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ANÁLISE ESPACIAL ATRAVÉS DO NDVI APÓS

ROMPIMENTO DA BARRAGEM DA MINA CÓRREGO DO

FEIJÃO EM BRUMADINHO – MG

Juarez Antonio da Silva Junior (a)

(a) Departamento de Engenharia Cartográfica e Agrimensura, Universidade Federal de

Pernambuco, juarez.ufpe@gmail.com

Eixo: Riscos de Desastres Naturais

Resumo

O uso de dados e geoprocessamento no ambiente SIG são esseciais no mapeamento de desastres

naturais com rejeitos de mineração para as analises de gestão espacial e a obtenção de conclusões e

provas importantes, combinando de dados no ambiente GIS. Dentre as formas de mapeamento , está o

uso de índices de vegetação com destaque para o Índice de Vegetação da Diferença Normalizada

(NDVI).A partir disso, este trabalho tem como base o uso do NDVI para a análise da espacialização e a

devastação causada pelo rompimento da Barragem 1 da Mina Córrego do Feijão – MG com uso de

imagens do Satélite Sentinel 2A e dados geomorfológicos do Satélite ALOS PALSAR. A metodologia

utilizada neste trabalho demonstrou a aplicabilidade de imagens orbitais para o diagnoticos de impactos

causados por desatres ambientais, destacando o uso do NDVI quando comparadas a imagem anterior e

posterior ao acidente , se apresentando de forma eficiente e de fácil compreensão.

Palavras chave: NDVI, Brumadinho-MG, Sensoriamento Remoto, Barragem.

1. Introdução

Um acidente ambiental de grandes proporções que ganhou grande visibilidade

foi o rompimento da Barragem da Mina Córrego do Feijão no município de

Brumadinho - MG em 25 de janeiro de 2019, que ocasionou uma enxurrada de lama e

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rejeitos de mineração. A Defesa Civil de Brumadinho divulgou que o rompimento

resultou em um acidente de grandes proporções, considerado como um desastre

humanitário e ambiental, com 186 mortos e mais de 122 desaparecidos, gerando

uma calamidade pública.

A catástrofe provocou destruição, pessoas desabrigadas e desalojadas, milhares

de pessoas sem água e gerou ainda graves danos ambientais e socioeconômicos a toda

parte central Bacia do Rio Paraopeba. Nesta perspectiva a cartografia e o

sensoriamento remoto tem um papel importante na prevenção e analise de risco

ambientas, que pode ser representado uma mancha que revela sua posição em relação a

uma área suscetível ou afetada que podem ser severos e impactá-lo.

O vigor da vegetação, ou a falta dela, pode ser um bom indicativo das áreas

impactadas pelo acidente. Dentre os vários índices de vegetação, o NDVI ( Normalized

Difference Vegetation Index) pode ser utilizados para demonstrar o comportamento da

vegetação, é capaz de ser analisado por valores obtidos em diferentes datas, que

permitem avaliar a variação da área verde em certo período de tempo Outra técnica

relevante é o uso de Modelos Digitais de Elevação (MDE),com a finalidade de

verificar as características geomorfológicas da região relacionando-a com a proporção

da catástrofe. Este dado possui grande importância em um mapeamento prévio de

possíveis danos causados no rompimento de uma barragem, visto que torna capaz

traçar o sentindo do escoamento superficial, de modo a permitir simular no caso de um

possível rompimento as regiões que serão atingidas, sendo de grande importância em

sua fase de instalação.

Diante isso, este trabalho se propõe analisar a espacialidade do acidente de

modo que a metodologia aqui aplicada, unida a outras ferramentas e dados orbitais,

possa auxiliar no processo de delimitação das áreas impactadas.

1.2. Local de estudo

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Brumadinho é um município brasileiro no estado de Minas Gerais, Região

Sudeste do país. Mostrado na figura 01, está localizado na Região Metropolitana de

Belo Horizonte e segundo o IBGE sua população estimada em 2018 era de 39 520

habitantes. O município pertencente a Bacia do Rio Paraopeba, em 2019, ficou

conhecido pelo rompimento de uma barragem em Brumadinho da empresa Vale S.A.

O rompimento da barragem de Brumadinho, em 25 de janeiro de 2019, resultou em um

dos maiores desastres com rejeitos de mineração no Brasil.

Figura 01 – Localização do Municipio de Brumadinho-MG.Fonte: Autor,2019

2.Materias e Metodos

Para este trabalho foi utilizada duas cenas da correspondente ao comprimento

de onda central 842nm e 665nm do Satélite Sentinel-2A adquirida pelo sensor Multi

Spectral Instrument (MSI). Este produto foi obtido gratuitamente pelo endereço

eletrônico https://earthexplorer.usgs.gov.O dado que foi empregado, possui nível 1C

de processamento, que conta com a imagem geometricamente corrigida

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(ortoretificada), valores de reflectância no topo da atmosfera (TOA) e resolução

espacial de 10 metros.Esta conversão leva em consideração o espectro solar

extraterrestre equivalente a direção solar de entrada definida pelo seu ângulo zenital

para cada pixel da imagem e a calibração absoluta do instrumento MSI.

