPPN Fazenda Almas, no Cariri Paraibano, Paraíba, Brasil. Revista Nordestina de Biologia, n. 23, p. 49-67, 2014.

LIMA, V. R. P.; SEABRA, V. S.; XAVIER, R. A.; DORNELLAS, P. C. Análise do Padrão Espacial do Uso e Cobertura do Solo e da Fragmentação e Conectividade da Vegetação no Semiárido do Nordeste Brasileiro: Bacias Dos Rios Taperoá e Alto Paraíba-PB. Revista de Estudios Andaluces, v. 37, p. 25-49, 2019. https://doi.org/10.12795/rea.2019.i37.02.

LOPES, R. J. C.; SANTOS, A. M.; ZLATAR, T.; LIMA JÚNIOR, C. Uso de índices de vegetação por sensoriamento remoto para estudos da Caatinga: uma revisão sistemática. Gaia Scientia, v. 14, p. 104-116, 2020. https://doi.org/10.22478/ufpb.1981-1268.2020v14n1.48862

MARINHO, F. P.; MAZZOCHINI, G. G.; MANHÃES, A. P.; WEISSER, W. W.; GANADE, G. Effects of past and present land use on vegetation cover and regeneration in a tropical dryland forest. Journal of Arid Environments. v. 132, p. 22-33, 2016. https://doi.org/10.1016/j.jaridenv.2016.04.006

McFEETERS, S. K. The use of the normalized difference water index (NDWI) in the delineation of open water features. International Journal of Remote Sensing, v. 17, p. 1425–1432, 1996. https://doi.org/10.1080/01431169608948714.

PEREIRA, R. A.; ALCÂNTARA, C. R.; NETO, J. D.; BARBOSA, E. M. Análise Espaço-Temporal da Cobertura Vegetal e do Avanço de Prosopis juliflora (SW) DC numa área de Caatinga. RA’EGA, v. 28, p. 154-180, 2013.

PEREIRA, V. H. P.; CESTARO, L. A. Corredores ecológicos no Brasil: avaliação sobre os principais critérios utilizados para definição de áreas potenciais. Caminhos da Geografia, v. 17, n. 58, p. 16-33, 2016. https://doi.org/10.51359/2238-6211.2020.245694

QUEIROZ, R. T.; MEDEIROS, J. R.; TREJO, I. Levantamento Florístico das Plantas Vasculares da RPPN Fazenda Santa Clara – São João do Cariri (Bioma Caatinga). In: Abílio, F.J.P. (Org.), Educação Ambiental em Unidades de Conservação do Bioma Caatinga. Editora UFPB, João Pessoa, 2017. p. 291-329.

ROUSE, J.; HAAS, R.; SCHELL, J.; DEERING, D. Monitoring Vegetation Systems in the Great Plains with ERTS. Third ERTS Symposium, NASA, p. 309-317, 1973.

SANTOS, A. A. B.; COSTA, E. C. P.; LOURENÇO, J. S. Q. Mapeamento do Uso e Cobertura da Terra do Litoral Leste Fluminense. In: SEABRA, V. S.; AUGUSTO, R. C. (org). Dinâmicas Ambientais e Geoprocessamento no Litoral Leste do Estado do Rio de Janeiro, 2018. 137p. p. 69-98.

SANTOS, J. C.; LEAL, I. R.; ALMEIDA-CORTEZ, J. S.; FERNANDES, G. W.; TABARELLI, M. Caatinga: the scientific neglicence experienced by a dry tropical forest. Tropical Conservation Science, v. 4, n.3, p. 276-286, 2011. https://doi.org/10.1177/194008291100400306

SEABRA, V. S.; XAVIER, R. A.; DAMASCENO, J.; DORNELLAS, P. C. Mapeamento do Uso e Cobertura do Solo da Bacia do Rio Taperoá: Região Semiárida do Estado da Paraíba. Caminhos de Geografia, v. 15, n. 50, p. 127-137, 2014. https://doi.org/10.14393/RCG155024249

SILVA, D. V. P.; CRUZ, C. B. M. Tipologias de Caatinga: uma revisão em apoio a mapeamentos através de sensoriamento remoto orbital e GEOBIA. Revista do Departamento de Geografia, v. 33, p. 113-120, 2018. https://doi.org/10.11606/rdg.v35i0.142710

SILVA, L. F.; SOUZA, B. I.; BACANI, V. M. Intensidade da ação antrópica na Área de Proteção Ambiental do Cariri Paraibano. Caminhos de Geografia, v. 20, n. 71, p. 364-385, 2019. https://doi.org/10.14393/RCG207145788

SILVEIRA, H. L. F.; GALVÃO, L. S.; SANCHES, I. D.; SÁ, I. B.; TAURA, T. A. Use of MSI/Sentinel-2 and airborne LiDAR data for mapping vegetation and studying the relationships with soil attributes in the Brazilian semi-arid region. International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation, n. 73, p. 179-190, 2018. https://doi.org/10.1016/j.jag.2018.06.016

SMITH, W. K.; DANNENBERG, M. P.; YAN, D.; HERRMANN, S.; BARNES, M. L.; BARRON-GAFFORD, G. A.; MOORE, D. J. P.; NAGLER, P. L.; REED, S. C.; RUTHERFORD, W. A.; SCOTT, R. L.; WANG, X.; YANG, J. Remote sensing of dryland ecosystem structure and function: Progress, challenges, and opportunities. Remote Sensing of Environment, v. 233, 111401, 2019. https://doi.org/10.1016/j.rse.2019.111401

SOUZA, B. I.; ARTIGAS, R. C.; LIMA, E. R. V. Caatinga e Desertificação. Mercartor, v. 14, n. 1, p. 131-150, 2015. https://doi.org/10.4215/RM2015.1401.0009

USGS – United States Geological Survey. Disponível em: https://www.usgs.gov/centers/eros/science/usgs-eros-archive-sentinel-2?qt-science_center_objects=0#qt-science_center_objects. Acesso em 10 de agosto de 2019.

XU, H. Modification of normalized difference water index (NDWI) to enhance open water features in remotely sensed imagery. Int. J. Remote Sens, 27, 3025–3033, 2006. https://doi.org/10.1080/01431160600589179

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Publicado

2024-04-23

Como Citar

Oliveira, J. S. de, Lima, E. R. V. de, Souza, B. I. de, Seabra, V. da S., & Santos, M. P. dos. (2024). SENTINEL-2/MSI IMAGES AND GEOBIA METHODOLOGY IN MAPPING LAND USE AND LAND COVER IN A SEASONALLY DRY TROPICAL FOREST AREA IN BRAZIL. RAEGA - O Espaço Geográfico Em Análise, 59, 3–22. https://doi.org/10.5380/raega.v59i0.94916

Edição

v. 59 (2024)

Seção

Artigos

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