As imagens são datadas 15/08/2018 e 02/02/2019 ambas correspondentes antes

e após o rompimento da barragem respectivamente.Foram utilizados para a analise

geomorfologica da area de estudo foram duas cenas do Modelo Digital de Elevação

(MDE) do Satélite ALOS. Este satélite é um projeto conjunto entre a Japan Aerospace

Exploration Agency (JAXA) e a Japan Resources Observation System Organization

(JAROS). Dentre seus vários sensores para este estudo foi utilizado o instrumento

Phased Arrayed type L-Band SAR (PALSAR) com resolução de 12,5 m (JAXA,

2008).

Após esta análise complementar das características morfológicas da região em

estudo, partiu-se para a análise temporal do Índice de vegetação Normalizado, de

modo a evidenciar a espacialidade do acidente no subdistrito a partir da distribuição da

vegetação utilizando o software QGIS 2.14. Rouse et al. (1974) desenvolveram Índice

de Vegetação normalizado (NDVI). Esta aplicação é realizada em cada pixel,

respectivamente nas bandas dos canais vermelho e infravermelho próximo, resultando

num valor final com valor entre -1 e 1. A fórmula e como segue a equação 1:

NDVI = ρIVP – ρVERM

ρIVP+ρVERM Eq. (1)

Quanto mais próximo de 1, maior é a atividade vegetativa no local

representado pelo pixel. Valores negativos ou próximos de 0 indicam áreas de água,

edificações, solo exposto, onde há pouca ou nenhuma atividade clorofiliana.

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3.Resultados

Na Figura 2 é possível observar, através da composição das bandas 4\5\6 das

imagens do Satélite Sentinel 2,os mapas antes e depois da região atingida pelo

rompimento da Barragem Mina Córrego do Feijão em Brumadinho-MG.

Figura 02 – Composição RGB 4\5\6 a) antes e b) depois do rompimento da

Barragem.Fonte: Autor,2019.

Através desta metodologia foi gerado mapas de NDVI, mostrado na figura 03,

contemplando espacialmente toda área atingida pelo rejeitos da Barragem Mina

Córrego do Feijão, para as datas de 26/09/2018 e 02/02/2019 correspondentes á antes e

após o desastre.

a) b)

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Figura 03 – a) NDVI antes e b) NDVI depois do rompimento da Barragem Corrego do

Feijão.Fonte: Satelite Sentinel 2A

Para melhor analise das imagens e espacialização da tragédia foi feito um

recorte nas imagens correspondentes a região atingida pelos rejeitos da lama. As

imagens do NDVI de 15 de agosto 2018 mostra um valor de médio de 0.48 e desvio

padrão de 0.24, enquanto o NDVI de 1 de fevereiro de 2019 apresentou um valor

médio de 0.11 e desvio padrão de 0.06. O NDVI anterior ao rompimento da barragem

mostrou um maior valor de média devido a área estava ocupada por vegetação natural

e maior valor de desvio padrão por conter uma variedade de valores pixels referentes a

vários componentes principais como solo exposto, vegetação natural ,pequenas áreas

urbanas e água.

Já o NDVI de posterior ao rompimento da barragem apresentou menor valor

médio de NDVI devido a área está completamente coberta por sedimentos em

suspensão e lama, e menor valor desvio padrão ocasionado a ausência de

a) b)

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variabilidade de valores de NDVI, já que a área que era ocupado por vegetação

arbórea, logo após a tragédia, ficou coberto por rejeitos da barragem.

Na figura 04 é possível observar que rejeitos da barragem seguiu

minuciosamente as características geomorfológicas da região. Na parte superior,

próxima a barragem, a figura 04 mostra uma significante curvatura do caminho dos

rejeitos da barragem em direção a curva de nível de 800 m. Isso acontece devido o a

direção do fluxo ser formada entre duas elevações, uma delas, é pelo talvegue

alongado representado pela curva de maior altitude (1000 m) até a curva de menor

altitude (850 m). Logo após, a lama seguiu o fluxo ordenado pela curva de nível de

800 metros até chegar a curva de nível mais baixa de 750 m no leito do Rio Paraopeba.

Para melhor exemplificar foi implementado um modelo tridimensional mostrado na

figura 4 b).

Figura 04 – Curvas de Nivel com equidistancia de 50 m e Composição RGB 6\5\4 do trecho atigindo

pelos Barragem Corrego do Feijão.

A figura 05 mostra um modelo tridimensional de uma parte da Bacia

Hidrográfica do Rio Paraopeba. Percebe-se na figura 05 que os rejeitos do rompimento

da barragem no rio Paraopeba segue rio abaixo da bacia hidrográfica do Rio

a) b)

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Paraopeba como mostra a figura 05 e passou pelos municípios de Betim, Brumadinho,

Curvelo, Esmeraldas, Felixlândia, Florestal, Fortuna de Minas, Igarapé, Juatuba,

Maravilhas, Mário Campos, Morada Nova de Minas, Papagaios, Paraopeba, Pequi,

Pompéu, São Joaquim de Bicas e São José da Varginha até chegar no munícipio de

Pará de Minas até a data do presente estudo. Segundo analise da Fundação SOS Mata

Atlântica o trecho do rio atingido pela lama, está morto a 40 km de distância do ponto

de rompimento da Barragem 1 da Mina Córrego do Feijão com baixos níveis de

oxigenação.

Figura 05 – Modelo 3D com exagero vertical de parte da bacia Hidrografica do Rio Paraopebas.

Fonte: Autor,2019.

Observando o mapa de NDVI antes da tragédia é possível observar valores de

pixels negativos referentes ao curso d’água do Rio Paraopeba, tais valores coerentes

para este índice. Após a tragédia houve aparecimento de valores de pixels positivos do

NDVI no curso do rio. Essa mudança de valores foi devido a contaminação causadas

pelos rejeitos da barragem em contato com rio que resultou na mudança de valores de

NDVI.O Rio Paraopeba é naturalmente turvo, principalmente em fevereiro devido ao

aumento das precipitações, porém após o acidente o rio ficou com quase 100 vezes a

mais da concentração de turbidez indicado pela legislação para água de rios e

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mananciais. As figura 07 a) e b) mostram o NDVI e c) e d) uma composição colorida

que mostram visualmente a mudança na coloração do Rio Paraopeba antes e após o

contato com os rejeitos da barragem

.

Figura 06 – a) NDVI em parte do Rio Paraopeba antes e b) depois do contato com os rejeitos do

rompimento da barragem. c) Composição RGB 6\4\5 em parte do Rio Paraopeba antes e d) depois do

contato com os rejeitos do rompimento da barragem.

Foi escolhidos 5 pontos aleatórios para leitura de pixels na água antes e depois

da tragédia enumerados de 1 á 5 da imagem do NDVI correspondentes ao Rio

Paraopeba. Na tabela 1 mostra os alvos no rio antes da tragédia apresenta valores

negativos coerente com o valor para corpos hídricos para o NDVI. Após o contato da

água com os rejeitos, os alvos apresentaram valores positivos, devido a alta turbidez do

rio que alterou o valores dos pixels para este índice. No ponto 1 que não foi afetado

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pelos rejeitos da barragem por isso apresentou valores negativos e próximos antes e

depois, mostrando a característica da água não contaminada para este índice.

Pontos (valor de

NDVI)

NDVI (da água antes

do rompimento da

barragem)

NDVI (da água depois do

rompimento da barragem)

1 -0.32 -0.35

2 -0.30 0.13

3 -0.28 0.17

4 -0.35 0.10

5 -0.31 0.24 Tabela 01 – Amostras aleatorias de leitura de pixels do NDVI antes e após o rompimento da

barragem.

5. Conclusão

Os dados extraídos das imagens do NDVI e os dados altimétricos na tragédia

do Córrego do Feijão integrados aos SIG possibilitou a geração de documentos

cartográficos importantes para análise da influência da distribuição da ocupação do

solo e a geomorfologia da região para espacialização da tragédia. Mesmo o NDVI não

ser um índice indicado para analise da água, foi eficiente para identificação de

mudança da qualidade da água do Rio apresentando bastante discrepância entre os

valores de NDVI antes e depois.

Assim, o mapeamento temático de uma região através com a utilização de

SIG’s se torna uma ferramenta importante na criação de bases para ações e estudos

posteriores. Apresentaram com eficiência as áreas possivelmente impactadas, além de

demonstrar de forma visual bastante compreensível para a sociedade, seja gestor,

cientista ou a população em geral. O usuário conseguirá entender facilmente as

informações demostradas graças ao uso de dados orbitais empregadas na metodologia.

6. Referências Bibliográficas

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Acessado: 07/02/2019.

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Publicado em: 30 de Janeiro de 2019. Acessado em 07/02/2019.

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https://cidades.ibge.gov.br/brasil/mg/brumadinho/panorama. Acessado 05/02/2019

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Disponível em https://www.eorc.jaxa.jp/ALOS/en/about/palsar.htm. Acessado 05 de

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QGIS Development Team, [2019]. QGIS Geographic Information System.

Open Source Geospatial Foundation Project. http://qgis.osgeo.org.